Sergejs Revnivyhs, GLONASS direktorāta vadītāja vietnieks, GLONASS sistēmas attīstības departamenta direktors, Akadēmiķis M.F. Rešetņevs"

Iespējams, nav nevienas ekonomikas nozares, kurā jau nebūtu izmantotas satelītnavigācijas tehnoloģijas – no visa veida transporta līdz lauksaimniecībai. Un pielietojuma jomas nepārtraukti paplašinās. Turklāt lielākoties uztverošās ierīces saņem signālus no vismaz divām globālajām navigācijas sistēmām - GPS un GLONASS.

Problēmas stāvoklis

Tā sagadījās, ka GLONASS izmantošana kosmosa industrijā Krievijā nav tik liela, kā varētu gaidīt, ņemot vērā faktu, ka galvenais GLONASS sistēmas izstrādātājs ir Roskosmos. Jā, jau daudzos mūsu kosmosa kuģos, nesējraķetēs, augšējos posmos ir GLONASS uztvērēji kā daļa no borta aprīkojuma. Bet līdz šim tie ir vai nu palīglīdzekļi, vai tiek izmantoti kā daļa no kravnesības. Līdz šim trajektorijas mērījumu veikšanai, zemei ​​tuvo kosmosa kuģu orbītu noteikšanai, sinhronizācijai, vairumā gadījumu tiek izmantoti komandmērīšanas kompleksa zemes līdzekļi, no kuriem daudzi jau sen ir izsmēluši savu kalpošanas laiku. Turklāt mērinstrumenti atrodas Krievijas Federācijas teritorijā, kas neļauj nodrošināt globālu pārklājumu visā kosmosa kuģa trajektorijā, kas ietekmē orbītas precizitāti. GLONASS navigācijas uztvērēju izmantošana kā daļu no standarta borta aprīkojuma trajektorijas mērījumiem ļaus iegūt zemas orbītas kosmosa kuģu (kas veido orbitālās zvaigznāja galveno daļu) orbītas precizitāti 10 centimetru līmenī. jebkurš orbītas punkts reāllaikā. Vienlaikus trajektorijas mērījumu veikšanā nav jāiesaista komandmērīšanas kompleksa līdzekļi, jātērē līdzekļi to darbspējas nodrošināšanai un personāla uzturēšanai. Plānošanas problēmu risināšanai pietiek ar vienu vai divām stacijām navigācijas informācijas saņemšanai no lidaparāta un pārsūtīšanai uz lidojumu vadības centru. Šī pieeja maina visu ballistisko un navigācijas atbalsta stratēģiju. Bet, neskatoties uz to, šī tehnoloģija jau ir labi attīstīta pasaulē un nerada īpašas grūtības. Nepieciešams tikai pieņemt lēmumu par pāreju uz šādu tehnoloģiju.

Ievērojams skaits zemas orbītas kosmosa kuģu ir satelīti Zemes attālinātai izpētei un zinātnisku problēmu risināšanai. Attīstoties tehnoloģijām un novērošanas līdzekļiem, palielinot izšķirtspēju, pieaug prasības saņemtās mērķa informācijas piesaistes precizitātei satelīta koordinātām uzmērīšanas brīdī. A posteriori režīmā, lai apstrādātu attēlus un zinātniskos datus, daudzos gadījumos orbītas precizitāte ir jāzina centimetru līmenī.

Speciālajiem ģeodēziskās klases kosmosa kuģiem (piemēram, Lageos, Etalon), kas īpaši radīti fundamentālu Zemes izpētes un kosmosa kuģu kustības modeļu pilnveidošanas problēmu risināšanai, orbītu precizitāte centimetros jau ir sasniegta. Taču jāpatur prātā, ka šie transportlīdzekļi lido ārpus atmosfēras un ir sfēriski, lai samazinātu saules spiediena traucējumu nenoteiktību. Trajektorijas mērījumiem tiek izmantots globāls starptautisks lāzera tālmēru tīkls, kas nav lēts, un instrumentu darbība ir ļoti atkarīga no laikapstākļiem.

ERS un zinātnes kosmosa kuģi galvenokārt lido augstumā līdz 2000 km, tiem ir sarežģīta ģeometriskā forma, un tos pilnībā traucē atmosfēra un saules spiediens. Ne vienmēr ir iespējams izmantot starptautisko pakalpojumu lāzeriekārtas. Tāpēc uzdevums iegūt šādu satelītu orbītas ar centimetru precizitāti ir ļoti grūts. Nepieciešams izmantot īpašus kustību modeļus un informācijas apstrādes metodes. Pēdējo 10-15 gadu laikā pasaules praksē ir panākts ievērojams progress šādu problēmu risināšanā, izmantojot iebūvētos augstas precizitātes GNSS navigācijas uztvērējus (galvenokārt GPS). Par pionieru šajā jomā kļuva satelīts Topex-Poseidon (kopīgs NASA-CNES projekts, 1992-2005, augstums 1336 km, slīpums 66), kura orbītas precizitāte tika nodrošināta pirms 20 gadiem 10 cm (2,5 cm collā) līmenī. rādiuss).

Nākamajā desmitgadē Krievijas Federācijā plānots palaist daudz ERS kosmosa kuģu lietišķo problēmu risināšanai dažādiem mērķiem. Jo īpaši vairākām kosmosa sistēmām ir nepieciešama mērķa informācijas saistīšana ar ļoti augstu precizitāti. Tie ir izlūkošanas, kartēšanas, ledus apstākļu monitoringa, avārijas situāciju, meteoroloģijas uzdevumi, kā arī vairāki fundamentāli zinātniski uzdevumi Zemes un Pasaules okeāna izpētes jomā, augstas precizitātes dinamiskā ģeoīda modeļa izveide, augsta - jonosfēras un atmosfēras precīzi dinamiski modeļi. Kosmosa kuģa pozīcijas precizitāte jau ir jāzina centimetru līmenī visā orbītā. Tas ir par aizmugurējo precizitāti.

Kosmosa ballistikai tas vairs nav viegls uzdevums. Iespējams, vienīgais veids, kas var sniegt šīs problēmas risinājumu, ir mērījumu izmantošana no iebūvēta GNSS navigācijas uztvērēja un atbilstošie līdzekļi augstas precizitātes navigācijas informācijas apstrādei uz zemes. Vairumā gadījumu tas ir kombinēts GPS un GLONASS uztvērējs. Dažos gadījumos var tikt izvirzītas prasības tikai GLONASS sistēmas lietošanai.

Eksperimentējiet ar augstas precizitātes orbītu noteikšanu, izmantojot GLONASS

Mūsu valstī ir diezgan labi attīstīta tehnoloģija augstas precizitātes koordinātu iegūšanai, izmantojot ģeodēziskās klases navigācijas uztvērējus ģeodēzisko un ģeodinamisko problēmu risināšanai uz Zemes virsmas. Šī ir tā sauktā precīzās punktu pozicionēšanas tehnoloģija. Tehnoloģijas iezīme ir šāda:

* navigācijas uztvērēja mērījumu apstrādei, kuru koordinātas ir jāprecizē, netiek izmantota informācija no GNSS signālu navigācijas kadriem. Navigācijas signālus izmanto tikai diapazona mērījumiem, galvenokārt balstoties uz signāla nesējfāzes mērījumiem;

* Augstas precizitātes orbītas un borta pulksteņa korekcijas, kas iegūtas, pamatojoties uz nepārtrauktu GNSS navigācijas signālu uztveršanas staciju globālā tīkla mērījumu apstrādi, tiek izmantotas kā navigācijas kosmosa kuģu efemerīda laika informācija. Lielāko daļu risinājumu tagad izmanto Starptautiskais GNSS dienests (IGS);

* navigācijas uztvērēja mērījumi, kuru koordinātas ir jānosaka, tiek apstrādāti kopā ar augstas precizitātes efemerīda laika informāciju, izmantojot īpašas apstrādes metodes.

Rezultātā uztvērēja koordinātas (uztvērēja antenas fāzes centrs) var iegūt ar dažu centimetru precizitāti.

Zinātnisku problēmu risināšanai, kā arī zemes apsaimniekošanas, kadastra, būvniecības uzdevumiem Krievijā jau vairākus gadus šādi līdzekļi pastāv un tiek plaši izmantoti. Tajā pašā laikā autora rīcībā vēl nav bijusi informācija par līdzekļiem, ar kuriem var atrisināt zemas orbītas kosmosa kuģu orbītu augstas precizitātes noteikšanas problēmas.

Pirms dažiem mēnešiem veikts iniciatīvas eksperiments parādīja, ka mums ir šādu līdzekļu prototipi, un tos var izmantot, lai izveidotu standarta nozarei specifiskus augstas precizitātes ballistikas un navigācijas atbalsta līdzekļus zemas orbītas kosmosa kuģiem.

Eksperimenta rezultātā apstiprinājās iespēja izmantot esošos prototipus augstas precizitātes LEO kosmosa kuģu orbītas noteikšanai vairāku centimetru līmenī.

Eksperimentam tika izvēlēts lidojošais pašmāju satelīts ERS "Resurs-P" Nr.1 ​​(gandrīz apļveida saules sinhronā orbīta ar vidējo augstumu 475 km), kas aprīkots ar kombinēto navigācijas uztvērēju GLONASS / GPS. Rezultāta apstiprināšanai tika atkārtota datu apstrāde GRACE sistēmas ģeodēziskajiem kosmosa kuģiem (NASA un DLR kopprojekts, 2002-2016, augstums 500 km, slīpums 90), uz kuriem tika uzstādīti GPS uztvērēji. Eksperimenta iezīmes ir šādas:

* lai novērtētu GLONASS sistēmas iespējas kosmosa kuģa Resurs-P orbītas noteikšanai (kopskats parādīts 1. att.), tika izmantoti tikai GLONASS mērījumi (4 AS RIRV izstrādātie borta navigācijas uztvērēju komplekti);

* GRACE sistēmas kosmosa kuģa orbītas iegūšanai (kopskats parādīts 2. att.), tika izmantoti tikai GPS mērījumi (mērījumi ir brīvi pieejami);

* Augstas precizitātes efemeridi un GLONASS un GPS sistēmu navigācijas satelītu borta pulksteņu korekcijas, kas iegūtas IAC KVNO TsNIIMash, pamatojoties uz globālā tīkla IGS staciju mērījumu apstrādi (dati ir brīvi pieejami), tika izmantoti kā palīdzības informācija. IGS aprēķins par šo datu precizitāti ir parādīts attēlā. 3 un ir aptuveni 2,5 cm. IGS pakalpojuma GLONASS / GPS staciju globālā tīkla atrašanās vieta ir parādīta attēlā. 4;

* aparatūras un programmatūras kompleksa prototips, kas nodrošina augstas precizitātes zemas orbītas kosmosa kuģu orbītas noteikšanu (AS "GEO-MCC" iniciatīva). Paraugs nodrošina arī Resurs-P kosmosa kuģa borta uztvērēju mērījumu atšifrēšanu, izmantojot augstas precizitātes efemerīda laika informāciju un ņemot vērā borta uztvērēju sesijas darbības īpatnības. Prototips tika pārbaudīts pēc GRACE sistēmas kosmosa kuģa mērījumiem.

Rīsi. 1. Kosmosa kuģa Resurs-P vispārīgs skats.

Rīsi. 2. GRACE sistēmas kosmosa kuģa vispārīgs skats.

Rīsi. 3. IAC KVNO TsNIIMash efemerīda precizitātes novērtējums, ko veic IGS dienests. Navigācijas kosmosa kuģa GLONASS (apzīmējums - IAC, tumši zili punktiņi grafikā) asistējošās efemerīda informācijas precizitāte ir 2,5 cm.

Rīsi. 4. Starptautiskā IGS pakalpojuma GLONASS / GPS staciju globālā tīkla atrašanās vieta (avots - http://igscb.jpl.nasa.gov/network/iglos.html).

Eksperimenta rezultātā tika iegūts bezprecedenta rezultāts zemas orbītas kosmosa kuģu iekšzemes ballistiskajam un navigācijas atbalstam:

* Ņemot vērā Resurs-P kosmosa kuģa borta navigācijas uztvērēju palīdzības informāciju un reālos mērījumus, šī kosmosa kuģa augstas precizitātes orbīta ar precizitāti 8-10 cm tika iegūta tikai no GLONASS mērījumiem (skat. 5. att.) .

* Lai apstiprinātu rezultātu eksperimenta laikā, līdzīgi aprēķini tika veikti GRACE sistēmas ģeodēziskajiem kosmosa kuģiem, bet izmantojot GPS mērījumus (skat. 6. att.). Šo kosmosa kuģu orbitālā precizitāte tika iegūta 3-5 cm līmenī, kas pilnībā sakrīt ar IGS dienesta vadošo analīzes centru rezultātiem.

Rīsi. 5. Kosmosa kuģa "Resurs-P" orbītas precizitāte, kas iegūta no GLONASS mērījumiem, tikai izmantojot palīginformāciju, kas aprēķināta no četru borta navigācijas uztvērēju komplektu mērījumiem.

Rīsi. 6. GRACE-B kosmosa kuģa orbītas precizitāte, kas iegūta no GPS mērījumiem, tikai izmantojot palīginformāciju.

ANNKA pirmā posma sistēma

Pamatojoties uz eksperimenta rezultātiem, objektīvi izriet šādi secinājumi:

Krievijā ir ievērojams iekšzemes attīstības kavējums, lai atrisinātu LEO kosmosa kuģu orbītu augstas precizitātes noteikšanas problēmas konkurētspējīgā līmenī ar ārvalstu informācijas apstrādes centriem. Pamatojoties uz šo pamatu, pastāvīga rūpnieciskā ballistikas centra izveide šādu problēmu risināšanai neprasīs lielus izdevumus. Šis centrs varēs nodrošināt visas ieinteresētās organizācijas, kurām nepieciešama attālās uzrādes satelītu informācijas koordinātu piesaiste, pakalpojumus jebkura ar GLONASS un/vai GLONASS/GPS satelītnavigācijas iekārtām aprīkotu attālās izpētes satelītu orbītu augstas precizitātes noteikšanai. Nākotnē varēs izmantot arī Ķīnas sistēmas BeiDou un Eiropas Galileo mērījumus.

Pirmo reizi tiek parādīts, ka GLONASS sistēmas mērījumi, risinot augstas precizitātes uzdevumus, spēj nodrošināt risinājuma precizitāti praktiski ne sliktāku par GPS mērījumiem. Galīgā precizitāte galvenokārt ir atkarīga no palīdzības efemerīda informācijas precizitātes un zināšanu precizitātes par zemas orbītas kosmosa kuģa kustības modeli.

Iekšzemes attālās izpētes sistēmu rezultātu prezentācija ar augstas precizitātes atsauci uz koordinātām krasi palielinās to nozīmi un konkurētspēju (ņemot vērā izaugsmi un tirgus cenas) pasaules tirgū Zemes attālās izpētes rezultātiem.

Tādējādi, lai izveidotu LEO kosmosa kuģu atbalstītās navigācijas sistēmas pirmo posmu (koda nosaukums ir ANNKA sistēma) Krievijas Federācijā, visas sastāvdaļas ir pieejamas (vai tiek izstrādātas):

* ir sava pamata speciālā programmatūra, kas ļauj neatkarīgi no GLONASS un GPS operatoriem saņemt augstas precizitātes efemerīda laika informāciju;

* ir speciālas programmatūras prototips, uz kura pamata pēc iespējas īsākā laikā var izveidot standarta aparatūras un programmatūras kompleksu LEO kosmosa kuģu orbītu noteikšanai ar centimetru precizitāti;

* ir vietējie borta navigācijas uztvērēju paraugi, kas ļauj ar šādu precizitāti atrisināt problēmu;

* Roscosmos veido savu globālo GNSS navigācijas signālu uztveršanas staciju tīklu.

Sistēmas ANNKA arhitektūra pirmā posma (aizmugurējā režīma) ieviešanai ir parādīta attēlā. 7.

Sistēmas funkcijas ir šādas:

* mērījumu saņemšana no globālā tīkla uz ANNKA sistēmas informācijas apstrādes centru;

* augstas precizitātes efemeru veidošana GLONASS un GPS sistēmu navigācijas satelītiem (turpmāk - BeiDou un Galileo sistēmām) ANNKA centrā;

* uz zemas orbītas satelīta ERS uzstādīto borta satelītnavigācijas iekārtu mērījumu iegūšana un nodošana ANNKA centram;

* attālās izpētes kosmosa kuģa augstas precizitātes orbītas aprēķins ANNKA centrā;

* attālās izpētes kosmosa kuģa augstas precizitātes orbītas pārnešana uz attālās izpētes sistēmas uz zemes bāzētā speciālā kompleksa datu apstrādes centru.

Sistēmu var izveidot pēc iespējas ātrāk, pat esošo federālās mērķprogrammas GLONASS sistēmas uzturēšanas, izstrādes un lietošanas pasākumu ietvaros.

Rīsi. 7. ANNKA sistēmas arhitektūra pirmajā posmā (a posteriori režīms), kas nodrošina LEO kosmosa kuģu orbītu noteikšanu 3-5 cm līmenī.

Tālāka attīstība

Sistēmas ANNKA turpmākā attīstība uz LEO kosmosa kuģu orbītas augstas precizitātes noteikšanas un prognozēšanas režīma ieviešanu reāllaikā uz klāja var radikāli mainīt visu šādu satelītu ballistiskā un navigācijas atbalsta ideoloģiju un pilnībā atteikties no izmantošanas. vadības un mērīšanas kompleksa uz zemes esošo līdzekļu mērījumiem. Grūti pateikt, cik, taču būtiski samazināsies ballistiskā un navigācijas atbalsta operatīvās izmaksas, ņemot vērā apmaksu par zemes līdzekļu un personāla darbu.

ASV NASA šādu sistēmu izveidoja pirms vairāk nekā 10 gadiem, pamatojoties uz sakaru satelītu sistēmu TDRSS kosmosa kuģu vadīšanai un iepriekš izveidoto globālo augstas precizitātes navigācijas sistēmu GDGPS. Sistēma tika nosaukta TASS. Tas nodrošina palīginformāciju visiem zinātniskajiem kosmosa kuģiem un attālās izpētes satelītiem zemās orbītās, lai atrisinātu orbītas noteikšanas uzdevumus reāllaikā 10-30 cm līmenī.

ANNKA sistēmas arhitektūra otrajā posmā, kas nodrošina orbītu noteikšanas uzdevumu risināšanu uz kuģa ar precizitāti 10-30 cm reālajā laikā, ir parādīta attēlā. astoņi:

ANNKA sistēmas funkcijas otrajā posmā ir šādas:

* mērījumu saņemšana no stacijām globālā tīkla GNSS navigācijas signālu uztveršanai reāllaikā uz ANNKA datu apstrādes centru;

* augstas precizitātes efemeru veidošana GLONASS un GPS sistēmu navigācijas satelītiem (nākotnē - BeiDou un Galileo sistēmām) ANNKA centrā reāllaikā;

* augstas precizitātes efemerīda cilne sakaru sistēmu SC relejā (pastāvīgi, reāllaikā);

* augstas precizitātes efemeru (palīdzības informācijas) pārraide ar satelītiem-retranslatoriem zemas orbītas ERS kosmosa kuģiem;

* augstas precizitātes attālās izpētes kosmosa kuģa atrašanās vietas iegūšana uz klāja, izmantojot speciālu satelītnavigācijas iekārtu, kas spēj apstrādāt saņemtos GNSS navigācijas signālus kopā ar palīdzības informāciju;

* mērķa informācijas pārraide ar augstas precizitātes atsauci uz speciāla zemes attālās izpētes kompleksa datu apstrādes centru.

Rīsi. 8. ANNKA sistēmas arhitektūra otrajā posmā (reālā laika režīms), kas nodrošina LEO kosmosa kuģu orbītu noteikšanu 10-30 cm līmenī reāllaikā uz kuģa.

Esošo spēju analīze, eksperimentālie rezultāti liecina, ka Krievijas Federācijai ir labs pamats augstas precizitātes atbalstāmas navigācijas sistēmas izveidei zemas orbītas kosmosa kuģiem, kas ievērojami samazinās šo transportlīdzekļu vadības izmaksas un samazinās atpalicību no vadošā kosmosa. pilnvaras augstas precizitātes kosmosa kuģu navigācijas jomā steidzamu zinātnisku un lietišķu problēmu risināšanā. Lai spertu nepieciešamo soli LEO SC vadības tehnoloģijas attīstībā, atliek tikai pieņemt atbilstošu lēmumu.

Pirmā posma ANNKA sistēmu var izveidot pēc iespējas ātrāk ar minimālām izmaksām.

Lai pārietu uz otro posmu, būs jāīsteno pasākumu kopums, kas būtu jāparedz valsts vai federālo mērķprogrammu ietvaros:

* īpašas sakaru satelītu sistēmas izveide, lai nodrošinātu nepārtrauktu zemei ​​tuvo kosmosa kuģu vadību vai nu ģeostacionārā orbītā, vai slīpās ģeosinhronās orbītās;

* aparatūras un programmatūras kompleksa modernizācija asistējošās efemerīda informācijas veidošanai reāllaikā;

* Krievijas globālā staciju tīkla izveides pabeigšana navigācijas signālu uztveršanai no GNSS;

* Borta navigācijas uztvērēju izstrāde un ražošanas organizēšana, kas spēj apstrādāt GNSS navigācijas signālus kopā ar palīdzības informāciju reāllaikā.

Šo pasākumu īstenošana ir nopietns, bet diezgan realizējams darbs. To var veikt URSC uzņēmumi, ņemot vērā jau plānotās aktivitātes Federālās kosmosa programmas ietvaros un Federālās mērķprogrammas GLONASS sistēmas uzturēšanai, izstrādei un izmantošanai ietvaros, ņemot vērā atbilstošos korekcijas. Tā izveides izmaksu un ekonomiskā efekta aplēse ir nepieciešams posms, kas jāveic, ņemot vērā plānotos projektus Zemes attālās izpētes kompleksu kosmosa sistēmu, satelītu sakaru sistēmu, kosmosa sistēmu un zinātnisko kompleksu izveidei. . Pastāv pilnīga pārliecība, ka šīs izmaksas atmaksāsies.

Nobeigumā autors izsaka sirsnīgu pateicību vadošajiem speciālistiem vietējās satelītnavigācijas jomā Arkādijam Tjuļakovam, Vladimiram Mitrikam, Dmitrijam Fjodorovam, Ivanam Skakunam par eksperimenta organizēšanu un materiālu nodrošināšanu šim rakstam, IGS starptautiskajam dienestam un tā vadītājiem - Urs Hugentoble un Ruth Nilan - par iespēju pilnībā izmantot globālā staciju tīkla mērījumus navigācijas signālu uztveršanai, kā arī visiem tiem, kas palīdzēja un netraucēja.

ERS satelīts "Resurs-P"

Zemes attālā izpēte (ERS) - virsmas novērošana ar aviācijas un kosmosa transportlīdzekļiem, kas aprīkoti ar dažāda veida attēlveidošanas iekārtām. Mērīšanas iekārtas uztverto viļņu garumu darba diapazons ir no mikrometra daļām (redzams optiskais starojums) līdz metriem (radio viļņi). Sensorēšanas metodes var būt pasīvas, tas ir, izmantot Zemes virsmas objektu dabisko atstaroto vai sekundāro termisko starojumu, ko izraisa Saules aktivitāte, un aktīvās, izmantojot objektu stimulēto starojumu, ko ierosina mākslīgs virziena darbības avots. Tālvadības datus, kas iegūti no (SC), raksturo liela atkarības pakāpe no atmosfēras caurspīdīguma. Tāpēc kosmosa kuģis izmanto pasīvā un aktīvā tipa daudzkanālu iekārtas, kas reģistrē elektromagnētisko starojumu dažādos diapazonos.

Pirmā kosmosa kuģa ERS aprīkojums, kas palaists 1960. un 1970. gados. bija trases tipa - mērījuma laukuma projekcija uz Zemes virsmas bija līnija. Vēlāk parādījās un plaši izplatījās panorāmas tipa ERS iekārtas - skeneri, mērījumu laukuma projekcija uz Zemes virsmas ir josla.

Zemes attālās izpētes kosmosa kuģi tiek izmantoti Zemes dabas resursu pētīšanai un meteoroloģisko problēmu risināšanai. Kosmosa kuģi dabas resursu izpētei ir aprīkoti galvenokārt ar optiskām vai radara iekārtām. Pēdējās priekšrocības ir tādas, ka tas ļauj novērot Zemes virsmu jebkurā diennakts laikā neatkarīgi no atmosfēras stāvokļa.

vispārējs apskats

Attālā izpēte ir informācijas iegūšanas metode par objektu vai parādību bez tieša fiziska kontakta ar šo objektu. Attālā izpēte ir ģeogrāfijas apakšnodaļa. Mūsdienu izpratnē šis termins galvenokārt attiecas uz reljefa gaisa vai kosmosa uztveršanas tehnoloģijām, lai atklātu, klasificētu un analizētu objektus uz zemes virsmas, kā arī atmosfēru un okeānu, izmantojot izplatītos signālus (piemēram, elektromagnētiskos). starojums). Tos iedala aktīvajos (signālu vispirms izstaro lidmašīna vai kosmosa satelīts) un pasīvajos attālinātajos (tiek ierakstīts tikai signāls no citiem avotiem, piemēram, saules gaisma).

Pasīvie attālās uzrādes sensori reģistrē signālu, ko izstaro vai atstaro objekts vai blakus teritorija. Atstarotā saules gaisma ir visbiežāk izmantotais starojuma avots, ko nosaka pasīvie sensori. Pasīvās attālās uzrādes piemēri ir digitālā un filmu fotografēšana, infrasarkanais starojums, ar uzlādi savienotas ierīces un radiometri.

Savukārt aktīvās ierīces izstaro signālu, lai skenētu objektu un telpu, pēc kura sensors spēj noteikt un izmērīt starojumu, ko atstaro vai rada sensora mērķa izkliede. Aktīvo attālās uzrādes sensoru piemēri ir radars un lidars, kas mēra laika aizkavi no atgrieztā signāla izstarošanas un reģistrēšanas, tādējādi nosakot objekta atrašanās vietu, ātrumu un virzienu.

Attālā uzrāde nodrošina iespēju iegūt datus par bīstamiem, grūti sasniedzamiem un ātri kustīgiem objektiem, kā arī ļauj novērot lielus reljefa laukumus. Tālvadības lietojumprogrammu piemēri ir mežu izciršanas (piemēram, Amazones baseinā), ledāju stāvokļa uzraudzība Arktikā un Antarktikā un okeāna dziļuma mērīšana, izmantojot daudz. Attālā uzrāde aizstāj arī dārgas un salīdzinoši lēnas informācijas vākšanas metodes no Zemes virsmas, vienlaikus garantējot cilvēka neiejaukšanos dabas procesos novērojamajās teritorijās vai objektos.

Ar orbītā riņķojošo kosmosa kuģu palīdzību zinātniekiem ir iespēja savākt un pārraidīt datus dažādos elektromagnētiskā spektra diapazonos, kas kopā ar lielākiem gaisa un zemes mērījumiem un analīzi nodrošina nepieciešamo datu spektru pašreizējo parādību un tendenču, piemēram, uzraudzībai. kā El Niño un citi.dabas parādības gan īstermiņā, gan ilgtermiņā. Tālpētniecībai ir lietišķa vērtība arī ģeozinātnēs (piemēram, dabas apsaimniekošanā), lauksaimniecībā (dabas resursu izmantošana un saglabāšana), valsts drošībā (pierobežas teritoriju monitorings).

Datu iegūšanas metodes

Multispektrālo pētījumu un iegūto datu analīzes galvenais mērķis ir objekti un teritorijas, kas izstaro enerģiju, kas ļauj tos atšķirt uz vides fona. Pārskats par satelītu attālās uzrādes sistēmām ir atrodams pārskata tabulā.

Vasaras laiks parasti ir labākais laiks attālās uzrādes datu iegūšanai (jo īpaši šajos mēnešos saule atrodas visaugstāk virs horizonta un diena ir visilgākā). Izņēmums no šī noteikuma ir datu iegūšana, izmantojot aktīvos sensorus (piemēram, Radar, Lidar), kā arī termiskos datus garā viļņu garuma diapazonā. Termoattēlveidošanā, kurā sensori mēra siltumenerģiju, labāk izmantot laika intervālu, kad zemes temperatūras un gaisa temperatūras starpība ir vislielākā. Tādējādi vislabākais laiks šīm metodēm ir aukstākos mēnešos, kā arī dažas stundas pirms rītausmas jebkurā gadalaikā.

Turklāt ir jāņem vērā vēl daži apsvērumi. Ar radara palīdzību, piemēram, nav iespējams iegūt attēlu no kailas zemes virsmas ar biezu sniega segu; to pašu var teikt par lidaru. Tomēr šie aktīvie sensori ir nejutīgi pret gaismu (vai tās trūkumu), padarot tos par lielisku izvēli lietojumiem lielos platuma grādos (piemēram,). Turklāt gan radars, gan lidars spēj (atkarībā no izmantotajiem viļņu garumiem) attēlot virsmu zem meža lapotnes, padarot tos noderīgus ļoti aizaugušos reģionos. Savukārt spektrālo datu iegūšanas metodes (gan stereoattēlveidošanas, gan multispektrālās metodes) ir pielietojamas galvenokārt saulainās dienās; Vāja apgaismojuma apstākļos savāktajiem datiem parasti ir zema signāla un trokšņa attiecība, kas apgrūtina to apstrādi un interpretāciju. Turklāt, lai gan stereoattēli spēj attēlot un identificēt veģetāciju un ekosistēmas, šī metode (tāpat kā ar daudzspektrālo sensoru) nevar iekļūt koku lapotnēs un iegūt zemes virsmas attēlus.

Tālvadības lietojumprogrammas

Tālpētījumu visbiežāk izmanto lauksaimniecībā, ģeodēzijā, kartēšanā, zemes un okeāna virsmas, kā arī atmosfēras slāņu monitoringā.

Lauksaimniecība

Ar satelītu palīdzību cikliski var droši iegūt atsevišķu lauku, reģionu un rajonu attēlus. Lietotāji var saņemt vērtīgu informāciju par zemes stāvokli, tostarp kultūraugu identifikāciju, kultūraugu platības definīciju un kultūraugu statusu. Satelīta dati tiek izmantoti, lai precīzi kontrolētu un uzraudzītu lauksaimniecības darbību dažādos līmeņos. Šos datus var izmantot, lai optimizētu lauksaimniecību un telpiski orientētu tehnisko darbību pārvaldību. Attēli var palīdzēt noteikt kultūraugu atrašanās vietu un zemes noplicināšanas pakāpi, un pēc tam tos var izmantot, lai izstrādātu un īstenotu apstrādes plānu, lai optimizētu lauksaimniecības ķimikāliju vietējo izmantošanu. Galvenie attālās izpētes lauksaimniecības pielietojumi ir šādi:

• veģetācija:
  • kultūraugu veidu klasifikācija
  • kultūraugu stāvokļa novērtējums (ražas monitorings, bojājumu novērtējums)
  • ražas novērtējums

• augsne
  • augsnes īpašību attēlojums
  • augsnes veida attēlojums
  • augsnes erozija
  • augsnes mitrums
  • augsnes apstrādes prakses apskate

Meža seguma monitorings

Attālā uzrāde tiek izmantota arī meža seguma uzraudzībai un sugu noteikšanai. Šādā veidā iegūtās kartes var aptvert lielu platību, vienlaikus attēlojot detalizētus teritorijas mērījumus un raksturojumus (koku veids, augstums, blīvums). Izmantojot attālās izpētes datus, iespējams definēt un norobežot dažādus meža tipus, kurus būtu grūti sasniegt ar tradicionālām metodēm uz zemes virsmas. Dati ir pieejami dažādos mērogos un izšķirtspējās, lai tie atbilstu vietējām vai reģionālajām prasībām. Prasības reljefa attēlojuma detaļām ir atkarīgas no pētījuma mēroga. Lai parādītu izmaiņas meža segumā (tekstūra, lapu blīvums), izmantojiet:

• multispektrālie attēli: lai precīzi identificētu sugas, ir nepieciešami ļoti augstas izšķirtspējas dati

• tiek izmantoti vairāki vienas teritorijas attēli, lai iegūtu informāciju par dažāda veida sezonālām izmaiņām

• stereofoto - sugu diferenciācijai, koku blīvuma un augstuma novērtēšanai. Stereo fotogrāfijas nodrošina unikālu skatu uz meža segumu, kas pieejams tikai ar attālās uzrādes tehnoloģiju

• Radari tiek plaši izmantoti mitros tropos, jo tie spēj iegūt attēlus jebkuros laika apstākļos

• Lidars ļauj iegūt meža 3-dimensiju struktūru, noteikt zemes virsmas un uz tās esošo objektu augstuma izmaiņas. Lidara dati palīdz novērtēt koku augstumus, vainagu laukumu un koku skaitu laukuma vienībā.

Virsmas uzraudzība

Virsmas monitorings ir viens no svarīgākajiem un tipiskākajiem attālās uzrādes lietojumiem. Iegūtie dati tiek izmantoti, lai noteiktu zemes virsmas fizisko stāvokli, piemēram, mežu, ganību, ceļu segumu u.c., tostarp cilvēka darbības rezultātus, piemēram, ainavu industriālajos un dzīvojamos rajonos, lauksaimniecības teritoriju stāvokli. utt. Sākotnēji būtu jāizveido zemes seguma klasifikācijas sistēma, kas parasti ietver zemes līmeņus un klases. Līmeņi un pakāpes jāizstrādā, ņemot vērā izmantošanas mērķi (valsts, reģionālo vai vietējo), attālās uzrādes datu telpisko un spektrālo izšķirtspēju, lietotāja pieprasījumu utt.

Zemes virsmas stāvokļa izmaiņu konstatēšana ir nepieciešama, lai aktualizētu zemes seguma kartes un racionalizētu dabas resursu izmantošanu. Izmaiņas parasti tiek konstatētas, salīdzinot vairākus attēlus, kuros ir vairāki datu slāņi, un dažos gadījumos salīdzinot vecās kartes un atjauninātus attālās uzrādes attēlus.

• sezonālās izmaiņas: lauksaimniecības zeme un lapu koku meži mainās sezonāli

• ikgadējās izmaiņas: zemes virsmas vai zemes izmantošanas platības izmaiņas, piemēram, mežu izciršana vai pilsētu izplešanās

Informācija par zemes virsmu un veģetācijas seguma izmaiņām ir tieši nepieciešama vides aizsardzības politikas noteikšanai un īstenošanai, un to var izmantot kopā ar citiem datiem, lai veiktu sarežģītus aprēķinus (piemēram, lai noteiktu erozijas riskus).

Ģeodēzija

Gaisa apsekojumu datu vākšana vispirms tika izmantota, lai atklātu zemūdenes un iegūtu gravitācijas datus, ko izmantoja militāro karšu izveidošanai. Šie dati atspoguļo Zemes gravitācijas lauka momentāno traucējumu līmeņus, pēc kuriem var noteikt izmaiņas Zemes masu sadalījumā, kas savukārt var būt nepieciešamas dažādiem ģeoloģiskiem pētījumiem.

Akustiski un gandrīz akustiski pielietojumi

• Sonārs: pasīvs hidrolokators, ieraksta skaņas viļņus, kas izplūst no citiem objektiem (kuģa, vaļa utt.); aktīvs hidrolokators, izstaro skaņas viļņu impulsus un reģistrē atstaroto signālu. Izmanto, lai noteiktu, atrastu un izmērītu zemūdens objektu un reljefa parametrus.

• Seismogrāfi ir īpaša mērierīce, ko izmanto visu veidu seismisko viļņu noteikšanai un reģistrēšanai. Ar dažādās noteiktas teritorijas vietās uzņemto seismogrammu palīdzību ir iespējams noteikt zemestrīces epicentru un izmērīt tās amplitūdu (pēc tās notikuma), salīdzinot svārstību relatīvās intensitātes un precīzu laiku.

• Ultraskaņa: Ultraskaņas sensori, kas izstaro augstas frekvences impulsus un reģistrē atstaroto signālu. Izmanto ūdens viļņu noteikšanai un ūdens līmeņa noteikšanai.

Koordinējot virkni liela mēroga novērojumu, lielākā daļa sensoru sistēmu ir atkarīgas no šādiem faktoriem: platformas atrašanās vietas un sensoru orientācijas. Augstas kvalitātes instrumenti mūsdienās bieži vien paļaujas uz atrašanās vietas informāciju no satelītnavigācijas sistēmām. Rotāciju un orientāciju bieži nosaka elektroniskie kompasi ar aptuveni viena līdz divu grādu precizitāti. Kompasi var izmērīt ne tikai azimutu (ti, pakāpes novirzi no magnētiskajiem ziemeļiem), bet arī augstumu (novirzes no jūras līmeņa vērtību), jo magnētiskā lauka virziens attiecībā pret Zemi ir atkarīgs no platuma, kurā novērojums. notiek. Precīzākai orientācijai nepieciešams izmantot inerciālo navigāciju, periodiski veicot dažādu metožu korekcijas, tai skaitā navigāciju pēc zvaigznēm vai zināmiem orientieriem.

Pārskats par galvenajiem attālās izpētes instrumentiem

• Radari galvenokārt tiek izmantoti gaisa satiksmes vadības sistēmās, agrīnās brīdināšanas sistēmās, meža seguma monitoringā, lauksaimniecībā un liela mēroga meteoroloģisko datu iegūšanai. Doplera radaru tiesībsargājošās iestādes izmanto, lai kontrolētu transportlīdzekļu ātrumu, kā arī iegūtu meteoroloģiskos datus par vēja ātrumu un virzienu, nokrišņu atrašanās vietu un intensitāti. Cita veida iegūtā informācija ietver jonizētās gāzes datus jonosfērā. Mākslīgās apertūras interferometriskais radars tiek izmantots, lai iegūtu precīzus digitālos augstuma modeļus lielām reljefa teritorijām.

• Satelītu lāzera un radara altimetri nodrošina plašu datu klāstu. Mērot gravitācijas izraisītās okeāna ūdens līmeņa svārstības, šie instrumenti parāda jūras gultnes topogrāfiju ar vienas jūdzes izšķirtspēju. Ar altimetriem izmērot okeāna viļņu augstumu un viļņu garumu, var uzzināt vēja ātrumu un virzienu, kā arī virszemes okeāna straumju ātrumu un virzienu.

• Ultraskaņas (akustiskie) un radara sensori tiek izmantoti jūras līmeņa, bēguma un bēguma mērīšanai, kā arī viļņu virziena noteikšanai piekrastes jūras reģionos.

• Gaismas noteikšanas un attāluma noteikšanas tehnoloģija (LIDAR) ir labi pazīstama ar tās pielietojumu militārajā jomā, jo īpaši lādiņu lāzernavigācijā. LIDAR tiek izmantots arī dažādu ķīmisko vielu koncentrācijas noteikšanai un mērīšanai atmosfērā, savukārt ar LIDAR lidmašīnās var izmērīt objektu un parādību augstumu uz zemes ar lielāku precizitāti, nekā to var panākt ar radara tehnoloģiju. Veģetācijas attālinātā izpēte ir arī viens no galvenajiem LIDAR pielietojumiem.

• Radiometri un fotometri ir visizplatītākie instrumenti. Tie uztver atstaroto un izstaroto starojumu plašā frekvenču diapazonā. Visizplatītākie ir redzamie un infrasarkanie sensori, kam seko mikroviļņi, gamma staru sensori un retāk ultravioletie sensori. Šos instrumentus var izmantot arī dažādu ķīmisko vielu emisijas spektra noteikšanai, sniedzot datus par to koncentrāciju atmosfērā.

• Stereo attēlus no aerofotogrāfijas bieži izmanto, lai zondētu veģetāciju uz Zemes virsmas, kā arī topogrāfisko karšu ģenerēšanai potenciālo maršrutu izstrādē, analizējot reljefa attēlus, apvienojumā ar vides pazīmju modelēšanu, kas iegūta ar uz zemes balstītām metodēm.

• Daudzspektrālās platformas, piemēram, Landsat, ir aktīvi izmantotas kopš 1970. gadiem. Šie instrumenti ir izmantoti tematisku karšu ģenerēšanai, attēlojot vairākus elektromagnētiskā spektra viļņu garumus (daudzspektru), un tos parasti izmanto Zemes novērošanas satelītos. Šādu misiju piemēri ir Landsat programma vai IKONOS satelīts. Tematiskās kartēšanas rezultātā iegūtās zemes seguma un izmantošanas kartes var izmantot derīgo izrakteņu izpētei, zemes izmantošanas, mežu izciršanas noteikšanai un uzraudzībai, kā arī augu un kultūraugu veselības izpētei, tostarp plašos lauksaimniecības zemes vai meža apgabalos. Regulatori izmanto Landsat satelītattēlus, lai uzraudzītu ūdens kvalitātes parametrus, tostarp Secchi dziļumu, hlorofila blīvumu un kopējo fosforu. Meteoroloģiskos pavadoņus izmanto meteoroloģijā un klimatoloģijā.

• Spektrālā attēlveidošana rada attēlus, kuros katrs pikselis satur pilnīgu spektrālo informāciju, parādot šauru spektra diapazonu nepārtrauktā spektrā. Spektrālās attēlveidošanas ierīces tiek izmantotas dažādu problēmu risināšanai, tostarp tās, ko izmanto mineraloģijā, bioloģijā, militārajās lietās un vides mērījumos.

• Pārtuksnešošanās apkarošanas ietvaros attālā izpēte ļauj novērot apdraudētās teritorijas ilgtermiņā, noteikt pārtuksnešošanās faktorus, novērtēt to ietekmes dziļumu un sniegt lēmumu pieņēmējiem nepieciešamo informāciju atbilstošu vides aizsardzības pasākumu veikšanai.

Datu apstrāde

Ar attālo uzrādi parasti tiek izmantota digitālā datu apstrāde, jo tieši šajā formātā šobrīd tiek saņemti attālās uzrādes dati. Digitālā formātā informāciju ir vieglāk apstrādāt un uzglabāt. Divdimensiju attēlu vienā spektra diapazonā var attēlot kā skaitļu matricu (divdimensiju masīvu) es (i, j), no kuriem katrs attēlo starojuma intensitāti, ko sensors saņem no kāda Zemes virsmas elementa, kas atbilst vienam attēla pikselim.

Attēls sastāv no n x m pikseļi, katram pikselim ir koordinātas (i, j)- rindas numurs un kolonnas numurs. Numurs es (i, j)- vesels skaitlis, un to sauc par pikseļa pelēkuma līmeni (vai spektrālo spilgtumu). (i, j)... Ja attēlu iegūst vairākos elektromagnētiskā spektra diapazonos, tad to attēlo trīsdimensiju režģis, kas sastāv no skaitļiem I (i, j, k), kur k Ir spektrālā kanāla numurs. No matemātiskā viedokļa šajā formā iegūtos digitālos datus nav grūti apstrādāt.

Lai pareizi reproducētu attēlu informācijas saņemšanas punktu piegādātajos digitālajos ierakstos, ir jāzina ieraksta formāts (datu struktūra), kā arī rindu un kolonnu skaits. Tiek izmantoti četri formāti, kas sakārto datus šādi:

• zonu secība ( Band Sequental, BSQ);

• zonas, kas mainās pa līnijām ( Grupa Interleaved by Line, BIL);
• zonas, kas mainās pikseļos ( Joslu interleaved by Pixel, BIP);
• zonu secība ar informācijas saspiešanu failā ar grupu kodēšanas metodi (piemēram, jpg formātā).

V BSQ- formāts katrs apgabala attēls ir iekļauts atsevišķā failā. Tas ir ērti, ja nav nepieciešams strādāt ar visām zonām vienlaikus. Viena zona ir viegli lasāma un vizualizējama, zonas attēlus var ielādēt jebkurā vēlamajā secībā.

V BIL- formāts zonas dati tiek ierakstīti vienā failā pēc rindas, savukārt zonas mainās pa rindām: 1. zonas 1. rinda, 2. zonas 1. rinda, ..., 1. zonas 2. rinda, 2. rinda 2. zona utt. Šāds ieraksts ir ērts, ja visas zonas tiek analizētas vienlaicīgi.

V BIP- formāts katra pikseļa spektrālā spilgtuma zonas vērtības tiek saglabātas secīgi: pirmkārt, pirmā pikseļa vērtības katrā zonā, pēc tam otrā pikseļa vērtības katrā zonā utt. Šo formātu sauc par kombinēto. . Tas ir ērti, veicot vairāku zonu attēla apstrādi pa pikseļiem pa pikseļiem, piemēram, klasifikācijas algoritmos.

Grupas kodēšana izmanto, lai samazinātu rastra informācijas apjomu. Šādi formāti ir ērti lielu attēlu glabāšanai, lai strādātu ar tiem, ir nepieciešams datu izpakošanas līdzeklis.

Attēlu failiem parasti ir pievienota šāda papildu informācija saistībā ar momentuzņēmumiem:

• datu faila apraksts (formāts, rindu un kolonnu skaits, izšķirtspēja utt.);

• statistikas dati (spilgtuma sadalījuma raksturlielumi - minimālā, maksimālā un vidējā vērtība, dispersija);
• kartes projekcijas dati.

Papildinformācija ir ietverta vai nu attēla faila galvenē, vai atsevišķā teksta failā ar tādu pašu nosaukumu kā attēla failam.

Atkarībā no sarežģītības pakāpes atšķiras šādi lietotājiem nodrošinātie CW apstrādes līmeņi:

• 1A - Atsevišķu sensoru jutības atšķirību radīto kropļojumu radiometriskā korekcija.

• 1B - radiometriskā korekcija apstrādes līmenī 1A un sistemātisko sensoru izkropļojumu ģeometriskā korekcija, ieskaitot panorāmas kropļojumus, izkropļojumus, ko izraisa Zemes rotācija un izliekums, satelīta orbītas augstuma svārstības.

• 2A parāda attēla korekciju 1B līmenī un korekciju saskaņā ar doto ģeometrisko projekciju, neizmantojot zemes kontroles punktus. Ģeometriskajai korekcijai globālais digitālais pacēluma modelis ( DEM, DEM) ar 1 km soli uz zemes. Izmantotā ģeometriskā korekcija novērš sistemātiskus sensora izkropļojumus un projicē attēlu standarta projekcijā ( UTM WGS-84), izmantojot zināmus parametrus (satelīta efemerīda datus, telpisko stāvokli utt.).

• 2B - attēla korekcija 1B līmenī un korekcija saskaņā ar doto ģeometrisko projekciju, izmantojot zemes kontroles punktus;

• 3 - attēla korekcija 2B līmenī plus korekcija, izmantojot reljefu DEM (ortorektifikācija).

• S - attēla korekcija, izmantojot atsauces attēlu.

No attālās uzrādes iegūto datu kvalitāte ir atkarīga no to telpiskās, spektrālās, radiometriskās un laika izšķirtspējas.

Telpiskā izšķirtspēja

To raksturo pikseļa izmērs (uz Zemes virsmas), kas ierakstīts rastra attēlā – parasti svārstās no 1 līdz 4000 metriem.

Spektrālā izšķirtspēja

Landsat dati ietver septiņas joslas, ieskaitot infrasarkano spektru, diapazonā no 0,07 līdz 2,1 µm. Zemes novērošanas-1 aparāta Hyperion sensors spēj reģistrēt 220 spektrālās joslas no 0,4 līdz 2,5 µm ar spektrālo izšķirtspēju no 0,1 līdz 0,11 µm.

Radiometriskā izšķirtspēja

Signāla līmeņu skaits, ko sensors var ierakstīt. Parasti svārstās no 8 līdz 14 bitiem, kas rada 256 līdz 16 384 līmeņus. Šis raksturlielums ir atkarīgs arī no instrumenta trokšņa līmeņa.

Pagaidu atļauja

Satelīta lidojuma biežums virs interesējošās virsmas. Tas ir noderīgi, pārbaudot attēlu sēriju, piemēram, pētot mežu dinamiku. Sākotnēji sērijas analīze tika veikta militārās izlūkošanas vajadzībām, jo ​​īpaši, lai izsekotu infrastruktūras izmaiņām, ienaidnieka kustībām.

Lai izveidotu precīzas kartes, kuru pamatā ir attālās uzrādes dati, ir nepieciešama transformācija, kas novērš ģeometriskos kropļojumus. Zemes virsmas attēls ar ierīci, kas vērsts tieši uz leju, satur neizkropļotu attēlu tikai attēla centrā. Pārejot uz malām, attālumi starp punktiem uz attēla un atbilstošajiem attālumiem uz Zemes kļūst arvien atšķirīgi. Šādu izkropļojumu korekcija tiek veikta fotogrammetrijas procesā. Kopš 90. gadu sākuma lielākā daļa komerciālo satelītattēlu ir pārdoti jau laboti.

Turklāt var būt nepieciešama radiometriskā vai atmosfēras korekcija. Radiometriskā korekcija pārvērš diskrētos signāla līmeņus, piemēram, no 0 līdz 255, to patiesajās fiziskajās vērtībās. Atmosfēras korekcija novērš spektrālos traucējumus, ko rada atmosfēras klātbūtne.

BA. Dvorkins

Aktīva informācijas satelīttehnoloģiju ieviešana kā strauji attīstošās sabiedrības informatizācijas neatņemama sastāvdaļa radikāli maina cilvēku dzīves apstākļus un darbības, viņu kultūru, uzvedības stereotipus, domāšanas veidu. Pirms dažiem gadiem uz sadzīves vai auto navigatoriem skatījās kā uz brīnumu. Augstas izšķirtspējas kosmosa attēlus interneta pakalpojumos, piemēram, Google Earth, cilvēki skatījās un nebeidza apbrīnot. Tagad ne viens vien autobraucējs (ja automašīnā vēl nav navigators) izies no mājas, iepriekš navigācijas portālā neizvēloties optimālo maršrutu, ņemot vērā sastrēgumus. Sabiedriskā transporta ritošajam sastāvam tiek uzstādītas navigācijas iekārtas, tostarp kontroles nolūkos. Kosmosa attēli tiek izmantoti operatīvās informācijas iegūšanai dabas katastrofu zonās un dažādu problēmu risināšanai, piemēram, pašvaldības administrācija. Piemērus var pavairot, un tie visi apliecina faktu, ka kosmosa aktivitāšu rezultāti ir kļuvuši par mūsdienu dzīves neatņemamu sastāvdaļu. Nav arī pārsteidzoši, ka dažādas kosmosa tehnoloģijas bieži tiek izmantotas kopā. Līdz ar to, protams, uz virsmas slēpjas ideja par tehnoloģiju integrāciju un vienotu tehnoloģisko ķēžu izveidi no gala līdz galam. Šajā ziņā Zemes attālās uzrādes (ERS) tehnoloģija no kosmosa un globālās navigācijas satelītu sistēmas (GNSS) nav izņēmums. Bet vispirms lietas vispirms…

GLOBĀLĀS NAVIGĀCIJAS SATELĪTU SISTĒMAS

Globālā satelītu navigācijas sistēma (GNSS) ir aparatūras un programmatūras komplekss, kas ļauj iegūt koordinātas jebkurā zemes virsmas punktā, apstrādājot satelīta signālus. Jebkuras GNSS galvenie elementi ir:

• satelītu orbitālā konstelācija;
• zemes kontroles sistēma;
• saņemšanas iekārtas.

Satelīti pastāvīgi pārraida informāciju par savu atrašanās vietu orbītā, zemes stacionārās stacijas nodrošina satelītu atrašanās vietas, kā arī to tehniskā stāvokļa uzraudzību un kontroli. Uztvērējaprīkojums ir dažādi satelītnavigatori, kurus cilvēki izmanto savā profesionālajā darbībā vai ikdienā.

GNSS darbības princips ir balstīts uz attāluma mērīšanu no uztverošās ierīces antenas līdz satelītiem, kuru atrašanās vieta ir zināma ar lielu precizitāti. Attālums tiek aprēķināts no satelīta raidītā signāla uztvērējam izplatīšanās aizkaves laika. Lai noteiktu uztvērēja koordinātas, pietiek zināt trīs satelītu atrašanās vietu. Faktiski signāli no četriem (vai vairākiem) satelītiem tiek izmantoti, lai novērstu kļūdu, ko izraisa atšķirība starp satelīta un uztvērēja pulksteni. Zinot attālumus līdz vairākiem sistēmas satelītiem, izmantojot konvencionālās ģeometriskās konstrukcijas, navigatorā "ievadītā" programma aprēķina tā pozīciju kosmosā, līdz ar to GNSS ļauj ātri ar augstu precizitāti noteikt atrašanās vietu jebkurā zemes virsmas punktā, plkst. jebkurā laikā, jebkuros laikapstākļos... Katrs sistēmas satelīts papildus pamatinformācijai pārraida arī palīginformāciju, kas nepieciešama nepārtrauktai uztvērēja iekārtas darbībai, ieskaitot pilnu visas satelītu konstelācijas pozīcijas tabulu, kas tiek pārraidīta secīgi vairākas minūtes. Tas ir nepieciešams, lai paātrinātu uztverošo ierīču darbību. Jāatzīmē, ka svarīga galvenā GNSS īpašība ir tā, ka lietotājiem ar satelīta uztvērējiem (navigatoriem) signālu uztveršana ir bezmaksas.

Kopīgs jebkuras navigācijas sistēmas lietošanas trūkums ir tas, ka noteiktos apstākļos signāls var nesasniegt uztvērēju vai nonākt ar ievērojamiem traucējumiem vai kavēšanos. Piemēram, ir gandrīz neiespējami precīzi noteikt savu atrašanās vietu dzelzsbetona ēkas iekšienē, tunelī, blīvā mežā. Lai atrisinātu šo problēmu, tiek izmantoti papildu navigācijas pakalpojumi, piemēram, A-GPS.

Mūsdienās kosmosā darbojas vairāki GNSS (1. tabula), kas atrodas dažādās attīstības stadijās:

• GPS(vai NAVSTAR) — pārvalda ASV Aizsardzības ministrija; pašlaik vienīgā pilnībā izvietotā GNSS, kas pieejama 24/7 lietotājiem visā pasaulē;
• GLONASS- Krievijas GNSS; atrodas pilnīgas izvēršanas beigu posmā;
• Galileo- Eiropas GNSS, kas atrodas satelītu konstelācijas izveides stadijā.

Pieminēsim arī attiecīgi Ķīnas un Indijas nacionālo reģionālo GNSS - Beidou un IRNSS, kas atrodas izstrādes un izvietošanas stadijā; izceļas ar nelielu skaitu satelītu un ir nacionāli orientēts.

Galvenās GNSS raksturojums 2010. gada martā

Apskatīsim dažas katras GNSS funkcijas.

GPS

Amerikāņu GPS sistēmas pamatā ir satelīti (2. att.), kas riņķo ap Zemi pa 6 riņķveida orbitālajām trajektorijām (katrā 4 satelīti), aptuveni 20 180 km augstumā. Satelīti pārraida signālus diapazonos: L1 = 1575,42 MHz un L2 = 1227,60 MHz, jaunākie modeļi arī L5 = 1176,45 MHz diapazonā. Sistēma pilnībā darbojas ar 24 satelītiem, tomēr, lai palielinātu pozicionēšanas precizitāti un rezervi atteices gadījumā, kopējais orbītā esošo satelītu skaits šobrīd ir 31 satelīts.

Rīsi. 1 GPS Block II-F kosmosa kuģis

GPS sākotnēji bija paredzēts tikai militārām vajadzībām. Pirmais satelīts tika palaists orbītā 1974. gada 14. jūlijā, un pēdējais no visiem 24 satelītiem, kas nepieciešami, lai pilnībā nosegtu zemes virsmu, tika palaists orbītā 1993. gadā. Radās iespēja izmantot GPS, lai precīzi mērķētu raķetes uz stacionārām un pēc tam uz mobilie objekti gaisā un uz zemes. Lai ierobežotu civilo lietotāju piekļuvi precīzai navigācijas informācijai, tika ieviesti īpaši šķēršļi, taču tie tika atcelti kopš 2000. gada, pēc tam koordinātu noteikšanas precizitāte, izmantojot vienkāršāko civilo GPS navigatoru, ir robežās no 5-15 m (augstumu nosaka ar precizitāte 10 m), un tas ir atkarīgs no signālu uztveršanas apstākļiem noteiktā punktā, redzamo satelītu skaita un vairākiem citiem iemesliem. WAAS globālās diferenciālās korekcijas sistēmas izmantošana uzlabo GPS pozicionēšanas precizitāti Ziemeļamerikā līdz 1–2 m.

GLONASS

Pirmais Krievijas satelītnavigācijas sistēmas GLONASS satelīts orbītā tika palaists vēl padomju laikos - 1982. gada 12. oktobrī. Sistēma tika daļēji nodota ekspluatācijā 1993. gadā un sastāvēja no 12 satelītiem. Sistēmas pamatā jābūt 24 satelītiem, kas pārvietojas virs Zemes virsmas trīs orbitālās plaknēs ar 64,8 ° slīpumu un 19 100 km augstumu. Mērīšanas princips un signāla pārraides diapazoni ir līdzīgi amerikāņu GPS GLONASS sistēmai.

rīsi. 2 Kosmosa kuģis GLONASS-M

Šobrīd orbītā atrodas 23 GLONASS satelīti (2. att.). Pēdējie trīs kosmosa kuģi orbītā tika palaisti 2010. gada 2. martā, tagad tie tiek izmantoti paredzētajam mērķim - 18 satelīti. Tas nodrošina nepārtrauktu navigāciju gandrīz visā Krievijas teritorijā, un Eiropas daļa tiek nodrošināta ar signālu gandrīz 100%. Saskaņā ar plāniem visa GLONASS sistēma tiks izvietota līdz 2010. gada beigām.

Šobrīd GLONASS sistēmas koordinātu noteikšanas precizitāte ir nedaudz zemāka par līdzīgiem GPS rādītājiem (ne vairāk kā 10 m), savukārt jāņem vērā, ka abu navigācijas sistēmu kombinācija ievērojami palielina pozicionēšanas precizitāti. Lai uzlabotu GPS, GLONASS un Galileo sistēmu veiktspēju Eiropā un palielinātu to precizitāti, tiek izmantots Eiropas ģeostacionārās navigācijas pārklājuma pakalpojums (EGNOS).

Galileo

Eiropas GNSS Galileo ir paredzēts, lai atrisinātu navigācijas problēmas jebkuriem mobiliem objektiem, kuru precizitāte ir mazāka par 1 m. Atšķirībā no amerikāņu GPS un Krievijas GLONASS, Galileo nekontrolē militārie departamenti. Tās izstrādi veic Eiropas Kosmosa aģentūra. Pašlaik orbītā atrodas 2 testa satelīti GIOVE-A (3. att.) un GIOVE-B, kas palaisti attiecīgi 2005. un 2008. gadā. Ir plānots, ka Galileo navigācijas sistēmu pilnībā ieviesīs 2013. gadā ar 30 satelītiem.

rīsi. 3 Kosmosa kuģis GIOVE-A

SATELĪTA NAVIGATORI

Kā jau minēts, uztveršanas aprīkojums ir jebkuras satelītu navigācijas sistēmas sastāvdaļa. Mūsdienu navigācijas uztvērēju (navigatoru) tirgus ir tikpat daudzveidīgs kā jebkuru citu elektronisko un telekomunikāciju produktu tirgus. Visus navigatorus var iedalīt profesionālos uztvērējos un uztvērējos, kurus izmanto plašs lietotāju loks. Pakavēsimies pie pēdējā sīkāk. Tiem tiek lietoti dažādi nosaukumi: GPS navigatori, GPS izsekotāji, GPS uztvērēji, satelītnavigatori u.c. Pēdējā laikā populāri ir kļuvuši navigatori, kas iebūvēti citās ierīcēs (PDA, mobilie tālruņi, komunikatori, pulksteņi utt.). Starp faktiskajiem satelītnavigatoriem īpašu lielu klasi veido automašīnu navigatori. Plaši izplatās arī navigatori, kas paredzēti pārgājieniem, ūdens u.c. braucieniem (tos bieži sauc vienkārši par GPS navigatoriem, neskatoties uz to, ka tie spēj uztvert arī GLONASS signālus).

Gandrīz visiem personīgajiem navigatoriem obligāts aksesuārs ir GPS mikroshēmojums (vai uztvērējs), procesors, operatīvā atmiņa un monitors informācijas parādīšanai.

Mūsdienu auto navigatori spēj uzzīmēt maršrutu, ņemot vērā satiksmes organizāciju, un veikt adreses meklēšanu. Tūristu personīgo navigatoru iezīme, kā likums, ir iespēja uztvert satelīta signālu sarežģītos apstākļos, piemēram, blīvā mežā vai kalnainā reljefā. Dažiem modeļiem ir ūdensnecaurlaidīgs korpuss ar paaugstinātu triecienizturību.

Galvenie personālo satelītnavigatoru ražotāji ir:

• Garmin (ASV; navigatori gaisa, auto, motociklu un ūdens transportam, kā arī tūristiem un sportistiem)
• GlobalSat (Taivāna; navigācijas aprīkojums dažādiem mērķiem, tostarp GPS uztvērēji)
• Ashtech (agrāk Magellan) (ASV; personīgie un profesionālie navigācijas uztvērēji)
• MiTac (Taivāna; automašīnu un ceļojumu navigatori, kabatas personālie datori un komunikatori ar iebūvētu GPS uztvērēju ar zīmoliem Mio, Navman, Magellan)
• ThinkWare (Koreja; personīgās navigācijas ierīces ar zīmolu I-Navi)
• TomTom (Nīderlande; auto navigatori) utt.

Profesionālās navigācijas iekārtas, tostarp inženiertehniskajai, ģeodēziskajai un raktuvju uzmērīšanai, ražo tādi uzņēmumi kā Trimble, Javad (ASV), Topcon (Japāna), Leica Geosystems (Šveice) u.c.

Kā jau minēts, šobrīd tiek ražots liels skaits personālo navigācijas ierīču, kas atšķiras pēc iespējām un cenas. Kā ilustrāciju aprakstīsim tikai vienas pietiekami "uzlabotas" ierīces īpašības, lai varētu raksturot visas mūsdienu GPS navigatoru klases iespējas. Šis ir viens no jaunākajiem jauninājumiem populārajā auto navigatoru sērijā - TomTom Aiziet 930 (apraksts ņemts no GPS-Club vietnes - http://gps-club.ru).

TomTom GO 930 (6. att.) apvieno jaunākās tendences automašīnu navigācijā - vairāku kontinentu kartes, bezvadu austiņas un unikālu Map Share™ tehnoloģiju.

rīsi. 4 TomTom GO 930 automašīnas navigators

Visas TomTom ierīces ir izstrādātas iekšēji un ir pilnībā plug & play, kas nozīmē, ka tās var vienkārši izņemt no kastes un lietot, nelasot garas instrukcijas. Intuitīvs interfeiss un "ikonas" krievu valodā ļaus autovadītājiem viegli plānot maršrutu. Skaidras balss instrukcijas krievu valodā palīdz autovadītājiem viegli un bez stresa sasniegt galamērķi. Navigators atbalsta bezvadu vadību un uzlaboto pozicionēšanas tehnoloģiju (EPT), kas paredzēta nepārtrauktai navigācijai pat tuneļos vai blīvi apdzīvotās vietās.

TomTom navigācijas karšu nodrošinātājs ir Tele Atlas, kas ir daļa no TomTom grupas. Papildus tam, ka TomTom ir pilnībā pārkrievotas kartes, tas ir vienīgais navigācijas risinājumu nodrošinātājs, kas piedāvā Eiropas un ASV kartes atsevišķos navigatoru modeļos.

Pasaules ceļu infrastruktūra katru gadu mainās par 15%. Tādēļ TomTom sniedz saviem lietotājiem iespēju bez maksas lejupielādēt jaunāko kartes versiju 30 dienu laikā pēc navigācijas ierīces pirmās lietošanas reizes, kā arī piekļuvi unikālajai Map Share™ tehnoloģijai. TomTom navigācijas lietotāji var lejupielādēt jaunu karti no pakalpojuma TomTom HOME. Tādējādi jaunākajai kartes versijai var piekļūt jebkurā laikā. Turklāt autovadītāji var izmantot Map Share™ tehnoloģiju — bezmaksas manuālu kartes atjauninājumu tieši navigatorā, tiklīdz kļūst zināmas satiksmes izmaiņas, veicot tikai dažus skārienekrāna pieskārienus. Lietotāji var veikt izmaiņas ielu nosaukumos, ātruma ierobežojumos noteiktos ceļa posmos, braukšanas norādes, bloķētās pārejas un izmaiņas POI (intereses punktos).

TomTom unikālā karšu koplietošanas tehnoloģija uzlabo navigāciju, ļaujot lietotājiem uzreiz veikt izmaiņas tieši savā kartē. Turklāt lietotājs var saņemt informāciju par līdzīgām izmaiņām, ko veikusi visa TomTom kopiena.

Šī karšu koplietošanas funkcija ļauj:

• katru dienu un nekavējoties mainiet savas TomTom ierīces kartes;
• iegūt piekļuvi pasaulē lielākajai navigācijas ierīču lietotāju kopienai;
• katru dienu kopīgojiet atjauninājumus ar citiem TomTom lietotājiem;
• pilnībā kontrolēt lejupielādētos atjauninājumus;
• izmantojiet labākās un precīzākās kartes jebkurā vietā.

KARTES PERSONISKĀM SATELĪTA NAVIGATORIEM

Mūsdienu navigatori nav iedomājami bez pilnvērtīgu liela mēroga karšu klātbūtnes tajos, kas parāda objektus ne tikai pārvietošanās maršrutā, bet arī visā apsekošanas zonā (7. att.).

rīsi. 5 Maza mēroga navigācijas kartes paraugs

Navigatoros var ielādēt gan rastra, gan vektoru kartes. Konkrēti runāsim par vienu no rastra informācijas veidiem, taču šeit atzīmēsim, ka papīra kartes, kas skenētas un ielādētas GPS uztvērējos, nav labākais telpiskās informācijas attēlošanas veids. Papildus zemajai pozicionēšanas precizitātei ir arī problēma, kas saistīta ar kartes koordinātu piesaisti uztvērēja izsniegtajām koordinātām.

Vektoru digitālās kartes, īpaši ĢIS formātos, patiesībā ir datubāze, kurā tiek glabāta informācija par objektu koordinātām, piemēram, "shapefailu" veidā un atsevišķi kvalitatīvie un kvantitatīvie raksturlielumi. Izmantojot šo pieeju, informācija aizņem daudz mazāk vietas navigatoru atmiņā un kļūst iespējams lejupielādēt lielu daudzumu noderīgas uzziņas informācijas: degvielas uzpildes stacijas, viesnīcas, kafejnīcas un restorāni, autostāvvietas, atrakcijas utt.

Kā minēts iepriekš, ir navigācijas sistēmas, kas ļauj lietotājam papildināt navigatora kartes ar saviem objektiem.

Dažās personīgajās navigācijas ierīcēs, īpaši tūristiem paredzētajās, ir iespējams patstāvīgi novietot objektus (tas ir, faktiski izveidot savas kartes un diagrammas). Šiem nolūkiem tiek nodrošināts īpašs vienkāršs grafiskais redaktors.

Īpaša uzmanība jāpievērš režīma jautājumiem. Kā zināms, Krievijā joprojām pastāv ierobežojumi liela mēroga topogrāfisko karšu lietošanai. Tas ir pietiekams ierobežojums navigācijas kartogrāfijas attīstībai. Tomēr jāatzīmē, ka šobrīd Federālais valsts reģistrācijas, kadastra un kartogrāfijas dienests (Rosrestr) ir izvirzījis uzdevumu līdz 2011. gadam pilnībā aptvert Krievijas Federāciju (ekonomiski attīstītos reģionus un pilsētas) ar digitālajām navigācijas kartēm 1: 10 000, mērogos 1:25. 000, 1:50 000. Šajās kartēs tiks parādīta navigācijas informācija, kas attēlota ceļa diagrammā, digitālais kartogrāfiskais fons un tematiskā informācija (ceļmalas infrastruktūra un pakalpojumi).

NAVIGĀCIJAS PAKALPOJUMI

Satelītu navigācijas sistēmu un uztveršanas iekārtu izstrāde un pilnveidošana, kā arī visa aktīvā WEB tehnoloģiju un WEB pakalpojumu ieviešana izraisīja dažādu navigācijas pakalpojumu rašanos. Daudzi navigatoru modeļi spēj saņemt un ņemt vērā informāciju par satiksmes situāciju, plānojot maršrutu, pēc iespējas izvairoties no satiksmes sastrēgumiem. Satiksmes (sastrēgumu) datus nodrošina specializētie dienesti un dienesti, izmantojot GPRS protokolu vai no radio ēterā, izmantojot FM joslas RDS kanālus.

KOSMOSA ATTĒLI NAVIGATOROS

Jebkuras navigācijas kartes pietiekami ātri noveco. Īpaši augstas telpiskās izšķirtspējas kosmosa attēlu parādīšanās (šobrīd kosmosa kuģi WorldView-1, WorldView-2, GeoEye-1 nodrošina līdz 50 cm izšķirtspēju) nodrošina kartogrāfiju ar jaudīgu rīku kartes satura atjaunināšanai. Taču pēc kartes atjaunināšanas un pirms tās izlaišanas un iespējas "ielādēties" navigācijas ierīcē, paiet daudz laika. Kosmosa attēli sniedz iespēju uzreiz saņemt visatbilstošāko informāciju navigatorā.

Īpaši interesanti no kosmosa attēlu izmantošanas viedokļa ir t.s. LBS pakalpojumi. LBS (Location-based service) ir pakalpojums, kura pamatā ir mobilā tālruņa atrašanās vietas noteikšana. Ņemot vērā mobilo sakaru plašo attīstību un mobilo sakaru operatoru sniegto pakalpojumu paplašināšanos, LBS pakalpojumu tirgus potenciālu ir grūti pārvērtēt. LBS ne vienmēr izmanto GPS tehnoloģiju, lai noteiktu savu atrašanās vietu. Atrašanās vietu var noteikt arī izmantojot GSM un UMT mobilo tīklu bāzes stacijas.

rīsi. 6 Kosmosa kadrs Nokia mobilajā tālrunī

Mobilo telefonu un navigācijas ierīču ražotāji, sniedzot LBS pakalpojumus, arvien lielāku uzmanību pievērš kosmosa attēliem. Ņemsim kā piemēru Nokia (Somija), kas 2009. gadā parakstīja līgumu ar DigitalGlobe, īpaši augstas izšķirtspējas satelītu WorldView-1, WorldView-2 un QuickBird operatoru, lai nodrošinātu Ovi karšu lietotājiem piekļuvi kosmosa attēliem (ņemiet vērā, ka Ovi — jaunais Nokia interneta pakalpojumu zīmols).

Papildus skaidrībai, pārvietojoties pilsētas teritorijās (8. att.), ir ļoti noderīgi izmantot fonu satelītattēlu veidā, ceļojot pa nepietiekami izpētītu teritoriju, kurai nav svaigu un detalizētu karšu. Ovi kartes var lejupielādēt gandrīz visās Nokia ierīcēs.

Īpaši augstas izšķirtspējas satelītattēlu integrācija LBS pakalpojumos ļauj palielināt to funkcionalitāti par lielumu.

Viena no daudzsološām iespējām izmantot Zemes attālās izpētes datus no kosmosa ir trīsdimensiju modeļu izveide, pamatojoties uz tiem. Trīsdimensiju kartes ir ļoti vizuālas un ļauj labāk orientēties, it īpaši pilsētu teritorijās (9. att.).

rīsi. 7 3D navigācijas karte

Nobeigumā atzīmēsim lielo solījumu izmantot īpaši augstas izšķirtspējas ortorektificētus attēlus satelītnavigatoros un LBS pakalpojumos. Uzņēmums Sovzond ražo ORTOREGION un ORTO10 produktus, kuru pamatā ir ortorektizēti attēli no kosmosa kuģiem ALOS (ORTOREGION) un WorldView-1, WorldView-2 (ORTO10). Atsevišķu ainu ortorektifikācija tiek veikta, izmantojot racionālo polinomu koeficientu (RPC) metodi, neizmantojot zemes kontroles punktus, kas būtiski samazina darbu izmaksas. Pētījumos ir pierādīts, ka produkti ORTOREGION un ORTO10 atbilstoši to īpašībām var kalpot par pamatu navigācijas karšu aktualizēšanai attiecīgi mērogā 1:25 000 un 1:10 000. Ortofotomozaikas, kas faktiski ir fotokartes, papildinātas ar parakstiem, var arī tieši ielādēt navigatoros.

Augstas izšķirtspējas satelītattēlu integrācija navigācijas sistēmās un LBS pakalpojumos ļauj par lielumu palielināt to funkcionalitāti, lietošanas ērtības un efektivitāti.

Vārds "satelīts" lidmašīnas izpratnē mūsu valodā parādījās, pateicoties Fjodoram Mihailovičam Dostojevskim, kurš sprieda par to, "kas kosmosā kļūs ar cirvi? .. Ja tas tiks tālu, tad es domāju, ka tas sāks lidot ap Zemi, nezinot, kāpēc, satelīta formā ... ". Kas rakstnieku pamudināja uz šādu prātojumu, šodien grūti pateikt, taču gadsimtu vēlāk - 1957. gada oktobra sākumā - ap mūsu planētu sāka lidot nevis cirvis, bet gan tolaik vissarežģītākā iekārta, kas kļuva par pirmais mākslīgais satelīts, kas nosūtīts kosmosā ar ļoti konkrētiem mērķiem... Un citi viņam sekoja.

"Uzvedības" iezīmes

Mūsdienās visi jau sen ir pieraduši pie satelītiem - nakts debesu mierīgā attēla pārkāpējiem. Radīti rūpnīcās un palaisti orbītā, tie turpina "riņķot" cilvēces labā, nemainīgi paliekot interesanti tikai šauram speciālistu lokam. Kas ir mākslīgie pavadoņi un kādu labumu no tiem gūst cilvēks?

Kā zināms, viens no galvenajiem nosacījumiem satelīta nokļūšanai orbītā ir tā ātrums – 7,9 km/s zemas orbītas satelītiem. Tieši ar šo ātrumu iestājas dinamiskais līdzsvars un centrbēdzes spēks līdzsvaro gravitācijas spēku. Citiem vārdiem sakot, satelīts lido tik ātri, ka tam nav laika nokrist uz zemes virsmas, jo Zeme burtiski iziet no zem kājām, jo ​​tā ir apaļa. Jo lielāks ir satelītam paziņotais sākotnējais ātrums, jo augstāka būs tā orbīta. Tomēr, attālinoties no Zemes, ātrums apļveida orbītā samazinās un ģeostacionārie satelīti pārvietojas savās orbītās ar ātrumu tikai 2,5 km/s. Risinot kosmosa kuģa (SC) ilgstošas ​​un pat mūžīgas pastāvēšanas problēmu zemei ​​tuvajā orbītā, nepieciešams to pacelt arvien lielākā augstumā. Ir vērts atzīmēt, ka Zemes atmosfēra būtiski ietekmē arī kosmosa kuģu kustību: pat atrodoties ļoti reti augstumā virs 100 km no jūras līmeņa (atmosfēras nosacītā robeža), tas ievērojami palēnina to kustību. Tātad laika gaitā visi kosmosa kuģi zaudē savu lidojuma augstumu, un to uzturēšanās ilgums orbītā ir tieši atkarīgs no šī augstuma.

No Zemes pavadoņi ir redzami tikai naktī un tajos laikos, kad tos apgaismo Saule, tas ir, tie neietilpst zemes ēnas apgabalā. Nepieciešamība, lai visi iepriekš minētie faktori sakristu, noved pie tā, ka vairumam LEO satelītu novērošanas ilgums ir vidēji 10 minūtes pirms ieiešanas un tikpat daudz pēc Zemes ēnas atstāšanas. Ja vēlas, sauszemes novērotāji var sistematizēt satelītus pēc spilgtuma (šeit pirmajā vietā ir Starptautiskā kosmosa stacija (SKS) - tās spilgtums tuvojas pirmajam magnitūdam), pēc mirkšķināšanas biežuma (nosaka piespiedu vai īpaši norādīta rotācija), kustības virziens (caur stabu vai otrā virzienā). Satelītu novērošanas apstākļus būtiski ietekmē tā pārklājuma krāsa, saules paneļu klātbūtne un diapazons, kā arī lidojuma augstums – jo augstāks tas ir, jo lēnāk satelīts kustas un kļūst mazāk spilgts un pamanāms.

Lielais lidojuma augstums (minimālais attālums līdz Zemei ir 180-200 km) slēpj pat tādu relatīvi lielu kosmosa kuģu izmērus kā orbitālie kompleksi Mir (deorbitēti 2001. gadā) vai SKS - tie visi ir redzami kā gaiši. punktus, vairāk vai mazāk spilgtumu. Ar vienkāršu aci, ar retiem izņēmumiem, satelītu nav iespējams identificēt. Lai precīzi identificētu kosmosa kuģus, tiek izmantoti dažādi optiskie līdzekļi - no binokļiem līdz teleskopiem, kas ne vienmēr ir pieejami vienkāršam novērotājam, kā arī to trajektoriju aprēķini. Internets palīdz astronomam amatieriem identificēt atsevišķus kosmosa kuģus, kur tiek publicēta informācija par satelītu atrašanās vietu zemās Zemes orbītā. Jo īpaši ikviens var iekļūt NASA vietnē, kurā reāllaikā tiek parādīta pašreizējā ISS atrašanās vieta.

Runājot par satelītu praktisko izmantošanu, sākot ar pirmajām palaišanām, viņi nekavējoties sāka risināt konkrētas problēmas. Tātad pirmā satelīta lidojums tika izmantots, lai pētītu Zemes magnētisko lauku no kosmosa, un tā radiosignāls pārraidīja datus par temperatūru noslēgtā satelīta korpusā. Tā kā kosmosa kuģa palaišana ir diezgan dārgs prieks, turklāt to ir ļoti grūti īstenot, tad katram no startiem tiek piešķirti vairāki uzdevumi vienlaikus.

Pirmkārt, tiek risinātas tehnoloģiskās problēmas: jaunu dizainu izstrāde, vadības sistēmas, datu pārraide un tamlīdzīgi. Iegūtā pieredze ļauj izveidot nākamās satelītu kopijas ar progresīvākām un pakāpeniski pāriet uz sarežģītu mērķa uzdevumu risināšanu, kas attaisno to izveides izmaksas. Galu galā šīs produkcijas, tāpat kā jebkura cita, galvenais mērķis ir peļņas gūšana (komerciālā palaišana) vai visefektīvākā satelītu izmantošana darbības laikā aizsardzības nolūkos, risinot ģeopolitiskos un daudzus citus uzdevumus.

Jāatgādina, ka astronautika kopumā dzima PSRS un ASV militāri politiskās konfrontācijas rezultātā. Un, protams, tiklīdz parādījās pirmais satelīts, abu valstu aizsardzības departamenti, izveidojuši kontroli pār kosmosu, kopš tā laika ir pastāvīgi reģistrējuši visus objektus tiešā Zemes tuvumā. Tātad, iespējams, tikai viņi zina precīzu kosmosa kuģu skaitu, kas tā vai citādi darbojas šobrīd. Tajā pašā laikā tiek izsekoti ne tikai paši kosmosa kuģi, bet arī raķešu pēdējie posmi, pārejas nodalījumi un citi elementi, kas tos nogādāja orbītā. Tas ir, stingri runājot, par satelītu tiek uzskatīts ne tikai tas, kam ir "inteliģence" - sava vadības, novērošanas un sakaru sistēma -, bet arī vienkārša skrūve, kas nākamajā lidojuma fāzē atdalījās no kosmosa kuģa.

Saskaņā ar ASV Kosmosa pavēlniecības katalogu 2003. gada 31. decembrī zemās zemes orbītā atradās 28 140 šādu satelītu, un to skaits nepārtraukti pieaug (tiek ņemti vērā objekti, kas lielāki par 10 cm). Laika gaitā dabisku iemeslu dēļ daži satelīti nokrīt uz Zemi sapludinātu atlieku veidā, bet daudzi paliek orbītās gadu desmitiem. Kad kosmosa kuģi izmanto savus resursus un pārstāj paklausīt Zemes komandām, turpinot lidot, tas kļūst ne tikai šaurs Zemes tuvumā esošajā telpā, bet dažreiz pat bīstams. Tāpēc, palaižot orbītā jaunu kosmosa kuģi, lai izvairītos no sadursmēm un katastrofām, pastāvīgi jāapzinās, kur atrodas “vecais”.

Kosmosa kuģu klasifikācija ir diezgan darbietilpīgs uzdevums, jo katrs kosmosa kuģis ir unikāls, un jauno kosmosa kuģu risināmo uzdevumu klāsts nepārtraukti paplašinās. Tomēr, ja mēs aplūkojam kosmosa kuģus no praktiskās izmantošanas viedokļa, mēs varam atšķirt galvenās kategorijas, kuras nosaka to paredzētais mērķis. Mūsdienās vispieprasītākie ir sakaru satelīti, navigācija, Zemes attālā uzrāde un zinātniskie. Militārie pavadoņi un izlūkošanas pavadoņi veido atsevišķu klasi, taču būtībā tie atrisina tās pašas problēmas kā to "miermīlīgie" līdzinieki.

Sakaru satelīti

Signalizētāji bija vieni no pirmajiem, kas praksē guva labumu no satelītu palaišanas. Transponderu pavadoņu palaišana tuvajā Zemes orbītā ļāva ātri atrisināt stabilas sakaru problēmas visos laikapstākļos lielākajā daļā apdzīvotās teritorijas. Pirmais komerciālais satelīts bija sakaru satelīts Echo-2, ko ASV palaida 1964. gadā un kas ļāva organizēt televīzijas programmu pārraidi no Amerikas uz Eiropu, neizmantojot kabeļu sakaru līnijas.

Tajā pašā laikā Padomju Savienībā tika izveidots savs sakaru satelīts "Molniya-1". Pēc Orbītas staciju zemes tīkla izvietošanas visi mūsu lielās valsts reģioni ieguva piekļuvi Centrālajai televīzijai, turklāt tika atrisināta uzticamu un kvalitatīvu telefona sakaru organizēšanas problēma. Sakaru satelīti Molnija tika izvietoti ļoti eliptiskās orbītās ar apogeju 39 000 km. Nepārtrauktas apraides nolūkā tika izvietota vesela Molnija satelītu konstelācija, kas lidoja dažādās orbitālajās lidmašīnās. Orbit tīkla zemes stacijas bija aprīkotas ar diezgan lielām antenām, kas ar servo piedziņu palīdzību izsekoja satelīta kustībai orbītā, periodiski pārslēdzoties uz to, kas atradās redzes laukā. Laika gaitā, pilnveidojot elementu bāzi un uzlabojot borta un zemes sistēmu tehniskos parametrus, ir mainījušās vairākas šādu satelītu paaudzes. Bet līdz šai dienai Molnija-3 saimes satelītu zvaigznāji nodrošina informācijas pārraidi visā Krievijā un ārpus tās.

Jaudīgu "Proton" un "Delta" tipa nesējraķešu izveide ļāva nodrošināt sakaru satelītu nogādāšanu ģeostacionārā apļveida orbītā. Tā īpatnība slēpjas apstāklī, ka 35 800 km augstumā pavadoņa griešanās leņķiskais ātrums ap Zemi ir vienāds ar pašas Zemes leņķisko griešanās ātrumu. Tāpēc satelīts, kas atrodas šādā orbītā zemes ekvatora plaknē, šķiet, karājas virs viena punkta, un 3 ģeostacionārie satelīti, kas atrodas 120 ° leņķī, sniedz pārskatu par visu Zemes virsmu, izņemot tikai cirkumpolāros. reģionos. Tā kā uzdevums saglabāt savu doto pozīciju orbītā ir uzticēts pašam satelītam, ģeostacionāro kosmosa kuģu izmantošana ir ļāvusi ievērojami vienkāršot uz zemes izvietotos informācijas saņemšanas un pārraidīšanas līdzekļus. Ir pazudusi nepieciešamība apgādāt antenas ar diskdziņiem - tās ir kļuvušas statiskas, un, lai organizētu sakaru kanālu, pietiek ar to uzstādīšanu tikai vienu reizi, sākotnējās iestatīšanas laikā. Rezultātā tika ievērojami paplašināts lietotāju virszemes tīkls, un informācija sāka plūst tieši pie patērētāja. Par to liecina daudzās parabolisko šķīvju antenas, kas atrodas uz dzīvojamām ēkām gan lielajās pilsētās, gan lauku apvidos.

Sākotnēji, kad kosmoss bija "pieejams" tikai PSRS un ASV, katra no valstīm rūpējās tikai un vienīgi par savu vajadzību un ambīciju apmierināšanu, taču ar laiku kļuva skaidrs, ka satelītus vajag visiem, un rezultātā pamazām starptautiski projekti. sāka parādīties. Viena no tām ir 70. gadu beigās radītā publiski pieejamā globālā sakaru sistēma INMARSAT. Tās galvenais mērķis bija nodrošināt kuģiem stabilus sakarus, atrodoties atklātā jūrā, un koordinēt darbības glābšanas operāciju laikā. Tagad mobilie sakari caur INMARSAT satelītsakaru sistēmu tiek nodrošināti, izmantojot pārnēsājamu termināli maza korpusa izmēra. Atverot "čemodāna" vāku ar tajā uzstādītu plakanu antenu un pavēršot šo antenu uz paredzamo satelīta atrašanās vietu, tiek izveidots divvirzienu balss sakari, un datu apmaiņa notiek ar ātrumu līdz 64 kilobitiem. otrais. Turklāt šodien četri moderni satelīti nodrošina sakarus ne tikai jūrā, bet arī uz sauszemes, aptverot milzīgu teritoriju, kas stiepjas no ziemeļiem līdz dienvidu polārajam lokam.

Turpmāka sakaru iekārtu miniaturizācija un augstas veiktspējas antenu izmantošana kosmosa kuģos noveda pie tā, ka satelīta tālrunis ieguva "kabatas" formātu, kas daudz neatšķiras no parastā mobilā.

Deviņdesmitajos gados gandrīz vienlaikus sākās vairāku mobilo personālo satelītsakaru sistēmu izvēršana. Vispirms bija zemas orbītas - IRIDIUM (Iridium) un GLOBAL STAR (Global Star), bet pēc tam ģeostacionārās - THURAYA (Thuraya).

Satelītu sakaru sistēmas "Thuraya" sastāvā līdz šim ir 2 ģeostacionāri satelīti, kas ļauj sazināties lielākajā daļā Āfrikas kontinenta, Arābijas pussalā, Tuvajos Austrumos un Eiropā.

Iridium un Global Star sistēmas, kas ir līdzīgas pēc struktūras, izmanto daudzu LEO satelītu zvaigznājus. Kosmosa kuģi pārmaiņus lido virs abonenta, aizstājot viens otru, tādējādi uzturot nepārtrauktu saziņu.

"Iridium" ietver 66 satelītus, kas rotē riņķveida orbītās (augstums 780 km no Zemes virsmas, slīpums 86,4 °), kas atrodas sešās orbitālajās plaknēs, katrā pa 11 transportlīdzekļiem. Šī sistēma nodrošina 100% mūsu planētas pārklājumu.

Global Star ietver 48 satelītus, kas lido astoņās orbitālās plaknēs (augstums 1414 km no Zemes virsmas, slīpums 52 °), katrs 6 transportlīdzekļi, kas nodrošina 80% pārklājumu, neskaitot apkārtējos apgabalus.

Pastāv būtiska atšķirība starp šīm divām satelītu sakaru sistēmām. Iridijā telefona signāls, kas pienāk satelītā no Zemes, tiek pārraidīts pa ķēdi uz nākamo satelītu, līdz tas sasniedz to, kas pašlaik atrodas vienas no zemes uztveršanas stacijām (vārtejas stacijām) redzamības diapazonā. Šāda kārtība ļauj to sākt ekspluatēt pēc iespējas ātrāk pēc orbitālās komponentes izvietošanas ar minimālām zemes infrastruktūras izveides izmaksām. "Global Star" netiek nodrošināta signāla pārraide no satelīta uz satelītu, tāpēc šai sistēmai ir nepieciešams blīvāks zemes uztveršanas staciju tīkls. Un tā kā to nav vairākos planētas reģionos, nav nepārtraukta globāla pārklājuma.

Personīgo satelītsakaru izmantošanas praktiskās priekšrocības mūsdienās ir kļuvušas acīmredzamas. Tādējādi 2004. gada jūnijā kāpšanas Everesta kalnā Krievijas alpīnistiem bija iespēja izmantot telefona sakarus caur Iridium, kas būtiski mazināja visu to cilvēku satraukuma intensitāti, kuri sekoja līdzi alpīnistu liktenim šajā grūtajā un bīstamajā notikumā.

Ārkārtas situācija ar kosmosa kuģa SojuzTM-1 apkalpi 2003. gada maijā, kad pēc atgriešanās uz Zemes glābēji 3 stundas nevarēja atrast kosmonautus Kazahstānas stepē, lika SKS programmas vadītājiem nodrošināt kosmonautiem Iridium. satelīta tālrunis.

Navigācijas satelīti

Vēl viens mūsdienu astronautikas sasniegums ir globālās pozicionēšanas sistēmas uztvērējs. Šobrīd esošo satelītu globālās pozicionēšanas sistēmu - amerikāņu GPS (NAVSTAR) un Krievijas "GLONASS" - izveide sākās pirms 40 gadiem, aukstā kara laikā, lai precīzi noteiktu ballistisko raķešu koordinātas. Šiem nolūkiem kā papildinājums satelītiem - raķešu palaišanas reģistratoriem, kosmosā tika izvietota navigācijas satelītu sistēma, kuras uzdevums bija paziņot to precīzas koordinātas kosmosā. Saņemot nepieciešamos datus no vairākiem satelītiem vienlaicīgi, navigācijas uztvērējs noteica savu pozīciju.

“Ieilgušais” miera laiks lika sistēmu īpašniekiem sākt informācijas apmaiņu ar civilajiem patērētājiem, vispirms gaisā un uz ūdens, bet pēc tam uz sauszemes, lai gan paturēja tiesības noteiktos “speciālajos” noteiktos rupji noteikt navigācijas parametrus. periodi. Tā militārās sistēmas kļuva par civilām.

Jūras un gaisa transportlīdzekļos, mobilo un satelītu sakaru sistēmās plaši tiek izmantoti dažādi GPS uztvērēju veidi un modifikācijas. Turklāt GPS uztvērējs, tāpat kā Cospas-Sarsat sistēmas raidītājs, ir obligāts aprīkojums jebkuram peldlīdzeklim, kas dodas atklātā jūrā. Arī Eiropas Kosmosa aģentūras radītais kravas kosmosa kuģis ATV, kuram 2005.gadā jālido uz SKS, savu trajektoriju koriģēs ar staciju atbilstoši GPS un GLONASS datiem.

Abas navigācijas satelītu sistēmas ir aptuveni vienādas. GPS ir 24 satelīti, kas atrodas apļveida orbītās pa 4 sešās orbitālajās plaknēs (augstums 20 000 km no Zemes virsmas, slīpums 52°), kā arī 5 rezerves transportlīdzekļi. GLONASS ir arī 24 satelīti, katrs 8 trīs plaknēs (augstums 19 000 km no Zemes virsmas, slīpums 65 °). Lai navigācijas sistēmas strādātu ar nepieciešamo precizitāti, uz satelītiem tiek uzstādīti atompulksteņi, regulāri tiek pārraidīta informācija no Zemes, norādot katra no tām kustības raksturu orbītā, kā arī izplatīšanās nosacījumus. radioviļņiem.

Neskatoties uz globālās pozicionēšanas sistēmas šķietamo sarežģītību un mērogu, kompaktu GPS uztvērēju mūsdienās var iegādāties ikviens. Izmantojot signālus no satelītiem, šī ierīce ļauj ne tikai noteikt cilvēka atrašanās vietu ar precizitāti līdz 5-10 metriem, bet arī sniegt viņam visus nepieciešamos datus: ģeogrāfiskās koordinātas, kas norāda atrašanās vietu kartē, pašreizējo pasaules laiku, kustības ātrums, augstums, sānu gaismas novietojums, kā arī vairākas apkalpošanas funkcijas, kas iegūtas no primārās informācijas.

Kosmosa navigācijas sistēmu priekšrocības ir tik neapstrīdamas, ka Apvienotā Eiropa, neskatoties uz milzīgajām izmaksām, plāno izveidot savu navigācijas sistēmu GALILEO ("Galileo"). Ķīna arī plāno izvietot savu navigācijas satelītu sistēmu.

Zemes attālās izpētes satelīti

Miniatūru GPS uztvērēju izmantošana ļāvusi būtiski uzlabot citas kategorijas kosmosa kuģu – tā saukto Zemes attālās izpētes satelītu (ERS) – darbību. Ja agrāk no kosmosa uzņemtos Zemes attēlus bija pietiekami grūti saistīt ar noteiktiem ģeogrāfiskiem punktiem, tad tagad šis process nesagādā nekādas problēmas. Un tā kā mūsu planēta nemitīgi mainās, tās fotogrāfijas no kosmosa, kas nekad nav atkārtotas, vienmēr būs pieprasītas, sniedzot neaizvietojamu informāciju, lai pētītu visdažādākos dzīves aspektus uz zemes.

Tālvadības satelītu ir diezgan liels skaits, un, neskatoties uz to, to grupa tiek pastāvīgi papildināta ar jaunām, arvien modernākām ierīcēm. Mūsdienu attālās izpētes satelītiem, atšķirībā no pagājušā gadsimta 60. un 70. gados darbojās, kosmosā uzņemtās filmas nav jāatgriež uz Zemi īpašās kapsulās – tie ir aprīkoti ar īpaši viegliem optiskajiem teleskopiem un miniatūriem fotodetektoriem, kuru pamatā ir CCD matricas, kā arī. kā ātrdarbīgas datu līnijas ar joslas platumu simtiem megabitu sekundē. Papildus datu iegūšanas efektivitātei kļūst iespējams pilnībā automatizēt saņemto attēlu apstrādi uz Zemes. Digitalizētā informācija vairs nav tikai attēls, bet gan vērtīgākā informācija ekologiem, mežsaimniekiem, mērniekiem un daudzām citām ieinteresētām struktūrām.

Jo īpaši pavasarī iegūtās multispektrālās fotogrāfijas ļauj prognozēt ražu, pamatojoties uz mitruma rezervi augsnē, augu veģetācijas periodā - atklāt narkotisko kultūru audzēšanas vietas un savlaicīgi veikt pasākumus to iznīcināšanai.

Turklāt jāņem vērā pašreizējās komerciālās sistēmas Zemes virsmas video attēlu (fotogrāfiju) pārdošanai patērētājiem. Pirmās šādas sistēmas vispirms bija ASV civilais satelītu zvaigznājs LANDSAT, bet pēc tam franču SPOT. Ievērojot noteiktus ierobežojumus un saskaņā ar noteiktām cenām, patērētāji visā pasaulē var iegūt attēlus no interesējošām vietām uz Zemes ar 30 un 10 metru izšķirtspēju. Pašreizējie, daudz modernākie civilie pavadoņi - ICONOS-2, QUICK BIRD-2 (ASV) un EROS-AI (Izraēla-ASV) - pēc Amerikas valdības ierobežojumu atcelšanas ļauj iegādāties zemes virsmas fotogrāfijas ar izšķirtspēja līdz 0,5 metriem - pankromatiskajā režīmā un līdz 1 metram - multispektrālajā režīmā.

Tuvu attālās izpētes satelītiem atrodas meteoroloģiskie kosmosa kuģi. To tīkla attīstība zemei ​​tuvajās orbītās ir ievērojami palielinājusi laika prognozēšanas ticamību un ļāvusi iztikt bez plašiem uz zemes izvietotu meteoroloģisko staciju tīkliem. Un šodien visā pasaulē publicētie ziņu izlaidumi kopā ar animētiem ciklonu, mākoņu ceļu, taifūnu un citu parādību attēliem, kas tiek veidoti, pamatojoties uz meteoroloģisko satelītu datiem, ļauj katram no mums personīgi pārliecināties par realitāti. dabas procesiem, kas notiek uz Zemes.

Satelīti - "zinātnieki"

Kopumā katrs no mākslīgajiem pavadoņiem ir apkārtējās pasaules izziņas instruments, kas izņemts no Zemes. Savukārt zinātniskos satelītus var saukt par sava veida izmēģinājumu poligoniem jaunu ideju un dizainu testēšanai un unikālas informācijas iegūšanai, ko nevar iegūt citādā veidā.

80. gadu vidū NASA pieņēma programmu, lai kosmosā izveidotu četras astronomijas observatorijas. Ar zināmu kavēšanos vai citādi visi četri teleskopi tika palaisti orbītā. Pirmais savu darbu sāka "HUBBL" (1990), kas paredzēts Visuma pētīšanai redzamā viļņu garuma diapazonā, kam sekoja "KOMPTON" (1991), kas pētīja telpu, izmantojot gamma starus, trešais bija "CHANDRA" (1999). ), kurā tika izmantoti rentgena stari, un pabeidza šo plašo programmu SPITZER (2003), kas veidoja infrasarkano staru diapazonu. Visas četras observatorijas tika nosauktas ievērojamu amerikāņu zinātnieku vārdā.

HUBBL, kas jau 15. gadu darbojas tuvu Zemei orbītā, nogādā Zemei unikālus tālu zvaigžņu un galaktiku attēlus. Lai nodrošinātu tik ilgu kalpošanas laiku, teleskops vairākkārt tika remontēts atspoles lidojumu laikā, bet pēc Kolumbijas nogrimšanas 2003. gada 1. februārī kosmosa kuģu palaišana tika apturēta. Plānots, ka HUBBL orbītā paliks līdz 2010. gadam, pēc tam tas tiks iznīcināts, izsmēlis resursus. KOMPTON, kas pārraidīja uz Zemi gamma staru avotu attēlus, beidza pastāvēt 1999. gadā. CHANDRA turpina regulāri sniegt informāciju par rentgenstaru avotiem. Visus trīs šos teleskopus zinātnieki izstrādāja darbam ļoti eliptiskās orbītās, lai samazinātu Zemes magnetosfēras ietekmi uz tiem.

Kas attiecas uz "SPITZER", kas spēj uztvert vājāko termisko starojumu, kas izplūst no aukstiem tālu objektiem, atšķirībā no tā kolēģiem, kas griežas ap mūsu planētu, tas atrodas Saules orbītā, pakāpeniski attālinoties no Zemes par 7 ° gadā. Lai uztvertu ārkārtīgi vājus termiskos signālus, kas izplūst no kosmosa dziļumiem, SPITZER atdzesē savus sensorus līdz temperatūrai, kas pārsniedz absolūto nulli tikai par 3°.

Zinātniskiem nolūkiem kosmosā tiek palaistas ne tikai apjomīgas un sarežģītas zinātniskās laboratorijas, bet arī mazi sfēriski satelīti, kas aprīkoti ar stikla logiem un satur stūra atstarotājus. Šādu miniatūru pavadoņu lidojuma trajektoriju parametri tiek izsekoti ar augstu precizitātes pakāpi, izmantojot uz tiem vērstu lāzera starojumu, kas ļauj iegūt informāciju par mazākajām izmaiņām Zemes gravitācijas lauka stāvoklī.

Tūlītējas izredzes

Kosmosa inženierija, kas tik strauji attīstījās 20. gadsimta beigās, neapstājas nevienu gadu. Satelīti, kas pirms 5–10 gadiem šķita tehniskās domas virsotne, orbītā nomaina jaunas kosmosa kuģu paaudzes. Un, lai gan mākslīgo zemes pavadoņu evolūcija kļūst arvien īslaicīgāka, raugoties tuvākajā nākotnē, var mēģināt saskatīt galvenās bezpilota astronautikas attīstības perspektīvas.

Kosmosā lidojošie rentgenstaru un optiskie teleskopi jau ir iepazīstinājuši zinātniekus ar daudziem atklājumiem. Tagad palaišanai tiek sagatavoti veseli ar šīm ierīcēm aprīkoti orbitālie kompleksi. Šādas sistēmas ļaus veikt masveida mūsu Galaktikas zvaigžņu izpēti par planētu klātbūtni tajās.

Nav noslēpums, ka mūsdienu uz zemes izvietotie radioteleskopi uztver zvaigžņoto debesu attēlus ar izšķirtspēju, kas ir par kārtas augstāku nekā optiskajā diapazonā sasniegtā. Šodien ir pienācis laiks šāda veida pētniecības instrumentus palaist kosmosā. Šie radioteleskopi tiks palaisti augstās eliptiskās orbītās ar maksimālo attālumu 350 tūkstoši km no Zemes, kas ļaus vismaz 100 reizes uzlabot ar to palīdzību iegūtās zvaigžņotās debess radio emisijas kvalitāti.

Nav tālu tā diena, kad kosmosā tiks uzceltas rūpnīcas ļoti tīru kristālu ražošanai. Un tas attiecas ne tikai uz medicīnai tik nepieciešamajām biokristāliskām struktūrām, bet arī materiāliem pusvadītāju un lāzeru rūpniecībai. Maz ticams, ka tie būs satelīti - šeit, visticamāk, būs nepieciešami apmeklēti vai robotizēti kompleksi, kā arī pie tiem pieslēgti transporta kuģi, kas piegādā sākotnējos produktus un nogādā uz Zemes ārpuszemes tehnoloģiju augļus.

Citu planētu kolonizācija nav tālu. Šādos garos lidojumos nevar iztikt bez slēgtas ekosistēmas izveides. Un bioloģiskie pavadoņi (lidojošās siltumnīcas), kas imitē tālsatiksmes kosmosa lidojumus, tuvākajā laikā parādīsies Zemes orbītā.

Viens no fantastiskākajiem uzdevumiem, lai gan jau šodien no tehniskā viedokļa ir absolūti reāls, ir kosmosa sistēmas izveide globālai navigācijai un zemes virsmas novērošanai ar centimetru precizitāti. Šī pozicionēšanas precizitāte atradīs pielietojumu dažādās dzīves jomās. Pirmkārt, seismologiem tas ir vajadzīgs, cerot, ka, izsekojot vismazākās zemes garozas vibrācijas, viņi iemācīsies paredzēt zemestrīces.

Patlaban visekonomiskākais satelītu palaišanas veids orbītā ir vienreizējās lietošanas nesējraķetes, un, jo tuvāk ekvatoram atrodas kosmodroms, jo lētāka ir palaišana un lielāka kravnesība, kas tiks izlaista kosmosā. Un, lai gan peldošās un lidmašīnu nesējraķetes jau ir izveidotas un veiksmīgi darbojas, labi attīstītā infrastruktūra ap kosmodromu vēl ilgi būs pamats veiksmīgai zemes iedzīvotāju darbībai zemei ​​tuvās telpas attīstībā.

Aleksandrs Spirins, Marija Pobedinska

Redakcija ir pateicīga Aleksandram Kuzņecovam par palīdzību materiāla sagatavošanā.

orbītas zvaigznājs;

izstrādes darbs;

kosmosa raķete;

raķešu un kosmosa tehnoloģija;

operatora darba vieta;

nesējraķete;

vidējā kvadrātiskā kļūda;

tehniskais uzdevums;

priekšizpēte;

federālā kosmosa programma;

digitālais pacēluma modelis;

ārkārtas.

Ievads

Pētījumu saturs, kuru rezultāti ir izklāstīti šajā pārskatā, ir:

Korporatīvo telpu sistēmu un kompleksu izveidei jābalstās uz mūsdienīgu elementu bāzi un jaunākajiem dizaina risinājumiem, un iegūto datu nomenklatūrai un kvalitātei jāatbilst pasaules līmenim.

1 Ārvalstu attālās izpētes kosmosa programmu apskats

1.1 ASV kosmosa programma

1.1.1. ASV kosmosa politikas ietvars

Galvenās jaunās kosmosa politikas idejas:

ASV kosmosa politikas galvenie mērķi ir:

1.1.2. ASV Nacionālās ģeotelpiskās izlūkošanas sistēmas stratēģisko nodomu paziņojums

1. attēls - Kosmosa attēls - rastra attēls

2. attēls. Mērķu un objektu identifikācija

3. attēls - darbības situācijas attēlošana reāllaikā

1.1.3. Kosmosa militārās novērošanas programma

1.1.4. ASV komerciālā kosmosa programma

4. attēls — kosmosa kuģis WorldView-1

5. attēlā - GeoEye-1 kosmosa kuģis

Nākamais loģiskais solis ERS kosmosa aktīvu tirgus attīstībā ir kosmosa kuģa palaišana ar īpaši augstu izšķirtspēju (līdz 0,25 m). Iepriekš attēlus ar šādu izšķirtspēju nodrošināja tikai ASV un PSRS militārie satelīti.

Pagaidām galvenie konkurējošie uzņēmumi attālās izpētes tirgū no Eiropas, Krievijas, Japānas, Izraēlas un Indijas neplāno izveidot īpaši augstas izšķirtspējas attālās izpētes satelītus. Līdz ar to šādu ierīču laišana tirgū ASV izraisīs tālāku tirgus attīstību un amerikāņu kompāniju - Zemes attālās uzrādes sistēmu operatoru - pozīciju nostiprināšanos.

1.2. Eiropas valstu kosmosa programmas

1.2.1. Francija

SPOT sistēmas kosmosa segmentu pašlaik veido četri kosmosa kuģi (SPOT 2, -4, -5 un -6). Zemes segmentā ietilpst SC vadības un darbības centrs, informācijas uztveršanas staciju tīkls un datu apstrādes un izplatīšanas centri.

6. attēls - SPOT 5 kosmosa kuģis

1.2.2 Vācija

7. attēls — satelīti TerraSAR-X un Tandem-X

8. attēls - SAR-Lupe sistēmas orbitālā segmenta arhitektūra

1.2.3. Itālija

Itālijas kosmosa izpētes programma ir balstīta uz ASV nesējraķešu (Scout), Eiropas nesējraķešu attīstības organizācijas (Europe 1) un Eiropas Kosmosa aģentūras (Ariane) izmantošanu.

1.2.4 Apvienotā Karaliste

9. attēls — attēls ar 2,8 m izšķirtspēju, ko uztver minisatelīts TOPSAT-1

1.2.5 Spānija

Spānija piedalās arī globālas Eiropas aizsardzības satelītnovērošanas sistēmas izveidē.

1.3. Citu valstu kosmosa programmas

1.3.1. Japāna

10. attēls - Gudžaratas teritorijas 3D modelis, būvēts pēc Cartosat-1 datiem

2007. gada 10. janvārī tika palaists satelīts Cartosat-2, ar kura palīdzību Indija iekļuva skaitītāju izšķirtspējas datu tirgū. Cartosat-2 ir panhromatiskās kameras attālās uzrādes satelīts kartogrāfijai. Kamera ir paredzēta fotografēšanai ar viena metra telpisko izšķirtspēju un vāla platumu 10 km. Kosmosa kuģim ir saules sinhronā polārā orbīta, kuras augstums ir 630 km.

Indija ir gatava izplatīt satelītattēlus ar metru izšķirtspēju, kas iegūti ar Cartosat-2 palīdzību, par cenām zem tirgus cenām un nākotnē plāno palaist jaunu kosmosa kuģi ar telpisko izšķirtspēju līdz 0,5 metriem.

1.3.2 Izraēla

1.3.3. Ķīna

11. attēls - SC CBERS-01

2007. gada 19. septembrī Ķīnā tika palaists trešais Ķīnas un Brazīlijas ERS satelīts CBERS-2B. Satelīts tika palaists rīta saules sinhronajā orbītā ar augstumu 748x769 km, slīpumu 98,54 grādi, ekvatora šķērsošanas laiks ir 10:30.

1.3.4. Koreja

1.3.5. Kanāda

Kanāda 1990. gadā izveidoja Kanādas Kosmosa aģentūru, kuras vadībā notiek darbs pie raķešu un kosmosa tēmas.

Satelīts, kas sākotnēji bija paredzēts 5 darbības gadiem kosmosā, ir dubultojis savu projektēšanas laiku un turpina pārraidīt augstas kvalitātes attēlus. 10 gadu nevainojami darbojoties, RADARSAT-1 ir apsekojis teritorijas ar kopējo platību 58 miljardi kvadrātmetru. km, kas ir par divām kārtām lielāks nekā Zemes virsmas laukums. Sistēmas uzticamība bija 96%. Lielākais no 600 RADARSAT-1 informācijas patērētājiem ir Ice Reconnaissance Canada, kas katru gadu saņem 3800 radara attēlus ar laika aizkavi mazāk nekā 90 minūtes pēc iegūšanas.

12. attēlā - RADARSAT telpā ar mākslinieka acīm

Kanādas Kosmosa aģentūra ir parakstījusi līgumu ar uzņēmumu MacDonald, Dettwiler and Associates (MDA), lai īstenotu projektu, lai izveidotu otrās paaudzes satelītus Zemes virsmas attālinātai izpētei, izmantojot Radarsat-2. Radarsat-2 satelīts nodrošina attēlus ar izšķirtspēju 3 m uz pikseļu.

1.3.6. Austrālija

Austrālija kosmosa izpētes jomā aktīvi sadarbojas ar vairākām valstīm. Austrālijas uzņēmumi arī izstrādā mikrosatelītu ar Dienvidkoreju, lai vāktu vides datus Āzijas un Klusā okeāna reģiona lauku apvidos. Pēc CRCSS centra direktora teiktā, projekts izmaksās 20-30 miljonus USD. Lielas perspektīvas paver Austrālijas sadarbība ar Krieviju.

1.3.7. Citas valstis

Nesen Taivānas Nacionālā kosmosa aģentūra NSPO paziņoja par plāniem izstrādāt pirmo valsts nozares kosmosa kuģi. Projekta ar nosaukumu Argo mērķis ir izveidot nelielu satelītu Zemes attālās uzrādes (ERS), izmantojot augstas izšķirtspējas optisko aprīkojumu.

Kā informē NSPO, darba gaitā pie Argo projekta jau ir izstrādāta kosmosa platforma, kuras vadības sistēmā pirmo reizi tiks izmantots jaunais procesors LEON-3. Visa programmatūra borta sistēmām un zemes lidojumu vadības centram ir paredzēts izveidot Taivānā. Paredzamais satelīta kalpošanas laiks būs 7 gadi.

1.4. NVS valstu kosmosa programmas

1.4.1. Baltkrievija

1. tabula. Kosmosa kuģu Kanopus-V un BKA galvenie raksturlielumi

Kosmosa kuģa izmērs, m × m

Kosmosa kuģa masa

Kravas masa, kg

Orbīta:

augstums, km

slīpums, krusa

cirkulācijas periods, min

ekvatora šķērsošanas laiks, stunda

Atkārtotas novērošanas periods, dienas

Vidējā dienas jauda, ​​W

Aktīva dzīve, gadi

Kosmosa kuģis "Kanopus-V" un BKA ir paredzēti, lai atrisinātu šādus uzdevumus:

- ļoti operatīva novērošana.

1.4.2. Ukraina

Kas attiecas uz augstas izšķirtspējas kosmosa kuģiem, kas ir labāki par 10 m, tad arī tos vēlams veidot uz sadarbības pamata ar ieinteresētiem ārvalstu partneriem un līdzīgu sistēmu īpašniekiem. Veidojot perspektīvus kosmosa kuģus, īpaša uzmanība jāpievērš sistēmas informatīvo spēju palielināšanai. Šajā sakarā Ukrainai ir vairākas oriģinālas norises.

1.4.3. Kazahstāna

Kazahstānas, Krievijas un Kazahstānas kosmosa programmas īstenošanā iesaistīto ārvalstu pētniecības organizāciju un ražošanas un ieviešanas struktūru pārstāvji uzskata, ka satelītsakariem un Zemes attālās uzrādes sistēmām šobrīd ir jākļūst par prioritāro virzienu kosmosa aktivitāšu attīstībā Kazahstānā. .

2 Krievijas kosmosa programma

2.1. Krievijas Federālās kosmosa programmas 2006.-2015. gadam pamatnoteikumi

Programmas galvenie mērķi ir:

Programmas īstenošanas noteikumi un posmi - 2006. - 2015. gads.

Pirmajā posmā (līdz 2010. gadam) Zemes attālās uzrādes ziņā tiek izveidoti:

Kosmosa darbību prioritārās jomas, kas veicina stratēģisko mērķu sasniegšanu, ir:

Programmas aktivitātes ietver darbības, kas tiek finansētas no budžeta līdzekļiem, un aktivitātes, ko veic ar kosmosa aktivitātēs ieguldītajiem līdzekļiem, ko veic nevalstiskie klienti.

No budžeta līdzekļiem finansētās aktivitātes ietver darbības, kas paredzētas šādās sadaļās:

I sadaļa - "Pētniecības un attīstības darbs";

Programmas īstenošanas laikā tiks sasniegti šādi rezultāti:

b) palielināts hidrometeoroloģisko novērojumu datu atjaunināšanas biežums līdz 3 stundām vidēja augstuma kosmosa kuģiem un līdz reālā laika skalai ģeostacionārajiem kosmosa kuģiem, kas nodrošinās:

e) tika izveidots kosmosa komplekss ar maza izmēra kosmosa kuģi ar paaugstinātu avarējušu objektu koordinātu noteikšanas precizitāti, avārijas ziņojumu saņemšanas ātrumu līdz 10 sekundēm un avarējušu objektu atrašanās vietas noteikšanas precizitāti līdz 100 m tika nodrošināti.

Ekonomiskā efekta lieluma novērtējums no kosmosa aktivitāšu rezultātiem sociāli ekonomiskajā un zinātnes jomā liecina, ka Programmas īstenošanas rezultātā vispārinātais ekonomiskais efekts 2006.-2015.gada periodā tiek prognozēts līmenī. 500 miljardu rubļu apmērā 2005. gada cenās.

2.2. ERS kosmosa sistēmu analīze.

13. attēls — ERS kosmosa kuģu orbitālais zvaigznājs laika posmam no 2006. līdz 2015. gadam

Faktiski galvenais ERS kosmosa kuģis, kas izstrādāts laika posmā līdz 2015. gadam, būs Kanopus-V kosmosa kuģis cilvēka izraisītu un dabisku avāriju operatīvai uzraudzībai un Resurs-P kosmosa kuģis operatīvai optoelektroniskai novērošanai.

2012.gada 22.jūlijā uzsāktajā SC "Kanopus-V" Nr.1 ​​ietilpst:

Komplekss Resource-P ir iekšzemes augstas izšķirtspējas attālās uzrādes iekārtu turpinājums, ko izmanto Krievijas Federācijas sociālās un ekonomiskās attīstības interesēs. Tas ir paredzēts, lai atrisinātu šādus uzdevumus:

- Četru kosmosa kuģu apakšsistēma "Arktika-MS2" mobilo valdības sakaru nodrošināšanai, gaisa satiksmes vadībai un navigācijas signālu pārraidei (izstrādājusi AS "MF Rešetņeva vārdā nosauktā ISS").

2.3. Uz zemes izvietota kompleksa izveide ERS CI saņemšanai, apstrādei, uzglabāšanai un izplatīšanai

Kā norādīts FKP-2015, zemes kosmosa infrastruktūra, tostarp kosmodromi, zemes kontroles iekārtas, informācijas saņemšanas punkti un eksperimentālā bāze raķešu un kosmosa tehnoloģiju produktu testēšanai uz zemes, ir jāmodernizē un jāmodernizē ar jaunu aprīkojumu.

Integrētās attālās uzrādes satelītu sistēmas funkcionālā shēma ir parādīta 14. attēlā.

14. attēls – integrētā ERS satelītu sistēma

Tādējādi ministrijas un departamenti-patērētāji CI ERS, no vienas puses, un Federālā kosmosa aģentūra, no otras puses, ir ieinteresēti nodrošināt visu NKPOR centru un staciju darbības koordināciju, ko veido dažādi departamenti un organizācijas un izveidojot to koordinētu darbību un mijiedarbību pēc vienotiem noteikumiem.ērti visām NCCOR daļām un patērētājiem.

3 "Koncepcijas Krievijas kosmosa sistēmas attīstībai Zemes attālās izpētes veikšanai laika posmā līdz 2025. gadam" analīze.

Būtiska Koncepcijas sadaļa ir priekšlikumi, kas paaugstina kosmosa informācijas izmantošanas efektivitāti Krievijā.

Galvenās problēmas, kas nosaka kosmosa informācijas izmantošanas efektivitāti Krievijā, ir:

Šī pieeja ir daudzsološa, jo, paātrinoties valsts ģeoinformātikas tirgus attīstībai, būs pastāvīgs pieprasījums pēc ģeotelpiskajiem datiem, kurus, parādoties un attīstoties, var papildināt ar vietējām attālās uzrādes sistēmām. Tālvadības nozares attīstības problēmas netiek atrisinātas vienas dienas laikā uzreiz pēc jauna satelīta palaišanas, ir nepieciešams diezgan ilgs stabila attālās izpētes datu pieprasījuma veidošanās posms.

9. Izstrādāt un nodot ekspluatācijā zemes un aviācijas kosmosa informācijas tematiskās apstrādes rezultātu validācijas līdzekļus.

4 Finansēšanas principu priekšizpēte attālās izpētes kosmosa sistēmu izveidei

Secinājums

Veiktie pētījumi ļauj izdarīt šādus secinājumus:

3 A. Kučeiko. Jauna ASV politika komerciālo attālās uzrādes līdzekļu jomā. Kosmonautikas ziņas, nr.6, 2003.g

4 V. Čularis. ASV Nacionālā kosmosa politika. Ārvalstu militārais apskats Nr.1, 2007.g

6 V. Čularis. ASV bruņoto spēku ģeogrāfiskās informācijas atbalsts. Ārvalstu militārais apskats, 2005. gada 10. nr

7 ASV kosmosa izlūkošana ar jauniem uzdevumiem. Zinātne, 03.02.06

8 Amerikas Savienotās Valstis orbītā ir izveidojušas visu laiku lielāko izlūkošanas satelītu zvaigznāju vēsturē. Zinātnes ziņas. 03.02.2006

9 A. Andronovs. Teroristiem pieejami satelīti. "Neatkarīgais militārais apskats", 1999

10 V. Ivaņčenko. Aso acu ikonas. Žurnāls "COMPUTERRA", 06.09.2000

11 M. Rahmanovs. Satelīta izlūkošana: jaunas attīstības tendences. C.NEWS augsto tehnoloģiju izdevums 2006

12 A. Kopik. Ir palaists jauns komerciāls spiegs. "Kosmonautikas ziņas", 2003.gada 6.nr.

13 M. Rahmanovs. Satelīta uztveršana: pārmaiņas ir neizbēgamas. C.NEWS augsto tehnoloģiju izdevums 2006

16 Yu.B. Baranovs. Tālvadības datu tirgus Krievijā. Žurnāls "Telpiskie dati", 2005.gada 5.nr

17 Francijas izlūkdienesti steidzas kosmosā. Zinātne, 27.12.04.

18 Radara attēli: Vācija ieņem vadību. Zinātne, 20.03.06.

19 Maksims Rahmanovs “Vācija palaiž kosmosa spiegošanas sistēmu”, Science, CNews, 2003.

20 A. Kučeiko. Kosmosa izlūkošanas un novērošanas sistēma jebkuros laikapstākļos: skats no Itālijas. "Kosmonautikas ziņas", 2002.gada 5.nr.

21 A. Kučeiko. Japāna ir izveidojusi lielāko kosmosa izlūkošanas sistēmu. "Kosmonautikas ziņas", 2007. gada 4. nr

22 Japānas raķete orbītā palaida smago satelītu ALOS. Zinātne, 24.01.06.

28 Radara satelīts: Kanāda neļauj Krievijai kļūt aklai. Zinātne, 2005

Amerikas Savienoto Valstu vadošās pozīcijas kā pasaules līderis Zemes attālās uzrādes (ERS) sistēmu izstrādē un izmantošanā. Galvenie centieni valsts regulēšanas attālās uzrādes nozarē Amerikas Savienotajās Valstīs ir vērsti uz tirgus attīstības veicināšanu.

mehānismi.

Pamatdokuments šajā jomā ir Amerikas Savienoto Valstu prezidenta apstiprinātā direktīva par kosmosa politiku attiecībā uz komerciālu attālās uzrādes sistēmu izmantošanu.

1994. gada marts, kurā tika izklāstīti ASV politikas pamati ārvalstu klientu piekļuves jomā Amerikas Zemes attālās uzrādes sistēmu resursiem.

Jaunās politikas mērķis ir vēl vairāk nostiprināt līdera pozīcijas

Amerikas uzņēmumu pasaulē un aptver šādas darbības jomas:

− attālās izpētes sistēmas darbības un darbības licencēšana;

− izmantojot attālās izpētes sistēmas resursus aizsardzības, izlūkošanas un

citi ASV valdības departamenti;

− ārvalstu klientu (valsts un komerciālo) piekļuve ERS resursiem, ERS tehnoloģiju un materiālu eksports;

− starpvaldību sadarbība militāro un komerciālo kosmosa attēlu jomā.

Politikas galvenais mērķis ir stiprināt un aizsargāt ASV nacionālo drošību un valsts intereses starptautiskajā arēnā, nostiprinot vadošās pozīcijas

CS ERS jomas un nacionālās rūpniecības attīstība. Politikas mērķi ir veicināt ekonomikas izaugsmi, aizsargāt vidi un stiprināt

zinātniskā un tehnoloģiskā izcilība.

Jaunā direktīva ietekmē arī sensoru sistēmu komercializāciju.

Nekomerciāli, pēc ekspertu domām, attālās uzrādes tehnoloģijas ne tikai neattīstīsies, bet arī atgrūdīs ASV (tāpat kā jebkuru citu valsti) tālu atpakaļ no vadošajām pozīcijām pasaulē. Kosmosa attēlu materiāli, saskaņā ar ASV valdības teikto,

valdības departamenti to vajadzībām pieprasa attālās uzrādes sistēmu produktus, kas iegūti uz komerciāla pamata. Šajā gadījumā viens no

galvenie mērķi ir atbrīvot Nacionālo izlūkošanas kopienu no liela apjoma pieprasījumu pēc šiem produktiem no dažādiem ASV departamentiem. Otrs, bet ne mazāk svarīgais jaunās valdības politikas uzdevums kosmosa jomā ir attālās izpētes sistēmu komercializācija, lai vēl vairāk nostiprinātu pasaules vadošo

Amerikas kompāniju - kosmosa sensoru sistēmu operatoru - noteikumiem. Direktīva nosaka attālās uzrādes sistēmas darbību licencēšanas kārtību in

Aizsardzības ministrijas, izlūkošanas un citu departamentu, piemēram, Valsts departamenta u.c. intereses. Un tas arī nosaka noteiktus ierobežojumus produktu ārvalstu klientiem

attālās uzrādes sistēmas un tam paredzēto tehnoloģiju un materiālu eksports un nosaka pamatu starpvaldību sadarbībai militāro un komerciālo tipu jomā

ASV valdības spertie soļi stiprina un aizsargā nacionālo drošību un rada valstij labvēlīgu vidi starptautiskajā arēnā, nostiprinot Amerikas vadošās pozīcijas

Attālā uzrāde un mūsu pašu nozares attīstība. Šim nolūkam valsts valdība

ASV Nacionālajai kartogrāfijas un attēlveidošanas informācijas pārvaldei NIMA, kas ir ASV izlūkošanas kopienas strukturāla apakšvienība, ir piešķirtas milzīgas pilnvaras. NIMA ir funkcionāli atbildīga par no attālās izpētes kosmosa sistēmām saņemtās sugas informācijas savākšanu, izplatīšanu starp

valdības departamenti un ārvalstu patērētāji, saņemot un izplatot

kas tiek ražots tikai ar ASV Valsts departamenta apstiprinājumu. Tirdzniecības departaments un NASA ir atbildīgi par Zemes attālās uzrādes produktu pieprasījumu koordinēšanu komerciālajā sektorā dažādās jomās. Tas nodrošina vienas un tās pašas sugas informācijas izmantošanu dažādiem departamentiem, kas ir ieinteresēti tajās pašās apsekošanas jomās.

Civilās vajadzības attālās izpētes jomā nosaka tirdzniecības ministrijas,

Iekšlietu un kosmosa aģentūra NASA. Viņi arī piešķir atbilstošus līdzekļus projektu īstenošanai šajā jomā. Palīdzība ieviešanā

civilās valdības attālās izpētes programmas nodrošina NIMA. Šis

organizācija ir arī vadošā loma rīcības plānu sagatavošanā jaunās kosmosa politikas īstenošanai, kuru izstrādē bez NIMA piedalās aizsardzības, tirdzniecības, Valsts departamenta un centrālās izlūkošanas direktors (vienlaikus un CIP direktors) ir iesaistīti.

Ģeoinovāciju aģentūra "Innoter"

Raksturīgi, ka šie jautājumi tiek risināti ar likumu, likumu apspriešanas un pieņemšanas veidā. Tiek ņemts vērā, ka tādi valsts attālās izpētes līdzekļi kā Landsat,

Terra, Aqua un citi tiks izmantoti aizsardzības un izlūkošanas uzdevumu risināšanai, kad operatoram kļūs neizdevīgi iegūt informāciju, izmantojot komerciālās attālās izpētes sistēmas. NIMA rada visus nepieciešamos apstākļus, lai ASV nozare iegūtu konkurences priekšrocības pār citiem

valstīm. ASV valdība garantē atbalstu attālās uzrādes sistēmu tirgus attīstībai, kā arī patur tiesības ierobežot ģenērisko produktu pārdošanu noteiktiem

valstīm, lai ievērotu Amerikas Savienoto Valstu vadošo lomu kosmosa ERS jomā. Direktīva nosaka, ka CIP un Aizsardzības ministrijai ir jāuzrauga tiem raksturīgais

citu valstu attālās izpētes attīstības stāvokļa metodes un metodes, lai ASV nozare nezaudētu savas vadošās pozīcijas pasaulē attālās izpētes līdzekļu tirgos.

ASV valdība neaizliedz savai AM iegādāties jebkādas sugas materiālus

no komercfirmām. Tiešais ieguvums ir skaidrs: nav nepieciešams palaist jaunu vai atkārtoti novirzīt esošo attālās izpētes satelītu uz militāro interešu zonu. Un efektivitāte kļūst visaugstākā. Tas ir tas, ko ASV Aizsardzības ministrija labprāt dara.

tādējādi attīstot komerciālas struktūras, kas nodarbojas ar attīstību un

izmantojot attālās uzrādes sistēmas.

Galvenās jaunās kosmosa politikas idejas:

− juridiski noteikts, ka būs amerikāņu satelīta attālās izpētes datu resursi

maksimāli izmantot aizsardzības, izlūkošanas risināšanai

uzdevumus, nodrošinot iekšējo un starptautisko drošību un interesēs

civilie lietotāji;

− valdības attālās uzrādes sistēmas (piemēram, Landsat, Terra, Aqua).

koncentrējās uz uzdevumiem, kurus CS operatori nevar efektīvi atrisināt

Tālpēte ekonomisko faktoru, nacionālās nodrošināšanas interešu dēļ

drošības vai citu iemeslu dēļ;

− ilgtermiņa sadarbības izveide un attīstība starp

valdības aģentūras un ASV aviācijas un kosmosa nozare, nodrošinot darbības mehānismu licencēšanas darbībām attālās uzrādes sistēmu operatoru darbības un attālās uzrādes tehnoloģiju un materiālu eksporta jomā;

− radīt apstākļus, kas nodrošina ASV nozarei konkurences priekšrocības attālās uzrādes pakalpojumu sniegšanā ārvalstniekiem

valsts un komerciālie klienti.

Ģeoinovāciju aģentūra "Innoter"

Jaunā Zemes attālās izpētes politika ir pirmais Buša administrācijas solis, lai pārskatītu ASV kosmosa politiku. Acīmredzami, ka dokumenta pieņemšana notika ar aktīviem

lobē aviācijas un kosmosa korporācijas, kuras ar gandarījumu ir pieņēmušas jaunos spēles noteikumus. Iepriekšējā politika, kas noteikta PDD-23 direktīvā, veicināja augstas izšķirtspējas komerciālo mediju rašanos un attīstību. Jaunais dokuments garantē valsts atbalstu attālās izpētes tirgus attīstībai, un

arī nosaka, ka jaunus komerciālus projektus nozare izstrādās, ņemot vērā civilā noteiktās vajadzības pēc specifiskiem produktiem

un aizsardzības departamenti.

Vēl viens svarīgs aspekts ir tas, ka valsts kļūst par "starptautisku stūmēju"

ERS komerciālā informācija. Komercoperatoru tipa informācijas pārdošanas struktūrā iepriekš dominēja aizsardzības un citi valdības klienti.

Tomēr iepirkumu apjoms bija salīdzinoši zems un telpu tirgus

ERS materiāli attīstījās lēni. Pēdējos gados pēc augstas izšķirtspējas (0,5-1 m) attālās izpētes kosmosa kuģa parādīšanās situācija sāka mainīties. Augstas un vidējas izšķirtspējas komerciālās sistēmas tagad tiek uzskatītas par būtisku papildinājumu

militārās kosmosa sistēmas, kas ļauj paaugstināt pasūtījumu izpildes efektivitāti

un integrētās sistēmas darbību kopumā, norobežot funkcijas un paplašināt konkrētas informācijas lietotāju loku.

Pēdējo 5–7 gadu laikā sugu attēlveidošana, izmantojot komerciālos kosmosa kuģus, ir kļuvusi par svarīgu jaunākās un kvalitatīvas informācijas par sugām avotu, jo

vairāku iemeslu dēļ:

− militāro novērošanas sistēmu resursi ir ierobežoti sakarā ar uzdevumu loka un patērētāju skaita paplašināšanos, kā rezultātā ir samazinājusies aptaujas šaušanas uzdevumu risināšanas efektivitāte;

− komerciāla vidēja un zemas izšķirtspējas sugu ražošana ir kļuvusi pieejamāka,

pateicoties tiešās apraides principu ieviešanai un pakalpojumu piedāvājuma pieaugumam starptautiskajā tirgū;

− Ievērojami pieaudzis augstas izšķirtspējas attēlu (līdz 1 m un labāku) tirgus, pieaudzis komerciālo kameru sistēmu operatoru skaits, kas ir izraisījis konkurences pieaugumu un pakalpojumu izmaksu samazināšanos;

− komerciāliem specifiskiem produktiem nav slepenības zīmoga, tāpēc tie ir plaši izplatīti starp bruņoto spēku zemākajiem līmeņiem, sabiedroto spēku pavēlniecību, citiem departamentiem (ĀM, Ārkārtas situāciju ministriju, robeždienests) un

pat mediji.

Ģeoinovāciju aģentūra "Innoter"

2006. gada 31. augustā ASV prezidents Džordžs Bušs apstiprināja ASV Nacionālās kosmosa politikas koncepciju, kas iepazīstina ar

Amerikas militāri politiskās vadības, federālo ministriju un departamentu, kā arī komerciālo struktūru pamatprincipi, mērķi, uzdevumi un darbības virzieni kosmosa izmantošanai nacionālajās interesēs. Šis dokuments aizstāja tāda paša nosaukuma 1996. gada prezidenta direktīvu.

"Nacionālās kosmosa politikas" izlaišana bija saistīta ar kosmosa sistēmu pieaugošo nozīmi ASV nacionālās drošības nodrošināšanā un

arī nepieciešamība īstenoto kosmosa politiku saskaņot ar jaunajiem situācijas apstākļiem.

Kosmosa programmu īstenošana ir pasludināta par prioritāru darbības jomu. Tajā pašā laikā Amerikas militāri politiskā vadība to darīs

ievērojiet vairākus tālāk norādītos pamatprincipus:

− visām valstīm ir tiesības brīvi izmantot kosmosu miermīlīgiem nolūkiem, ļaujot ASV veikt militāras un izlūkošanas darbības valsts interesēs;

− visas pretenzijas tiek noraidītas jebkura valsts tikai kosmosa, debess ķermeņu vai to daļu izmantošanai, kā arī Amerikas Savienoto Valstu tiesību ierobežošana uz šādām darbībām;

− Baltais nams cenšas sadarboties ar citu valstu VPR ietvaros

kosmosa miermīlīgu izmantošanu, lai paplašinātu iespējas un sasniegtu lielākus rezultātus kosmosa izpētē;

− ASV kosmosa kuģiem brīvi jādarbojas kosmosā.

Tāpēc ASV uzskatīs jebkādu iejaukšanos tās Konstitucionālās tiesas darbībā kā savu tiesību pārkāpumu;

− CS, tostarp zemes un kosmosa komponentes, kā arī sakaru līnijas, kas atbalsta to darbību, tiek uzskatītas par vitāli svarīgām valsts nacionālajām interesēm.

V Šajā sakarā Amerikas Savienotās Valstis:

− aizstāvēt savas tiesības brīvi izmantot kosmosu;

− atturēt vai atturēt citas valstis rīkoties vai izstrādāt līdzekļus, lai pārkāptu šīs tiesības;