20.07.2012

НАСА отмечает 40 лет программы Landsat

Исполняется ровно 40 лет со дня запуска первого спутника американского проекта Landsat — самой длительной программы наблюдения Земли из космоса.

Главное достижение Landsat — возможность увидеть, как поверхность Земли меняется со временем.

Многое из того, что нам теперь кажется обычным и даже набившим оскомину, спутники Landsat увидели впервые — например, тропические леса Амазонии. Из года в год зонды рассказывали о системном и быстром обезлесении, буквально заставив мировое экологическое сообщество сплотиться.

Другой регион, о котором во всех подробностях мы узнали только благодаря Landsat, — Антарктида, где сбор даже самых основных данных (скорость ветра, температура) полевыми методами требует нечеловеческой выносливости. А спутники, пролетающие над континентом по 16 раз в сутки, дали нам первые крупномасштабные и полноцветные карты Антарктиды. С их помощью учёные следят за изменением климата, ледниками, колониями пингвинов.

Сразу после запуска первого спутника Landsat сотрудники «Большого эксперимента по оценке сельскохозяйственных площадей» заинтересовались, можно ли из космоса увидеть, какие растения выращиваются и где. В 1979 году с помощью зондов специалисты предсказали урожай советской пшеницы. Когда СССР обнародовал официальные данные, оказалось, что американцы были правы на 90%. Тем самым удалось доказать, что спутники можно использовать для глобального мониторинга пищевых ресурсов и эффективности той или иной политики в обеспечении продовольствием.

Сегодня в архиве Landsat свыше трёх миллионов изображений, а начиналось всё с фотографий, сделанных первыми космонавтами. Но Стюарта Удолла, министра внутренних дел в кабинетах Кеннеди и Джонсона, вдохновил вовсе не «голубой мраморный шарик», а фотография, живописавшая загрязнение воздуха в его родной Аризоне.

Удолл и без того знал, что творят электростанции, но вид из космоса давал полное представление о масштабах катастрофы. Было очевидно, что спутники — это новый способ взглянуть на планету. В конечном счёте была разработана программа «Спутниковая технология для исследования земных ресурсов» (Earth Resources Technology Satellite, ERTS).

Первый спутник, ERTS-1, был запущен 23 июля 1972 года и действовал в течение шести лет. Его долговечность и качество снимков превзошли все ожидания. Вскоре НАСА объявило о видах на второй спутник. Он должен был называться ERTS-B, но здравый смысл победил. «Казалось очевидным, что ERTS произносить неудобно», — вспоминал в 2005 году Уильям Стоуни, заведовавший в 1970-х в НАСА программами наблюдения Земли. Таким образом, ERTS-1 переименовали в Landsat 1, и семейство пополнилось Landsat 2 в 1975 году и Landsat 3 — в 1978-м.

В 1979 году президент США Джимми Картер заложил основу для передачи программы в ведение Национального управления океанических и атмосферных исследований (NOAA) с переходом с исследовательского на оперативный режим работы. Landsat 4 был запущен в 1982 году, Landsat 5 — в 1984-м, и тогда же конгресс принял закон о коммерциализации программы. Через год заботу о спутниках взяла на себя только что созданная Earth Observation Satellite Company (EOSAT), выигравшая продолжительные торги.

Однако коммерциализация себя не оправдала. В стремлении возместить издержки NOAA повысило расценки на некоторые виды данных Landast почти на 600%. Поэтому EOSAT переключилась на самых крупных клиентов вроде Пентагона, а также нефтяные и горнодобывающие компании. Разумеется, глобальный охват был никому не нужен, и научная ценность данных резко снизилась.

В 1989 году дефицит финансирования привёл к тому, что NOAA попросило отключить два оставшихся спутника. Но, к счастью, они продолжали пользоваться спросом у частных клиентов, поэтому программа не прервалась. Landsat 5 проработал в общей сложности 28 лет.

В 1992 году конгресс принял закон, который снова вернул Landsat под крыло федерального бюджета. Попытка запуска Landsat 6 в 1993 году завершилась провалом. Landsat 7, последний на сегодня, отправился на орбиту в 1999 году. Восьмой планируется запустить в 2013-м.

Согласно первоначальному плану, Landsat 1 должен был полагаться на специальные телевизионные камеры — «видиконы с возвращаемым лучом» (return beam vidicons, RBV). Но компания Hughes Aircraft придумала сканер на основе новой тогда технологии волоконной оптики, который позволял получать изображения Земли в виде полос. Это устройство имело движущуюся часть — осциллирующее зеркало. Многие специалисты сомневались в том, что движущаяся часть сможет долго работать в космосе, к тому же учёные были недовольны полосами. Но сканер имел более широкий спектральный диапазон, чем «ребикон». Например, одна полоса предназначалась для регистрации поглощения хлорофилла, другая — для содержания воды в листьях, третья могла обнаружить влагу в почве...

Несмотря на скептицизм, мультиспектральный сканер поставили на борт, и сразу после запуска критики взяли свои слова обратно, ибо первые же изображения продемонстрировали потрясающую детализацию. Вскоре «ребикон» вышел из строя — словно для того, чтобы победа сканера оказалась наиболее полной.

Четвёртый и пятый спутники были дополнительно оборудованы инструментом Thematic Mapper, который обладал более высоким пространственным разрешением и мог собирать данные в трёх других спектральных полосах.

Седьмой Landsat получил усовершенствованную версию этого прибора под названием ETM+ — уже с восемью полосами. К сожалению, в 2003 году сканер частично вышел из строя, так что 22% каждого изображения терялось. Но методы составления нескольких изображений позволили обойти эту проблему, и данные Landsat 7 используются до сих пор.

Дмитрий Целиков

Источники:

1. КОМПЬЮЛЕНТА