Починаючи з кінця 90-х Україна входила до десятки космічних держав за запусками ракет, не маючи при цьому власного штучного супутника. Його запуск і подальша робота мали стати важливим кроком для піднесення престижу країни, тим більше, що попередні кроки в цьому напрямі були невдалі.
Практично впродовж кількох років Україна, долаючи різні перешкоди, намагалася запустити супутник. Зробити це вдалося лише 2011 року. На сьогодні супутник Січ-2м припинив свою роботу (не виробивши належного ресурсу).
За ці понад 20 років космічні технології зробили кілька кроків уперед. Натомість характеристики вітчизняного супутника залишилися у далеких 90-х.
Отже, розберімося, чому це так і як ці характеристики впливають на розв’язання проблем аграріїв. Звернімося до джерел в мережі Інтернет (http://mapexpert.com.ua/index_ru.php?id=21&table=KA, http://ru.wikipedia.org/wiki/Січ-2 і безліч інших на вибір). Нас цікавить розділ про технічні характеристики супутника. Саме вони (електронне начиння) визначають його можливості стосовно зйомки.
По-перше, нас цікавить таке поняття, як оперативність отримання даних. Від оперативності інформації про стан посівів залежить своєчасне внесення підживлення (добрив) у різні періоди вегетації, ухвалення низки правильних управлінських рішень тощо.
Сільськогосподарська наука встановила, що найбільшу свою ефективність добрива виявляють лише тоді, коли вони збалансовані за елементами живлення (N, P, K). Тобто коли їх вносять у ґрунт в оптимальному поєднанні на підставі картограми конкретного поля під певну культуру із запланованою врожайністю. А побудова актуальної картограми на основі оперативної інформації з космосу — одне з головних завдань використання даних дистанційного зондування.
Періодичність зйомки з супутника Січ-2 — від 3 до 5 днів, хоча періодичність обертання супутника навколо Землі становить 98,03 хв (або 1,6 год). Тобто зйомка з супутника відбувається протягом певного періоду (або постійно), проте отримати дані можливо лише в період від 3 до 5 днів. Цей час над територією України або «вікно» є доступним для сенсорів супутника нетривалий період (близько півгодини).
Другий показник, нерозривно пов’язаний з першим, — так звана смуга захоплення. Вона дорівнює 46,6 км сканера панхроматичного діапазону і 55,1 км — середнього інфрачервоного. Що отримуємо в результаті? Держава Україна має: північна точка — село Грем’яч (Чернігівська область) — 52°20’04’’ пн. ш., 33°17’19’’ схід. д. Південна точка — мис Сарич (Крим) — 44°23’14’’ пн. ш., 33°44’17’’ схід. д. Західна точка — село Соломоново (Закарпатська область) — 48° 25’50’’ пн. ш., 22°09’50’’ схід. д. Східна точка — село Червона Зірка (Луганська область) — 49°15’33’’ пн. ш., 40°11’53’’ схід. д. Тобто відстань з півночі на південь — 867 км, із заходу на схід — 1300 км (дані Google Earth) (http://ru.wikipedia.org/wiki/Крайние_точки_Украины).
Позаяк супутник має сонячно-синхронну орбіту, сканування відбувається з півночі на південь і зі зміщенням на схід (http://ru.wikipedia.org/wiki/Сич-2).
Відстань у 1300 км поділимо на ширину смуги захоплення супутником Січ-2 (округлимо до середньої 50 км) і отримаємо цифру 26.
Приблизно стільки разів супутник має облетіти Землю, щоб отримати дані на всю Україну з просторовою здатністю, яка може влаштувати землекористувачів.
Сканер може захоплювати лише одну смугу за один раз. Яку з 26 смуг наразі знімає сканер на супутнику, знають лише в центрі управління супутником (див. рис. 1).
Рис. 1 Схема роботи сканера Січ-2 (похиленням орбіти знехтувано)
За даними джерел Інтернету, зйомка найчастіше відбувається в тій смузі, де «…найбільш затребувана». Чи можливо залишати заявки в НКАУ (Національному космічному агентстві України) на затребувану смугу і скільки, а головне — коли і в який строк це відбуватиметься — питання відкрите.
Якщо проводити аналогії, фермерові або власнику, який захоче отримати актуальну інформацію щодо свого господарства, доведеться чекати від 3 до 5 днів, поки супутник зніме місцевість, яка цікавить замовника. І водночас 25 інших замовників з інших «смуг» на території України ніколи не зможуть отримати ту саму інформацію в той самий період часу. Супутник просто фізично не зможе цього зробити. Виходить, що у початковий період вегетації та й у всі наступні за допомогою Січ-2 неможливо отримати актуальну інформацію на всю територію України одразу.
Виходом може бути:
- або використовувати дані з інших супутників, які знімають територію України;
- або замінити апаратуру, встановивши серію сканерів на різні напрямки (кути) зйомки, щоб за один раз знімати декілька смуг;
- або нарощувати угруповання супутників.
У першому випадку аграрії, вчені і кінцеві споживачі одразу втрачають пільгові ціни на дані з супутника і не зможуть конкурувати в оперативності отримання інформації. Та не завжди ці супутники мають знімки території України (див. рис. 2).
Рис. 2 Портал однієї з фірм — постачальників космічних знімків. Червоним полігоном позначена територія України. Прямокутники і квадрати всередині — доступна архівна зйомка на територію України
У другому випадку держава втрачає ще кілька десятків чи сотень мільйонів у. о. (вартість запуску Січ-2 коштувала скарбниці 1,35 млрд грн — http://sat-media.net/forum/index.php?topic=5821.0) на запуск нових супутників. Був затверджений план заходів на 2013–2015 рр. з розвитку космічної діяльності, в якому за загального бюджету 114 млн грн 21 млн був передбачений на підтримку системи Січ (http://www.nkau.gov.ua/pdf/KMU_790.pdf).
Вже ухвалено концепцію розвитку космічної галузі до 2032 р. з бюджетом приблизно у 38,5 млрд грн. Підпрограмі Січ у ній також приділено увагу. (http://www.nkau.gov.ua/nsau/pravonsau.nsf/8ee0562c6b91f547c3256a8f00362010/b64ade3a1a2eee07c22578be0054520a! OpenDocument&lang=U)
Але повернімося до оперативності отримання знімків на територію України.
До переліченого слід додати, що отримані знімки ще необхідно обробити за допомогою спеціального програмного забезпечення і лише згодом (за 1–2 тижні) їх можна буде замовляти.
Агрохолдинги або фермерські господарства у найкращому разі зможуть отримати необхідну інформацію за кілька тижнів (тобто архівну).Тож про оперативність вже не йдеться. Не можна також не згадати про роздільну здатність 7,8 м одержуваних з апарата знімків.
Кілька років тому в Україні стартував новий виток еволюції агроприйомів поводження з землею. Йдеться про точне землеробство, основу якого становить виявлення неоднорідностей (контурів) на полі й ухвалення оптимальних управлінських рішень виходячи з цієї інформації.
Якщо використовувати знімки із Січ-2 з просторовою здатністю 7,8 м, контури (неоднорідності) виявити неможливо (див. рис. 3).
Рис. 3 Скетч з геопорталу Січ-2 (ліворуч червоним позначена частина знімка з Січ-2, праворуч звичайна зйомка з безпілотного сервісу Google Earth)
Сканер з такою здатністю їх просто не «бачить». Далі наводимо приклад такого знімка. Навіть у візуальному порівнянні зі знімками з Google Earth вітчизняна продукція програє. Отже, щодо якості вітчизняна продукція знову програє зарубіжній.
Варто також нагадати про обов’язковий відсоток хмарності, що є на знімках. У початковий період вегетації рослин космічні знімки мають більший відсоток хмарності, тому зйомка малопридатна для потреб аграріїв.
Погодьтеся, немає економічного зиску отримати знімок, на якому шукане місце просто закрите хмарою. Окрім інших факторів, утворення хмар нерозривно пов’язане з випаровуванням і транспірацією рослин. Простіше кажучи, з появою рослин і початком активного фотосинтезу (ріст, цвітіння) збільшується кількість різних типів хмар (найнижчі за висотою — купчасті), які найбільше викривляють картину стану посівів на полі. Тож через хмари проблематично знайти момент фіксації космічним сканером, який має для зйомки всього кілька хвилин на добу на певну територію.
Купуючи (отримуючи) знімки на територію, завжди доводиться зазначати набагато більшу площу, ніж це потрібно, відповідно до умов продажу. Це так звана «сцена», яку ще необхідно обробити за допомогою спеціального програмного забезпечення. Продавці завжди натякають на кооперацію з сусідами під час покупки таких «сцен», аби знизити ціну для одного покупця. Тож знімок дорожчає іноді на порядок-два. На жаль, це стосується як зарубіжної, так і вітчизняної продукції даних дистанційного зондування. Тобто покупець переплачує і за площу, яку він ніколи не зможе використовувати, і за «нюанси», що супроводжують знімки.
Ще одним важливим моментом у технології отримання знімків є їх постоброблення. Адже не кожне фермерське господарство, агрохолдинг мають фахівця з даних дистанційного зондування, фотограмметриста. Усі ці фактори загалом негативно впливають на оперативність отримання даних.
Візьмемо до уваги ще й недосконалу технологію отримання знімків від виробника. Логічно було б зробити доповнення до інтернет-порталу (Січ-2), яке на прохання користувача (аграрія) в будь-який час доби могло б і надати відповідь про прогноз погоди, і показати космічні знімки на територію, яка цікавить замовника. Загалом таке доповнення дало б змогу заощаджувати час і кошти. Подібні приклади є в мережі Інтернет, в основному, у розвинених країнах.
Єдиною, на наш погляд, перевагою космічної зйомки перед іншими видами дистанційного зондування є велика площа зйомки і можливість охопити значну територію за дуже малий період часу.
Підводячи підсумок викладеного вище, відзначимо: практична значущість можливостей національної космічної програми, зокрема, супутника Січ-2, для аграріїв мінімальна. Вона лише дає можливість отримати огляд стану рослинності на всій території України і прогноз щодо врожайності. Проводити більш глибокі дослідження наразі не можна.
Побічним підтвердженням наших слів є відсутність космічних знімків із Січ-2 на сайті НКАУ. У 80% прикладів використання знімків для вирішення практичних завдань аграріїв, екологів, лісників — це знімки з різних іноземних супутників. Фірми, що продають дані космічної зйомки, теж не пропонують на продаж знімки Cіч-2.
Можливі шляхи розв’язання цієї проблеми лежать в економічній площині і політичній волі держави. Адже скоротити інтелектуальний розрив між наявними космічними технологіями розвинених країн дуже складно.
Зараз вже визначилася очевидна тенденція до більшої відкритості космічної інформації. Уряд і військове командування США оголосили про дозвіл публікувати космічні знімки з просторовою роздільністю до 30 см (нагадаємо, у Січ-2м — 7,8 м), Надалі неурядові організації (фірми), що мають доступ до подібного роду технологій, можуть використовувати такі знімки з комерційною метою. Передбачається, що цей крок дасть змогу зайняти нову економічну нішу космічних даних вченим США, стимулюватиме новий розвиток технологій дистанційного зондування землі й розширить інформаційне поле на базі новітніх технологій (http://www.mosfest.ru/novosti.html).
То все ж таки, якщо змоделювати ситуацію, яким має бути вигляд космічного сегменту нашої держави для вирішення завдань аграріїв? Космічне угруповання має складатися з не менше ніж 5–6 супутників із просторовою здатністю не менше ніж 0,3 м (прості правила конкуренції: якщо товар гірший, ніж у конкурента, його не купуватимуть).
Необхідно створити або реанімувати наземні центри обробки інформації, отриманої з орбіти, щоб дані надходили до фермерів після обробки вже у вигляді спеціалізованих картосхем (схожості, запасів вологи, потреби підживлення, ґрунтових контурів тощо).
Але, як ми вже згадували, в бюджеті України не було і немає подібних розмірів бюджетних статей. Космічну програму реалізовують не в розрахункові строки, що, своєю чергою, збільшує якісний розрив між операторами на ринку цього виду послуг.
Таблиця 1. Розрахунок ефективності застосування супутника та авіазагону
Виходячи з показників таблиці, у 8 випадках із 10 виграє аерофотозйомка. Отже, якщо немає змоги скоротити «розрив», можливо, варто приділити увагу відродженню авіазагонів для аерофотозйомки. Навіть за попередніми розрахунками, 1–2 авіазагони могли б позитивно вирішити цю проблему, якщо їх оснастити літаками-лабораторіями, які за своїми тактико-технічними характеристиками були б на рівні АН-30 або вище. За 2,5–4 години залежно від умов проведення зйомки, вони могли б облетіти територію України «найдовшою» паралеллю з вищою роздільною здатністю й у такий спосіб скоротити часовий розрив отримання знімків, а також актуалізувати роботу над інтернет-порталом. Виконання човникових рейсів дасть змогу заощадити ресурс літаків і здешевити накладні витрати.
Якщо негайно розпочати подібний цикл робіт, вийти на результат можливо за 3–5 років.
Максим СОЛОХА, канд. геогр. наук,
ННЦ «Інститут ґрунтознавства та агрохімії ім. О. Н. Соколовського» НААН, Харків
