Американская компания начала предлагать коммерческие услуги по радиолокационному зондированию земной поверхности с орбиты. Разрешение составило 50 сантиметров на пиксель – это наиболее высокое значение среди доступных на рынке. Изображения создаются с учетом удобства использования даже для пользователей без специальной подготовки.
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.
Получение изображений земной поверхности вблизи реального времени и с высоким разрешением необходимо для различных организаций, включая коммерческие и государственные структуры. В частности, компания рассчитывает, что их орбитальная группировка позволит спасать жизни во время стихийных бедствий и обеспечит своевременный мониторинг инфраструктуры. Таким образом, область применения достаточно обширна.
Клиентам компания предоставляет монохромные изображения. Они формируются с помощью радиолокационного синтезирования апертуры ( synthetic-aperture radar, SAR) сантиметрового диапазона (X-band). Благодаря этому, изображения можно получать в любое время суток и при любых погодных условиях. И что особенно важно, существует возможность увидеть даже то, что скрыто от видимого света. К примеру, под тканевыми навесами, шатрами или тонкими пластиковыми и деревянными конструкциями.
Долгое время на рынке спутниковой съемки доминировали компании, предоставляющие оптические снимки в разных спектральных диапазонах. Однако у них присутствуют заметные ограничения, связанные с погодными условиями и уровнем освещенности земной поверхности. Расшифровка радиолокационных данных дистанционного зондирования Земли традиционно требует участия опытных специалистов, что объясняется спецификой радаров и их разрешающей способностью. Поэтому до недавнего времени SAR-ранее дистанционное зондирование Земли не предлагалось широкому кругу коммерческих заказчиков и, как правило, заказывалось государственными организациями и научными институтами.
Современные спутниковые радары способны обеспечить детализацию, разрешение которой составляет менее 50 сантиметров на пиксель. Однако стоит учитывать, что это разрешение справедливо лишь для одной из осей, поэтому пиксель не является квадратным. По второй оси разрешение может достигать метра (например, 100х25 сантиметров, что является одним из лучших показателей на рынке). Кроме того, на изображение накладываются особенности отражения радиоволн от различных объектов. В результате, для человека, не знакомого с данной технологией, полученное изображение может показаться совершенно неясным.
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.
Сейчас в орбитальной группировке Capella всего один работающий спутник под номером два и кодовым наименованием Sequoia. Он был выведен на солнечно-синхронную орбиту высотой 550х536 километров 31 августа 2020 года с помощью ракеты Rocketlab Electron. До этого, в 2018 году, компания из Калифорнии также представила прототип Denali. Невероятно, но размеры этих устройств поражают.
Спутники Capella Space разительно отличаются от всех ранее используемых SAR-аппаратов, предназначенных для работы с изображениями высокого разрешения. Эти устройства относятся к классу кубсатов и имеют вес приблизительно 100 килограммов. В сложенном состоянии их размеры не превышают габариты обычной стиральной машины, однако на орбите они раскрывают антенны, увеличивая их протяженность до нескольких метров. Согласно информации, размещенной на официальном сайте компании, ее спутники являются настоящим примером инженерного мастерства. В Sequoia (Capella-2) более 100 отдельных электронных плат, 400 метров проводов, а исходный код программного обеспечения превышает 250 тысяч строк C, 10 тысяч на Python и еще полмиллиона строк инструкций для программируемых контроллеров ( FPGA).
Удивительно, но исходное разрешение снимков до обработки составляет от 5 до 10 сантиметров на пиксель. Для получения финального изображения, свободного от шумов и искажений, требуется несколько таких кадров, и этот метод построения изображения называется InSAR. Благодаря тому, что спутник способен удерживать наблюдаемую область в поле зрения на протяжении примерно минуты, были достигнуты столь значительные результаты. Этот режим работы даже имеет собственное название Spotlight Mode — для его осуществления Sequoia отклоняется целиком.
Необычно, но разрешение в 50х50 сантиметров на пиксель является допустимым качеством изображения для коммерческих заказчиков, что обусловлено требованиями американского законодательства. Для государственных структур Capella может предоставлять и вдвое более четкие снимки (25х25 сантиметров на пиксель). Глава стартапа Паям Баназадеш ( Payam Banazadeh) компания выражает надежду на скорое снятие ограничений со стороны регулирующих органов.
Нельзя сказать, что у Capella Space нет конкурентов даже при столь впечатляющих характеристиках продукта. Еще весной компания Iceye заявила, что ее спутники массой 100 килограммов продемонстрировали возможность SAR-изображения с разрешением 10х10 сантиметров на пиксель. Однако эти устройства пока не используются в коммерческих целях.