Сверху видно все

Казахстан стоит на пороге создания собственного спутника дистанционного зондирования Земли (ДЗЗ). Ведущие мировые компании готовы оказать нам содействие в развитии космической индустрии, обеспечить передачу ключевых современных технологий, о чем красноречиво свидетельствует подписанное во Франции 17 июня текущего года соглашение между национальной компанией "Казахстан Гарыш Сапары" и французской EADS ASTRIUM

Создание сборочно-испытательного комплекса в Астане, на котором будут строиться первые отечественные спутники ДЗЗ, станет новой вехой в развитии космоиндустрии. Помимо очевидной необходимости данной системы для безопасности страны, нужд сельского хозяйства и оперативного реагирования на чрезвычайные ситуации, это еще и способ сэкономить значительную долю средств, затрачиваемых на поиски полезных ископаемых, в том числе углеводородов.
О том, как ведется дистанционное зондирование Земли и что это дает экономике республики, мы решили побеседовать с сотрудниками АО "Национальный центр космических исследований и технологий" (НЦКИТ).

- На сегодняшний день основная задача департамента "Исследования Земли из космоса" АО "НЦКИТ", - говорит доктор технических наук, директор департамента Лев Спивак, - создание методов и технологий обработки данных ДЗЗ, которые позволили бы нам контролировать экологическую обстановку на территории Казахстана, проводить мониторинг чрезвычайных ситуаций и природных ресурсов.
Самая дорогая часть космического мониторинга - спутниковый сегмент. Поэтому сначала наши специалисты применяли данные со спутников других стран - американских, индийских, канадских. Мы потихоньку учились принимать, обрабатывать и правильно интерпретировать эти данные, решая различные практические задачи. В 2004 году по инициативе академика У.М. Султангазина, который очень много сделал для развития космических исследований в Казахстане, эти наработки были объединены в национальную систему космического мониторинга. Преимущество спутниковых данных, особенно для Казахстана с его необозримыми просторами, очевидны. Они позволяют изучать любые территории с разной детальностью и практически непрерывно. Уже сейчас мы имеем возможность оперативно получать космические снимки территории Казахстана с разрешением от 1 километра до 5 метров. Таким образом, с одинаковым успехом можно охватить всю территорию страны, фиксируя глобальные изменения, и детально изучать отдельные небольшие участки. А с выводом на орбиту казахстанских спутников ДЗЗ мы сможем различать на их снимках объекты размером чуть больше полуметра.
- Кроме данных оптико-электронных сканеров и радиометров, которые фактически представляют собой цифровые снимки (фото) в различных спектральных диапазонах, мы получаем и радарные данные с канадского спутника RADARSAT. Эти данные не зависят от времени суток (день или ночь) и плотности облачного покрова, - рассказывает Лев Спивак, - но получить снимки - половина дела. Главное - это их анализ и регистрация изменений за определенный период. Для этого разработаны специальные технологии, с помощью которых мы проводим дешифровку снимков, получаем карты исследуемой территории и сравниваем их с предшествующими картами. Определив причину различий, можно говорить о моделях, которые описывают процессы, вызвавшие эти изменения, а зная модели, мы можем прогнозировать дальнейшее развитие ситуации и принимать соответствующие решения.
Наш департамент в настоящее время специализируется в трех областях. Первая - это сельское хозяйство. И здесь решаются такие задачи, как подсчет площадей посевов (в основном зерновых) и прогноз урожайности. Еще совсем недавно данные о посевных площадях никто не мог перепроверить, и зачастую они искажались. Сейчас это практически невозможно сделать.
Кроме того, мы осуществляем контроль за проведением агромероприятий (сев, вспашка, уборка и т.д.), оцениваем засоренность посевов, определяем их болезни. Пораженные болезнями посевы теряют зеленый цвет, становятся желтыми, и это хорошо видно из космоса. Мы также работаем над прогнозами появления саранчи, исследуем процессы опустынивания, анализируем многолетние изменения продуктивности растительного покрова и пытаемся определить их связи с циклами солнечной активности.
- Космические технологии - это удобный и современный инструмент для обслуживания сельскохозяйственной отрасли, который позволяет вести мониторинг на больших площадях и видеть состояние зерновых посевов, - говорит кандидат технических наук, заместитель директора департамента "Исследования Земли из космоса" АО "НЦКИТ" Надия Муратова. - От Министерства сельского хозяйства мы недавно получили задание охватить космическим мониторингом все зерновые посевы Казахстана, а не только в северных областях. Сейчас мы начали работать и с южными областями, занимаемся подготовкой картографического материала, инвентаризацией посевных площадей по данным космической съемки. Такая работа необходима для последующего перехода к оперативному режиму. Не за горами тот момент, когда мы полностью все зерновое производство будем контролировать из космоса.
Вторая область работы по дистанционному зондированию Земли - контроль чрезвычайных ситуаций (пожары и наводнения).
- Мы работаем по мониторингу лесных и степных пожаров, - говорит Лев Спивак. - Каждое утро оперативный дежурный по области получает сводку об имеющихся очагах возгорания, причем они привязаны к картам, координаты этих пожаров указаны, указан также ближайший населенный пункт и т.д. Эта технология внедрена в пяти областях: Карагандинской, Актюбинской, Алматинской, Западно-Казахстанской и Восточно-Казахстанской. Помимо информации об очагах, мы даем сведения о выгоревших площадях. Раньше в областях выгорало по нескольку миллионов гектаров, площади были просто невероятные. Но после появления космических технологий, дающих возможность своевременно принять меры, процент выгоревших площадей резко снизился. Хотя дело здесь не только в принятии оперативных мер. Очень важную информацию можно получить, анализируя многолетние результаты мониторинга. Это позволяет заблаговременно проводить мероприятия по снижению риска пожароопасности. Аналогичные работы проводятся также по мониторингу паводков. Мы контролируем Урал, Сырдарью и Иртыш.
Третье направление работы - контроль экологически неблагоприятных территорий Казахстана: Аральское море, Семипалатинский полигон и Каспий, где идет интенсивная добыча нефти. По Аралу решаются две задачи: наблюдение за темпами высыхания акватории моря и пыльными бурями. Из космоса хорошо видны шлейфы пыльных бурь, что позволяет регистрировать их источники, оценивать количество и интенсивность. Понимание причин и механизмов возникновения пыльных бурь даст возможность снизить негативные последствия. В этой области мы активно сотрудничаем с зарубежными коллегами из Израиля, Германии. Португалии и ряда других стран.
- Очень интересный объект - Семипалатинский полигон, - продолжает Спивак, - на его территории нет снежного покрова зимой, там температура на 10-12 градусов выше фона. Мы думали, что это следствие ядерных испытаний, но потом поняли, что пятно из года в год повторяется: летом отсутствует растительность, зимой - снег. Когда мы подняли метеоданные за предшествующие 100 лет, т.е. еще до создания полигона, выяснилось, что температурная аномалия там наблюдалась и раньше. Дело в том, что через территорию полигона проходит большой Чингизский разлом. И тепло идет из недр земли, а наличие полигона лишь усиливает эффект. Размер этого пятна является одним из индикаторов засушливости года: если пятно увеличивается - будет засуха. Касательно Каспийского региона нас интересует две проблемы: загрязнение акватории нефтяными выбросами и контроль дрейфа льдов. Сейчас начали осваивать шельф, вышки находятся в море, и движение льдов им угрожает. В решении этих проблем нам помогают коллеги из Норвегии, Италии, Франции и Ирландии.
В 2008 году в АО "НЦКИТ" был создан департамент наземно-космического геофизического и геодинамического мониторинга. Его целью является исследование напряженно-деформированного состояния земной коры на территории Казахстана и прилегающих регионов. Работа ведется в трех направлениях.
- Первое - это создание сети высокоточных геодезических GPS-приемников на территории северного Тянь-Шаня для мониторинга сейсмической активности, - говорит директор департамента, кандидат физико-математических наук Рустам Намвар. - Эта сеть позволяет определять скорости движения определенных участков земной коры с миллиметровой точностью. При наблюдении в течение ряда лет можно воссоздать картину геодинамических процессов в нашем регионе и разработать соответствующие рекомендации по прогнозу сейсмической обстановки. Вторым направлением нашей работы является изучение изменения напряженно-деформированного состояния участков земной коры на территориях крупных промышленных агломераций, крупных городов, особенно городов с высокой этажностью и высокой плотностью застройки. Цель - определить активность движения земной коры. Уже начаты работы по городу Алматы. На основе полученных результатов мы планируем построить трехмерную геомеханическую модель южной столицы с учетом тектонических и геолого-геофизических данных, чтобы прогнозировать силу воздействия на территорию города отдаленных или близлежащих землетрясений.
Третье направление работы департамента - изучение напряженно-деформированного состояния участков земной коры на территориях с интенсивной добычей минеральных ресурсов, углеводородного сырья и территориях, прилегающих к крупным гидротехническим сооружениям. Интенсивная добыча углеводородного сырья приводит к изменению напряженно-деформированного состояния в земной коре, что в сейсмически активных зонах вызывает соответствующие отклики. Ряд землетрясений, в частности в Газли, был вызван активной добычей газа - это тому подтверждение. Нередкими стали землетрясения в считавшихся до настоящего времени сейсмически спокойных регионах. На Урале, к примеру, фиксируются техногенные землетрясения силой до 5 баллов.
Департаментом также изучаются геодинамические процессы вблизи крупных гидроузлов (водохранилища, гидроэлектростанции), расположенных в сейсмоактивных регионах. Большие колебания уровня воды в гидротехнических сооружениях могут индуцировать техногенные землетрясения.
- У нас подписан договор о научно-техническом сотрудничестве с Институтом океанологии имени П.П. Ширшова Российской академии наук, - говорит Намвар. - Мы планируем разработать систему наземно-космического мониторинга северного Каспия и Прикаспийской впадины, т.е. регионов, прилегающих к местам активной добычи углеводородного сырья. Объединение усилий российских и казахстанских ученых актуально тем, что на территории Каспия есть зоны совместной добычи углеводородов. Решение проблемы безопасности эксплуатации этих месторождений, вопросов их экологической безопасности входит в круг наших задач. В прошлом веке исследование геодинамических процессов происходило наземными методами, но с развитием спутниковых технологий те же задачи можно решать гораздо успешнее и быстрее. В настоящее время разрабатываются методы поиска месторождений с использованием методики дистанционного зондирования Земли (ДЗЗ). Основываясь на данных ДЗЗ и наземных геофизических методов, мы сможем построить трехмерную модель изучаемого участка земной коры и определить вероятные зоны накопления углеводородного сырья.
Создание полноценной национальной системы дистанционного зондирования Земли позволит Казахстану получать абсолютно объективную информацию по самым различным направлениям и не зависеть при этом от возможностей и желания иностранных спутниковых компаний.

№ 421 (16808) от 15.08.2009
Анна ГОНЧАРОВА, Алматы