Космическая съемка Земли высокого и сверхвысокого разрешения
Выделяют два направления получения пространственной информации о земной поверхности из космоса: съемка в видимом и инфракрасном диапазонах длин электромагнитных волн (оптико-электронные системы) и съемка в сантиметровом радиодиапазоне (радарные системы).
- Оптико-электронные спутники
- Радарные спутники
- Суперфильтр
Оптико-электронные спутниковые системы дистанционного зондирования Земли (ДЗЗ) позволяют получать пространственную информацию о земной поверхности в видимом и инфракрасном диапазонах длин электромагнтных волн. Они способны распознавать пассивное отраженное излучение земной поверхности в видимом и ближнем инфракрасном диапазонах. В таких системах излучение попадает на соответсвующие датчики, генерирующие, электрические сигналы в зависимости от интенсивности излучения. Подробнее
В оптико-электронных системах ДЗЗ, как правило, используются датчики с постоянным построчным сканированием.
Полный угол сканирования поперек маршрута называется углом обзора, а соответствующая величина на поверхности Земли — шириной полосы съемки.
Часть принимаемого со спутника потока данных называется сценой. Схемы нарезки потока на сцены, равно как и их размер для разных спутников, имеют отличия.
Оптико-электронные системы ДЗЗ проводят съемку в оптическом диапазоне электромагнитных волн.
Панхроматические изображения занимают практически весь видимый диапазон электромагнитного спектра (0,45–0,90 мкм), поэтому являются черно-белыми.
Мультиспектральные (многозональные) съемочные системы формируют несколько отдельных изображений для широких спектральных зон в диапазоне от видимого до инфракрасного электромагнитного излучения. Наибольший практический интерес в настоящий момент представляют мультиспектральные данные с космических аппаратов нового поколения, среди которых RapidEye (5 спектральных зон) и WorldView-2 (8 зон).
Спутники нового поколения высокого и сверхвысокого разрешения, как правило, ведут съемку в панхроматическом и мультиспектральном режимах.
Гиперспектральныесъемочные системы формируют изображения одновременно для узких спектральных зон на всех участках спектрального диапазона. Для гиперспектральной съемки важно не количество спектральных зон (каналов), а ширина зоны (чем меньше, тем лучше) и последовательность измерений. Так, съемочная система с 20-тью каналами будет гиперспектральной, если она покрывает диапазон 0,50–070 мкм, при этом ширина каждой спектральной зоны не более 0,01 мкм, а съемочная система с 20-тью отдельными каналами, покрывающими видимую область спектра, ближнюю, коротковолновую, среднюю и длинноволновую инфракрасные области, будет считаться мультиспектральной.
Пространственное разрешение — величина, характеризующая размер наименьших объектов, различимых на изображении. Факторами, влияющими на пространственное разрешение, являются параметры оптико-электронной или радарной системы, а также высота орбиты, то есть расстояние от спутника до снимаемого объекта.
Наилучшее пространственное разрешение достигается при съемке в надир, при отклонении от надира разрешение ухудшается. Космические снимки могут иметь низкое (более 10 м), среднее (от 10 до 2,5 м), высокое (от 2,5 до 1 м), и сверхвысокое (менее 1 м) разрешение.
Радиометрическое разрешение определяется чувствительностью сенсора к изменениям интенсивности электромагнитного излучения. Оно определяется количеством градаций значений цвета, соответствующих переходу от яркости абсолютно «черного» к абсолютно «белому», и выражается в количестве бит на пиксель изображения. Это означает, что в случае радиометрического разрешения 6 бит/пиксель, мы имеем всего 64 градации цвета, 8 бит/пиксель — 256 градаций, 11 бит/пиксель — 2048 градаций.
Радарная космическая съемка выполняется в ультракоротковолновой (сверхвысокочастотной) области радиоволн, подразделяемой на X-, C- и L-диапазоны. Радиолокатор направляет луч электромагнитных импульсов на объект. Часть импульсов отражается от объекта, и датчик измеряет характеристики отраженного сигнала и расстояние до объекта.
Все современные космические радарные системы — это радиолокаторы с синтезированной апертурой (SAR). Подробнее
Радиолокатор испускает собственный сигнал определенной частоты и регистрирует его (в отличие от оптических сенсоров, регистрирующих отраженное солнечное излучение), а поэтому не зависит от освещенности. Радиоволны сантиметрового диапазона проникают сквозь облака, поэтому радарные снимки не зависят и от облачности.
Большинство радарных космических систем работают с длинами волн от 0,5 до 75 см:
- X-диапазон: от 2,4 до 3,75 см (от 12,5 до 8 ГГц). Данные этого диапазона широко используются для решения задач военной разведки и широкого ряда гражданских задач, в том числе для изучения и классификации льдов.
- C-диапазон: от 3,75 до 7,5 см (от 8 до 4 ГГц). Данные этого диапазона находят наиболее широкое применение для решения огромного числа задач в гражданском секторе, в том числе для построения цифровых моделей местности (ЦММ) и цифровых моделей рельефа (ЦМР), мониторинга смещений земной поверхности.
- S-диапазон: от 7,5 до 15 см (от 4 до 2 ГГц). Диапазон интересен для ряда военных и гражданских приложений.
- L-диапазон: от 15 до 30 см (от 2 до 1 ГГц). Просвечивает растительность, в том числе не слишком плотный лес. Излучение данного диапазона может частично (на глубину до нескольких метров) проникать в сухой снег, лед, в сухую почву.
- P-диапазон: от 30 до 100 см (от 1 до 0,3 ГГц). Просвечивает растительность, в том числе плотную, сухую почву, сухой снег, лед на глубину до нескольких метров. Используются для оценки биомассы. Реализован только на авиа-носителях.
Проникающая способность радиолокационных лучей увеличивается с возрастанием длины волны. Радары с длиной волны более 2 см просвечивают облачность, но при этом дождь и снег являются серьезными осложняющими факторами для радарных систем с длинами волн до 4 см.
Интерферометрическая обработка пар и серий снимков с целью построения ЦММ либо определения просадок земной поверхности является одним из уникальных и перспективных направлений в использовании радарных снимков.
Важной тенденцией в развитии спутниковых радарных систем, помимо повышения пространственного разрешения и увеличения числа режимов съемки, является расширение поляризационных возможностей, в особенности, одновременная съемка в четырех поляризациях. Уникальная особенность полностью поляриметрических данных состоит в возможности классификации объектов на снимке по физическому типу отражения.
По типу съемочной аппаратурыоптико-электронная
радарная
По актуальности функционирующиепланируемые
выведенные из эксплуатации
Страна-оператор АлжирАргентинаБеларусьБразилияВеликобританияВенесуэлаВьетнамГерманияЕвропейское космическое агентствоЕгипетИзраильИндияИспанияИталияКазахстанКанадаКитайНигерияОАЭПеруРеспублика КореяРоссияСШАСингапурТаиландТайваньТурцияУкраинаФинляндияФранцияЧилиЯпониявсе страныПо пространственному разрешениюсверхвысокое (1 м и выше)
высокое (от 1 до 2,5 м)
среднее (от 2,5 до 10 м)
низкое (ниже 10 м)
По возможности съемки в разных спектральных каналахтолько в панхроматическом режиме
в мультиспектральном режиме (5–8 каналов)
в гиперспектральном режиме
Возможность стереосъемки да нет Возможность видеосъемки да нетСбросить фильтр
Съемки фильма на борту МКС состоялись, киногруппа вернулась из космоса
Профессиональный летчик-космонавт, отработавший на орбите 191 день, и два участника космического полета — актриса и режиссер, выполнявшие свою миссию на протяжении 12 суток, уже через два дня после приземления в Казахстане дадут пресс-конференцию в Москве.
Ее анонсировали за трое суток до посадки звучным слоганом: «Наука» работает, «Вызов» снят! И в этом не просто стремление доказать, что человеку все по плечу, а русской женщине — и того больше. Хочется думать, что это результат целенаправленной работы ученых, врачей, реабилитологов во всем, что касается подготовки и адаптации человеческого организма к неблагоприятным факторам космической среды.
Как бы там ни было, но уже вчера все следившие за прямой трансляцией могли сами наблюдать и мимику на лицах только что переживших орбитальный спуск. И то, как остроумно реагировали Клим и Юля на первые вопросы журналистов. И то, как уже через сорок минут после приземления, сдав первые тесты врачам, поднялся на ноги Олег Новицкий и крупно, мелом, начертал на обгоревшей капсуле своего спускаемого аппарата: «Спасибо!» И так же размашисто расписался.
— Значит, не сачковал, а регулярно тренировался на велоэргометре и беговой дорожке, — в хорошем, даже приподнятом настроении отозвался на ранний звонок из «РГ» летчик-космонавт, Герой Советского Союза Александр Лавейкин.
Сдав первые тесты, Олег Новицкий сам встал на ноги и мелом по черному вывел на обгоревшей капсуле своего спускаемого аппарата: «Спасибо!»
Может, потому что самого Александра Ивановича мы застали на утренней пробежке в парке Останкино, а может, просто вспомнил, как было с посадкой при его возвращении на землю с орбитальной станции «Мир», из которой он трижды выходил в открытый космос.
По словам Лавейкина, функциональное состояние после длительного пребывания в космосе зависит во многом от индивидуальных особенностей человека, но главное, конечно, поддержание физической формы на специальных тренажерах во время самого полета. Это правило подтверждает и доктор наук Елена Фомина из Института медико-биологических проблем РАН. В прямом эфире Первого канала она приоткрыла некоторые подробности того, как готовился к возвращению на землю командир «Союза МС-18» Олег Новицкий.
Беговая дорожка, велотренажер и специальный нагрузочный костюм «Чибис» за несколько недель до посадки были в его приоритетном пользовании.
И чем ближе к моменту посадки, тем продолжительнее становились тренировки — по два часа в день и более…
А за сутки до перехода Олега Новицкого, Юлии Пересильд и Клима Шипенко в спускаемый аппарат корабля «Союз МС-18» руководитель полетом российского сегмента МКС Владимир Соловьев порадовал их известием о хорошей погоде, которая прогнозируется в месте ожидаемой посадки рано утром 17 октября. И на языке профессионалов, хорошо понятном Олегу Новицкому и самому Соловьеву, уверенно добавил: сядете без «кувырков».
О том, как и почему погодные условия могут серьезно осложнить посадку и затруднить поиск вернувшихся на землю, накануне вечером рассказал «РГ» Герой России, летчик-космонавт, а ныне депутат Государственной Думы Александр Самокутяев.
— Есть два неблагоприятных фактора, которые могут влиять. Это сильный ветер и туман. Что критичного в ветре? Если он в приземном слое достаточно сильный, то может раскачать спускаемый аппарат. И двигатели мягкой посадки, которые, безусловно, сработают, могут сработать ложно.
Из-за этого может произойти боковой удар, что не очень комфортно, мягко скажем, для экипажа. В своем первом полете, при возвращении, я это ощутил: несколько переворотов совершил тогда наш аппарат.
А другая история — это туман, во втором полете с ним столкнулись. Нас вовремя обнаружили, а потом, на высоте примерно 300 метров, потеряли в тумане. С вертолетов дальше ничего не видели, сесть в нужную точку не могли. Мы довольно долго ожидали группу спасения. К счастью, все закончилось благополучно…
А как было в этот раз? Минута до посадки. Рядом с парашютом кружат вертолеты. Клубы дыма и пыли внизу — сработали двигатели мягкой посадки. И, наконец, встреча капсулы с землей.
Стоп, снято? Как раз наоборот: «Камера, мотор!». И съемки продолжаются уже с новой точки. Причем множеством камер — киношных и телевизионных.
Первым из аппарата извлекают Олега Новицкого. Минуту-другую спустя из обгоревшей капсулы показывается гермошлем Клима Шипенко. Одним из первых к нему склоняется Константин Эрнст: «Получилось?» — «Да!» — «И мечта сбылась?» — «И мечта сбылась!»
Юлия Пересильд покидала корабль последней и, несмотря на бледность, держалась как настоящий капитан.
— Мы сегодня хорошо приземлились… Но у меня немножко грустное настроение. Потому что все закончилось, а сама возможность — одноразовая. Казалось, двенадцать дней — это много, а когда увидели, что уже возвращаемся, не хотелось расставаться…
Глава «Роскосмоса» Дмитрий Рогозин по горячим следам оценил на «твердую пятерку» то, что смогли сделать на орбите Шипенко и Пересильд при активном участии и товарищеской помощи профессиональных космонавтов Олега Новицкого, Антона Шкаплерова, Петра Дуброва. А еще, конечно, при активном содействии и обеспечении всей намеченной программы со стороны Центра управления полетами российского сегмента МКС.
— У российской космонавтики теперь есть опыт — мы взяли ребят, подготовили, отправили в космос и вернули. Это очень мотивированные люди, у них была расписана каждая минута. Они там не селфи занимались и не «приветы передавали ХХVI съезду КПСС». Они — работали., — сказал Дмитрий Рогозин в интервью Первому каналу. А сам канал, по словам главы Роскосмоса, получил уникальный материал, который не сделаешь с помощью анимации и компьютерной графики.
Дмитрий Рогозин: Мы делаем честное кино и честный эксперимент. Свое место не сдадим и лидерства не упустим
— Мы делаем честное кино и честный эксперимент, — заключил Дмитрий Рогозин. — Во всем мире идет борьба за умы. Наши телевизионщики вместе со специалистами «Роскосмоса» показали, что мы свое место не сдадим и лидерства в космосе не упустим. Будем придерживаться того, что нам завещали Сергей Королев, Валентин Глушко, другие конструкторы. И Юрий Гагарин, чье имя носит космический корабль, в котором снимался фильм «Вызов».
Комментарии
Денис Жалинский, генеральный продюсер Yellow, Black and White, сооснователь и генеральный продюсер START:
— Мы все с замиранием сердца следили за посадкой. Недаром это считается самой опасной частью космического полета. Очень рады, что все прошло в штатном режиме и все чувствуют себя хорошо. Во время посадки и сразу после снимались сцены из фильма. Как только Юля и Клим пройдут обследования и вернутся в свой обычный режим, мы продолжим подготовку к съемкам фильма на земле.
Александр Лазуткин, летчик-космонавт, Герой России:
— Проект хороший и достоин того, чтобы его освещать в СМИ. То, что руководство Первого канала говорит о нем как о достижении — понятно. Для них полет в космос представителей их профессий — достижение мирового масштаба. Для космонавтики этот проект — рядовое событие. Ничего нового ни по технике, ни по науке в этом проекте нет. Ожидания у общества совершенно другие. Люди хотят видеть новые космические корабли, сделанные в нашей стране. Хотят видеть фотографии далеких планет, сделанные нашими автоматическими станциями.
Что будет, если выстрелить из пистолета в космос?
Огонь не может гореть в бескислородном космическом вакууме, но пушки могут стрелять. Современные боеприпасы содержат свой собственный окислитель, химическое вещество, которое вызывает взрыв пороха и, следовательно, выстрел пули, где бы вы ни находились во вселенной. Не требуется атмосферный кислород.
Единственная разница между нажатием на спусковой крючок на Земле и в космосе заключается в форме образующегося дымового следа.
Возможность стрельбы в космосе допускает всевозможные абсурдные сценарии.
Похожие: 7 повседневных вещей, которые странным образом происходят в космосе
Падающие звезды
Представьте, что вы свободно парите в вакууме между галактиками — только вы, ваш пистолет и единственная пуля. У вас есть два варианта. Либо вы можете провести целую вечность, пытаясь понять, как вы туда попали, либо вы можете стрелять в проклятый космос.
Если вы сделаете последнее, третий закон движения Ньютона диктует, что сила, действующая на пулю, передаст равную и противоположную силу на пистолет, и, поскольку вы держите пистолет, на вас. Имея очень мало межгалактических атомов, на которые можно опереться, вы начнете двигаться назад (не то чтобы у вас был какой-либо способ узнать).
Если пуля вылетит из ствола со скоростью 1000 метров в секунду, вы, поскольку вы гораздо массивнее ее, полетите в другую сторону со скоростью всего несколько сантиметров в секунду.
Однажды выстрелив, пуля будет лететь буквально вечно. «Пуля никогда не остановится, потому что Вселенная расширяется быстрее, чем пуля может догнать любое серьезное количество массы», чтобы замедлить ее, говорит Матия Чук, астроном с совместными назначениями в Гарвардском университете и Институте SETI. (Если бы Вселенная не расширялась, то один или два атома на кубический сантиметр, с которыми столкнется пуля в почти вакуумном космосе, остановят ее через 10 миллионов световых лет.)
Если говорить более подробно, Вселенная расширяется со скоростью 73 километра в секунду на мегапарсек (около 3 миллионов световых лет или среднее расстояние между галактиками). По расчетам Кука, это означает, что материя, находящаяся на расстоянии от 40 000 до 50 000 световых лет от пули, будет удаляться от нее примерно с той же скоростью, с которой она движется, и, таким образом, навсегда останется вне досягаемости.
Во всем будущем Вселенной пуля будет догонять только те атомы, которые находятся на расстоянии менее 40 000 световых лет или около того от патронника вашего пистолета.
Говоря о тебе, ты тоже будешь вечно летать в космосе.
Связанный: На изображениях: Визуализация бесконечности
Когда вы стреляете из пистолета в космосе, все может стать довольно странным. (Изображение предоставлено НАСА (изображение астронавта))Стреляющие гиганты с бедра
Пушки действительно уносятся в космос, хотя и не совсем в пустоту между галактиками. На протяжении десятилетий стандартный набор для выживания российских космонавтов включал пистолет. По словам историка космоса Джеймса Оберга, до недавнего времени это был не просто пистолет, а «роскошное универсальное оружие с тремя стволами и складным прикладом, который можно использовать как лопату и в котором есть откидной мачете». Космические пушки выдаются на случай, если они понадобятся космонавтам на Земле, чтобы они могли защитить себя, если аварийная посадка их космического корабля «Союз» оставила их брошенными в коварном регионе.
Но все же, космонавты теоретически могут выстрелить из своего оружия до того, как приземлятся.
Ну и что, если во время выхода в открытый космос космонавт открыл огонь по Юпитеру?
Он или она должны свободно стрелять от бедра. По словам Роберта Флэка, физика из Университетского колледжа Лондона, огромное гравитационное поле Юпитера, вероятно, засосет пулю, даже если она плохо прицелится. «Юпитер настолько огромен, что он захватит пулю, а затем полетит по изогнутой траектории вглубь планеты», — сказал Флэк.
И когда это произойдет, он наберет серьезный оборот. По словам Шульца, если пуля будет выпущена прямо в сторону Юпитера, гравитация планеты разгонит боеприпас до сногсшибательной скорости почти в 60 километров в секунду к тому времени, когда он пересечет порог газового гиганта.
Берегите спину
Стрелять кому-то в спину — трусость. В космосе «теоретически вы могли бы выстрелить себе в спину», — сказал Шульц.
Вы можете сделать это, например, находясь на орбите вокруг планеты.
Поскольку объекты, вращающиеся вокруг планет, на самом деле находятся в постоянном состоянии свободного падения, вы должны правильно настроить их. Вам придется стрелять горизонтально на нужной высоте, чтобы пуля облетела планету и упала туда, где она стартовала (в вас). И вы также должны учитывать, насколько сильно вас отбросит назад (и, следовательно, насколько изменится ваша высота) при стрельбе.
— Цель должна быть идеальной, — сказал Шульц.
РОДСТВЕННЫЕ ЗАГАДКИ
Такой сценарий не так абсурден, как кажется. На самом деле, Шульц сказал, что ученые в какой-то момент рассматривали возможность создания такого самоудара в космосе, чтобы исследовать последствия столкновений на высокой скорости.
Однако, принимая во внимание всю математику, Кук предполагает, что совершить космическое самоубийство, возможно, будет проще, стоя на горе на Луне. «Выстрел себе в спину в принципе работает, если вы стреляете пулей на горизонте с вершины лунной горы со скоростью 1600 метров в секунду или около того», — сказал он.
Он считает, что это может сработать, если вы отрегулируете прицел с учетом выпуклостей и неровностей в форме луны, которые могут повлиять на высоту полета пули.
Учитывая столько возможных сюжетных линий фильмов, остается один вопрос: почему так мало космических перестрелок?
Первоначально опубликовано на Live Science.
Натали Волховер была штатным автором журнала Live Science с 2010 по 2012 год, а в настоящее время является старшим автором статей по физике и редактором журнала Quanta. Она имеет степень бакалавра физики Университета Тафтса и изучала физику в Калифорнийском университете в Беркли. Вместе с сотрудниками Quanta Волховер получила Пулитцеровскую премию 2022 года за пояснения к своей работе по строительству космического телескопа Джеймса Уэбба. Ее работы также были опубликованы в журналах The Best American Science and Nature Writing и The Best Writing on Mathematics, Nature, The New Yorker и Popular Science. В 2016 году она стала лауреатом премии Эверта Кларка/Сета Пейна, ежегодной премии для молодых научных журналистов, а также стала лауреатом премии в области научной коммуникации 2017 года Американского института физики.
Том Круз планирует снять фильм в космосе и может стать первым гражданским лицом, совершившим выход в открытый космос
Развлекательная программа
Ли Коэн
/ Новости Си-Би-Эс
Том Круз снимет фильм в открытом космосе
Том Круз объединился с НАСА для съемок фильма в космосе 00:43 Следующая миссия Тома Круза может войти в историю. Если планы на предстоящий фильм осуществятся, он полетит в космос, чтобы снять момент, когда он помогает спасти планету.
Донна Лэнгли, председатель Universal Film Entertainment Group, сказала Би-би-си в интервью на прошлой неделе, что 60-летний актер «Миссия невыполнима» и «Лучший стрелок» «отправит мир в космос».
«Таков план. У нас с Томом в разработке отличный проект, который предполагает, что он сделает именно это, — сказала она, — доставить ракету на космическую станцию, пострелять и, надеюсь, стать первым гражданским, совершившим выход в открытый космос снаружи». космической станции».
Она сказала, что запрос на фильм исходил непосредственно от Круза и что он находится в тесном сотрудничестве с режиссером Дугом Лайманом, который ранее работал с Крузом над фильмом «Грань будущего» 2014 года, а также известен по франшизе «Идентификация Борна», «Мистер и Миссис Смит» и «Джампер».
«Во время пандемии он попросил позвонить нам в Zoom, подошел к телефону и сказал: «Ребята, у меня есть отличный проект, и вот он», — вспоминал Лэнгли в интервью.
Название и детали фильма не были объявлены, но Лэнгли сказал, что большая часть истории будет происходить на Земле до того, как персонажу Круза «необходимо будет отправиться в космос, чтобы спасти положение».
Проект был впервые подтвержден в 2020 году тогдашним директором НАСА Джимом Брайденстайном. Крайний срок сообщил в то время, что SpaceX Илона Маска также собиралась сотрудничать в фильме.
Space Entertainment Enterprise объявила в январе этого года, что она будет работать с Axiom Space над созданием студии контента и развлечений и модуля космической станции «многоцелевая арена». Предприятие под названием SEE-1 планируется запустить в конце 2024 года, и оно будет связано со станцией Axiom, коммерческим модулем, запланированным для Международной космической станции.
В прошлом году российская актриса Юлия Пересильд и режиссер Клим Шипенко провели 12 дней на борту Международной космической станции, работая над первым художественным фильмом, снятым в космосе, где Пересильд сыграла врача, вызывающего скорую помощь на орбиту.