- •УТВЕРЖДАЮ
- •Генеральный директор
- •ООО «ГИА «Иннотер»,
- •_________В.В. Лавров
- •« 15 » февраля 2013 г.
- •Аналитический обзор космических программ ДЗЗ России и зарубежных стран
- •Директор по инновациям ООО «ГИА» Иннотер» _____________В.Н. Лавров
- •Москва
- •Реферат
- •Отчет 108 с., 1 ч., 36 источников, 14 иллюстраций.
- •Содержание
- •Список иллюстраций
- •Мониторинг
- •Обозначения и сокращения
- •бортовой измерительный комплекс;
- •географическая информационная система;
- •дистанционное зондирование Земли;
- •исходные данные;
- •космический аппарат;
- •космическая информация;
- •космический комплекс;
- •космическая навигационная система;
- •космическая система;
- •летные испытания;
- •НКПОР
- •наземный комплекс приема, обработки и распространения;
- •наземный комплекс управления;
- •орбитальная группировка;
- •опытно-конструкторская работа;
- •ракета космического назначения;
- •ракетно-космическая техника;
- •рабочее место оператора;
- •ракета-носитель;
- •средняя квадратическая погрешность;
- •техническое задание;
- •технико-экономическое обоснование;
- •федеральная космическая программа;
- •цифровая модель рельефа;
- •чрезвычайная ситуация.
- •Введение
- •Содержанием исследований, результаты которых приведены в настоящем обзоре, является:
- •Создание корпоративных космических систем и комплексов должно основываться на современной элементной базе и новейших конструктивных решениях, а номенклатура и качество получаемых данных должны соответствовать мировому уровню.
- •1 Обзор космических программ ДЗЗ зарубежных стран
- •1.1 Космическая программа США
- •1.1.1 Основы космической политики США
- •Основные идеи новой космической политики:
- •Основными целями космической политики США являются:
- •1.1.2 Положение о стратегических намерениях национальной системы геопространственной разведки США
- •Рисунок 1 - Космический снимок - растровое изображение
- •Рисунок 2 - Идентификация целей и объектов
- •Рисунок 3 - Отображение оперативной обстановки в реальном масштабе времени
- •1.1.3 Космическая военная программа видовой разведки
- •1.1.4 Коммерческая космическая программа США
- •Рисунок 4 - Космический аппарат WorldView-1
- •Рисунок 5 - Космический аппарат GeoEye-1
- •Следующим логическим шагом развития рынка космических средств ДЗЗ является запуск КА со сверхвысокой разрешающей способностью (до 0.25 м). Ранее изображения с таким разрешением обеспечивали только военные спутники США и СССР.
- •1.2 Космические программы Европейских стран
- •1.2.1 Франция
- •Космический сегмент системы SPOT в настоящее время состоит из четырех КА (SPOT 2, -4, -5 и -6). Наземный сегмент включает Центр управления и эксплуатации КА, сеть станций приема информации и центров обработки и распространения данных.
- •Рисунок 6 - КА SPOT 5
- •1.2.2 Германия
- •Рисунок 7 - Спутники TerraSAR-X и Tandem-X
- •Рисунок 8 - Архитектура орбитального сегмента системы SAR-Lupe
- •Система SAR-Lupe будет состоять из орбитальной группировки, включающей пять легких спутников, и наземного сегмента, обеспечивающего управление спутниками, а также получение, обработку и использование собираемой с их помощью информации.
- •1.2.3 Италия
- •Итальянская программа космических исследований базируется на использовании ракет-носителей США ("Скаут"), Европейской организации по разработке ракет-носителей ("Европа-1") и Европейского космического агентства ("Ариан").
- •1.2.4 Великобритания
- •Рисунок 9 - Снимок с разрешением 2.8 м, полученный миниспутником TOPSAT-1
- •Первый алжирский микроспутник ALSAT-1 был также изготовлен в SSTL.
- •1.2.5 Испания
- •Испания принимает участие и в создании глобальной европейской системы спутникового наблюдения оборонного назначения.
- •1.3 Космические программы других стран
- •1.3.1 Япония
- •Рисунок 10 - 3D-модель территории штата Гуджарат, построенная по данным Cartosat-1
- •Индия готова распространять спутниковые изображения метрового разрешения, полученные с помощью Cartosat-2, по ценам ниже рыночных и в перспективе планирует запустить новый космический аппарат с пространственным разрешением до 0,5 метра.
- •1.3.2 Израиль
- •1.3.3 Китай
- •Рисунок 11 – КА CBERS-01
- •19 сентября 2007 года в Китае запущен третий китайско-бразильский спутник ДЗЗ CBERS-2B. Спутник выведен на утреннюю солнечно-синхронную орбиту высотой 748х769 км, наклонением 98.54 градусов, время пересечения экватора 10:30.
- •1.3.4 Корея
- •1.3.5 Канада
- •Канада в 1990 г. создала Канадское космическое агентство, под руководством которого ведутся работы по ракетно-космической тематике.
- •Рисунок 12 - RADARSAT в космосе глазами художника
- •1.3.6 Австралия
- •1.3.7 Другие страны
- •1.4 Космические программы стран СНГ
- •1.4.1 Белоруссия
- •Таблица 1. Основные характеристики КА «Канопус-В» и БКА
- •Размер КА, м×м
- •Масса КА
- •Масса полезной нагрузки, кг
- •Орбита:
- •высота, км
- •наклонение, град
- •период обращения, мин
- •время пересечения экватора, час
- •Период повторного наблюдения, сутки
- •Среднесуточная мощность, Вт
- •Срок активного существования, лет
- •Космические аппараты «Канопус-В» и БКА предназначены для решения следующих задач:
- •- высокооперативного наблюдения.
- •1.4.2 Украина
- •1.4.3 Казахстан
- •2 Космическая программа России
- •2.1 Основные положения Федеральной космической программы России на 2006-2015 годы
- •Основными задачами Программы являются:
- •Сроки и этапы реализации Программы – 2006 – 2015 годы.
- •На первом этапе (в период до 2010 года), в части дистанционного зондирования Земли создаются:
- •Приоритетными направлениями космической деятельности, способствующими достижению стратегических целей, являются:
- •Программные мероприятия включают мероприятия, финансируемые за счет бюджетных средств, и мероприятия, выполняемые за счет средств, инвестируемых в космическую деятельность негосударственными заказчиками.
- •Мероприятия, финансируемые за счет бюджетных средств, включают работы, предусмотренные в следующих разделах:
- •раздел I – «Научно-исследовательские и опытно-конструкторские работы»;
- •При реализации Программы будут достигнуты следующие результаты:
- •б) увеличена периодичность обновления данных гидрометеорологического наблюдения до 3 часов для средневысотных космических аппаратов и до реального масштаба времени для геостационарных космических аппаратов, что обеспечит:
- •2.2 Анализ космических систем ДЗЗ.
- •Рисунок 13 - Орбитальная группировка КА ДЗЗ на период 2006-2015 годы
- •По существу, основными космическими средствами ДЗЗ, разработанными в период до 2015 года будут КА «Канопус-В» оперативного мониторинга техногенных и природных чрезвычайных ситуаций и КА «Ресурс-П» оперативного оптико-электронного наблюдения.
- •КА «Канопус-В» №1, запуск которого состоялся 22 июля 2012 года, включает:
- •Комплекс «Ресурс-П» является продолжением отечественных средств ДЗЗ высокого разрешения, используемых в интересах социально-экономического развития РФ. Он предназначен для решения следующих задач:
- •- подсистема «Арктика-МС2» из четырех КА для обеспечения подвижной правительственной связи, управления воздушным движением и ретрансляции навигационных сигналов (разработчик ОАО «ИСС им. М.Ф. Решетнева»).
- •2.3 Развитие наземного комплекса приема, обработки, хранения и распространения КИ ДЗЗ
- •Функциональная схема интегрированной спутниковой системы ДЗЗ показана на Рисунке 14.
- •Рисунок 14 - Интегрированная спутниковая система ДЗЗ
- •3 Анализ «Концепции развития российской космической системы дистанционного зондирования Земли на период до 2025 года»
- •Важным разделом Концепции являются предложения, обеспечивающие повышение эффективности использования космической информации в России.
- •Главными проблемами, определяющими эффективность использования космической информации в России являются:
- •9. Разработать и ввести в эксплуатацию наземные и авиационные средства валидации результатов тематической обработки космической информации.
- •4 Технико-экономическое обоснование принципов финансирования при создании космических систем ДЗЗ
- •Заключение
- •Выполненные исследования позволяют сделать следующие выводы:
- •Список использованных источников
- •2 Россия разрабатывает новые радиолокационные спутники. Москва. РИА Новости. Юрий Зайцев, эксперт Института космических исследований, 2005 г."
- •3 А.Кучейко. Новая политика США в области коммерческих средств ДЗЗ. Новости космонавтики, №6, 2003 г.
- •4 В. Чуларис. Национальная политика США в области использования космического пространства. Зарубежное военное обозрение №1, 2007 г.
- •6 В. Чуларис. Геоинформационное обеспечение ВС США. Зарубежное военное обозрение, №10, 2005 г.
- •7 Космической разведке США поставлены новые задачи. Наука, 03.02.06
- •8 США создали на орбите крупнейшую за всю историю группировки спутников видовой разведки. Известия науки. 03.02.2006 г.
- •9 А. Андронов. Спутники, доступные террористам. «Независимое военное обозрение», 1999 г.
- •10 В.Иванченко. Иконос Зоркий Глаз. Журнал «КОМПЬЮТЕРРА», 06.09.2000 г.
- •11 М. Рахманов. Спутниковая разведка: новые тенденции развития. «Издание о высоких технологиях C.NEWS», 2006 г.
- •12 А. Копик. Запущен новый коммерческий «шпион». «Новости космонавтики», №6, 2003г.
- •13 М.Рахманов. Спутниковое зондирование: перемены неизбежны. «Издание о высоких технологиях C.NEWS», 2006 г.
- •16 Ю.Б. Баранов. Рынок данных ДЗЗ в России. Журнал «Пространственные данные», №5, 2005 г.
- •17 Французская разведка устремляется в космос. Наука, 27.12.04.
- •18 Радарные снимки: Германия вырывается в лидеры. Наука, 20.03.06.
- •19 Максим Рахманов «Германия запускает систему космического шпионажа», Наука, CNews, 2003 г.
- •20 А.Кучейко. Всепогодная система космической разведки и наблюдения: взгляд из Италии. «Новости космонавтики», №5, 2002г.
- •21 А.Кучейко. Япония создала крупнейшую систему космической разведки. «Новости космонавтики», №4, 2007 г.
- •22 Японская ракета вывела тяжелый спутник ALOS на орбиту. Наука, 24.01.06.
- •28 Радарный спутник: Канада не дает России ослепнуть. Наука, 2005 г.
- •29 Тайваньский конфликт продолжится в космосе? «Издание о высоких технологиях C.NEWS», 2006 г.
- •35 Госкосмос и частники: соперники или партнеры? Наука, 2005 г.
Геоинновационноеагентство «Иннотер»
Компания GeoEye для оперативного сбора и распространения информации со спутника OrbView-5 планирует использовать уже существующую международную сеть из
12 наземных станций приема данных со спутника Ikonos-2, в том числе три станции в Германии, Польше и Турции, ответственные за прием изображений стран Европы и России.
В соответствии с ограничениями национального законодательства США,
изображения спутников для заказчиков за пределами США, в том числе и в Россию, будут поставляться с загрубленным до 0,5 м разрешением и с задержкой по времени не менее
24 часов.
Компании-операторы GeoEye и DigitalGlobe смогут использовать в коммерческих
целях почти 50% бортовых ресурсов съемочной аппаратуры суперспутников. Учитывая, что суммарная производительность системы суперспутников в 10 раз превысит
возможности современной группировки, предложение американских геопространственных
продуктов субметрового разрешения на мировом рынке возрастет многократно. Сверхдетальные изображения найдут применение при разработке
крупномасштабных карт и планов местности, в различных тематических ГИС, при
планировании городской застройки, строительстве дорог, линий связи, трубопроводов и
других объектов инфраструктуры. В случае устойчивого развития рынка потребителями геопространственных продуктов на основе сверхдетальных космических изображений могут стать миллионы людей: водители автомобилей, оснащенных навигационными компьютерами, пользователи различных тематических ГИС с детальными топоосновами,
проектировщики, строители, страховщики.
Следующим логическим шагом развития рынка космических средств ДЗЗ является запуск КА со сверхвысокой разрешающей способностью (до 0.25 м). Ранее изображения с таким разрешением обеспечивали только военные спутники США и СССР.
Компании SI и DigitalGlobe обратились в лицензирующий орган - Национальное управление NOAA - за лицензией на запуск КА с разрешением 0.25 м (у компаний уже есть лицензии на системы с разрешением 0.5 м и 0.4 м). Очевидно, напрашивается
косвенный вывод, что оптико-электронные системы военных спутников-разведчиков США уже имеют более высокую разрешающую способность, чем 0,25 см, если коммерческие
фирмы собираются использовать оптико-электронную аппаратуру с такими высокими
параметрами и способностями. По мнению аналитиков, появление спутников ДЗЗ сверхвысокого разрешения будет нацелено на перераспределение доходов между рынками материалов аэросъемки и космических данных в пользу последних. Согласно оценкам, мировой рынок данных аэросъемки составляет около $3 млрд., а рынок
26
Геоинновационноеагентство «Иннотер»
космических материалов - менее $500 млн. Улучшение разрешения до 0.25 м повысит значимость коммерческой видовой информации и для военных потребителей.
Пока у основных компаний-конкурентов на рынке ДЗЗ из стран Европы, России, Японии, Израиля и Индии нет планов по созданию спутников ДЗЗ со сверхвысоким разрешением. Поэтому запуски таких аппаратов в США приведут к дальнейшему развитию рынка и укреплению позиций американских компаний - операторов КС ДЗЗ.
В дополнение к двусмысленному статусу коммерческих спутников, мир беспокоит неясность американской политики в отношении доступа простых пользователей к другой
жизненно важной спутниковой системе - GPS. Режим селективного доступа, ограничивавший точность позиционирования простыми смертными, отключил своим
указом 1 мая 2000 г. президент Клинтон. Однако в Белом Доме уже давно президент Буш, и он вполне может включить этот режим вновь в целях борьбы с «мировым злом».
Компания Lockheed Martin объявила о завершении модернизации программного
комплекса обработки и моделирования данных системы Global Positioning System (GPS), что позволит повысить системную точность на 10–15% для всех пользователей аппаратуры GPS. Модернизация проведена по программе повышения точности Legacy
Accuracy Improvement Initiative (L-AII) совместными усилиями ВВС США и агентства
геопространственной разведки (National Geospatial Agency, NGA).
Улучшения параметров системы GPS достигнуты в результате поэтапного объединения штатной сети оперативного управления из 6 наземных станций ВВС с сетью станций мониторинга агентства NGA, расположенных по всему миру. Объединенная
наземная сеть из 17–20 станций обеспечивает возможность мониторинга каждого из 23
оперативных спутников группировки GPS одновременно двумя-тремя станциями. В результате снижается интервал времени между появлением неполадок и их устранением, улучшается точность определения параметров орбиты спутников GPS, и потребителям передаются более точные эфемериды и сигналы времени.
До реализации совместной программы L-AII спутники группировки GPS обслуживались только шестью станциями ВВС и могли находиться вне зоны
радиовидимости в течение нескольких часов. В Евразии дополнительные станции агентства NGA установлены в Великобритании, Бахрейне и в Корее. Управление
объединенной сетью наземных станций осуществляет главная контрольная станция на
авиабазе Schriever (штат Колорадо).
Повышение системной точности GPS на 10–15% коснется всех владельцев приемной аппаратуры GPS, расположенных по всему миру, военных и гражданских.
27
Геоинновационноеагентство «Иннотер»
Никакой доработки потребительской аппаратуры не потребуется. Хотя в некоторых источниках сообщается, что точность для военных потребителей улучшится на 35%.
Что могут означать для мирового рынка подобные изменения в государственной политике мощнейшей космической державы современного мира? Появление конкуренции на рынке спутниковых систем высокого разрешения уже привело к значительному снижению стоимости космических снимков. Стоимость панхроматических (черно-белых)
космических снимков с разрешением один метр уже снизилась с более чем $30 за кв. км до $5 за кв. км. Очевидно, этот процесс еще более ускорится с появлением аналогичных
иностранных систем.
Столь драматичное снижение цен на жизненно важную для современной
промышленности продукцию можно было бы только приветствовать. Однако массовое использование ДДЗ тормозится опасениями того, что в последний момент в бизнес может
вмешаться все менее предсказуемая американская политика. Тогда долгосрочные
перспективные проекты могут потерпеть крах в одночасье. Падение цен на космические снимки сделает эксплуатацию спутниковых систем менее прибыльной. Это, в свою очередь, усложнит или сделает невозможной конкуренцию со стороны тех стран или
блоков, которые не могут оказать государственную поддержку промышленности. С другой
стороны, ставки в этой области деятельности как никогда высоки.
Есть основания считать, что жизненная необходимость будет толкать все большее число государств к разработке собственных систем дистанционного зондирования или к участию в международных проектах по их разработке. Создание спутниковых систем
дистанционного зондирования высокого разрешения – одна из немногих областей, где
Россия еще в состоянии сказать свое веское слово и стать мировым лидером в важной и передовой области современных высоких технологий.
1.2Космические программы Европейских стран
В последнее десятилетие в изучении и освоении космоса активную роль стали играть страны Западной Европы. Западноевропейские страны с самого начала стремились объединить свои научно-технические усилия, производственные и
испытательные мощности и финансовые возможности, сначала на базе Европейской организации космических исследований, а затем в рамках Европейского космического
агентства ЕSА (European Space Agency). ЕSА создано в 1975 году и его членами являются Бельгия, Великобритания, Дания, Ирландия, Италия, Нидерланды, Франция,
Германия, Швейцария и Швеция. Австрия и Норвегия входят в ЕSА в качестве
28
Геоинновационноеагентство «Иннотер»
наблюдателей. По масштабам финансирования ведущую роль в ЕSА играют Германия (26 %) и Франция (21 %). Штаб-квартира агентства находится в Париже.
Сотрудничество в области исследования космоса рассматривается в Европейском Союзе (ЕС) в качестве приоритетного направления. В ближайшее время Европа может выйти на третье место в мире по объемам ассигнований на космические программы. Основными задачами ЕSА являются создание и эксплуатация космических средств на
коммерческой основе а члены ЕSА может участвовать в программах агентства по выбору и сами определять долю своего участия.
Несмотря на тесное взаимодействие и во многом полное переплетение космических программ и технических средств западноевропейских стран в рамках ЕSА, каждый
участник агентства имеет свою национальную программу, в рамках которой создает свои космические средства или участвует в программах своих партнеров по ассоциации.
Активное участие в создании собственной системы космической разведки
принимают ведущие страны Европы. Европа уже сегодня имеет все необходимые технические возможности для того, чтобы в мировом масштабе предлагать клиентам ключи к информации с разведывательных космических аппаратов (КА), в отличие от
американцев, которые предоставляют только возможность доступа, но не дают ключей к
информации, необходимых для контроля над нею. Как раз зависимость от американских разведывательных КА во время войны в Персидском заливе и ограниченный доступ к американской видовой информации высокого разрешения на местности по Югославии заставили Францию ускорить разработку независимых программ.
Большой удачей для Европы является то, что она имеет в своем распоряжении
ракету-носитель "Ариан" и космический комплекс Куру в Гвиане, благодаря которым она может независимо проводить запуски космических аппаратов. Таким образом, разведывательные спутники завтрашнего дня могут только усилить эту независимость.
1.2.1 Франция
Авиационная и космическая промышленность Франции занимает первое место в
Европе, и третье в мире (после США и России). Космические исследования Франции осуществляются широким фронтом в соответствии с национальной программой и в рамках двухсторонних соглашений, а также практически формирует программу ЕSА.
Франция стала третьей страной, которая собственными средствами в ноябре 1965 г.
вывела на околоземную орбиту искусственный спутник Земли.
Все работы по исследованию и использованию космического пространства
осуществляются во Франции под руководством Национального центра космических
29
