У середу, 13 січня, о 17:25 з мису Канаверал стартуватиме чергова місія SpaceX. Цього разу на борту з десятками інших супутників буде український «Січ-2-30». Для космічного істеблішменту країни – велика подія. Востаннє держава запускала апарат на орбіту 10 років тому – в 2011 на ракеті-носії «Дніпро» в космос вивели «Січ-2».
Хоча апарати розділяє десятиріччя – вони майже ідентичні. Чому так? Чи потрібен Україні взагалі супутник і за які гроші? Як працюватиме «Січ-2-30» і що з нього отримає країна?
Це перший матеріал з серії публікацій AIN.UA про український космос. Детальніше про ідею проекту можна прочитати тут.
Що за супутник
«Січ-2-30», як і його попередник – супутник дистанційного зондування Землі (ДЗЗ). Фото з таких апаратів дозволяють відслідковувати зростання агрокультур, вирубку та пожежі в лісах, розливи річок, інші стихійні лиха. Використовують знімки і з метою розвідки: відстеження пересування військ та розгортання інфраструктури. Що саме і як добре може відслідковувати супутник залежить від кількох ключових характеристик: спектрального та просторового розрізнення, ширини сканувальної смуги та темпорального розрізнення – періоду, за який апарат може двічі зняти одну й ту саму місцевість.
Просторове розрізнення
Найзрозумілішу характеристику – просторове розрізнення – можна порівняти з розрізненням камери у смартфоні. Проте замість кількості мегапікселів камери супутника порівнюють за метрами на піксель. Тобто кожен піксель супутникового зображення відповідатиме N метрам реальної площі землі. Чим менше – тим детальніше зображення.
Фото нижче із американського супутника Landsat 5 з просторовим розрізненням в 60 м на піксель. Зрозуміти, що саме на фото, з таким наближенням картинки майже неможливо.
На фото із Landsat 7 з вдвічі кращим розрізненням в 30 м на піксель вже можна здогадатися, що зображене місто.
Фото з європейського супутника Sentinel 2A із просторовим розрізненням в 10 м доволі чітко дає зрозуміти, що весь цей час ми дивились на центр Києва.
Фото із «Січ-2-30» виглядатиме трохи краще ніж із Sentinel 2А, зважаючи на розрізнення українського апарату в 7 м.
Ширина сканувальної смуги
Друга важлива характеристика космічного апарату – ширина сканувальної смуги – розмір шматку поверхні, який може захоплювати сенсор. Для «Січ-2-30» він становитиме 36,5 км. Якщо спрощувати, то щоб зняти усю територію України шириною 1316 км, українському апарату знадобиться 36 прольотів. Для розуміння, ширина сканувальної смуги Sentinel 2A – 290 км, тобто він би впорався за п’ять прольотів.
Темпоральне розрізнення
Найцінніше у зйомці з космосу – розуміння змін, що відбуваються на одному клаптику землі за певний час. Щоб бачити динаміку супутник має знімати одну ділянку в один час доби через рівні проміжки часу: до прикладу, кожні три доби о 10 ранку.
Для Sentinel 2A цей параметр – часова роздільна здатність – складає п’ять діб, «Січ-2-30» – приблизно кожні 3-4 доби, повідомив під час онлайн-конференції у листопаді Сергій Москальов, заступник головного конструктора КБ «Південне». Ні замовник апарата, Державне космічне агентство (ДКА), ні його розробник, конструкторське бюро «Південне», точно цю характеристику не публікували.
Як Січ-2-30 порівнюються з іншими апаратами
Приблизно зрозуміти місце «Січ-2-30» можна завдяки графіку іспанських вчених. Більшість супутників мають краще просторове та часове розрізнення, хоча через це мають вужчу смугу сканування. Так GeoEye-1 здатен отримувати знімки з розрізненням від 1,64 до 0,41 м на піксель із шириною смуги в 15,2 км, серія Worldview від 1,23 до 0,31 м на піксель із смугою у 13,1 км.
Європейські Sentinel, американський Landsat, індійський Resourcesat (камера AWiFS) – програють «Січі» у розрізненні – 10, 30, 56 проти 7 м на піксель, проте їх ціль – оглядове сканування великих площ. Тому ширина їхніх сканувальних смуг становить 290, 185 та 740 км проти 36,5 км.
Нащо Україні свої супутники
Україна купує дані із супутників із високим розрізненням. А от знімки з американський апаратів Landsat та європейський Sentinel роздивитися може кожен охочий. Заробляти на знімках із «Січ-2-30» в космічному агентстві не планують: апарат мають долучити до європейської системи Copernicus, до якої входять і супутники Sentinel.
Свої супутники ДЗЗ Україні потрібні з трьох причин, розповідав в інтерв’ю AIN.UA влітку 2021 голова ДКА Володимир Тафтай.
- По-перше, держоргани щорічно мають потребу у знімках площі близько 600 000 км² рівня «Січ-2-30» і ще приблизно стільки ж у кращій якості. В грошах, каже Тафтай, це близько 300 млн грн на рік.
- По-друге, Україна зможе ділитися ресурсом своїх супутників із іншими державами в обмін на дані з їх апаратів.
- По-третє, довівши експертизу створенні супутників ДЗЗ для України, КБ «Південне» зможе продавати космічні апарати іншим державам.
За 30 років таку угоду вдалось укласти лише раз. В 2001 році кооперація українських підприємств на чолі з КБ «Південне» виграла тендер зі створення супутника дистанційного зондування для Єгипту. Окрім самого апарата та технологій його виробництва, українці мали облаштувати для клієнта наземну інфраструктуру та навчити персонал. В 2007 році Egyptsat-1 успішно запустили. Він пропрацював три роки і три місяці із мінімального терміну у три роки, після чого зв’язок з апаратом втратили.
На цій спадщині Україні живе і досі. Бо Egyptsat-1, «Січ-2», запущений у 2011 році, та «Січ-2-30» – майже один і той самий апарат. Супутники побудовані на одній платформі МС-2, мають однакові характеристики оптичного сенсора та системи орієнтації. В порівнянні із «Січ-2» теперішня «Січ» отримала кілька оновлень, зокрема комунікаційну систему, що підвищило передачу даних з 32 до 100 Мбіт/с.
«Січ-2-30» – прямий спадкоємець, модернізована версія «Січ-2». Але неякісні компоненти замінили на якісні, доробили програмне забезпечення. Ми вважаємо, що в «Січ-2-30» буде триваліший термін існування», – розповів BBC News Україна головний конструктор з космічних апаратів КБ «Південне» Костянтин Білоусов. «Січ-2» відпрацював лише рік і три місяці замість планових трьох. Його несправність у 2012 році пояснили неякісною батареєю російського виробництва. Він і досі літає на орбіті, у 678-695 км від поверхні.
Цього разу батарею купили у Франції. У відомої фірми, яка забезпечує необхідну якість, додає Білоусов. В ЄС та Кореї купили службові системи – системи зв’язку та датчики. «Січ-2-30» має прослужити не менше трьох років.
У скільки обійшовся «Січ-2-30»
«Січ-2-30», тоді «Січ-2-1», закладали в космічну програму на 2013 – 2017 роки, яку підписував ще президент Янукович.
- На виготовлення апарату, удосконалення наземного комплексу управління та підготовку до запуску закладали 87 млн грн.
- Запустити планували за 82 млн грн.
- 34,5 млн грн відводили на страхування.
Загалом 203,5 млн грн у цінах 2013 року або ж $28,43 млн у цінах 2020 року. Проте за п’ять років середнє фінансування всієї космічної програми склало 35,41%.
За програмою «Січ-2-1» мали запустити на ракеті-носії «Циклон-4» в 2015 році. Проте у звіті ДКА за цей рік лише з’язвилась перша згадка про виготовлення окремих вузлів для дослідних зразків апарату. У 2016 мова йшла вже про складові частини льотного зразка. Загалом на напрям ДЗЗ, куди окрім «Січ-2-1» входила робота над апаратом «Січ-2М» та модернізація наземної апаратури, за 2015-2017 роки витратили 206,72 млн грн – близько $9,5 млн у цінах 2020 року.
З 2018 року Україна живе без космічної програми. Роботу над супутником до 2021 року КБ «Південне» вело за власні кошти. Витрати на виробництво сягнули 120-130 млн, розповів BBC Білоусов.
В космічному агентстві, у відповідь на запит виданню «Заборона», повідомили, що згідно з планом робіт «з завершення створення» космічної системи «Січ-2-1», прийнятого 5 травня 2021 року, обсяг фінансування складав 250,9 млн грн. Проте космічна система – не лише супутник, а й наземна інфраструктура, яка потрібна для управління апаратом та приймання з нього даних. Тож відповісти, скільки за майже 10 років держава витратила саме на супутник «Січ-2-1», складно, але виходячи з описаного вище – не менше 200 млн грн. В ДКА на момент публікації матеріалу не відповіли на запит AIN.UA.
Чи це багато?
Залізо для супутника формату Cubesat із просторовим розрізненням у 3-4 м на піксель – вдвічі краще за «Січ-2-30» – може обійтися до $200 000 проти мільйонів доларів, які пішли на український супутник. На покупку і збирання піде точно менше 10 років.
Який план далі
Стартове вікно на 29 хвилин для запуску місії SpaceX Transporter-3 відкривається о 17:25 за Києвом. Поки погода в місці старту хороша. Якщо запуск перенесуть, то наступна можливість буде у п’ятницю, у той же час. Дивитися запуск можна на офіційному каналі SpaceX – ось посилання на трансляцію.
Через приблизно годину і 23 хвилин – близько 18:50 – «Січ-2-30» відділиться від другого ступеня ракети. Вперше у поле зору української наземної станції супутник потрапить близько 18:09. До кінця дня буде ще два сеанси зв’язку із «Січ-2-30»: в період з 19:42 до 19:54 та з 21:19 до 21:27.
Керувати апаратом, приймати з нього дані і обробляти їх будуть більше 50 спеціалістів Національного центру управління та випробування космічних засобів (НЦУВКЗ), що підпорядковується ДКА. Станція управління та станції прийому інформації знаходяться біля міста Дунаївці Хмельницької області. З 2014 року, коли НЦУВКЗ через окупацію Криму втратив основну частину наземної космічної інфраструктури, об’єкти у Дунаївцях повністю модернізували, розповідає Володимир Суходольський, начальник відділу організації експлуатації.
Після запуску спеціалісти Центру точно розрахують траєкторію польоту і час потрапляння супутника у зону радіовидимості. Із встановленням зв’язку приймуть телеметричну інформацію і оцінять стан систем супутника. Згодом туди завантажать програми на проведення тестової зйомки, дані приймуть та проаналізують. Попередньо, фахівці матимуть три сеанси зв’язку із апаратом на добу, коли зможуть надсилати на нього команди та приймати дані.
Протягом місяця проходитимуть льотні випробування апарата та системи в цілому. За їх результатами, її введуть в експлуатацію та передадуть супутник в управління НЦУВКЗ. Далі Національний центр прийматиме заявки від держорганів на зйомки певної території, розподілятиме пріоритети, формуватиме програму зйомки для супутника і отримуватиме дані. Від отримання заявки до підготовлених для замовника даних, згідно технічного завдання, має проходити не більше 5,5 діб.
«Січ-2-30» – перший та не єдиний супутник дистанційного зондування у планах ДКА. У парламенті з осені лежить проект космічної програми, згідно якої до 2025 року Україна мала б запустити ще сім апаратів за 3,94 млрд грн. По три супутники із розрізненням від 1 до 5 м на піксель у 2023 та 2024 роках, та ще один із розрізненням краще 1 м у 2025 році. Сім апаратів за чотири роки – більше ніж за попередні 30. Проте програма ще досі не прийнята і потребує змін. Історично держава не профінансувала повністю жодної з п’яти програм.
