***** 1 - Институт космических исследований ИКИ РАН

Report
1
Устойчивому развитию современной цивилизации препятствует
совокупность угроз природного и техногенного характера.
Только в 2008 году на планете произошло 137 природных
и 174 техногенных катастроф, унёсших около четверти
миллиона человеческих жизней.
По данным международных организаций за 1970-2000 гг.
сумма ущерба, в который Человечеству обошлись природные
и техногенные бедствия, составила около
1,5 триллиона долларов США.
Наиболее распространенными источниками стихийных
бедствий являются метеорологические, климатические и
тектонические явления. Прогнозировать их наступление,
предупреждать о таких явлениях и вызываемых ими
бедствиях, катастрофах и (или) ЧС техногенного характера во
всех отношениях выгоднее, чем реагировать на
последующие разрушительные последствия.
Поскольку возникновение трети чрезвычайных ситуаций
техногенного характера обусловлено природными
причинами, эффективный контроль и прогноз
геофизической обстановки в окрестностях размещения
сложных технических систем позволил бы избежать многих
аварий и катастроф.
2
Опасности солнечного, лунного и космического происхождения
Аномальная солнечная активность
Аномальные возмущения
геомагнитного поля
Астероидная, кометная и метеорная угроза
Опасные и катастрофические природные явления
Землетрясения с магнитудами М>6…7
Гигантские цунами
Извержения вулканов
Лесные пожары
Ураганы, смерчи, торнадо
Засухи
Лавины, оползни, сели
Паводки и наводнения
3
Техногенные аварии, чрезвычайные ситуации и катастрофы
Аварии и катастрофы на особо опасных объектах
Чернобыль
Саяно-Шушенская ГЭС
Транспортные катастрофы
АЭС Фукусима-1
Масштабные пожары на объектах нефтедобычи
Крупные аварии на нефте- и газопроводах
Негативные антропогенные воздействия на окружающую среду
Деградация сельхозугодий
Глобальный характер загрязнений водной среды
Растущие масштабы техногенного загрязнения атмосферы
4
Время проявления
Предвестники землетрясений с магнитудами М ≥ 5
Месяцы
Сутки
Часы
Минуты
(1-12)
(1-30)
(1-24)
(1-60)
3...1
Возможность выявления предвестников
техническими средствами
Достоверность
проявления
космическими
авиационными
наземными
(совместно с др.
предвестниками)
30...1
+
―
Сейсмографы
Высокая
30...5
+
+
Магнитометры
Средняя
+ ИК-съемка
Аэрофотосъёмка в
ИК-диапазоне
+
Средняя
+
―
Гравиметры
Слабая
1. Литосферные
Форшоковые мелкие землетрясения
Возмущения геомагнитного поля
Изменение температурного режима приповерхностных слоёв и
поверхности Земли
Изменение локального гравитационного поля
Движения земной коры и деформации горных пород
30...1
6
30...1
120...12
+ РЛ-съёмка
Съемка с исп-м
лазерных источников.
Радиоинтерферо- Триангуляционная
метры
сеть
+
Средняя
2. Атмосферные
Эмиссия радона в приземной атмосфере
Повышение концентрации субмикронного аэрозоля
3
1,5...1
30...1
23...1
+ Лидары
30...2
5...1
Свечение атмосферы, оптические эмиссии
5...2
23...1
59...1
Появление аэрозольных облаков
3...1
30...1
40
Температурные аномалии в приземном слое
Изменение химического состава атмосферных газов
30...1
3
30...1
23...1
+ Лидары
+
+
+ ИК-съемка
+ Много- и
гиперспектральная
съемка. Лидары
Выстраивание облаков над активными разломами земной коры перед
землетрясением, изменение грозовой обстановки
5...3
+ Съёмка в
видимом и ИКдиапазонах
Лидары,
газоанализаторы,
радиометры
Средняя
+ Лидары
+
+
+
Лидары
Средняя
+
+
+
Средняя
+ Лидары.
Аспираторы
Лидары.
Аспираторы
Слабая
+ Аэрофотосъёмка
Метеостанции.
Оптические средства
Средняя
+ Лидары.
Аспираторы
Слабая
Слабая
3. Ионосферные
Изменения в структуре нижней ионосферы
Возрастание интенсивности э/м излучения в верхней ионосфере
Появление геомагнитных пульсаций (0,02-0,1 Гц)
Взаимодействие э/м излучения с частицами плазмы
Модификация нижней ионосферы
Деформация нижнего края ионосферы
Увеличение потока энергичных частиц из магнитосферы в верхнюю
ионосферу
Резкие изменения концентрации электронной компоненты в слое F2
ионосферы, появление в нём масштабных неоднородностей
Изменение критических частот и плотности Е- и F-слоёв ионосферы
Временные вариации полного электронного содержания ионосферы
30...10
5
30...10
5
2
2
12...2
10...20
10...30
8...1
59...0
+
3...2
3...1
10
23...2
59...0
Использование малых и микро-КА с широким набором
специальной бортовой аппаратуры: ионозонды;
магнитометры; приёмники НЧ и ВЧ радиоизлучения;
Фурье-спектрометры; детекторы элементарных
частиц; ИК-радиометры и др.
Средняя
Средняя
Слабая
Слабая
Слабая
Слабая
Высокая
Высокая
Средняя
Средняя
5
Проект МАКСМ – активно продвигаемая на международном уровне инициатива российских научных и общественных
организаций по созданию системы, предназначенной для эффективного предупреждения мирового сообщества о
грозящих природных и техногенных угрозах глобального характера, в том числе и космического происхождения.
 Раннее предупреждение о стихийных бедствиях и техногенных катастрофах посредством их глобального и эффективного прогнозирования и
совместного использования средств космического, авиационного и наземного мониторинга всего мира.
 Обеспечение социально-экономической, сейсмической, экологической и геофизической безопасности, предотвращение глобальных
космических угроз (астероиды, космический мусор и т.п.) наряду с объединением и совместным развитием информационных, навигационных и
телекоммуникационных ресурсов для решения общегуманитарных проблем (дистанционное обучение, защита культурных ценностей , медицина
катастроф и др.).

Постепенное формирование информационного пространства «глобальной безопасности».
6
Проект МАКСМ не является альтернативой
существующим и перспективным системам мониторинга
и предупреждения о глобальных угрозах. МАКСМ
предусматривает максимальное использование
их потенциала на более высоком уровне интеграции.
Глобальности угроз должно быть
противопоставлено глобальное объединение
усилий мирового сообщества.
GMES
GEOSS
СККП
NORAD
Sentinel Asia
СПАЙДЕР-ООН
Disaster Charter
NAVSTAR
ГЛОНАСС
GALILEO
CEOS
SERVIR
7
GEOSS
GМES
Глобальная система
систем наблюдения Земли
Система глобального
мониторинга в интересах
окружающей среды и
безопасности
DMС
МАКСМ
Международная система
мониторинга стихийных
бедствий
Международная
аэрокосмическая система
глобального мониторинга
Мониторинг и прогнозирование
изменений в глобальной
окружающей среде с
использованием всех
возможных систем наблюдения
Земли в интересах широкого
круга пользователей
Геоинформационные услуги в
областях охраны окружающей
среды и обеспечения
безопасности, связанные с
деятельностью Европейского
Союза и Европейского
космического агентства
Снабжение оперативной
информацией государст-венных
организаций и широкой
общественности в целях
раннего предупреждения и
оценки последствий катастроф в
Азиатско-Тихоокеанском регионе
Сокращение масштабов
последствий природных
катастроф путем
предоставления бесплатных
спутниковых данных ДЗЗ
Снабжение оперативной
информацией организаций и
агентств по борьбе и
ликвидации последствий ЧС
Мониторинг земной поверхности и
околоземного пространства в
интересах решения задач
прогнозирования ЧС.
Навигационно-информационное
обеспечение.
Дистанционное обучение
специалистов.
74 государства и 51
участвующая организация
Италия, Германия, Израиль,
Канада, Франция и др.
18 стран АзиатскоТихоокеанского региона,
7 международных организаций
Европейское космическое
агентство, Франция, Канада,
Индия, США, Япония. Аргентина.
Алжир, Великобритания. Китай,
Таиланд, Нигерия, Турция
РФ, США, Канада, страны ЕС,
страны Азиатско-Тихоокеанского
региона, Африки, Южной и
Центральной Америки
Существующие и перспективные
системы наблюдения Земли
космического и другого
базирования
ОГ, состоящая из спутников
наблюдения различного
целевого назначения (Sentinel,
Spot, Pleiades, Jason, SMOS,
Calipso, Parasol, Mega Tropiques,
JADS)
Предусматривается
использование данных от всех
космических систем
дистанционного зондирования, а
также
от наземных датчиков
Предусматривается
использование данных от
спутников ДЗЗ стран-членов
Хартии(ALOS, Terra+Aqua,
TRMM,GPM и др.)
7 КА на ССО высотой 600-750 км
6 КА на ГСО;
До 10 КА на ССО высотой
600-700 км;
использование авиационных
средств мониторинга;
использование данных от КА
других систем
Оптико-электронная аппаратура,
многоканальные радиометры,
радиолокаторы
Оптико-электронная аппаратура,
многоканальные радиометры,
радиолокаторы
Радиометры;
радиолокатор;
оптико-электронная аппаратура
Оптико-электронная аппаратура,
многоканальные радиометры,
радиолокатор
Оптико-электронная аппаратура
Радиометры видимого и ИКдиапазонов, магнитометры, массанализаторы, спектрометры, ОЭА и
др.
Космические снимки земной
поверхности (монохром., в
цвете), интерпретированные
данные ДЗЗ.
Периодичность наблюдения:
1-2 часа.
Космические снимки,
радиолокационные
изображения, информация о
полях и параметрах
поверхностного движения Земли
Комбинированные космические
снимки с наложением видовой
информации на
картографическую основу, по
проекту «Цифровая
Азия»(разрешение 2,5 м)
Космические снимки,
изображения с цифровых
видеокамер на местах.
Временной интервал ответа на
запрос : 24-36ч.
Космические снимки с
разрешением для цветных 32м,
для моно- 4 м. Периодичность
набл. : 1 раз в сутки
Оперативная специнформация об
изменениях в литосфере,
атмосфере и ноосфере Земли, ее
спецобработка и передача в соотв.
органы
Ограниченные возможности
бортовой аппаратуры и
отсутствие собственной
орбитальной группировки не
обеспечивают решения
задачи прогнозирования
стихийных бедствий и
техногенных катастроф
Ограниченные возможности
бортовой аппаратуры не
обеспечивают задачи
прогнозирования ЧС.
Трудности координации по
обработке разнородной
информации
Не обеспечивается в полной
мере решение задачи
прогнозирования ЧС.
Относительно низкая
оперативность, отсутствие
развернутой наземной
инфраструктуры
Решение задачи краткосрочного
прогнозирования ЧС.
Оптимальная архитектура системы
(ОГ с соотв. боровой
таппаратурой, авиасредства,
наземный комплекс).
Нав.-инф. обеспечение и
дистанционное обучение.
В стадии развертывания
Функционирует
Не обеспечивает комплексное
решение задачи
прогнозирования ЧС.
Зависит от большого
количества разнородных систем
наблюдения Земли;
Трудности координации по
обработке разнородной
информации
В стадии создания
Используемый состав
бортовой аппаратуры
спутников не позволяет
проводить комплексный
анализ и оперативное
прогнозирование отдельных
природных явлений
(например, землетрясений).
В стадии развертывания
Sentinel Asia
Система предупреждения Проект «Международная
о катастрофах и
Хартия «Космос и крупные
стихийных бедствиях
катастрофы»
В стадии развертывания
В стадии инициации
8
9
Проект получил широкое официальное международное признание и поддержку. Одним из основных результатов институализации Проекта МАКСМ
стало формирование в июле 2010 года его управляющего органа – Международного комитета по реализации Проекта МАКСМ (МКР). Основная цель
создания МКР – привлечение общественного внимания к Проекту на национальном и международном уровнях, консолидация профильных учёных и
специалистов, а также потенциала предприятий и организаций под реализацию концепции системы, поиск новых идей и технических решений,
административных и финансовых ресурсов под создание МАКСМ.
Космические агентства и
приравненные к ним по статусу
государственные структуры
МКР – неправительственная, общественная организация, в
НИУ и ВУЗы
составе которой 75 официальных членов и наблюдателей,
представляющих более 30 стран и международных организаций.
На первой рабочей сессии Комитета, которая состоялась в
сентябре 2010 года в дни работы 61-го Международного
конгресса астронавтики в Праге, был принят Устав Комитета,
одобрен план работы на 2011 год, а также решение о
регистрации МКР. Комитет уже заключил более 60-ти
меморандумов о сотрудничестве с профильными
Национальные Академии наук
национальными, региональными и международными
организациями по всему миру.
Предприятия
ракетнокосмической
отрасли
Международные организации
и частные компании
Неправительственные
организации
Структура
Международного комитета по реализации Проекта МАКСМ
Правление
Подкомитеты
Научно-технический
Организационный
Политико-правовой
Гуманитарный
Финансовоэкономический
Исполнительный Секретариат
(исполнительный орган Комитета)
10
Специализированный орбитальный сегмент
МКА и микро-КА
на низких орбитах
Привлекаемые ресурсы
космических систем
навигации и
телекоммуникаций
Унифицированные
платформы микро-КА на ГСО
Два эшелона КАтелескопов
Авиационный сегмент
Самолёты
Самолёты
Самолёты
Самолёты
Самолёты
Вертолёты
Средства
Средства
запуска
КА
авиационного
Средствазапуска
запускаКА
КАавиационного
авиационного
базирования
базирования
базирования
Самолёты
Самолёты
Дирижабли
Шары-зонды
Шары-зонды
Шары-зонды
Средства
запуска
авиационного
Средства
запускаКА
КА
авиационного
Беспилотные
летательные
базирования
базирования
аппараты
Привлекаемые ресурсы
космических систем
мониторинга
«Космос и крупные
катастрофы»
NAVSTAR
ГЛОНАСС
GEOSS
GMES
Наземный сегмент
Комплекс средств
выведения КА
GALILEO
Системы космической
связи и ретрансляции
Комплекс средств
управления КА
DMC
Sentinel Asia
Наземная глобальная подсистема обеспечения потребителей
мониторинговой информацией
ИОНОСАТ…
Международные
Международные
центры
управления
Международныецентры
центрыуправления
управления
вввкризисных
кризисных
ситуациях
кризисныхситуациях
ситуациях
Терминалы
медицины
катастроф
Терминалы
дистанционного
обучения
Региональные
управления
Региональные
центры
управления
Региональныецентры
центры
управленияв
ввкризисных
кризисных
ситуациях
кризисныхситуациях
ситуациях
Региональные
Региональные
центры
сбора
обработки
Региональныецентры
центрысбора
сбораиииобработки
обработки
мониторинговой
мониторинговой
информации
мониторинговойинформации
информации
Пункты приёма мониторинговой информации
Наземный специальный комплекс навигационноинформационной подсистемы
Средства наземного
мониторинга
(датчики)
11
От Российской Федерации
Федеральное космическое агентство
НИИ КС имени А.А. Максимова –
Филиал ФГУП «ГКНПЦ им. М.В. Хруничева»
От Республики Беларусь
От Республики Казахстан
Национальная Академия наук
Республики Беларусь
Научно-инженерное республиканское
унитарное предприятие
«Геоинформационные системы»
Национальное космическое агентство
Республики Казахстан
АО «Национальный центр космических
исследований и технологий
От Украины
Национальное космическое агентство
Украины
От Республики Армения
Национальная академия наук Республики Армения
Институт геофизики и инженерной
сейсмологии имени А.Г. Назарова
Институт радиофизики
и электроники
Институт проблем
информатики и автоматизации
Бюраканская астрофизическая
обсерватория им. В.А. Амбарцумяна
12
Направления научно-технического участия Национального космического агентства и
профильных научно-исследовательских учреждений Украины в Проекте МАКСМ
Национальное космическое агентство Украины
Создание технологического и организационного заделов для использования информации космического мониторинга в
интересах обеспечения полного цикла информационного обмена при решении задачи предупреждения о предстоящих
глобальных катастрофах природного и техногенного характера (раннее предупреждение, минимизация ущерба).
Институт космических исследований Национальной академии наук Украины
1. Определение технического облика МАКСМ.
2. Разработка орбитального и наземного сегментов МАКСМ.
НИИ проблем механики и прогрессивных технологий
1. Внедрение в Проект МАКСМ новых энергосберегающих и экологически чистых технологий.
2. Продвижение технических предложений по разработке и созданию альтернативных источников энергии.
Направления научно-технического участия Национальной академии наук и профильных
научно-исследовательских учреждений Республики Беларусь в Проекте МАКСМ
Национальная академия наук Республики Беларусь
1. Определение облика наземной инфраструктуры МАКСМ (включая вопросы сбора, обработки, хранения и
распространения мониторинговой информации), в том числе в рамках работ по Многофункциональной космической
системе союзного государства (МФКС).
2. Разработка орбитального сегмента МАКСМ, в том числе в рамках работ по МФКС.
Объединенный институт проблем информатики
1.Определение принципов и методологии интегрирования в рамках МАКСМ разнородных информационнонавигационных и телекоммуникационных ресурсов.
2. Разработка интегрированного информационного ресурса МАКСМ.
Научно-инженерное республиканское унитарное предприятие «Геоинформационные системы»
1. Систематизация методов дистанционного зондирования и краткосрочного прогнозирования наступления
катастрофических природных и техногенных событий и оценка их эффективности.
2. Разработка обобщающих математических моделей прогнозирования чрезвычайных природных и техногенных
явлений и катастроф.
Направления научно-технического участия Национального космического агентства
Республики Казахстан в Проекте МАКСМ
1. Исследование оптимальных механизмов интеграции Проекта МАКСМ с существующими
международными
мониторинговыми системами (GMES, GEOSS, Sentinel Asia и др.).
2. Создание технологического и организационного заделов для использования информации космического мониторинга
в интересах обеспечения полного цикла информационного обмена при решении задачи предупреждения о предстоящих
глобальных катастрофах природного и техногенного характера (раннее предупреждение, минимизация ущерба).
13
Направления научно-технического участия институтов и организаций
Национальной академии наук Республики Армения в Проекте МАКСМ
Бюраканская астрофизическая
обсерватория им. В.А. Амбарцумяна
1. Проведение исследований в части мониторинга и раннего обнаружения объектов, сближающихся с Землёй, оценки
опасности засорения околоземных орбит, а также иных угроз в космосе и из космоса.
2. Определение методологии интегрирования в рамках МАКСМ разнородных информационных ресурсов в части
создания каталогов потенциально опасных космических объектов.
3. Исследование и применение информационных технологий в интересах реализации гуманитарной составляющей
Проекта МАКСМ, в том числе в части перспективных форм и методов дистанционного образования.
Институт геофизики и инженерной
сейсмологии имени А.Г. Назарова
1. Проведение исследований в рамках Проекта МАКСМ в части:
• изучения процессов, происходящих в Земной коре, сейсмичности и напряжённо-деформированного состояния очаговых
зон сильных землетрясений;
• поиска предвестников землетрясений;
• совершенствования существующих и разработки новых методик и моделей сейсмической опасности и рисков;
• разработки и создания геофизических приборов, которые могут быть использованы в составе МАКСМ.
2. Исследование и применение информационных технологий в интересах реализации гуманитарной составляющей
Проекта МАКСМ, в том числе в части перспективных форм и методов дистанционного образования.
Институт радиофизики
и электроники
1. Проведение в исследований и разработок в рамках Проекта МАКСМ в части:
• развития радиофизических методов и создания СВЧ-устройств и систем для авиационного и космического сегментов
МАКСМ (мониторинга поверхности, атмосферы и ионосферы Земли);
• создания новых функциональных элементов и металлодиэлектрических волно-ведущих структур для ТГц диапазона,
исследования полупроводниковых нано-гетеро-структур и тонкоплёночных материалов в перспективной инфракрасной
оптоэлектронике и радиолокационной аппаратуре космического мониторинга;
2. Исследование процессов генерации и распространения электромагнитных волн и движения заряженных частиц в
плазменных средах.
Институт проблем
информатики и автоматизации
1. Разработка компьютерных технологий в системах получения, обработки и доведения до потребителей информации
прогнозного мониторинга.
2. Определение принципов и методологии интегрирования в рамках МАКСМ разнородных информационнонавигационных и телекоммуникационных ресурсов, в том числе с использованием ГРИД-технологий.
3. Обоснование принципов и подходов к управлению МАКСМ, включая вопросы сбора, обработки, хранения и
распространения мониторинговой информации.
4. Обоснование принципов применения информационных технологий в интересах реализации гуманитарной
составляющей Проекта МАКСМ, в том числе в части перспективных форм и методов дистанционного образования.
14
Ожидаемый эффект от создания и эксплуатации МАКСМ
может рассматриваться в трех аспектах:
аспект
 сохранение жизни и здоровья тысяч
людей на Земле за счет оперативного
контроля, прогнозирования и раннего
предупреждения о природных и
техногенных катастрофах и стихийных
бедствиях;
 повышение уровня осознания мировым
сообществом мирного существования на
планете, сохранение Земной цивилизации
ЭКОЛОГИЧЕСКИЙ
аспект
 достоверная оценка воздействия
факторов экологических угроз жизни на
Земле;
 повышение эффективности
разработки и реализации мировым
сообществом масштабных мероприятий
по парированию эко-логических угроз,
вызываемых природными и
техногенными факторами
Социально-экологические составляющие, являясь сопутствующими результатами
реализации Проекта, характеризуют его «общественную полезность», слабо
поддающуюся формализации с точки зрения оценки рентабельности и
прибыльности.
В конечном итоге эффективность МАКСМ будет определяться не столько прибылью
от коммерческой эксплуатации реализуемых в рамках Проекта прикладных
информационно-навигационных и телекоммуникационных систем, сколько ежегодной
экономией средств мирового сообщества благодаря появляющейся возможности
краткосрочного прогнозирования ЧС и катастроф природного и техногенного характера
ЭКОНОМИЧЕСКИЙ
аспект
 организация до 700…800 тыс.
дополнительных рабочих мест в
государствах-участниках Проекта
(в России – 140…160 тыс.);
 сохранение и наращивание научного,
конструкторского и технологического
потенциала государств-участников
Проекта;
 ежегодная экономия средств за счет
предотвращения чрезвычайных ситуаций
природного и техногенного характера в
размере:
• в России 80…100 млрд. руб.;
• в мире – сотни млрд. долл.
 переориентация сэкономленных
средств на гуманитарные нужды
человечества
Прогнозируемый рост
ежегодных экономических
потерь от природных и
техногенных катастроф
15
Пополнение национальных,
региональных и мировых баз
данных в интересах развития
ГИС-технологий контроля
сейсмоопасных территорий и
опасных техногенных объектов
Внедрение новых технологий,
приборов и компонентов,
разработанных для МАКСМ, в
др. отрасли промышленности,
наземные структуры
мониторинга и в другие страны
Ожидаемая годовая прибыль:
не менее 5% от общего
дохода всех мировых
коммерческих систем ДЗЗ,
составляющего
около 10 млрд. долларов в год
Ожидаемая годовая
прибыль: не менее 1% от
общего дохода мировой
космической индустрии
Предоставление
навигационных и
телекоммуникационных услуг
в интересах решения широкого
круга социальноэкономических задач,
Поправки приводимых оценок с учетом риска и
неопределенности реализации Проекта
Предоставление услуг по
дистанционному обучению
специалистов в области
мониторинга и по другим
направлениям знаний
Продажа пакетов программ
дистанционного обучения на
договорной основе
МАКСМ, несмотря на некоммерческий целевой характер своего основного предназначения,
в короткий срок – не более 5 лет – вернёт вложенные в Проект инвестиции и в дальнейшем
15
будет приносить стабильный доход

similar documents