Спрос на данные дистанционного зондирования Земли увеличился во много раз. Россия усиливает ключевую группировку до 300 космических аппаратов
Пока к выводу на низкие орбиты готовятся 16 спутников связи от «Бюро 1440» (их старт, намеченный на декабрь 2025 года, почему-то не состоялся), обратим внимание на другой быстроразвивающийся сегмент спутниковых технологий — дистанционное зондирование Земли (ДЗЗ). По этому направлению Россия ближе всего к нынешним лидерам, США и Китаю, которые, имея группировки ДЗЗ из нескольких десятков спутников, в последние два года активно обновляют и дополняют их новыми аппаратами. Несмотря на значительно меньшую долю наших спутников в мировом активе ДЗЗ — по данным ИT-компании «Ракурс», она составляет всего 7% (год назад этот показатель равнялся 23%, но США и Китай начали быстрее наращивать свои мощности), — здесь намечается восходящий тренд. Его отправной точкой можно считать 2024 год: тогда РФ вывела за пределы атмосферы 16 «космических наблюдателей», в 2025-м добавила еще 12, а с этого года, как заявил глава «Роскосмоса» Дмитрий Баканов, планируется запустить серийное производство таких спутников. В итоге к 2027 году свой пост над планетой займут сразу 300 новых отечественных аппаратов ДЗЗ серии «Зоркий» от частной компании «Спутникс» (входит в холдинг Sitronics Group). Малыми партиями эти аппараты уже выводились на орбиты, очередной запуск состоялся в самом конце 2025 года — тогда российская группировка пополнилась тремя спутниками.
Интерес к этой сфере космических технологий подогревается сразу с двух сторон. Во-первых, свой вклад вносят повсеместные военные конфликты и их угроза. Известно, что немалая часть американских и китайских спутников ДЗЗ укомплектована оптическими и инфракрасными камерами с беспрецедентным по современным меркам разрешением: 30 и 15 сантиметров на пиксель, что позволяет обнаруживать даже хорошо замаскированные объекты: подземные — на глубине до десятков метров, в зависимости от грунта; подводные — на глубине до 200 метров.
Во-вторых, расширяется сфера гражданских применений — информации о ней по понятным причинам больше, чем о спутниках двойного назначения. Основная функция таких аппаратов — наблюдение за поверхностью планеты: мониторинг разливов рек, состояния сельхозугодий, хода крупного строительства. Гражданские устройства оснащены менее чувствительными камерами, которые способны видеть лишь общую картину: русла рек, горные массивы, границы городов. Из этих данных с помощью алгоритмов получают характеристики заданных объектов, анализ ложится в основу решения конкретных задач.
Например, в сельском хозяйстве информация из космоса позволяет оценить состояние посевов, влажность и эрозию почвы — это помогает улучшить обработку культур для получения максимальных урожаев на конкретном поле. Можно также отслеживать, как развиваются во времени те или иные сельхозугодья в разных регионах планеты. В частности, сравнивая серию спутниковых снимков с наблюдениями предыдущих лет, несложно определить урожай пшеницы в конкретном году.
В морях и океанах со спутников хорошо видно скопление планктона — значит, в этих районах будет много рыбы и стоит послать уведомление промысловым судам. В городах можно детально оценивать энергопотери жилых домов, замеряя уровень выделения тепла.
Помимо этого данные со спутников ДЗЗ используют для прокладки маршрутов беспилотной техники, передвигающейся на большие расстояния по открытой местности. Космические аппараты делают снимки, а ученые на их основе создают цифровые карты, по которым потом перемещаются дроны.
Данные, передаваемые «Зорким», позволяют решать все вышеперечисленные задачи. Как поясняет гендиректор компании «Спутникс» Николай Пожидаев, разрешение их устройств составляет 2,5 метра на пиксель: это дает возможность вести мониторинг роста сельскохозяйственных культур, контролировать вырубки леса, ход строительства объектов и т. д. Снимки с «Зоркого», по словам Дмитрия Баканова, также лягут в основу цифровых карт для беспилотного транспорта — в небе, на земле и воде.
Отметим, что для России, несмотря на ее статус страны-первопроходца в области покорения космоса, это импортозамещающие технологии. До недавнего времени наши ученые обрабатывали данные зарубежных спутников ДЗЗ — в основном американских, принадлежащих Maxar и Airbus, частично южнокорейских и китайских, дополняя их информацией с российского «Ресурс-П» (разрешение 0,7 метра на пиксель), которая государственным организациям предоставлялась бесплатно. Но с 2022 года съемка с отечественных аппаратов оказалась недоступной (видимо, из-за санкционной блокировки камеры), а поставки из КНР даже при подтвержденных заказах часто срывались и до сих пор не гарантированы.
Однако в этой сфере остались выдающиеся научные школы программирования, которым к тому времени удалось наладить обработку сверхбольших потоков данных от различных систем. Один из крупнейших в мире центров коллективного пользования для распределенной работы с архивами данных находится как раз в России — в Институте космических исследований (ИКИ) РАН. Запуск полностью отечественных спутников откроет нашим ученым доступ к надежным и бесперебойным источникам информации.
Отдельно стоит сказать о такой нетривиальной задаче в области ДЗЗ, как извлечение полезных сведений из изображений, которые передают на Землю спутники.
«Космический снимок представляет собой матрицу чисел, где в каждой точке записано число, значение яркости в том или ином спектральном канале, — поясняет Сергей Михайлов, руководитель направления дистанционного зондирования Земли компании “ИнтТерра”. — Зная эти спектральные характеристики, вы можете решать прикладные задачи наиболее эффективным образом. В качестве примера приведу индекс NDI, который применяется в мониторинге растительного покрова. Известно, что хлорофилл обладает максимальной степенью поглощения в красном канале спектра и максимальной степенью отражения в ближнем инфракрасном канале — на понимании разности этих каналов и строится анализ данных по растительности и сельхозугодьям».
В дистанционном зондировании Земли Россия делает ставку на группировку «Зоркий» из нескольких сотен аппаратов, которые будут вести мониторинг поверхности планеты с высоты 550 километров. Основная часть спутников должна быть выведена на орбиту в текущем году.
Тип спутников — 12U кубсат.
Масса — 24 килограмма.
Полоса захвата в надир — не менее 11 километров.
Камера обеспечивает мультиспектральную съемку в четырех каналах с пространственным разрешением 2,5 метра на пиксель.
Уже находящиеся в космосе аппараты группировки стали первыми российскими спутниками, переданными в лизинг: они доступны для аренды коммерческими компаниями.
Создание моделей, использующих определенные алгоритмы для дешифровки спектральных характеристик пикселей или объектов на спутниковых снимках, — отдельный пласт науки. Вершина его — самоорганизующиеся нейронные сети, которые, как считается, обеспечивают максимально точный анализ пиксельной классификации с интерпретацией связанности всей решетки классов изображения. Такие программы для решения различных научных и прикладных задач в России создают ИКИ РАН, МИЭТ, Красноярский научный центр Сибирского отделения РАН, МГУ.
Таким образом, к полноценному внедрению технологий ДЗЗ России готова как минимум в науке, а возможно, и в технологиях, если анонсированный старт сотен аппаратов серии «Зоркий» окажется успешным. Постепенно формируется и юридическое поле для применения информации, полученной со спутников. Правительство уже подготовило заказ на данные дистанционного зондирования Земли — деньги от него, как заявлено официально, пойдут на возмещение затрат компаниям, которые инвестируют в частный космос. Предполагается, что в будущем появятся и заказчики на ДЗЗ от бизнеса, прежде всего из транспортной сферы.
Косвенно о перспективах этой отрасли и ее сегментировании по региональному признаку в мире свидетельствуют итоги запусков 2025 года: целыми сериями — более чем по 10 штук — спутники ДЗЗ выводили на орбиты Франция, Япония и Германия, которые ранее имели в космосе единичные аппараты подобного класса.