Спутниковые радарные изображения сверхвысокого разрешения стали доступны всем желающим — Naked Science
12 минут
Василий Парфенов

Спутниковые радарные изображения сверхвысокого разрешения стали доступны всем желающим

4.0

Компания из США начала предоставлять коммерческие услуги по радарной съемке земной поверхности из космоса в разрешении 50х50 сантиметров на пиксель. Это наилучший показатель из доступных на рынке, а сами изображения формируются таким образом, чтобы с ними мог работать даже непрофессионал.

Спутниковые радарные изображения сверхвысокого разрешения стали доступны всем желающим
Спутники Capella обращаются вокруг Земли с периодом около 90 минут. Чтобы получать от них данные в режиме реального времени связь устанавливается через партнеров — геостационарные аппараты Inmarsat. На фото — художественное представление аппарата Sequoia (Capella-2) в рабочем положении / ©Capella Space

Стартап Capella Space из Калифорнии предлагает всем желающим заказать съемку любого участка земной поверхности. Некоторые области планеты, конечно, доступны в меньшем разрешении из-за особенностей орбиты, но этот недостаток исправят. Совсем скоро в космос выведут еще шесть спутников, а ближайший запуск произойдет уже в этом месяце.

Съемка земной поверхности в режиме практически реального времени и высоком разрешении важна для многих структур — как коммерческих, так и государственных. Среди прочего в компании надеются, что их орбитальная группировка поможет спасать жизни во время стихийных бедствий, а также производить оперативный мониторинг инфраструктурных объектов. Иными словами, сфера применений довольно широка.

Слайдшоу из снимков порта Шанхая, по которым можно оценить нагрузку на транспортный узел / ©Capella Space

Изображения, которые получают клиенты компании, монохромные. Их создают методом радиолокационного синтезирования апертуры (synthetic-aperture radar, SAR) сантиметрового диапазона (X-band). Следовательно, снимки можно получать вне зависимости от времени суток и погодных условий. А что самое главное, теоретически реально увидеть даже то, что происходит за некоторыми преградами для видимого света. Например, под тканевыми тентами, шатрами или тонкими пластиковыми либо деревянными покрытиями.

Ранее на рынке спутниковой съемки безраздельно правили провайдеры оптических снимков в различных диапазонах. Однако у них есть несколько существенных и очевидных недостатков — зависимость от погодных условий и освещенности поверхности планеты. Радиолокационное дистанционное зондирование Земли обычно требует квалифицированных специалистов для расшифровки снимков. Это обусловлено разрешением и особенностями работы радаров. Поэтому до недавнего времени SAR-зондирование Земли не было широко доступно коммерческим клиентам и заказывалось, в основном, государственными подрядчиками и научными учреждениями.

В частности, получить детализацию на уровне менее 50 сантиметров на пиксель — для современных спутниковых радаров не проблема. Однако это будет разрешение только по одной из осей, значит, пиксель получается не квадратный. По второй оси нередко разрешение составляет и целый метр (например, 100х25 сантиметров — один из лучших результатов на рынке сейчас). К этому добавляются различные особенности отражения радиоволн от разных объектов. В итоге картинка для неподготовленного человека может выглядеть совершенно непонятной.

Ноу-хау Capella Space как раз состоит в финальной обработке снимков. Для клиентов они формируются так, будто это оптические изображения. Перепады яркости из-за особенностей материалов наблюдаемых конструкций и прочие нюансы нормализуются. Получается кадр, максимально похожий на «обычный» спутниковый снимок, но на котором видно больше деталей, чем обычно. Разумеется, при желании (вероятно, за отдельную плату) клиенту могут предоставить и «сырые» данные.

Спутниковые радарные изображения сверхвысокого разрешения стали доступны всем желающим
Художественное представление микроспутника Denali (Capella-1) / ©Capella Space

Сейчас в орбитальной группировке Capella всего один работающий спутник под номером два и кодовым наименованием Sequoia. Он был запущен 31 августа 2020 года на солнечно-синхронную орбиту высотой 550х536 километров при помощи ракеты Rocketlab Electron. До этого, в 2018 году, калифорнийская компания также запускала прототип Denali. Самое удивительное — размер этих аппаратов.

Спутники Capella Space разительно отличаются от всех ранее используемых SAR-аппаратов работающих с изображениями в высоком разрешении. Они относятся к классу кубсатов и весят около 100 килограммов. В транспортном положении их габариты не превышают размеров стиральной машины, а на орбите они раскладывают антенны на несколько метров вокруг. По описанию на официальном сайте компании, ее спутники — настоящее произведение инженерного искусства. В Sequoia (Capella-2) более 100 отдельных электронных плат, 400 метров проводов, а исходный код программного обеспечения превышает 250 тысяч строк на C, 10 тысяч на Python и еще полмиллиона строк инструкций для программируемых контроллеров (FPGA).

Спутниковые радарные изображения сверхвысокого разрешения стали доступны всем желающим
В режиме Spotlight Mode, который и обеспечивает максимальное разрешение картинки, спутник сканирует радаром область наблюдения с нескольких ракурсов в течение 20-60 секунд, пока пролетает над ней по орбите / ©Capella Space

При этом поражает реальное разрешение снимков до обработки — 5-10 сантиметров на пиксель. Чтобы получить итоговую картинку без шумов и искажений, таких кадров нужно несколько, принцип построения изображения называется InSAR. Столь впечатляющих результатов удалось добиться благодаря возможности спутника держать в поле зрения наблюдаемую область около минуты. Этот режим работы даже имеет фирменное название Spotlight Mode — для его осуществления Sequoia отклоняется целиком.

Интересно, что разрешение 50х50 сантиметров на пиксель — это качество картинки для коммерческих клиентов, ограниченное американским законодательством. Для государственных структур Capella может предоставлять и вдвое более четкие снимки (25х25 сантиметров на пиксель). Глава стартапа Паям Баназадеш (Payam Banazadeh) надеется, что регуляторные органы в ближайшем будущем снимут ограничения.

Нельзя сказать, что у Capella Space нет конкурентов даже при столь впечатляющих характеристиках продукта. Еще весной компания Iceye заявила, что ее 100-килограммовые спутники показали возможность делать SAR-изображения с разрешением 10х10 сантиметров на пиксель. Правда, пока в коммерческую эксплуатацию эти аппараты не вышли.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
Позавчера, 14:06
5 минут
Василий Парфенов

Все крупные интернет-порталы столкнулись с колоссальной проблемой во время пандемии коронавирусной инфекции — информационной эпидемией фейков. Компании предпринимают самые разные способы борьбы с дезинформацией: Facebook, например, планирует напоминать пользователям, что они не читали статью (пост, материал в Сети), ссылку на которую собираются разместить на своей страничке в соцсети.

Позавчера, 11:00
9 минут
НИУ ВШЭ

Профессор НИУ ВШЭ в Нижнем Новгороде Андрей Савченко разработал алгоритм, работающий на 40 процентов быстрее аналогов. При этом потери в точности составили не более 0,5-1 процентов. Это позволит ускорить работу систем видеонаблюдения в режиме реального времени.

Вчера, 15:52
5 минут
Ольга Иванова

Американские ученые проанализировали опыт жизни в изоляции населения Рапа-Нуи, чтобы выяснить, с какими проблемами могут столкнуться первые переселенцы на Марс и как эффективнее решить подобные вопросы.

11 мая
11 минут
Мария Азарова

Американские ученые показали, что РНК коронавируса SARS-CoV-2 проходит через обратную транскрипцию, встраивается в геном инфицированной клетки и экспрессируется в виде «химерных» транскриптов, сливающихся с вирусными с клеточными последовательностями.

8 мая
37 минут
Александр Березин

Филипп Мандей основал целое направление исследований: он первым установил, что закисление океанов — последствие глобального потепления — угрожает обонянию и умению ориентироваться у морских рыб. Само собой, это создает угрозу их вымирания. Долго оставалось загадкой только одно: как существующие виды рыб перенесли серьезное закисление океана при прошлых изменениях климата. Теперь все проясняется: похоже, Мандей обнаружил эффект, которого никогда не было. Интересно, что вместе с ним его наблюдали еще 179 ученых — и теперь все они оказались в центре чудовищного скандала. Попробуем разобраться в деталях.

Позавчера, 21:55
7 минут
Мария Азарова

Исследователи впервые показали присутствие коронавируса в ткани полового члена спустя как минимум полгода с момента заражения. Судя по всему, распространенная у пациентов с Covid-19 дисфункция эндотелиальных клеток может приводить и к развитию импотенции.

16 апреля
4 минуты
Илья Ведмеденко

Исследователи установили, что обнаруженный в Баренцевом море объект — погибшая советская субмарина типа «Крейсерская». Это одна из самых больших подлодок СССР периода Второй мировой.

23 апреля
11 минут
Василий Парфенов

Действующий глава NASA в рамках общения с прессой ответил на ряд вопросов, касающихся недавних заявлений российских политиков и главы «Роскосмоса» о скором отказе от собственного сегмента МКС. Администратор заверил всех, что агентство находится в хороших отношениях с Россией, а также поделился информацией о согласовании обмена местами для астронавтов и космонавтов в пилотируемых миссиях двух стран.

25 апреля
17 минут
Александр Березин

На этой неделе СМИ выдали новость, от которой можно впасть в шок: «Ранее из России уезжало около 14 тысяч исследователей [в год], теперь — 70 тысяч». Мы внимательно разобрались в ситуации и вынуждены отметить, что ничего подобного не было и нет. В реальности речь вовсе не об ученых и даже не о высококвалифицированных специалистах. Проблемы с учеными в России есть. Но в этом случае речь идет не о них, а о том, что отдельные бывшие комсомольские вожаки, удачно устроившиеся в РАН, перепутали утечку мозгов из России с отъездом из нее гастарбайтеров. Разбираемся, как это у них получилось.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

Подтвердить?
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: