Рынок коммерческих спутников дистанционного зондирования

Спутники дистанционного зондирования Земли (ДЗЗ) играют ключевую роль в мониторинге и охране окружающей среды, помогают управлять природными ресурсами, реагировать на глобальные гуманитарные кризисы и чрезвычайные ситуации. Благодаря ним люди собирают критически важные данные для сельского хозяйства и экологического мониторинга, разведки полезных ископаемых и городского планирования.

Эти задачи выполняют сотни спутников, объединенных в группировки и различающихся по принципу действия. Оптические снимают Землю в видимом свете, как обычные камеры, но с очень высоким разрешением. Это их снимки мы видим каждый раз, когда открываем Google Maps. Инфракрасные зонды улавливают тепловое излучение, что помогает отслеживать температуру океанов, пожары и утечки тепла в городах. Радарные используют радиоволны, проникающие сквозь облака и даже толщу земли, позволяя «видеть» рельеф и скрытые под поверхностью структуры. А гиперспектральные — анализируют земную поверхность во множестве спектров, чтобы, например, определять состав почвы и растительности.

Рассказываем, как зарождался коммерческий сегмент спутникового зондирования, в каком состоянии отрасль сейчас и куда она движется.

Эволюция коммерческого спутникового зондирования

Первым спутником дистанционного зондирования Земли стал TIROS-1. NASA вывело его на низкую околоземную орбиту 1 апреля 1960 года в качестве эксперимента, чтобы понять, насколько спутники полезны для изучения Земли. Уже тогда их рассматривали как важные источники информации для точного прогнозирования погоды.

Рынок коммерческих спутников ДЗЗ начал развиваться почти 40 лет спустя. 24 сентября 1999 года компания Space Imaging, позднее вошедшая в состав DigitalGlobe (сейчас Maxar Technologies), запустила первый коммерческий аппарат IKONOS-1. Его уникальность на тот момент заключалась в беспрецедентно высоком разрешении фото — 1 и 4 м. Тогда по качеству эти снимки были сопоставимы с предоставляемыми военными спутниками. Официально полученные от IKONOS спутниковые изображения поступили в продажу 1 января 2000 года. За время существования проекта (до конца марта 2015 года) с помощью IKONOS было получено почти 600 000 изображений, охватывающих площадь в 400 млн км². 

После IKONOS-1 рынок коммерческого зондирования Земли начал быстро развиваться. В 2001 году был запущен спутник QuickBird, предоставляющий изображения с разрешением уже 0,61 м, что значительно повысило качество доступных данных. В последующие годы компании GeoEye и DigitalGlobe (в 2013-м DigitalGlobe приобрела GeoEye) вывели на орбиту спутники с разрешением до 0,5 м, расширяя возможности коммерческого дистанционного зондирования Земли. А к 2020 году объем мирового коммерческого рынка данных для ДЗЗ достиг $1,6 млрд. На тот момент основными заказчиками были правительства и оборонные ведомства. Однако появились и другие задачи — например, спрос на данные, полученные такими спутниками, рос благодаря развитию аналитической обработки.

Гонка сильнейших 

В 2021 году Агентство геопространственной разведки (NGA) провело Олимпиаду коммерческой съемки, результатом которой стал глубокий анализ основных игроков на рынке коммерческих спутниковых систем. Тогда первое место в медальном зачете разделили американские и китайские спутники, заслужив по три награды. Аналогичное соревнование повторили в 2024 году. В этот раз три независимые организации составили рейтинг из трех лучших коммерческих систем дистанционного зондирования по обновленной методологии, но сохраняя предыдущую систему ранжирования. Победителей выбирали в 11 категориях. Лидерами стали китайцы с пятью медалями, четыре медали получили американские системы, и еще по одной досталось Финляндии и Южной Корее. 

Стоит отметить, что многие коммерческие спутниковые системы, разработанные в США и других странах, используются не только в гражданских, но и в государственных целях. И при этом компании, работающие в этой сфере, поставляют данные и аналитические услуги как на открытый рынок, так и правительственным структурам. В то же время для государственных заказчиков доступны более продвинутые технологии, которые не предлагаются в коммерческом сегменте, однако эти возможности не учитывались в рейтинге.

Лидером в сегменте электрооптических систем (Electro-Optical, EO) стал спутник SuperView Neo-1 (Китай, запущен в 2022 году), захватывающий изображения с разрешением 0,3 м при высокой частоте съемки. Однако в следующем отчете вполне вероятно появление на этом месте США с их новой группировкой спутников WorldView Legion от Maxar Technologies — часть из них уже запущена в 2024 году.

В категории оперативного обновления снимков «золото» получила китайская группировка Jilin-1 из более чем 100 действующих спутников. По видеосъемке первое место заняла американская спутниковая система SkySat благодаря высокой частоте кадров и времени выдержки.

Радиолокационные системы с синтезированной апертурой (Synthetic Aperture Radar, SAR) рассматривались в нескольких диапазонах. В X-диапазоне SAR лидером стал Umbra SAR (США), опередив Capella Space (тоже США) и финский ICEYE. А в C-диапазоне SAR «золото» досталось Китаю, а «серебро» — канадскому RADARSAT-2.

В сегменте спектральных систем (Spectral Systems) также выбрали двух победителей. В мультиспектральном диапазоне «золото» получил Китай с SuperView Neo-3, а в гиперспектральной съемке впервые победила Orbital Sidekick (США) со спутниковой группировкой GHOSt, обойдя индийскую Pixxel. 

Что касается инфракрасных (Infrared) систем, лидером в категории коротковолнового инфракрасного излучения (Short-Wave Infrared, SWIR) стала спутниковая группировка WorldView-3 (США). В категории средневолновых инфракрасных систем дистанционного зондирования (Mid-wave Infrared, MWIR) — южнокорейский KOMPSAT-3A (2015), а в коротковолновых (Long-wave Infrared, LWIR) опять доминировал Китай. Впрочем, конкурентные инфракрасные системы сейчас активно развивают в США: речь об Albedo Space и Muon Space, которые могут быть запущены уже в 2025 году.

Рынок спутникового зондирования Земли в цифрах

Размер мирового рынка спутников оценивался в $17,94 млрд в 2024 году. И, по оценкам MarketsandMarkets, он составит $35,95 млрд к 2030-му, ежегодно увеличиваясь на 12,3% в прогнозируемый период. По всему миру в 2024 году запущено 3154 спутника. Согласно прогнозам, к 2030-му их количество достигнет 5048 единиц при CAGR 8,2%.

Отдельно глобальный рынок наблюдения за Землей в отчете Novaspace оценивался в $5 млрд по состоянию на 2023 год, и он может вырасти до $8 млрд к 2033-му. Это станет возможным по разным причинам: от увеличения оборонных контрактов до роста интереса к возможностям мониторинга Земли благодаря доступной съемке высокого разрешения.

Основным игроком на рынке по состоянию на 2023 год были США, на них же приходилось 44% дохода коммерческих спутниковых систем для наблюдения за Землей. Следом шла Европа с долей в 22%. Однако прямо сейчас ситуация меняется ввиду стремительного развития азиатского рынка. По прогнозам Novaspace, на него к 2033 году будет приходиться 23% мирового рынка благодаря увеличению инвестиций в космическую инфраструктуру и высокому спросу от стран Южной, Юго-Восточной Азии и Ближнего Востока. Индия, к примеру, делает ставку на этот сектор, чтобы заполучить место в гонке глобальной коммерциализации космоса. В Канаде, которая в течение 15 ближайших лет планирует вложить свыше 1 млрд канадских долларов в развитие спутниковых систем, ожидают иных результатов — повышения эффективности в предотвращении лесных пожаров и других экологических кризисов.

Драйверы роста и сдерживающие факторы

Одним из основных факторов, стимулирующих рост рынка спутникового наблюдения, является высокое качество съемки. Высокодетализированные изображения, полученные из космоса, в сочетании с гиперспектральным анализом открывают возможности, ранее недоступные. Например, спутники позволяют не только определять концентрацию загрязняющих веществ в атмосфере, но и отслеживать распространение инфекционных заболеваний, таких как холера, тиф, лихорадка денге, анализируя активность людей и изменения в растительности. Также снимки со спутников помогают выявлять незаконное рыболовство и отслеживать передвижение судов даже с отключенными транспондерами.

Другим важным стимулом на рынке спутникового наблюдения за Землей стало развитие малых спутниковых группировок. Созвездия спутников, работающих одновременно, за счет частого обновления данных предоставляют ценную и актуальную информацию — для мониторинга городской инфраструктуры, для транспорта и логистики. Например, это способствует оптимизации маршрутов морских суден в зависимости от погодных условий и перемещения ледников.

Помимо этого, спрос на спутниковые данные возрастает благодаря развитию технологий искусственного интеллекта и машинного обучения. Они дают возможность не только анализировать огромные объемы спутниковых данных, но и автоматически выявлять аномалии, прогнозируя обрушения горных пород или обнаруживая подземные пустоты, представляющие угрозу наземной инфраструктуре.

Наряду с драйверами рынка есть и несколько ограничивающих факторов. Основной — это высокие затраты на запуск и обслуживание спутниковых группировок, а также необходимость привлечения квалифицированных специалистов, что сдерживает появление на рынке новых игроков. Частичным решением здесь может стать увеличение доли более дешевых малых спутников (с массой от 1 до 500 кг). Что не отменяет того факта, что отрасль жестко регулируется, а это ограничивает доступ к данным сверхвысокого разрешения для коммерческого использования. Также нарастание количества спутников увеличивает объемы космического мусора, что повышает риски столкновений и повреждений аппаратов на орбите.

Параллельно появляются альтернативные технологии наблюдения за Землей — такие как воздушные беспилотные устройства, наземные датчики и высотные аэростаты. Пока их возможности значительно уступают спутникам, однако в будущем ситуация может измениться. Компании Google и World View Enterprises, а также стартап Zero 2 infinity начали инвестировать в разработку высотных аэростатов. А беспилотные летательные аппараты вроде дронов уже активно вовлечены в археологические и климатические исследования, мониторинг дорожного движения и другие задачи. 

Прикладное значение

Коммерческие спутники дистанционного зондирования Земли непрерывно предоставляют ценные данные различным отраслям. Мы уже приводили в качестве примеров мониторинг природных ресурсов и экосистем, разведку и планирование, обеспечение безопасности и экологического контроля. На самом деле примеров практического применения результатов спутникового наблюдения в разы больше. В ситуации со стихийными бедствиями полученные со спутников данные помогают не просто предупреждать угрозы, но и бороться с последствиями — скажем, быстро оценивать масштабы разрушений и планировать спасательные операции. А археологическая разведка включает поиск не только залежей полезных ископаемых, но и древних поселений — именно таким способом в Египте были обнаружены ранее неизвестные пирамиды и поселения. 

Сами по себе изображения, полученные из космоса, не являются ключом к решению перечисленных выше проблем. Часто этому предшествует глубокая аналитика, позволяющая извлекать из снимков действительно точную и ценную информацию, чтобы улучшать жизнь на Земле. Этим занимается компания EOS Data Analytics, основанная украинским инвестором, предпринимателем и филантропом Максом Поляковым. EOS Data Analytics поставляет и анализирует геопространственные данные, обеспечивая устойчивое развитие сельского и лесного хозяйств по всему миру. Для этого используется собственная космическая инфраструктура — созвездие из семи оптических спутников с полезной нагрузкой радаров с синтезированной апертурой (РСА), способных снимать любую точку нашей планеты и круглосуточно мониторить пространственные данные.

Африканская сельскохозяйственная компания Complete Farmer интегрировала аналитику спутниковых снимков от EOSDA Crop Monitoring (один из инструментов EOS Data Analytics) в свою партнерскую сеть фермерских хозяйств по всей Африке. Это позволило фермерам принимать решения на основе точных данных, оптимизировать рабочие процессы и повысить урожайность. Крупнейший в мире переработчик томатов, компания Morning Star, интегрировала данные наземных датчиков с анализом спутниковых изображений, чтобы усовершенствовать полив и повысить урожайность томатов в Калифорнии. А община Саамака в Суринаме (Южная Америка) пользуется спутниковыми данными EOS Data Analytics для защиты своих лесов от незаконной вырубки, отслеживая изменения в лесном покрове и предотвращая экологические преступления.

Однако это лишь начало — технологии спутникового зондирования стремительно развиваются, открывая новые возможности. Спутники становятся компактнее и точнее, а ИИ и машинное обучение ускоряют обработку данных. В этой сфере постоянно происходят значимые события, формирующие будущее дистанционного мониторинга.

Последние ключевые события в отрасли

Сегодня разработчики спутниковых систем дистанционного зондирования Земли уделяют все больше внимания гиперспектральным съемкам, цифровому моделированию планеты и интеграции искусственного интеллекта для обработки данных.

Европейская комиссия и Европейское космическое агентство (ЕSА) недавно подписали контракт с финской компанией Kuva Space, сделав ее единственным поставщиком гиперспектральных данных для программы Copernicus. В рамках этого соглашения компания получит $5,3 млн на создание группировки из 100 спутников CubeSat, которые смогут фиксировать изображения Земли в разных спектральных диапазонах. Это позволит детально отслеживать изменения климата, состояние почв и другие природные процессы.

В США Национальное агентство геопространственной разведки (NGA) объявило о запуске новой программы Luno, направленной на расширение использования коммерческих спутниковых снимков. Теперь агентство будет закупать больше изображений у частных компаний, что повысит возможности мониторинга и разведки. 

Параллельно Lockheed Martin и NVIDIA начали работу над проектом цифрового двойника Земли, способного анализировать потоки спутниковых данных в режиме реального времени. Этот инструмент объединяет метеорологические наблюдения с алгоритмами искусственного интеллекта, чтобы прогнозировать погодные явления и отслеживать глобальные экологические изменения.

Пример того, как Lockheed Martin и NVIDIA моделируют лесной пожар на точном цифровом двойнике Земли с помощью искусственного интеллекта:

Тем временем Китай без устали укрепляет свои позиции в коммерческом спутниковом секторе. Недавно на орбиту были отправлены два новых аппарата SuperView Neo-1, которые станут частью развивающейся системы дистанционного зондирования Siwei. Сейчас она включает девять спутников, но в ближайшие годы должна расшириться до 28. Китайские разработчики заявляют, что их устройства обладают самым высоким разрешением среди всех коммерческих спутников в стране.

Ботсвана запустила свой первый BOTSAT-1. Это спутник дистанционного зондирования Земли, разработанный в партнерстве с Dragonfly Aerospace, южноафриканской компанией, специализирующейся на оптических системах и спутниках ДЗЗ. Кроме того, Dragonfly Aerospace предоставит оптику еще для трех аппаратов австралийской LatConnect 60, которую поддерживают Австралийское космическое агентство и правительство, финансируя проект по разработке спутников высокого разрешения SWIRSAT.

А в Иране объявили о планах в ближайшие месяцы запустить сразу три спутника: Kowsar, Tolo-3 (Sunrise-3) и Zafar-2 (Victory-2). Они предназначены для наблюдения за природными ресурсами и мониторинга экологической ситуации.

Рынок коммерческого дистанционного зондирования Земли продолжает расти. В будущем мы увидим еще более активное использование таких технологий, как радиолокация SAR, гиперспектральная съемка и космическое edge computing — когда собранные спутниками данные обрабатываются на месте и лишь затем отправляются на Землю. А пока наблюдаем, как крупный бизнес все чаще интегрирует спутниковые данные в свои бизнес-модели, а инвестиции в этот сектор остаются высокими.