Комментарий к предыдущему посту.
Момент с разработкой аналитической платформы — очень верный. Кроме того, что мало самих гиперспектральных данных, не хватает и софта по работе с ними (а тот, что есть — платный, вроде ENVI). Это может стать узким местом, ограничивающим спрос на данные, устранить которое призвана платформа.

L3Harris будет разрабатывать сенсор для отслеживания гиперзвуковых ракет

Космические силы США заключили контракт с компанией L3Harris Technologies на сумму 29 млн долларов на разработку датчика, способного отслеживать гиперзвуковые ракеты со средней околоземной орбиты.

Контракт, объявленный 5 июня, определяет L3Harris как возможного третьего поставщика в программе MTC Epoch 1 (сокращение от: missile warning, missile tracking, missile track custody; Epoch 1 — первый этап работ). Два других поставщика — это Millennium Space Systems и Raytheon Technologies.

Спутники для обнаружения ракет на средних околоземных орбитах станут частью многоуровневой системы противоракетной обороны США, которая включает в себя наземные, морские и космические датчики. За разработку низкоорбитального слоя отвечают Агентство космических разработок (SDA) и Агентство противоракетной обороны (MDA).

Кстати, L3Harris уже заключила контракт с SDA и MDA на производство низкоорбитальных спутников слежения за ракетами.

#война

Снимок Sentinel-2 от 22 марта 2022 года, без сжатия.

ЛКШ-2023: регистрация открыта!

Летняя Космическая Школа — это 9 дней лекций, семинаров, экскурсий и космических мероприятий для всех, кто любит космос, и старше 14 лет. Лекторы и эксперты — учёные и специалисты из отрасли. Обучение проходит на настоящих тренажёрах и по современным обучающим материалам.

Десять секций, среди которых каждый найдёт для себя что-то интересное:
▪️ баллистика и орбитальная механика
▪️ стартовые комплексы и ракеты-носители
▪️ спутникостроение и космическая связь
▪️ космические станции и транформируемые конструкции
▪️ дистанционное зондирование Земли
▪️ астрофизика и общая астрономия
▪️ астрофизика высоких энергий
▪️ космическая медицина и психология;
▪️ научная журналистика
▪️ космическое право и управление.

Финалом Школы станет симуляция космического полёта.

Регистрируйтесь и приезжайте, количество мест ограничено: https://space-school.org/letnyaya-kosmicheskaya-shkola-2023/registratciya

Даты: 29 июля — 6 августа.
Место проведения: ИКИ РАН, Москва

Возвращение Эль-Ниньо

Весной 2023 года произошло возвращение Эль-Ниньо — естественного климатического явления, характеризующегося более теплыми, чем обычно, температурами поверхности моря в центральной и восточной тропической части Тихого океана.

Эль-Ниньо связан с ослаблением восточных пассатов и движением теплых вод из западной части Тихого океана к западному побережью Америки. Появление Эль-Ниньо, как правило, имеет широкомасштабные климатические последствия, особенно для стран Тихоокеанского региона.

Одним из способов обнаружить Эль-Ниньо являются измерения температуры поверхности океана — спутниковые и наземные (точнее, производимые на стационарных буях и дрифтерах). Признаки Эль-Ниньо проявляются и на спутниковых измерениях высоты поверхности океана, которая при потеплении воды повышается. Это происходит потому, что более теплая вода расширяется, заполняя больший объем, а более холодная вода сжимается.

На карте показаны аномалии высоты поверхности океана в центральной и восточной частях Тихого океана в период с 1 по 10 июня 2023 года. Оттенки синего цвета указывают на уровень океана ниже среднего, участки нормального уровня океана выглядят белыми, а красный цвет указывает на области, где уровень океана был выше нормы.

Данные для карты получены спутниковыми альтиметрами (высотомерами) Sentinel-6 Michael Freilich и Sentinel-3B SRAL, и обработаны учеными Лаборатории реактивного движения NASA. С карты удалены сигналы, связанные с сезонными циклами и долгосрочными тенденциями уровня океана, и оставлены только аномалии уровня океана.

#вода

Сегодня на космодроме Восточный специалисты предприятий Госкорпорации «Роскосмос» выполнили общую сборку ракеты космического назначения «Союз-2.1б» с гидрометеорологическим космическим аппаратом «Метеор-М» № 2-3 и 42 российскими и иностранными попутными спутниками.
Позже государственная комиссия разрешила вывезти и установить ракету на стартовом комплексе площадки 1С 24 июня.

Ежемесячные обзоры ESPI Insights

Есть такая организация — European Space Policy Institute (ESPI), европейский think-tank в области космонавтики. Штаб-квартира находится в Вене (Австрия). Раз в месяц ESPI публикует обзоры основных событий в космонавтике — ESPI Insights.

Вот несколько новостей из майского выпуска.

🪖 В США пытаются создать Космическую национальную гвардию (Space National Guard). Чем она будет заниматься — неясно. Но у Военно-воздушных сил своя национальная гвардия уже есть, почему бы ей не быть у Космических сил США. Бюрократы из Вашингтона пока сопротивляются…

🛰 Управление перспективных исследовательских проектов Министерства обороны США (DARPA) заключило четыре контракта в рамках программы "Distributed Radar Image Formation Technology" (DRIFT) с компаниями Umbra, PredaSAR (подразделение Terran Orbital), Northrop Grumman и Jacobs. Программа развивает так называемое "Мозаичное военное видение" (Mosaic Warfare Vision) DARPA и направлена на демонстрацию новых методов получения радарных данных от спутниковых группировок. Umbra и PredaSAR, получившие 4,5 млн. долларов и 500 тыс. долларов соответственно, сосредоточатся на совместных методах сбора изображений для повышения возможностей обнаружения объектов. Northrop Grumman и Jacobs получили контракты на сумму до 3.9 млн и 4 млн долларов, и займутся разработкой алгоритмов обработки радарных данных.

🛰 Компании Bayanat и Yahsat из Объединенных Арабских Эмиратов* объявили о комплексной программе, направленной на создание национальной группировки радарных спутников. Группировка из пяти спутников будет создаваться совместно с финской компанией ICEYE. Первый спутник планируется запустить в первой половине 2024 года.

*Bayanat — поставщик геопространственных решений в ОАЭ, Yahsat — основной поставщик спутниковых решений в ОАЭ.

Выпуск ESPI Insights за май 2023 года.

#аналитика #война #SAR

Патентный поиск

Базы данных для патентного поиска: https://wipo-analytics.github.io/manual/databases.html

Нам, для разведочного поиска, хватило Google Patents c экспортом результатов в CSV.

Список патентных баз взят из The WIPO Manual on Open Source Patent Analytics (2nd edition). Это официальное руководство Всемирной организации интеллектуальной собственности (ВОИС) по проведению патентных исследований с помощью бесплатных программных инструментов. Описано, как скачивать, обрабатывать и визуализировать патентные данные в R. Предварительных знаний в области программирования не требуется.

#R

Режим “черного неба”

"Черное небо" — это режим, который вводится при возникновении метеорологических условий, когда затруднено рассеивание вредных примесей в атмосфере.

Нисходящие потоки воздуха при антициклоне 1️⃣, характерном для азиатской части России зимой, прибивают загрязняющие вещества к земле. Поэтому в это время года в городах Сибири часто вводят режим "черного неба".

Как это явление видно из космоса (и видно ли оно вообще) — рассмотрим на примере Красноярска, где режим “черного неба” объявлялся 16–18 марта 2023 года.

Нам понадобится продукт MCD19A2. Это комбинация данных MODIS Terra и Aqua, содержащая значения оптической толщины аэрозоля (aerosol optical depth, AOD).

Аэрозолями называют твердые или жидкие частицы, содержащиеся в воздухе. Оптическая толщина аэрозоля характеризует количество света, потерянное из-за наличия аэрозолей на вертикальном пути света через атмосферу. Значение AOD = 0.01 соответствует чрезвычайно чистой атмосфере, а значение AOD = 0,4 — сильному туману.

В данных MCD19A2 содержатся две оценки AOD — ‘Optical_Depth_047’ и ‘Optical_Depth_055’.
Первая рассчитана на основе синего канала MODIS (0.47 мкм), вторая — на основе красного (0.55 мкм). Обычно в литературе советуют использовать ‘Optical_Depth_055’, как более надежную, но мы посмотрим обе. Облачность в данном продукте уже отмаскирована, а качество измерений AOD характеризует маска качества 'AOD_QA', точнее ее биты с 8-го по 11-й. Работают с ней так же, как с маской облачности.

На рисунке 2️⃣ показана средняя оптическая толщина аэрозоля за 5–20 марта 2023 года (‘Optical_Depth_047’). Видно, что большая часть территории города отмаскирована из-за облачности. Даже участок, для которого известны значения оптической толщины, построен по данным 19 марта, уже после окончания “черного неба”.

Код: https://code.earthengine.google.com/b755a545e548b628ebf7c75d005d404d

Таким образом, спутниковые измерения AOD в оценке “черного неба” не помогут — нужны данные наземных измерений. У нас таких данных нет, зато мы располагаем результатами моделирования.

Помните модель GEOS (Goddard Earth Observing System)? На Google Earth Engine представлены данные GEOS Composition Forecast — данные моделирования химического состава атмосферы с высоким пространственным разрешением (0,25°).

Возьмем ретроспективные данные, воспроизводящие (replay) расчеты GEOS-CF за 16–17 марта 2023 года. Среди нескольких десятков переменных, нас интересует ‘AOD550_BC’ — оптическая толщина аэрозоля, связанного с сажей (black carbon). Расчеты показывают, что ситуация с аэрозолем в воздухе на Красноярском была, вроде бы, не так плоха. Особенно, если сравнивать ее с некоторыми районами Китая. На практике, сравнивать нужно именно с местными условиями — строить временные ряды оптической толщины аэрозоля для окрестностей Красноярска и соответствующие региональные карты.

Кроме ретроспективных данных, на GEE есть прогнозы, сделанные GEOS-CF на срок до 5 суток. В этих данных нас больше всего интересует концентрация мелких твердых частиц (PM2.5). Для выбора интересующей даты прогноза используют свойства 'creation_time' и 'forecast_time'. Прогноз на 28 июня представлен на рисунке 3️⃣ .

Код: https://code.earthengine.google.com/e0465c6a9123a89fc70ba8a5d1e534dd

Ясно, что в этом виде карта не пригодна для практического применения. Но у вас есть все, чтобы довести ее до нужного состояния.

#атмосфера #GEE #данные

Радар с синтезированной апертурой

Ранее мы столкнулись с проблемой низкого разрешения радара по азимуту (вдоль направления полета). Чтобы увеличить это разрешение, нужно увеличивать длину антенны. Но длинная антенна рано или поздно перестанет помещаться под головной обтекатель ракеты-носителя. Есть другой способ решения этой проблемы. Его мы и рассмотрим.

В 1952 году Карл Уайли, инженер компании Goodyear Aircraft Cooperation, сделал важное открытие, которое позволило решить проблему разрешения по азимуту. Он заметил, что существует однозначное соответствие между координатой отражающего объекта вдоль пути радара (относительно радара) и мгновенным доплеровским сдвигом частоты сигнала, отраженного этим объектом (и полученного радаром). Далее он предположил, что частотный анализ записанных сигналов обеспечит более высокое разрешение вдоль направления полета, чем то, которое достигается системами без учета частоты (фазы) отраженного сигнала. Открытие Уайли назвали “синтезом апертуры”* и оно является ключевым элементом всех современных радарных систем с высоким разрешением.

На рисунке 1️⃣ показаны последовательные положения антенны, в которых радар испускает импульсы. Каждый импульс направляется к цели (Т), а отраженные от цели сигналы (отклики) собираются той же антенной. Радарная система сохраняет фазы откликов для каждого положения радара, по мере перемещения реального луча через сцену. Так как скорость движения космического аппарата с радаром намного меньше скорости, с которой распространяются импульсы (скорости света), то каждая точечная цель, за время перемещения радара в ее окрестности, оказывается освещенной тысячами импульсов.

Доплеровский сдвиг — это изменение частоты волны в зависимости от относительных скоростей передатчика и цели. В пределах широкого луча антенны (рисунок 2️⃣), отклики от объектов, расположенных впереди радарной платформы, будут иметь более высокие частоты. И наоборот, отклики из области позади радарной платформы будут иметь более низкие частоты. Отклики от объектов, расположенных вблизи центральной линии ширины луча, будут иметь незначительный сдвиг частоты или не будут иметь его вовсе.

Система обработки сигналов радара выполняет взвешивание, сдвиг и суммирование всех этих тысяч сигналов, фокусируясь на каждой точечной цели по очереди. Затем она строит изображение, помещая полный энергетический отклик, полученный при фокусировке на конкретной цели, в положение на изображении, соответствующее этой цели.

Таким образом, обрабатывая отклики в соответствии с их доплеровскими сдвигами, можно получить очень малую эффективную ширину луча: энергия отраженного сигнала, распределенная по многим импульсам, концентрируется в одном месте, благодаря обработке сигнала. Это приводит к огромному увеличению энергии отклика от цели, по сравнению с откликом от единичного импульса. Благодаря этому, удается синтезировать космические антенны, длиной в несколько километров. Все космические радары, служащие для получения изображений, являются радарами с синтезированной апертурой (РСА) или, по-английски, Synthetic-aperture radar (SAR).**

Итак, последовательные положения реальной антенны рассматриваются так, как если бы они были последовательными элементами одной длинной антенны. На рисунке 3️⃣ видно, что цели, расположенные ближе к траектории радара, просматриваются пропорционально меньшим количеством элементов синтезированной антенны, чем точки на дальней дистанции. То есть эффективная длина антенны увеличивается с дальностью. Это приводит к практически постоянному разрешению по азимуту независимо от дальности (рисунок 4️⃣).

*Фактически, речь идет о синтезе длины антенны.

**Поэтому по отношению к космическим радарам мы рассматриваем термины “радар” и “SAR” как синонимы.

#SAR #основы