Новости
Лесные пожары, таяние ледников, миграция птиц и животных, состояние мирового океана — эти и другие явления с успехом удается отслеживать и контролировать из космоса. Благодаря специальным приборам, установленным на космических аппаратах, ученые и спасатели имеют невероятную возможность держать в поле зрения любой фрагмент земной поверхности. Прежде чем технологии наблюдения появятся на спутниках, их нужно испытать и отработать на МКС. Для этого на российском сегменте проводится эксперимент «Ураган».
Михаил Юрьевич Беляев — доктор технических наук, профессор, заместитель руководителя Центра РКК «Энергия», заведующий кафедрой «Системы автоматического управления» космического факультета МГТУ имени Баумана. Специалист в области космических экспериментов, управления, математического моделирования и изучения Земли из космоса. Лауреат Государственной премии РФ в области науки и техники, заслуженный изобретатель России.
Идея с использованием орбитальных станций в качестве полигона для отработки технологий получения, хранения и сброса на Землю различной информации родилась еще в 1970-х годах. Если результаты были положительные, то прошедшая испытания аппаратура через некоторое время появлялась на спутниках. В начале нулевых Михаил Юрьевич Беляев, работавший в то время заместителем руководителя полетом МКС по планированию и исследованиям в РКК «Энергия», предложил вернуться к хорошо показавшей себя практике. Он «сколотил» инициативную группу, куда вошли представители ряда космических предприятий, а также университетов и МЧС. Эксперимент получил название «Ураган».
Ранее на орбитальных станциях научная аппаратура жестко крепилась на корпусе и наводилась на исследуемые объекты путем разворота всего комплекса. Однако с МКС так не получалось из-за ее значительной массы и необходимости по этой причине поддерживать относительно постоянную ориентацию в полете. Поэтому первоначально в эксперименте «Ураган» применялись только ручные приборы (фотоаппараты и спектрометры с различными сменными объективами), которые космонавты нацеливали на объекты через иллюминаторы.
Такой способ ведения съемки нельзя назвать эффективным, и занимать рабочее время космонавтов подобными вещами не представлялось разумным. Поэтому решили переориентироваться на создание автоматических устройств. При этом космонавт устанавливает и настраивает аппаратуру, проверяет ее работу и, если все в норме, переключает в автономный режим.
Именно так на МКС работает бортовой компьютер и антенный комплекс эксперимента «Икарус». Этот приемо-передающий блок получает информацию с Земли — с нескольких сотен микродатчиков (тегов), закрепленных на спинах птиц. Кстати, наблюдая за перемещениями пернатых, можно решать действительно насущные, а не абстрактные задачи. Например, с высокой точностью обнаружить скопления саранчи и вовремя предпринять меры для ее уничтожения. Или строить прогноз распространения птичьего гриппа.
Для размещаемого оборудования на борту МКС создана автоматическая подвижная платформа наведения СОВА-1-426. Она установлена на внутренней стороне иллюминатора служебного модуля «Звезда». Система позволяет оператору на МКС через ноутбук и специальное программное обеспечение наводить на земные объекты различные видео-, фото- и спектральные приборы, закрепленные на платформе.
Но сами алгоритмы пишут не космонавты. Еще для станций «Салют» и «Мир» Михаил Беляев разработал методику, позволяющую получать научную информацию в максимальном объеме, но с минимальными поворотами всей станции. Под его руководством разрабатывались программы и для СОВы. Условно задачу можно сформулировать так: как посетить N городов, преодолев при этом минимальное расстояние?
Подвижная платформа значительно расширяет возможности Международной космической станции по исследованию планеты и ее атмосферы. Данные мониторинга позволяют оперативно оценить масштабы техногенных и природных катастроф. Система упрощает создание моделей развития потенциально опасных катаклизмов, таких как пожары, наводнения, цунами, движения ледников.
В эксперименте «Ураган» сейчас задействовано более 20 образцов оборудования и технических средств. Среди них — фотоспектральная и видеоспектральная системы, цифровые фотоаппараты, различные объективы, специальные кронштейны с датчиками угловых перемещений, лэптопы, приемо-передающие бортовые и наземные устройства.
Изучение природных явлений и объектов на поверхности Земли и в ее атмосфере выполняется в разных областях спектра электромагнитного излучения.
Например, видеоспектральная система работает в диапазоне 0.35–1.1 мкм и дает разрешение 50 м. Фотосъемки земной поверхности позволяют получать цветные изображения с разрешением до 2–3 м, что соответствует мировому уровню.
Иногда выявление какого-либо фактора в изучаемом явлении сигнализирует о предстоящем важном, возможно, катастрофическом, событии на Земле и требует подключения других приборов.
Михаил Беляев отмечает, что интеграция аппаратуры с бортом МКС является сложной научно-технической задачей, нередко сопоставимой по затратам с созданием самого научного оборудования. А для планирования наблюдений и интерпретации данных каждого прибора обычно требуется баллистическая информация. Кроме того, необходимы данные по ориентации и физическим условиям на МКС, позволяющие учесть различные помехи, например от влияния атмосферы.
Эксперимент «Ураган» идет на борту МКС уже 20 лет. За это время накоплена огромная база данных о динамике таяния ледников, возникновении оползней, последствиях вулканической деятельности, обвалов, снежных лавин, природных и техногенных пожаров, наводнений, пылевых бурь и т. д.
Например, 23–25 апреля прошлого года благодаря «Урагану» был спрогнозирован метановый выброс из грязевых вулканов со дна Байкала, приведший к появлению рыхлого льда и незаметных проталин. Прогноз ученых дал возможность МЧС своевременно принять необходимые меры и избежать трагических последствий.
Космические снимки и спектрометрическая информация, полученные в ходе эксперимента, широко используются Институтом географии, Институтом космических исследований, Институтом проблем механики, МГТУ и другими. В прикладной сфере их применяет МЧС для предотвращения последствий стихийных бедствий, загрязнений атмосферы и водной поверхности в результате разливов сточных вод и нефтепродуктов.
Выводы, сделанные на основе результатов «Урагана», отражены в материалах научно-технических конференций, получены десятки патентов.
20 лет эксперимента позволили не только собрать огромный объем информации, но и, главное, отработать технические средства и методы наблюдения, которые будут использованы при создании автоматизированных спутниковых систем мониторинга и контроля земной поверхности.
Разработанные технологии позволят наблюдать ледники и определять их подвижки, оценивать развитие лесных пожаров, идентифицировать источники океанских кольцевых волн, исследовать вулканы и т. д. В разработке математических моделей для оценки развития потенциально опасных и катастрофических явлений участвуют ученые Института проблем механики РАН.
Благодаря эксперименту:
Эксперимент будет развиваться и дальше, уверен Михаил Беляев. По его словам, к отправке на МКС готовится научная аппаратура «Гиперспектрометр». Это оборудование изготовлено инженерами и конструкторами МФТИ и НПО «Лептон» по техзаданию корпорации «Энергия» и предназначено для съемки земной поверхности в спектральных диапазонах 0.43–0.9 мкм и 0.9–1.6 мкм. Обработка результатов будет проходить непосредственно на борту с участием космонавтов, что позволит более оперативно анализировать информацию, повысить качество планирования наблюдений и сократить потоки передаваемых на Землю данных.
С помощью аппаратуры «Гиперспектрометра» можно будет отслеживать состояние лесных угодий, контролировать сельскохозяйственные посевы, создавать карты концентрации хлорофилла в приповерхностных водах, а также выявлять участки наркотических растений среди других культур и т. д.
В рамках «Урагана» будет испытан еще один новый прибор — «Радиометр инфракрасный высокого разрешения», который создается «Российскими космическими системами». «Он изготавливается с учетом высоты орбиты МКС и позволит получать информацию выше мирового уровня, — рассказал Михаил Юрьевич. — С помощью этого прибора, работающего в инфракрасном диапазоне, можно будет обнаружить даже загоревшееся на Земле дерево».
Получаемая информация будет востребована Федеральной службой охраны леса, МЧС, экологическими и природоохранными ведомствами, службами геологоразведки, региональными, отраслевыми и частными организациями.
В рамках эксперимента «Ураган» будет отработан первый летный образец прибора в целях дальнейшего использования в различных автоматических аппаратах дистанционного зондирования Земли.
Игорь Маринин, Русский космос
Фрагмент текста с ошибкой:
Правильный вариант:
