Космос в стиле нано: как заглянуть в любую точку Земли в реальном времени? Евгений Золотов

Космос в стиле нано: как заглянуть в любую точку Земли в реальном времени?

Евгений Золотов

Опубликовано 04 июля 2013

Когда в июне 2012-го под Серовым, в Свердловской области, исчез АН-2 с группой отдыхающих на борту, на поиски бросили всех. Искали с земли, воздуха, в эфире. Конечно, пробовали отыскать следы и на спутниковых снимках, предоставленных по такому случаю российской компанией «Сканэкс» (она эксплуатирует замечательный ресурс Kosmosnimki.ru, покрывающий Российскую Федерацию; для поисков АН-2 запустила отдельный веб-проект). Однако прошёл почти год, прежде чем самолёт нашли — охотники, буквально в нескольких километрах от города. Ничего удивительного: местность там сложная, болота, тайга. А снимки со спутников были мало того, что со средненьким разрешением (несколько метров на пиксель от аппаратов семейства SPOT, в лучшем случае метровое разрешение в радиодиапазоне от TerraSAR-X), так ещё и редкие, покрывающие нужный участок Земли раз в сутки и реже.

А ведь могло сложиться иначе. Районы предполагаемого падения можно было сканировать практически в реальном времени и найти упавший самолёт за пару суток. Если бы… Если бы к тому моменту уже работал уникальный космический монитор, сооружаемый сейчас американо-британским стартапом Planet Labs.

Впрочем, прежде чем рассказать о самом проекте, стоит сделать ещё одно отступление, посвящённое так называемым наноспутникам. Увлечение ими, собственно, и свело вместе трёх основателей Planet Labs, до того работавших «на космос» в разных сферах и по разные стороны Атлантики.

В основу концепции наноспутника положена дерзкая идея отказа от большинства, если не всех правил и принципов, выработанных космической индустрией за последние пятьдесят лет. С нанотехнологиями такие аппараты никак не связаны, приставка «нано» используется, просто чтобы показать их размеры и стоимость. Типичный наноспутник — это агрегат размером с обувную коробку, построенный на дешёвых (заимствованных с массового рынка, вплоть до смартфонов) электронных компонентах, свободном программном обеспечении, наделённый чаще всего лишь рудиментарными средствами коррекции орбиты, а то и лишённый их вовсе. В космос их забрасывают буквально пачками: везут в качестве вторичного груза, а то и вместо балласта, даже отстреливают с МКС. Живёт такой аппарат за облаками, как правило, недолго (есть, впрочем, и долгожители, вроде Delfi-C3, собранного голландскими студентами и работающего уже пять лет), функциональность его сильно ограничена, но всё компенсируется ценой.

Начиная с какого-то момента стоимость искусственных спутников Земли падает непропорционально быстро их размерам. И если обычный «профессиональный» сателлит, занятый фотосъёмкой земной поверхности, со всей обвеской и накладными расходами стоит сотни миллионов долларов (к примеру, WorldView-2, о котором речь пойдёт ниже, потянул на полмиллиарда), наноспутники легко укладываются в сто тысяч, а если постараться, можно снизить цену ещё в несколько раз.

Строго говоря, «наноувлечение» постигло космонавтику не вчера, и к настоящему моменту даже сформулированы стандарты, облегчающие проектирование и вывод на орбиту таких ИСЗ (наподобие CubeSat: куб с гранью 10 сантиметров, максимальная масса меньше полутора килограмм). Больше того, наноспутники не предельный случай, есть ещё и пико-, и фемтосателлиты, и всем нашлась работа (аппараты категории «фемто» — размером с почтовую марку и ведут себя подобно космической пыли; их сотнями планируется разбрасывать, к примеру, над планетами для изучения химии, радиационной обстановки и пр.). Однако, похоже, что именно нанокатегория станет золотой серединой между размерами, ценой и функционалом. Такие спутники уже дёшевы, но ещё достаточно функциональны, чтобы выполнять работу, непосредственно полезную для землян. И как раз сегодня рынок наносателлитов встаёт на ноги, переходя от одноразовых экспериментов к бизнесу.

_{Для понимания размеров: типичный наносателлит (формата CubeSat) в руках у сотрудницы MIT}

После такого вступления будет просто объяснить, что задумала Planet Labs. Уже в начале следующего года она планирует развернуть над Землёй спутниковую группировку Flock-1. Образованная 28 наносателлитами (каждый по размерам равен трём кубикам CubeSat), она станет самой масштабной группировкой фотографических аппаратов и одной из самых масштабных спутниковых формаций вообще. Наноспутники Planet Labs займут свои места на высоте 400 км, образовав наклонённое к экватору кольцо, и позволят почти немедленно заглядывать в любую точку земного шара с разрешением три на пять метров на пиксель. Данные, принимаемые тремя станциями на Земле, будут сразу же предоставляться клиентам.

Строго говоря, Planet Labs ещё не озвучила тайминг: неизвестно, насколько именно быстро можно будет сфотографировать нужную точку и, соответственно, как скоро её можно будет отснять повторно. Однако, опираясь на данные конкурентов, уместно предположить, что с помощью Flock-1 произвольную точку поверхности возможно будет видеть каждые 4 часа. А может быть, и чаще, потому что Flock-1 будет избыточной формацией, зоны наблюдения спутников в ней частично перекрываются.

Правда, разрешение 3х5 метров выглядит вчерашним днём. Ведь сегодня, например, аппарат WorldView-2, эксплуатируемый компанией DigitalGlobe (поставляемые которой снимки покрывают значительную часть, скажем, глобуса Google Earth), обеспечивает 46 сантиметров на пиксель! Однако WV-2 — один на всю планету и «частота обновления» картинок у него соответствующая. А Flock-1 видит автомобили, кроны деревьев, отдельные домики — и позволяет отслеживать развитие ситуации почти в реальном времени. Только представьте: спасатели смогут моментально оценить площадь и векторы лесного пожара, масштабы разрушений после цунами, землетрясений и даже локальных катастроф и стихийных бедствий; фермеры — оценить потребность в поливе или внесении удобрений; торговцы и биржевые спекулянты — сделать оценку будущих урожаев. Отсюда и ожидаемая клиентура: сельское хозяйство, картографы, финансисты, экологи, спасатели. Вообще же оценить рынок пока сложно: ведь такой услуги никто ещё землянам не предлагал!

Бюджет Planet Labs по космическим меркам выглядит смешно: она собрала с инвесторов 13 млн долларов и уже отправила за облака два действующих прототипа своих наноспутников (серия Dove, без движителей, шестикилограммовых; сделанные ими снимки иллюстрируют колонку). Осенью планируется ещё одна проба, после чего в декабре на орбиту пойдёт уже вся группировка. Скептики, естественно, имеются — и предвещают «наностартапу» чисто космические трудности: низколетящие ИСЗ без возможности корректировать орбиту, мол, сгорят в атмосфере за год (Planet Labs рассчитывает на несколько лет). Но и тут в игру вступает фактор цены.

Ведь Planet Labs не первая и не единственная, кто работал и работает над системой коммерческого реалтаймового спутникового мониторинга Земли. Одним из первых проектов такого рода стал германский RapidEye, пять аппаратов которого фотографируют нашу планету вот уже пятый год. Однако низкая частота съёмки (раз в сутки) и обычно высокая стоимость техники, помноженные на уровень спроса, привели компанию к банкротству. В том же направлении работает и американская Skybox Imaging, планирующая группировку из десяти (а в перспективе — под три десятка) аппаратов на орбите Земли. Но и здесь ставка — на ИСЗ обычного размера, и расходы соответствующие.

А Planet Labs, похоже, неслучайно назвала свою спутниковую формацию «Flock-1». Вероятно, компания учла возможность раннего выхода ИСЗ из строя и втихую планирует запуск Flock-2, -3 и следующих. Наноспутники такие фокусы позволяют.

К оглавлению