Лого Сделано у нас
20

Между космосом и интернетом - как работает НЦ оперативного мониторинга Земли

   

Пару недель назад я написал про солнечные затмения со спутника «Электро-Л». Материал неожиданно набрал большое количество положительных отзывов, а я понял простую вещь: при всей скептичности, с которой в интернете принимается российская космонавтика, люди готовы гордиться отечественными достижениями, если они действительно есть. Для многих открытием стали фотографии «Электро-Л», а для научного центра, получающего снимки со спутника, открытием стал тот интерес, с которым люди ринулись на сайт и стали скачивать выложенные фотографии.


Буквально через неделю у меня появилась возможность посетить Научный Центр оперативного мониторинга Земли (НЦ ОМЗ) и попутно узнать, как фотографии с российских спутников попадают в интернет.

Правда посещение прошло без фотоаппарата: съемку нужно отдельно согласовывать в «Роскосмосе», а это дело долгое, с неопределенным исходом. Поэтому пришлось довольствоваться тем, что снял с улицы и фотографиями, предоставленными в Центре.

Располагается НЦ ОМЗ в Москве между станциями метро «Отрадное» и «Ботанический сад». Издалека уже привлекают внимание тарелки радиоантенн, расположенные на крыше десятиэтажного здания, навевают космические настроения среди серого бетона спального района столицы.
Собственно с «тарелок» и началось мое знакомство с Центром. На крыше мне показали несколько антенн, которые отличаются диаметром и возможностью слежения за пролетающими спутниками. Самая большая тарелка – 7 м, остальные меньше – 2,5-5 метров.

«Электро-Л» расположен на геостационарной орбите, поэтому для приема его сигналов достаточно зафиксированной антенны, направленной в сторону аппарата.

Информация принимается на антенну 2.5 метра собственной разработки НЦ ОМЗ, которая обеспечивает прием на частоте 7,5 ГГц со скоростью 30,72 Мбит/с исключая какие-либо атмосферные помехи (сам же антенный комплекс позволяет принимать информацию со скоростью до 300 Мбит/с и не только с геостационарных спутников). Для всех пользователей спутник транслирует информацию в диапазоне 1.7 ГГц в формате HRIT/LRIT, и ее можно принимать трехметровыми тарелками. Делать это может каждый, у кого есть подходящая антенна, только нужна аппаратура декодирующая формат. То есть результаты спутника не шифруются и доступны практически на всем полушарии, которое он как раз и снимает

Другие спутники, пролетают мимо довольно быстро и требуют сопровождения, чтобы успеть слить всю информацию.

Кроме «Электры» НЦ ОМЗ принимает данные с МКС и со спутников «Ресурс-ДК1», «Канопус-В», БКА, «Метеор-М», МКА-ФКИ, «Terra», «Aqua», NOAA. Последние три – иностранные метеорологические спутники, информация с которых доступна для всех. БКА формально тоже является иностранным – «Белорусский космический аппарат» – хотя, по факту, это клон нашего «Канопус-В», который летает с ним на одной орбите с разницей в 180 градусов и работает в едином комплексе.

Для пользователей интернета, которым нравятся красивые картинки с высокой детализацией, из российской техники наибольший интерес представляют «Ресурс – ДК1» и «Канопус-В» (БКА). Они снимают с разрешением до 2,1 м на пиксель. Из гражданской космической техники – это наш отечественный предел. У военных, может, что-то более детализованное есть, но доступа к нему, понятно, нет. Хотя 2,1 м/пикс уже отстает от того же Google Map да и, местами, «Яндекс Карты», но ценность такой съемки в повторяемости. То есть имеется возможность отслеживать не только текущее состояние объектов на поверхности, но и, сравнивая с предыдущими снимками, оценивать степень изменений. Такие наблюдения важны в случае стихийных бедствий вроде пожаров или наводнений. Кроме этого можно отслеживать состояния водоемов, лесов, ледников, следить за ледовой обстановкой в морях и реках. Правда в открытом доступе кадров нет, поэтому можем лишь порадоваться за госструктуры, которые ими пользуются.


«Метеор-М» имеет низкий предел разрешения – 50 м на пиксель. Его результаты более актуальны именно для метеорологов или МЧС. Когда мы вошли в Комплекс приема информации, как раз изображение с пролетающего «Метеора» поступало прямо на экраны.


Как мне объяснили: «это не баг — это фича» технология отработана силами НЦ ОМЗ. Спутник был предусмотрен для съемки, накопления и передачи информации, а его научились использовать в качестве орбитальной вебкамеры пока имеется прямая связь с Центром. На других мониторах отслеживается положение спутника, транслируется телеметрия, отдельный экран показывает положение антенны на крыше, которая следит за аппаратом. Комплекс приема расположен на 10-м этаже – ближе всего к космосу. Оттуда снимки переходят в Комплексы обработки, где проводится полный технологический цикл подготовки данных для дальнейшего использования.


По завершении этого этапа материалы архивируются на магнитных пленках и отправляются в автоматизированную ленточную библиотеку, где хранятся без срока давности.


После бекапа снимки проходят в Комплекс тематической обработки, который обеспечивает мониторинг землепользования, лесов и пожаров, эколого-геологический мониторинг, сейсмопрогноз. А Комплекс взаимодействия с потребителями предоставляет информацию конкретным заказчикам.


Сейсмопрогноз – это особая тема. Кажется, что со спутника увидеть можно только последствия землетрясения: разрушения, трещины, оползни и т.п. Но оказалось не только. Можно даже предсказывать с вероятностью 90%, точностью до 0,2 балла и за три/две/одну неделю. Как это делается, я расскажу отдельно слишком это сложно и в то же время просто, чтобы пытаться объяснить в двух словах.


Для «Электро-Л» предусмотрена своя операторская. Смысл спутника – в оперативном предоставлении информации, поэтому Комплекс приема занимается сразу обработкой снимков и отправкой их пользователю – «Росгидромету» и непосредственно в сеть, то есть для нас – на открытый FTP-сервер.


На сервере полноформатные фотографии лежат в архивах в двух форматах: JPEG и L15. В каждом архиве — 11 файлов. 1,2,3 — это RGB каналы, 4-10 — разные диапазоны инфракрасного, и 11-й — совмещенный цветной снимок. С «джипегом» понятно, а L15 это «секретный» формат доступный только метеорологам. В сети нет ПО, которое позволяет его открыть и посмотреть. Правда меня заверили, что с точки зрения картинки, там то же самое, что и на JPEG, а дополнительная информация только текстом – всякие там, высоты, температуры, скорости… 

Посмотрев снимки с «Электро-Л» можно заметить, что все поле обзора за пределами диска Земли искусственно перекрыто. Сначала я думал, что это осуществляется механически – в камере стоит бленда, которая отсекает лишнюю стороннюю засветку.


Но мне пояснили, что это не так. Темный фон накладывается программно, на этапе автоматической обработки. Кадры со спутника поступают в формате L10 (по логике это L1.0 и L1.5, но в имени формата без точек). В нем еще куча цифровых шумов, всяких артефактов и видны нестыковки между двумя половинками кадра. Дело в том, что прибор, который делает снимки: МСУ-ГС (многозональное сканирующее устройство гидрометеорологического обеспечения) – это не фотокамера и у нее нет матрицы.


Это сканер, имеющий две сканирующие ПЗС-линейки, которые проходят свое поле видимости, составляя две половинки будущего снимка. Грубое совмещение половинок осуществляется еще на спутнике, а обработку и чистовое сведение в Комплексе приема информации на этапе от L10 к L15.

В L10 на снимках можно увидеть космос. Правда кроме Луны и Солнца там ничего не разглядеть, т. к. снимки делаются на короткой выдержке, на них даже ночной свет мегаполисов не виден, не говоря уж о звездах. Такими темными снимки сделаны сознательно, это позволяет исключить засветку в белых облаках и выявлять их многоуровневую структуру. По моей просьбе нам нашли снимки в L10, на которые попала Луна, перевели в tiff и выложили на FTP-сервер – архив «Луна.rar». Есть надежда, что кометы ISON и PANSTARRS, которые ожидаются в этом году, будут достаточно яркими чтобы попасть на кадры «Электро-Л». Последняя — уже через три недели прилетит. Если сотрудники НЦ ОМЗ будут столь же любезны как и в случае с Луной, то мы увидим и кометы в необычном, фактически, уникальном ракурсе.


Оформление на рабочий стол на тему "Земля и Луна от Электро-Л"


Когда обсуждалась предыдущая статья про наши спутники, в комментариях обратили внимание на большое количество седых голов на групповом снимке у «Радиоастрона».

Мол, вот стареет космос, а замены нет.

Пройдясь по НЦ ОМЗ, я отметил, что, наверно, не менее 60% всех встреченных сотрудников – моложе 40, а многие и 30 лет. Центр мониторинга к «Радиоастрону» не имеет отношения, но мое наблюдение: как иллюстрация положения в современной космической отрасли. Вообще впечатления от Центра остались весьма оптимистичные: техника – современная, коллектив – молодой и увлеченный. На первый взгляд — никакого отличия от обычного офисного центра: те же девочки-дизайнеры, те же сервера, те же мотивирующие постеры с продукцией компании на стенах, те же шутки в курилке на лестнице, но каждое утро всем сотрудникам, идущим на работу, тарелки на крыше напоминают, что этот офис — просто космос. В какой-то момент всплыли ассоциации с рабочей атмосферой «Понедельник начинается в субботу» Стругацких. С таким-то ресурсом можно было б потягаться с НАСА хотя бы на медийном поле, а там и до Солнечной системы, надеюсь, дело дойдет.

Впрочем, стоило только высунуть нос за пределы компетенции Центра мониторинга, как пришлось вернуться к нынешним «роскосмосовским» реалиям. Наследие военной традиции и тяжелого бюрократического аппарата сказалось, когда дошло дело до идеи снять пролет астероида 2012 DA14.




Астероид пролетал 15 февраля внутри кольца геостационарных спутников на расстоянии примерно 27 тыс. км от Земли и 9 тыс. км от спутников.Причем его траектория проходила в поле зрения спутника «Электро-Л».



Расстояние и размеры астероида, в теории, исключали возможность наблюдения: диаметр тела 50 м, а разрешение спутника на таком расстоянии примерно 250 м/пикс. Но скромная надежда была, если бы удачно сложились условия съемки и освещения. В любом случае, казалось бы «попытка не пытка». В технических спецификациях спутника указывается, что частота съемки может быть увеличена с нормальных 30 мин/кадр до 15 мин/кадр. Но фактически, чтобы это проделать, необходимо пройти целую цепочку согласований: от разработчика камеры – ОАО «Российские космические системы», до конечного потребителя – «Росгидромет», только после одобрения тех и других обращаться в ЦУП, чтобы там скорректировали режим работы. В нашей системе проделать такое за три дня оказалось невозможным.

И главное как объяснить зачем все это? Научной ценности никакой, а аргумент «Это круто!» для всяких ответственных лиц не сработает. Конструкторы переживают, как бы чего не выявилось в ходе экстремальных, хоть и предусмотренных конструкцией, режимов работы. «Росгидромет» вообще на «Электро-Л» обижен за качество, поэтому ему нет никакого смысла прилагать какие-то усилия для популяризации его работы. Даже никто не разбирался и не проводил расчеты возможно ли снять астероид. Принцип «Если работает, то ничего не трогай» царит над всем. Как результат, темнота:


Похожая история повторилась через 3 дня, когда болид рухнул на Челябинск. Кто разбирался со снимками на открытом FTP обратил внимание, что за каждый день кадров с 6:30 по 8:00 нет. Происходит это не из-за того, что скрывают, а из-за того, что снимки принимает не НЦ ОМЗ в Москве, а Новосибирское отделение «Росгидромета». Принимает и держит у себя. Болид в Челябинске пролетел в 7:20, то есть на снимках в 7:30 должен быть отчетливо виден его след в небе. Европейцы подсуетились, проверили свои кадры и, буквально через несколько часов после падения, СМИ всего мира облетели снимки спутников Meteosat-9 и Meteosat-10.


«Электро-Л» тоже снял! А где кадры? А кадры в Новосибирском гидромете на полке лежат. «Напишите письменное обращение, пришлите по адресу официальной приемной, мы рассмотрим вашу просьбу. Нет он-лайн сервиса нет, принимаем только бумагу». Короче, выкуси, интернет, ни астероида, ни метеорита. Про российские спутники в новостях тебе расскажут, когда опять упадет какой-нибудь!

На снимках за 8:30-9:30 уже только тень рассеявшегося метеоритного следа удалось разглядеть. Хотя ракурс был более удачный чем у европейцев.

 

Источник: http://www.enerprom.ru/
  • 0
    Нет аватара ilya-gabber
    22.02.1301:27:51
    Спасибо за интересный рассказ. Никакого скепсиса по поводу российской космической отрасли нет. Тут всегда есть чем гордиться. Работа была подорвана на многие годы вперед после развала Союза, восстановление занимает годы. Несмотря на это проводятся уникальные разработки. Думаю, что кроме структурных изменений, Роскосмосу не хватает медийности. Необязательно, как у НАСА, за ними нет смысла гнаться, а например, уровня ЕСА.
  • 0
    Дмитрий Шапкин Дмитрий Шапкин
    22.02.1313:39:38
    "+" - великолепный фоторепортаж!!!      
  • 0
    valentina34 valentina34
    25.02.1321:32:59
    Автору темы - огромное спасибо за столь подробный, познавательный, фактологический репортаж. Надеюсь, что не последний. люди готовы гордиться отечественными достижениями, если они действительно есть - совершенно верно, Россия - великая космическая держава, и я этим горжусь.
Написать комментарий
Отмена
Для комментирования вам необходимо зарегистрироваться и войти на сайт,