Спутниковые группировки оптического мониторинга: технологии и перспективы

Развитие отрасли напоминает золотую лихорадку – только вместо старателей с лотками видим корпорации и стартапы, спешно запускающие на орбиту сотни спутников. Если в 2010 году на орбите находилось около 150 гражданских объектов ДЗЗ, то к 2023 их число превысило 1’000.

Физика «космического зрения»

Принцип работы оптических спутников кажется простым – всего лишь фотографируют Землю, но за этим скрывается сложнейший технологический комплекс. Оптические спутниковые системы фиксируют отражённое солнечное излучение в различных спектральных каналах.

Основные параметры таких систем:

• спектральные режимы – панхроматический, мультиспектральный, гиперспектральный
• пространственное разрешение – от нескольких метров до субметрового уровня
• частота съёмки – зависит от количества спутников в группировке и их орбит
• ширина полосы захвата – определяет площадь покрытия за один пролёт.

Каждый такой спутник – это:

• чувствительные сенсоры, способные различать объекты размером с автомобильный номер
• высокоточная оптическая система, сравнимая по сложности с телескопом Хаббла
• вычислительные мощности для обработки терабайтов данных прямо на орбите
• системы стабилизации, компенсирующие движение на скорости 7–8 км/с

Интересный факт: современные спутники высокого разрешения фактически «сшивают» изображение из бесчисленного множества отдельных кадров – их сенсоры настолько узкие, что для покрытия стандартной полосы в 10–15 км требуется несколько десятков отдельных экспозиций.

Эволюция разрешающей способности

Гонка за повышением качества изображений напоминает соревнование фотографов-натуралистов:

• 1960-е: первые метеоспутники с низким разрешением 1 км на пиксель
• 1986: французский SPOT 1 с разрешением 10 метров на пиксель
• 1999: IKONOS – первый гражданский субметровый спутник (1 м)
• 2014: WorldView – 331 см (различает дорожную разметку).

Сегодня ведутся разработки систем с 15–20 см разрешением, но здесь вступают в действие юридические ограничения – в США, например, запрещено публиковать снимки лучше 25 см.

Современные группировки представляют собой «орбитальные мегаполисы»:

1. Зарубежные коммерческие созвездия

Рынок коммерческой съёмки переживает беспрецедентный рост. По данным NSR, к 2028 году его объём достигнет $8 млрд. Planet Labs – самый яркий пример волны «демократизации космоса»:

• более 150 спутников Dove размером с коробку из-под обуви
• ежедневное покрытие всей суши
• стоимость снимка – от $2 за км².

Конкуренты не отстают

Группировка BlackSky (BlackSky Technology) включает 16 спутников с разрешением 90 см и возможностью 15 пересъёмок в сутки. Система интегрирована с платформой AI-аналитики и позволяет получать данные в режиме онлайн. Заказчики – МО США, коммерческие аналитики.

Французская система Pleiades Neo (Airbus Defence and Space) состоит из четырёх спутников с 30 см в панхроматике и 1,2 м в мультиспектре. Аппараты оснащены гибридной системой стабилизации, позволяющей разворачиваться на 30° за 10 секунд, для оперативного мониторинга кризисных зон.

Китайская серия Gaofen (CNSA) включает более 12 спутников с разным разрешением. Gaofen-7 предназначен для 3D-картографирования, а Gaofen-11 (0,5 м панхроматик) – для военной разведки. Китай активно развивает гиперспектральные технологии для экологического контроля.

2. Российские проекты со сверхвысоким разрешением

«Ресурс-П» – серия спутников Роскосмоса с разрешением 70 см в панхроматике. Группировка включает пять аппаратов, из которых два уже выведены из состава орбитальной группировки, третий – предположительно потерян с 2022 года. Применяется для картографирования и МЧС.

«СМОТР» (АО «Газпром Космические Системы») – разрабатываемая группировка с разрешением 0,5 м. Планируется запустить три оптико-электронных аппарата «Смотр-В» с газоанализатором для круглосуточного мониторинга. Разрешение: 0,5–1 м. Полное развёртывание ожидается к 2030 году.

SR OKO (SR Space) – российский проект, демонстрирующий амбициозные планы по созданию группировки высокодетализированного наблюдения. Предполагает развёртывание единой системы из 12 космических аппаратов с разрешением 0,5 м для оперативного мониторинга.

Основные характеристики космического аппарата SR OKO:

• срок активного существования – более 5 лет
• спектральные каналы – Р + R + G + B + NIR
• проекция пикселя в надир – 0,5 м с 500 км
• ширина полосы захвата – 12 км с 500 км.

Применяемые в SR OKO инженерные решения наряду с инновационными подходами к разработке позволяют достичь уникального соотношения массовых характеристик спутника и разрешающей способности оптической полезной нагрузки, снизить затраты на вывод и восполнение группировки.

Почему важно поддерживать развитие коммерческих проектов?

Поддержка частных проектов в сфере спутникового мониторинга в России имеет стратегическое значение, особенно в условиях глобальной конкуренции и геополитических вызовов:

• независимость от зарубежных данных: независимость от иностранных спутниковых данных снижает риски, связанные с санкциями, и обеспечивает национальную безопасность
• инновации и экономический рост: частный сектор привносит гибкость и новые технологии, недоступные крупным госкорпорациям, это также стимулирует развитие смежных отраслей
• оперативность и адаптивность: коммерческие проекты быстрее реагируют на рыночные запросы, способны обеспечить оперативный мониторинг для различных отраслевых задач
• дополнение государственных программ: частные проекты не имеют бюджетных ограничений госкорпораций и могут увеличивать общий объём данных для внутренних нужд
• экспортный потенциал: успешные проекты могут выйти на международный рынок, предлагая актуальные решения как альтернативы западным системам в условиях санкций

Выводы

Спутниковый мониторинг стал неотъемлемой частью цифровой экономики. Инновационные решения расширяют границы возможного, отвечают современным запросам государственных и коммерческих компаний. Собственные космические группировки позволят России укрепить позиции на рынке ДЗЗ, обеспечивая независимость, экономический рост и геополитические преимущества.