Материалы 21-й Международной конференции «Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса»
Москва, ИКИ РАН, 13–17 ноября 2023 г.

(http://conf.rse.geosmis.ru)

XXI..476

Основные направления развития аппаратуры и технологий ДЗЗ из космоса на основе анализа запусков КА ДЗЗ в мире

Селин В. А. (1), Кучейко А.А. (2), Маносьева Е.А. (2), Светличная Е.В. (2), Козлова Д.С. (2), Шарапова В.Р. (2)
(1) АО "Российские космические системы", Москва, Россия
(2) Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет), Москва, Россия
Мировая отрасль дистанционного зондирования Земли (ДЗЗ) из космоса динамично развивается, особенно в сегменте нано- и микроразмерных космических аппаратов (КА) массой до 100 кг. По данным анализа запусков КА ДЗЗ в 2022 году в сравнении с семью предшествующими годами выявлен значительный рост на 46% числа запусков, в результате чего достигнут абсолютный рекорд - 223 КА (в 2021 – 153).
Рекордный показатель 2022 года достигнут благодаря развитию коммерческих группировок микроспутников ДЗЗ массой 10…100 кг (96 КА против 42 в 2021 году), прежде всего орбитальных группировок Китая, Аргентины и Финляндии.
Китай наращивает группировки ДЗЗ быстрее других стран, в 2022 году Китай впервые стал лидером по общему числу запущенных КА ДЗЗ, опередив США и страны Европы. Китайская компания «Чангуан» обеспечила >50% запусков всех коммерческих микроспутников, создав крупнейшую в мире группировку КА со съёмочной аппаратурой метрового и субметрового разрешения (>70 КА).
Всего на 1.7.2023 операторы из 40 стран эксплуатируют на орбитах около 600 КА ДЗЗ, относящихся к категориям нано- и микроспутников. Основной аппаратурой являются оптоэлектронные системы (ОЭС), около 6% оснащены радиолокаторами с синтезированной апертурой (РСА). В 2022 году было запущено рекордное число КА с РСА (>28 КА).
В соответствии с циклом зрелости технологий Гартнера на стадии быстрого подъёма находятся гиперспектральные ОЭС, инфракрасные ОЭС средне- и длинноволновой части ИК диапазона, спектрометры для анализа газового состава атмосферы, видеокамеры и РСА. Развиваются технологии мультиспектральных ОЭС, СВЧ-радиометров для метеорологического зондирования, аппаратура зондирования атмосферы, ионосферы и океанов сигналами ГНСС, спутниковая аппаратура мониторинга радиочастотного спектра и контроля морского и воздушного транспорта по сигналам АИС и АЗН-В. На этапе отработки технологии находятся лидарные комплексы ДЗЗ.
Широко внедряются методы искусственного интеллекта (ИИ) и машинного обучения в процессы управления орбитальными группировками, бортовой обработки и обработки Больших Данных. В соответствии с концепцией периферийных вычислений (Edge Computing) развиваются технологии бортовой обработки данных с помощью высокопроизводительных процессоров с быстродействием десятки TFLOPS, появились программируемые КА с возможность смены алгоритмов ИИ для тематической обработки данных на борту (обнаружение пожаров, судов в море, районов вырубки лесов и пр.).
Новые технологические направления – повышение пространственного разрешения оптических и радиолокационных снимков до 10-15 см, повышение изобразительных свойств спутниковых изображений путем дополнительной обработки и уменьшения размера межпиксельных расстояний (алгоритмы сверхразрешения), внедрение новых информационных продуктов путем совместной обработки оперативных радиолокационных и архивных оптических изображений, совмещение данных видовой съёмки и радиочастотного мониторинга, спутниковая съёмка с орбиты космических объектов, создание виртуальных группировок КА ДЗЗ, оперативная видеосъёмка движущихся объектов из космоса с автосопровождением, видео на основе радиолокационных изображений, использование КА ДЗЗ на сверхнизких орбитах высотой менее 400 км и др.
В области информационных сервисов наибольшее распространение получили модели «Как Услуга» (As A Service), которые впервые появились в космической индустрии в секторе пусковых услуг. Модель «Как Услуга» оказалась масштабируемой и обеспечивает высокую экономическую эффективность при оплате по факту использования. Клиент получает доступ ко множеству услуг, оплачивая операционных расходы и не затрачивая средства на создание собственной инфраструктуры с высокими капитальными расходами. На космическом рынке ДЗЗ появилось много вариантов модели «Как Услуга», из которых наиболее общей является модель «Космос как Услуга» (Space as a Service, SPaaS), установившая новый стандарт для предприятий и организаций в доступе и использовании космических технологий и инфраструктуры. Другими объектами модели «Как Услуга» являются группировки, спутники, космические платформы и полезная нагрузка, данные, наземные станции, программное обеспечение, вычислительные облачные платформы, инфраструктура и аналитика. В перспективе ожидается появление новых космических услуг, таких как космическая дозаправка, космическое производство, космическое обслуживание и свод с орбиты, ретрансляция данных и центр космических операций как услуга.
Анализ запусков КА ДЗЗ и технологических тенденций выполнен с помощью созданной информационно-справочной системы (ИСС) по КА и операторам систем ДЗЗ. В ИСС введены основные данные по запущенным спутникам, что позволяет получать временные и тематические срезы по типам съёмочной аппаратуры, операторам, массогабаритным параметрам КА. Проведенный анализ данных с использованием ИСС позволяет выявлять тенденции в развитии аппаратуры ДЗЗ, определять приоритеты национальных программ ДЗЗ и мировой отрасли ДЗЗ в целом на основе ежегодного выявления изменений в группировках спутников разных стран. Практическая значимость предлагаемой ИСС – выявление сегментов рынка данных ДЗЗ и типов съёмочной аппаратуры, на которые концентрируют усилия ведущие космические державы ДЗЗ, а также оценка потенциальных рынков для создания национальных систем ДЗЗ в сотрудничестве с Россией.

Ключевые слова: Дистанционное зондирование Земли (ДЗЗ), анализ запусков, съёмочная аппаратура, категории ДЗЗ, информационно-справочная система
Литература:
  1. Satellite Constellations - NewSpace Index URL: https://www.newspace.im/
  2. World's largest database of nanosatellites, over 3700 nanosats and CubeSats URL: https://www.nanosats.eu/database
  3. Маносьева, Е. А. Применение информационно-справочной системы для анализа запусков и тенденций развития космических аппаратов дистанционного зондирования Земли (ДЗЗ) в мире за 2022 год / Е. А. Маносьева, Д. С. Козлова // Гагаринские чтения - 2023 : Сборник тезисов докладов XLIX Международной молодежной научной конференции, Москва, 11–14 апреля 2023 года. – Москва: Издательство "Перо", 2023. – С. 465-466. – EDN XTNYVM. https://www.elibrary.ru/item.asp?id=54215576


Ссылка для цитирования: Селин В.А., Кучейко А.А., Маносьева Е.А., Светличная Е.В., Козлова Д.С., Шарапова В.Р. Основные направления развития аппаратуры и технологий ДЗЗ из космоса на основе анализа запусков КА ДЗЗ в мире // Материалы 21-й Международной конференции «Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса». Москва: ИКИ РАН, 2023. C. 136. DOI 10.21046/21DZZconf-2023a

Выездное заседание в НЦ ОМЗ. Вопросы управления и применения космических систем ДЗЗ. Целевая и служебная аппаратура

136