Международная глобальная аэрокосмическая система мониторинга (проект МАКСМ) и перспективы ее реализации в сотрудничестве с ГЕО
Землетрясения, извержения вулканов, наводнения, нерегулярная солнечная активность, астероиды и т.д. — эти события не различают государственные границы там, где они происходят. Мы должны сознательно интегрировать и расширять полномочия человеческого разума до не существовавшей никогда ранее степени. Международное сотрудничество в области защиты всего человечества — это не просто хорошая политика, оно имеет глубокое значение для улучшения уровня жизни человечества в целом. С исторической точки зрения МАКСМ становится испытанием зрелости человеческой цивилизации: могут ли все государства, вместе взятые, преодолеть проблемы ее выживания?
Понимание этого стало главным мотивом появления в 2009 году «Международной аэрокосмической системы глобального мониторинга» (проекта МАКСМ), предназначенного для разработки программного обеспечения в целях получения комплексной достоверной информации для раннего предупреждения в сочетании с семантическими и геопространственными данными о надвигающихся природных и техногенных катастрофах. Таким образом, может быть создан новый универсальный инструмент предупреждения чрезвычайных ситуаций, последствия которых достигают катастрофических размеров и ежегодно приводят к многочисленным человеческим жертвам и огромному экономическому ущербу. Если на сегодняшний день мы не в состоянии предотвратить масштабные природные и техногенные катастрофы, то, по крайней мере, должны прогнозировать их, чтобы сводить к минимуму серьезность последствий.
МАКСМ как таковой является предложением «системы систем», организации, которая могла бы интегрировать существующие и возможные новые различные способы мониторинга, — спутниковые, воздушные и наземные — всего мира, чтобы дать возможность в режиме реального времени контролировать всю планету и околоземную орбиту от широкого спектра угроз жизни на Земле. Идея интеграции и обмена информацией со спутников и других систем наблюдения не является уникальной, различные параллельные идеи предлагались в Организации Объединенных Наций и других ассоциациях. МАКСМ будет иметь доступ к другим механизмам, создавая централизованную «систему систем», которая выгодно отличается от большинства других, сосредоточивая внимание на сигналах, предшествующим катастрофам, техногенным и природным стихийным бедствиям, с помощью которых возможно прогнозирование разрушений до их возникновения.
Это важное различие, пожалуй, наиболее ярко проявляется в прогнозировании сейсмических стихийных бедствий (землетрясений, цунами и вулканической активности). Хотя, большинство редукционистов, опасаясь жесткой конструкции, не принятой в официальных научных кругах, продолжают тратить свои силы и наше время, упорно доказывая, что любые прогнозы сейсмической активности просто невозможны, серия экспериментов дала понять, что наука в этой области неуверенно, но движется вперед, и успешные прогнозы были сделаны благодаря усилиям пилотной версии проекта МАКСМ, протестированной Россией за прошедший год. Он станет настоящей революцией в области защиты народов и экономик; МАКСМ является достаточно своевременным предложением.
Возможности прогнозирования МАКСМ простираются от потенциального ущерба, вызванного лесными пожарами и наводнениями (а также техногенными катастрофами), до угроз астероидов, метеоритов и комет, так популярного сегодня проявления «космической погоды» (космического излучения, электромагнитных колебаний, влияние которых мы испытываем на Земле и в ближайшем космосе, вызванные солнечной и галактической активностью). Для понимания, реагирования и даже прогнозирования этих наземных и космических состояний становится решающе важной идея расширения интеграции систем наземного и космического мониторинга.
Проекту МАКСМ в его различных формах оказывается поддержка как в России, так и за рубежом. На недавней 49-й сессии Научно-технического подкомитета КОПУОС ООН Россия официально распространила рабочий документ «Проект создания Международной аэрокосмической системы глобального мониторинга в качестве новой перспективной инициативы в прогнозировании и ликвидации последствий природных и техногенных катастроф», полностью посвященном МАКСМу как проекту с реальной перспективой развития в ближнем и дальнем зарубежье.
Неоднократно упоминавшийся за рубежом, Проект МАКСМ положительно воспринимается в СНГ и других странах. О состоятельности проектного документа указывает то, что ГА ООН (А/ AC.105/С.1/L.323 от 12.04.2012), была полностью посвящена передовой российской инициативе МАКСМ, при условии начала работ по созданию пилотной версии будущей системы в России. В этом году МАКСМ был официально поддержан ГЕО, комитету был предложен статус наблюдателя в этой известной организации. Фонд LYAUROSH т — концепция авторов из стратегической обороны Земли поддержал идею концепции МАКСМ в контексте перспектив сотрудничества России и США в области защиты от астероидов и комет. Таким образом, вокруг проекта развивается благоприятная политическая обстановка, что позволяет рассчитывать на поддержку GEO.
Цели полномасштабного Проекта МАКСМ с сильным акцентом на переход к глобальным возможностям в области прогнозирования, должны обеспечивать раннее предупреждение об угрозах. Полный спектр контролируемых бедствий включает в себя: землетрясения, цунами, вулканическую активность, природные пожары; оползни, сели, лавины; наводнения и засуху; опасные погодные явления; несчастные случаи на производстве, аномальную солнечную активность, космический мусор, опасные астероиды и кометы.
Для мониторинга самих происшествий и различных форм ранних сигналов, которые могут предшествовать некоторым из этих событий (предшественников), необходимо постоянно наблюдать и измерять множество различных параметров (нарушения ионосферы, космический мусор в низкой околоземной орбите, колебания земной коры, сдвиги поверхности, осадки, уровень воды, общие атмосферные условия, облачность и т.д.). Для этого многочисленные наземные, воздушные и спутниковые системы из разных стран будут обеспечивать измерения этих параметров, подачу всей информации в центры обработки данных, где она может быть интегрирована, сравнена и проанализирована. Оттуда прогнозы, предупреждения, реагирование и оказание помощи могут быть выданы соответствующим правительствам и учреждениям.
В прогностических целях мониторинга ключевые проекты либо уже существуют, либо находятся в процессе разработки. К ним относятся международные, региональные и другие программы, состоящие из группировок спутников, центров обмена информацией и других систем наблюдения.
В связи с организационно-технической сложностью Проекта МАКСМ было решено в первую очередь сделать первые шаги на пути его реализации в России с постепенным вовлечением стран СНГ и ЕС. Нынешняя динамика конфликта вокруг систем противоракетной обороны НАТО в Восточной Европе и тесно связанная с европейской экономической дезинтеграцией может быть преодолена научными программами на примере МАКСМ. В то время как полная реализация международной версии МАКСМ до сих пор не достигнута, Россия в 2012 году начала проектирование и даже работу ограниченных аспектов пилотной версии глобальной системы. Основными целями создания являются:
Телекоммуникационные и навигационные ресурсы МАКСМ также должны применяться в гуманитарных целях: на благо дистанционного обучения (профессионального образования), защиты культурных ценностей, телематики и логистики, телемедицины и т.п.
Поэтому Евразийская пилотная версия Проекта МАКСМ может быть предназначена для решения четырех актуальных задач:
Как это было продемонстрировано с «Аполлоном» или проектами SDI, истинные научные программы не только могут генерировать чистую прибыль, но способствуют экономическому росту, в корне трансцендентного по природе: значение которого несоизмеримо со стоимостью достижения такого роста. Новые научные и технологические возможности, разработанные в истинных научных программах путем создания полностью новых возможностей в экономике, то есть, которых просто раньше не было. Такие новые платформы для экономики в целом не могут быть поняты на основе местной прибыли. Текущие аргументы, что эти программы «стоять слишком много денег » и «мы не может позволить их себе » просто абсурдны, наоборот, мы не можем позволить себе не осуществлять такие проекты.
Об уже имеющихся результатах проекта. Возможно, наиболее ярким примером прогнозирования потенциала МАКСМ является продолжающееся изучение предвестников землетрясения, цунами или извержения вулканов. Хотелось бы надеяться, что жизни многих людей могут быть сохранены в будущем путем мониторинга сигналов-предшественников; можно дать раннее предупреждение о том, когда и где могут произойти подземные толчки и спрогнозировать их интенсивность. У сейсмической прогностической подсистемы мониторинга МАКСМ высокий уровень готовности к практической реализации.
«Научно-исследовательский центр мониторинга Земли», который непосредственно получает и анализирует данные со спутников, постоянно наблюдающих за Землёй и работающих в составе ОАО «Российские космические системы» (генеральный проектировщик и покровитель проекта МАКСМ) российского Федерального космического агентства (Роскосмос). Кроме других, Центр начал новую программу поиска сейсмических предшественников в попытке прогнозирования землетрясений и вулканической активности. Ранее в Центре был создан «Экспериментальный сайт прогнозирования и мониторинга «(ES ССМ) с целью проверки в режиме реального времени возможности сейсмического прогнозирования, и была предпринята попытка достичь цели, намеченной Российской академией наук (РАН) и Министерством Российской Федерации по делам гражданской обороны, чрезвычайным ситуациям и ликвидации последствий стихийных бедствий (МЧС). Сосредоточившись на землетрясениях с магнитудой 6,0 и выше баллов в Тихоокеанском регионе Камчатского полуострова и Курильских островов, мы не упустим ни одного мощного сейсмического возмущения, и наши прогнозы по дате, месту и масштабам были достаточно точными. Таким образом, российские эксперты способны подтвердить технологии обнаружения предвестника землетрясений по базе сейсмических тектонических методов для раннего предупреждения землетрясений.
Полученные практические результаты (алгоритмы, программирование, программное обеспечение, процедуры обработки исходящих данных) применяются в специализированных данных ГИС-портала кратковременного мониторинга сейсмического прогнозирования. В связи со значительностью сертифицированных данных прогнозирования и передовых информационных услуг и на ее основе этот продукт может быть высоко оценен на других рынках, при условии, что будет достигнут необходимый уровень проверки сейсмических прогнозов.
Методика, используемая для прогнозирования землетрясений, основывается на сейсмо-тектонической концепции, сочетающей ряд факторов: гравитационных аномалий в результате смещения массы, местных показаний специального анализа облачности, движения газов во всем строении Земли, взаимодействия солнечного / межпланетного магнитного поля с магнитным полем Земли, неустойчивости во вращении Земли, сочетание магнитных меридианов с тектоническими процессами и последствий солнечной активности, «геоэффективных» явлений, вызывающих землетрясения. Ряд спутниковых и наземных систем, которые контролируют эти процессы, используются Центром в качестве ключевых условий для производства композитных карт.
В дополнение к практическому прогрессу в науке прогнозирования землетрясений, есть и признание влияния солнца на сейсмические процессы Земли, которое необходимо включить в точное прогнозирование. Активность Солнца может сильно колебаться, порой Землю и ее магнитное поле буквально бомбардируют мощные всплески материала, сброшенного с поверхности Солнца. Итоги исследований, проведенных в Научно-исследовательском центре оперативного мониторинга Земли в течение последнего года, дают убедительные доказательства связи определенных землетрясений также с активностью Солнца (эта теория ни в коем случае не первая). В сейсмотектонической концепции соотношение солнца и землетрясений опосредуется через магнитное поле Земли. С одной стороны, недавние исследования в Центре дали убедительные доказательства того, что сейсмическая активность может быть вызвана геомагнитной активностью (которая учитывается в прогнозировании ). Хотя, с другой стороны, было давно известно, что солнечная активность может вызвать крупномасштабные флуктуации в магнитном поле Земли (геомагнитные бури). Как уже говорилось выше это не единственный фактор, который надо учитывать, но практическая необходимость его включения имеет большое значение для понимания интегрированной связи между Землей, Солнечной системой и нашей Галактикой.
Эксперты ОАО «Российские космические системы» основывают свою работу на теоретической структуре, лежащей в корне процессов, порождающих предвестников землетрясений. Модель «Литосфера — атмосфера-ионосфера» (LAIC) уточняет отношения и механизмы, лежащие в основе различных явлений, которые могут предшествовать и даже предупреждать о предстоящем сейсмическом возмущении (прекурсоры). К ним относятся: инфракрасное излучение (исходящее длинноволновое излучение), тектонические облака и изменения в ионосфере, которые могут возникнуть в результате выбросов радиоактивного газа радона из активного разлома. Ионизирующее воздействие излучения радона из литосферы на атмосферу и последующее взаимодействие атмосферы с ионосферой создают обнаружимый массив сигналов-предшественников, которые могут быть использованы для прогнозирования предстоящих сейсмических колебаний. Необходимо разработать такую возможность и включить её в качестве ключевого компонента системы МАКСМ, создавая новые возможности для смягчения последствий землетрясений, извержений вулканов и цунами.
Подсистема раннего предупреждения о природных пожарах пилотной версии МАКСМ создается на базе уже существующей «Информационной системы мониторинга» Федерального агентства лесного хозяйства (Рослесхоз) и будет использовать интегрированные данные наблюдения со спутников дистанционного зондирования наряду с показаниями наземных и бортовых средств. Институт космических исследований РАН готов приступить к разработке подсистемы, которая объединит всю доступную информацию о признаках природных пожаров (в том числе и аппаратные средства). По оценкам российских экспертов, есть ряд признаки лесных и торфяных пожаров. Эти признаки можно обнаружить с помощью оборудования спутников и самолётов. Такое оборудование уже существует как в России, так и за рубежом.
Таким образом, необходимое оборудование, программное обеспечение и технологии управления уже разработаны доступны. Система использует сайт аналогичного российской системы космического агентства с ввода в эксплуатацию его пилотной версии в Калужской области (Россия). Очевидно, что существует много параметров управления (индикаторов) важными техническими объектами, которые могут измерять, собирать, обрабатывать и переданы посредством объектов в космоса и в воздухе. Таким образом, в России уже существует существенная научно-техническая база для реализации подсистемы «Дистанционное управление опасными техническими средствами» в качестве ключевого компонента МАКСМ (инструмента управления техногенными катастрофами).
Одной из перспективных задач МАКСМ является раннее предупреждение о космических рисках и угрозах, которые могут быть как естественного (астероиды, кометы, «космическая погода» и т.д.), так и техногенного (космический мусор) происхождения. В связи с падениями астероидов на протяжении всей истории Земли, неизбежность таких происшествий в будущем вызывает рост озабоченности в научных и военных кругах на международном уровне. Это событие, которое произойдет в какой-то момент в будущем (мы просто еще не знаем, когда), и у нас есть технологии, чтобы предупредить всю Землю об этой угрозе, т.е. обнаруживать и отслеживать все объекты, которые могут представлять опасность для нас. Мы должны сосредоточиться на всём поясе между орбитами Венеры и Марса, пытаясь определить объекты задолго до того, как они столкнутся с Землей.
Есть много идей как с практической точки зрения решить вопрос (одним из таких предложений является концепция «Космический патруль») размещения двух одинаковых оптических телескопов по специальных орбитам вокруг Солнца, тот, который всегда позади Земли , а другой — всегда впереди (они определяются как точки Лагранжа «L4» и «L5»). Значительное расстояние между ними будет обеспечивать стереоскопический обзор нашей солнечной системы и ее пределов, увеличивая нашу способность оценивать расстояние (помимо других преимуществ) и улучшая наши возможности замечать астероиды и кометы, рассчитывать отдалённость и определять, столкнутся ли они с землёй. Но проектировщики МАКСМ предлагают более реалистичный подход — создание «Космической /наземной подсистемы предупреждения об опасности» на основе существующих российских технических и технологических объектов: сеть оптических обсерваторий НСОИ АФН/ISON (Институт прикладной математики РАН), мощные планетные радары , расположенные в Евпатории (Украина) и Уссурийске (Россия) , а также сеть LFNV (интерферометрия РФ на удлиненной основе).
Таким образом, целью является создания в следующем году пилотной версии Проекта МАКСМ путём пошаговой практической реализации в тесном сотрудничестве с европейскими странами. ЕС участие в проекте даст оживление научных отраслей экономики, инвестиции, новые рабочие места и условия поддержания операторами услуг прогнозирования аэрокосмического мониторинга, которые при спросе обеспечат коммерческий успех.
Проект может считать достаточно экономной инициативой за счет предотвращения (снижения) потерь в результате природных / техногенных катастроф; коммерческого обмена данными мониторинга и прогнозирования; безопасного обслуживания опасных объектов технической инфраструктуры и сокращения расходов на их содержание; компенсации затрат на поставку различных услуг по предупреждению стихийных бедствий. Кроме того, экономичность проекта подразумевает его поэтапную коммерциализацию. Объекты коммерциализации представлены: данными прогнозирования стихийных бедствий для технической и транспортной инфраструктуры (например, нефтяные или энергетические компании готовы платить за безопасность своей инфраструктуры), потенциально опасными техническими объектами, которые находятся под контролем МАКСМ и не в последнюю очередь – будущими телекоммуникационными ресурсами МАКСМ.
Предварительные оценки показывают, что окупаемость Проекта может быть достигнута путем гибкой инвестиционной политики, построенной на основе максимально инновационного подхода, ориентированного на различные категории пользователей и клиентов в отношении возможной мощности в области мониторинга прогнозирования. Таким образом, разработка и продвижение сертифицированной продукции услуг прогнозирования (услуги передачи данных, периферийных устройств и т.д.) и уровень их маркетинга (чистый расход инвестиций этап) будут сопровождаться продажей лицензий на новые технологии конкурентоспособных информационных продуктов и услуг для потребителей на их основе (этап компенсации инвестиций). Затем будет осуществлена поставка ресурсов телекоммуникационных проектов на коммерческой основе для развития дистанционного обучения, подготовки профильных специалистов, защиты культурных ценностей, телематики и телемедицины (этап прибыльного инвестирования).
Одна из форм пилотной версии проекта МАКСМ «Проектирование и сертификация комплексной прогностической авиационно-космической системы мониторинга (IPMASS)», создание на его основе услуг сложного и ситуационного раннего предупреждения о природных /техногенных катастрофах, вместе с семантическими и геопространственными данными в качестве элемента «Межгосударственной целевой программы инновационного сотрудничества государств-участников СНГ на период до 2020 года» (оператор программы – фонд «СКОЛКОВО», клиент программы -Федеральное агентство «Россотрудничество»). Специализированные организации Беларуси, Казахстана и Украины официально подтвердили свою готовность участвовать в этом проекте, который был подвергнут независимой научно-технической экспертизе Межгосударственным оператором программы, а также экспертами из Беларуси, Украины и других стран, подписавших соответствующие соглашения.
Решение Совета глав правительств СНГ на высоком уровне от 31 мая 2013 года о включении проекта в «Межгосударственную программу инновационного сотрудничества государств-участников Содружества на период до 2020 года» и официальное подтверждение готовности Армении, Беларуси, Казахстана и Украины принять участие в его реализации (в том числе и в межгосударственном финансировании), также подтверждают жизнеспособность идей МАКСМ как важного инструмента борьбы со стихийными бедствиями на современном этапе развития мирового сообщества.
Недавние результаты продвижения МАКСМ показали, что удалось достигнуть прогресса в программах, которые могут преобразовать нашу способность защищать себя от широкого спектра угроз. Хотя некоторые из этих работ еще поистине революционны, уже существуют определенные глобальные реалии, которые могут быть реализованы на данном этапе. Стала ясна не только важность такой структуры, как МАКСМ для прогнозирования и реагирования на природные и техногенные чрезвычайные ситуации на международной основе, но и потребность в более широких политических шагах в целях достижения его полной реализации. Здесь можно выделить два пункта. Во-первых, в самом начале своего пошагового внедрения МАКСМ столкнулся с реальностью разрушающейся глобальной экономической системы и отсутствием финансовых, физических и человеческих ресурсов, необходимых для реального достижения результатов данной программы. Во-вторых, успех такой системы, как МАКСМ, будет полностью реализован только путем интеграции научных возможностей всех ведущих странах по всему миру, что потребует участия ЕС. Возможности ЕКА, GMES (КОПЕРНИК), DMC и последующих научных программ GEO предоставляют возможность интеграции все государств в области будущей защиты от чрезвычайных ситуаций.
Всё упомянутое выше четко иллюстрирует концепцию системы МАКСМ с интеграцией и расширением нескольких массивов искусственных систем датчиков. Созданные с помощью уникальных возможностей человеческого разума, эти системы интегрируются в расширенный искусственный сенсориум цивилизации, увеличивая мощь человека в понимании окружающего мира — императива человечества в настоящее время.
Проект МАКСМ предоставляет уникальную возможность объединения усилий мирового сообщества по развитию новой совместной стратегии мирного освоения космоса, которая ориентирована на обеспечение безопасного и устойчивого развития человечества в XXI веке.
