Що таке SAR і чому за ними майбутнє супутникового спостереження

SPEKA продовжує огляд трендів супутникової індустрії. Ми вже писали, скільки апаратів військового призначення мають різні країни, як західні приватні гравці кооперуються з державними та чому росія, попри численний супутниковий флот, досі не може досягти переваги у космічній розвідці. Тепер розповідаємо про сателіти, обладнані радарами з синтезованою апертурою (SAR), до яких належить і «народний» супутник від компанії ICEYE.

SAR: як працює технологія

Концепцію SAR найлегше зрозуміти через порівняння з оптико-електронними системами дистанційного зондування. Вони критично залежать від сонячного світла, а тому не здатні забезпечити якісну картинку вночі та у хмарну погоду.

Умовну ефективну поверхню антени, від якої залежить роздільна здатність сигналу, називають апертурою. Теоретично якщо радарний супутник працює на хвилі 5 см (це смуга С, найпопулярніший діапазон), то заради роздільної здатності хоча б у 10 м потрібна антена завдовжки 4,25 км. На практиці ж використовують технологію синтезованої апертури: об’єднання і масштабування послідовних сигналів з короткої антени. Завдяки цьому новий європейський супутник Copernicus Sentinel-1C, що вже проходить фінальні лабораторні випробування, зможе забезпечити максимальну роздільну здатність 5 м за довжини антени лише 12 м.

На відміну від оптичних зображень, попередні результати роботи SAR важко назвати знімками у традиційному сенсі. Перш ніж набути більш-менш зрозумілого вигляду, дані мають пройти багаторівневе очищення від шумів, низку оброблень нейромережами і перевірку фахівцями-людьми. Через це вже минулого року ринок сирих даних був меншим, ніж індустрія сервісів з їхньої інтерпретації — $577,4 млн проти $705,7 млн.

За прогнозом аналітиків міжнародного інвестиційного фонду Noosphere Ventures, упродовж наступних семи років розрив стане відчутнішим і 2029 року сягне показника 1:3 — $709,7 млн проти $2020 млн. 

Підписуйтеся на наші соцмережі

Від ідеї до комерціалізації SAR

Радар із синтезованою апертурою у 1951 році винайшов американський інженер Карл Етвуд Вайлі. NASA доопрацювала технологію і 1978-го запустила SEASAT-1 — перший супутник з антеною SAR. Наступні десять років всі вагомі розробки були сконцентровані у військовому секторі США. Потім досвід перейняли країни Європи, росія, Китай і Японія. 

Першу спробу заробити на радіолокаційному фільмуванні зробила Канада. У 1995 році Канадська космічна агенція вивела на орбіту сателіт RADARSAT-1 з мікрохвильовим радаром C-діапазону. Дані могли придбати гірничодобувні і будівельні підприємства, втім через високу вартість послуга не мала значного попиту. У 2007 році Німеччина запустила супутник TerraSAR-X, а Італія — COSMO-SkyMed. Їхні знімки коштували втричі дорожче, ніж оптичні світлини аналогічної якості.

На тлі розвитку приватного космосу і мініатюризації супутників ситуація змінилася. Вартість зображення з комерційного апарату становить приблизно $200-1000, з урядового — $1000-4000.

Активний процес комерціалізації SAR  розпочався у 2014 році, коли у Фінляндії на базі Університету Аалто створили приватну супутникову компанію ICEYE. Два роки потому в США з’явився стартап Capella Space. 

Сьогодні більшість комерційних SAR-операторів обслуговують морські компанії, паралельно освоюючи нові ніші — оцінювання збитків від стихійних лих і техногенних катастроф, моніторинг запасів нафти, контроль безпеки будівництва. Але головним замовником даних є оборонний сектор. Не дивно, що ICEYE та Capella Space дотепер залишаються беззаперечними лідерами ринку: їхні продукти довели свою ефективність не лише для бізнесових, а й для військово-розвідувальних завдань.

Зараз розвідка України отримує дані від Capella Space регулярно. У січні 2023 року компанія залучила $60 млн інвестицій. «Наші клієнти пересвідчилися, що SAR є критично важливим інструментом. Ми спостерігаємо зростання попиту по всьому світу, не лише в Україні», — прокоментував результати раунду генеральний директор Capella Space Паям Баназаде.

Компанія ICEYE, яка вже допомогла Україні виявити й перетворити на металобрухт тисячі одиниць ворожої техніки, зараз активно досліджує наслідки підриву окупантами Каховської ГЕС. 

12 червня компанія запустила чотири радарні супутники нового покоління. Вони забезпечать зйомку з роздільною здатністю 50 см.

На конференції Tech Tour Growth Europe у Парижі інвестори назвали ICEYE майбутнім єдинорогом, а також найперспективнішим європейським стартапом у галузі інновацій. Для Європи SAR-дані актуальні не лише через війну в Україні, а й через особливості клімату з високою вологістю, хмарністю та частими опадами у більшості регіонів.

Що буде далі з ринком SAR

Торік глобальний ринок SAR становив $2,77 млрд. Noosphere Ventures прогнозує, що за результатами поточного року він подолає позначку в $3 млрд, а у 2029-му перевищить $5 млрд. Загальний середньорічний темп зростання (CAGR) буде на рівні 10,1%.

Лідером за місткістю ринку ($2,5 млрд) залишиться Північна Америка. Втім найшвидший розвиток очікується в Азії — 10,6% на рік. На початку 2023 року Національна космічна агенція Японії (JAXA) вивела на сонячно-синхронну орбіту радарний супутник IGS-7, розроблений спільно з Mitsubishi Industries. Китай у травні запустив експериментальний супутник Ka-діапазону. У 2029 році азійський ринок має перевищити $1,3 млрд. Європа буде на третьому місці з обсягом індустрії $1,26 млрд і річним приростом 10,1%.

Прогноз розвитку SAR у різних країнах

«Завдяки спільному фінансуванню проєктів SAR державними та комерційними інвесторами, що розподіляють ризики, покращиться якість послуг і знизяться витрати», — наголошують у Noosphere Ventures.