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

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.