Vì sao vệ tinh tài nguyên có thể trinh sát tài nguyên?

Đầu thập kỷ 60 của thế kỷ XX, Liên Xô đã bí mật chở tên lửa sang Cu Ba, không ngờ bị tình báo Mỹ phát hiện. Ai là điệp viên trong vụ này? Đó không phải là con người mà là máy chụp ảnh trinh sát trên không lần đầu tiên phát hiện.

Việc dùng máy bay hoặc vệ tinh nhân tạo mang các thiết bị quan trắc hoặc máy ảnh để thăm dò và phân biệt các đặc tính của các vật trên Trái Đất thì đều gọi là kĩ thuật cảm nhận từ xa (viễn thám).

Kĩ thuật cảm nhận từ xa có đặc điểm nhìn từ trên cao xuống, tốc độ chụp ảnh nhanh, chính xác và hình ảnh rõ. Nếu bay và chụp lặp lại còn có thể phát hiện được tình hình bố trí, điều chỉnh các công trình quân sự trên mặt đất. Ngày nay những vật thể có phát nhiệt như máy bay, xe tăng thậm chí con người đều khó mà nguỵ trang hoặc nấp dưới rừng cây để che mắt đối phương, vì chúng đều bị lộ ra dưới sự khám phá của các thiết bị tia hồng ngoại.

Vậy có thể dùng phương thức trinh sát này để trinh sát tài nguyên dưới đất không? Sau Chiến tranh Thế giới thứ hai người ta thí nghiệm dùng máy bay để chụp ảnh, còn dùng máy đo tia hồng ngoại và phương pháp đo ra đa để tìm kiếm tài nguyên khoáng sản, hiệu quả rất tốt. Dùng phương pháp cảm nhận từ xa bằng hàng không không những có thể thu được hình ảnh gần thật so với vật thực trên Trái Đất mà còn có thể thông qua màu sắc đậm nhạt của những bộ phận khác nhau trên bức ảnh, độ lớn nhỏ của hình và đặc điểm hoa văn để vẽ ra đường viền cấu tạo địa chất của cả khu vực, thậm chí một số vật nằm sâu dưới đất hoặc được rừng che phủ, trên mặt đất không dễ bị phát hiện, cũng sẽ bị lộ ra. Càng chưa kể đến tốc độ điều tra nhanh hơn rất nhiều so với trên mặt đất và mở rộng rất xa tầm nhìn của con người.

Nhưng một bức ảnh hàng không thông thường chỉ chụp trong phạm vi diện tích 20 - 30 km2. Vậy có thể mở rộng tầm nhìn phạm vi hơn nữa được không? Qua thí nghiệm, ngày 23 tháng 7 năm 1973, người ta đã phóng vệ tinh tài nguyên chuyên dùng để điều tra tài nguyên Trái Đất. Sau năm năm làm việc, đến tháng giêng năm 1978 mới ngừng hoạt động, hiệu quả điều tra tài nguyên Trái Đất rất tốt. Ngày 22 tháng 1 năm 1975 và ngày 5 tháng 3 năm 1978 lại tiếp tục phóng vệ tinh tài nguyên thứ hai và thứ ba.

Vệ tinh tài nguyên Trái Đất bay ở độ cao vừa phải, là vệ tinh đồng bộ với Mặt Trời, điểm gần Trái Đất nhất là 905 km điểm xa nhất là 918 km, quỹ đạo gần với đường tròn. Cứ 103,267 phút thì nó bay từ bắc sang nam rồi lại từ nam sang bắc được một vòng Trái Đất, một ngày quay 24 vòng, cách 25 giây lại chụp một ảnh. Bạn thử tính xem một ngày nó có thể chụp được biết bao nhiêu là ảnh! Vì Trái Đất tự quay, trong 103 phút quay về phía đông 25,8 độ, điều đó giống với vệ tinh chạy về phía tây 25,8 độ, 25,8 độ là bao xa? Chu vi đường xích đạo Trái Đất là 40.075,24 km. Tức là cứ cách 103 phút thì vệ tinh đi về phía tây đường xích đạo được 2875 km (đó là gần đường xích đạo). Trong khoảng thời gian đó Mặt Trời chuyển từ đông sang tây được 25,8 độ, góc chuyển dịch của vệ tinh đúng bằng với góc chuyển dịch của Mặt Trời, cho nên người ta gọi vệ tinh tài nguyên Trái Đất là "vệ tinh đồng bộ với Mặt Trời". Theo thiết kế, thời gian vệ tinh qua đường xích đạo đều vào 9 h 30 ph sáng, đúng lúc ánh sáng Mặt Trời dịu nhất, thích hợp với chụp ảnh. Vệ tinh tài nguyên Trái Đất sau 18 ngày quay được 251 vòng, nó sẽ chụp ảnh hết các vùng của Trái Đất, sau đó lại bắt đầu từ quỹ đạo thứ nhất, cứ 18 ngày thì có thể nhận được một bức ảnh của một khu vực cố định.

Trên vệ tinh tài nguyên Trái Đất mang hai loại thiết bị chụp ảnh (gọi là máy cảm nhận từ xa) một loại là máy chụp hình vô tuyến được dùng ống hình chùm phản quang, giống như máy chụp ảnh vô tuyến, một loại khác là máy quét đa quang phổ, có thể tách sóng điện từ của mặt đất phản xạ lại theo sóng dài và ghi lại. Những tín hiệu quang học của các máy này tiếp thu được đều chuyển đổi thành tín hiệu điện được ghi lại trên băng từ. Chờ đến khi vệ tinh bay qua trên trạm thu mặt đất thì trạm mặt đất dùng băng từ ghi lại các tín hiệu điện áp từ vệ tinh phát về, qua xử lý của máy tính biến nó thành tín hiệu quang học, in thành ảnh trên các chất liệu cảm quang. Đó chính là ảnh vệ tinh. Phạm vi mỗi bức ảnh vệ tinh chụp là 34.225 km2 tương đương với phạm vi của 1.000 - 10.000 bức ảnh hàng không, hơn nữa nó khác với ảnh hàng không là không bị ảnh hưởng bởi điều kiện thời tiết, địa hình nhấp nhô. Do đó hiệu quả điều tra của nó nhanh và rẻ hơn rất nhiều so với ảnh hàng không. Nếu so sánh với chụp ảnh từ mặt đất thì hiệu suất của nó lại càng không thể nói hết được.

Đối với các hiện tượng tự nhiên có tốc độ biến đổi nhanh, như hoạt động của núi lửa, lũ lụt của các dòng sông, sự chuyển dời của cửa sông và bờ biển, cũng như dự đoán thu hoạch mùa màng thì vệ tinh tài nguyên là một giám sát viên rất ưu việt.

Chính vì kĩ thuật cảm nhận từ xa có những ưu điểm như thế nên ngày nay đã được ứng dụng rộng rãi để tìm kiếm các mỏ, thăm dò các công trình, dự báo núi lửa và động đất, điều tra rừng và phòng chống cháy rừng, dự đoán thu hoạch mùa màng, thậm chí còn có thể đo cự ly chuyển động giữa các lục địa.