Vì sao vệ tinh tài nguyên có thể trinh sát tài nguyên?
Đầu thập kỷ 60 của thế kỷ XX, Liên Xô bí mật chở tên lửa sang Cu Ba, nhưng không ngờ lại bị tình báo Mỹ phát hiện. Ai là điệp viên trong vụ này? Đó không phải con người, mà là máy chụp ảnh trinh sát trên không, thiết bị đầu tiên phát hiện sự việc.
Việc dùng máy bay hoặc vệ tinh nhân tạo mang theo thiết bị quan trắc hay máy ảnh để thăm dò, nhận biết đặc tính của các vật trên Trái Đất đều được gọi là kỹ thuật cảm nhận từ xa, hay viễn thám.
Kỹ thuật cảm nhận từ xa có ưu điểm là quan sát từ trên cao xuống, tốc độ chụp ảnh nhanh, độ chính xác cao và hình ảnh rõ. Nếu bay và chụp lặp lại, người ta còn có thể phát hiện tình hình bố trí và điều chỉnh các công trình quân sự trên mặt đất. Ngày nay, những vật thể phát nhiệt như máy bay, xe tăng, thậm chí con người, đều khó ngụy trang hoặc ẩn dưới rừng cây để che mắt đối phương, vì chúng có thể bị các thiết bị hồng ngoại phát hiện.
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 đã thử dùng máy bay chụp ảnh, đồng thời dùng máy đo tia hồng ngoại và phương pháp đo ra đa để tìm kiếm tài nguyên khoáng sản, kết quả rất tốt. Phương pháp cảm nhận từ xa bằng hàng không không chỉ thu được hình ảnh gần giống vật thật trên Trái Đất, mà còn có thể dựa vào màu sắc đậm nhạt của từng bộ phận trên ảnh, kích thước hình dạng 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 bị rừng che phủ, khó phát hiện trên mặt đất, cũng có thể lộ ra. Hơn nữa, tốc độ điều tra nhanh hơn rất nhiều so với khảo sát trên mặt đất và mở rộng đáng kể tầm nhìn của con người.
Tuy nhiên, một bức ảnh hàng không thông thường chỉ chụp được phạm vi 20 - 30 km2. Vậy có thể mở rộng tầm nhìn hơn nữa không? Sau nhiều thí nghiệm, ngày 23 tháng 7 năm 1973, người ta phóng vệ tinh tài nguyên chuyên dùng để điều tra tài nguyên Trái Đất. Sau 5 năm làm việc, đến tháng giêng năm 1978 vệ tinh này mới ngừng hoạt động, và hiệu quả điều tra tài nguyên Trái Đất rất tốt. Ngày 22 tháng 1 năm 1975 và ngày 5 tháng 3 năm 1978, vệ tinh tài nguyên thứ hai và thứ ba tiếp tục được phóng lên.
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 của nó là 905 km, điểm xa nhất là 918 km, quỹ đạo gần như hình tròn. Cứ 103,267 phút, nó bay từ bắc xuống nam rồi lại từ nam lên bắc một vòng quanh Trái Đất; mỗi ngày quay 24 vòng, cứ 25 giây lại chụp một ảnh. Bạn thử tính xem trong một ngày nó có thể chụp được bao nhiêu ảnh! Vì Trái Đất tự quay, trong 103 phút Trái Đất quay về phía đông 25,8 độ; điều đó giống như vệ tinh dịch về phía tây 25,8 độ. Vậy 25,8 độ là bao xa? Chu vi đường xích đạo Trái Đất là 40.075,24 km. Như vậy, cứ sau 103 phút, vệ tinh lại dịch về phía tây trên đường xích đạo khoảng 2.875 km. Trong khoảng thời gian đó, Mặt Trời cũng chuyển từ đông sang tây 25,8 độ, góc chuyển dịch của vệ tinh đúng bằng góc chuyển dịch của Mặt Trời, vì thế người ta gọi vệ tinh tài nguyên Trái Đất là “vệ tinh đồng bộ với Mặt Trời”. Theo thiết kế, vệ tinh đi qua đường xích đạo vào 9 giờ 30 phút sáng, đúng lúc ánh sáng Mặt Trời dịu nhất, rất thích hợp để chụp ảnh. Sau 18 ngày quay được 251 vòng, vệ tinh tài nguyên Trái Đất sẽ chụp hết các vùng trên Trái Đất, rồi lại bắt đầu từ quỹ đạo thứ nhất. Như vậy, cứ 18 ngày có thể thu được một bức ảnh của cùng một khu vực cố định.
Trên vệ tinh tài nguyên Trái Đất có hai loại thiết bị chụp ảnh, gọi là máy cảm nhận từ xa. Một loại là máy chụp hình vô tuyến dùng ống hình chùm phản quang, tương tự máy chụp ảnh vô tuyến; loại còn lại là máy quét đa quang phổ, có thể tách sóng điện từ do mặt đất phản xạ theo bước sóng dài và ghi lại. Những tín hiệu quang học mà các máy này thu được đều được chuyển thành tín hiệu điện và ghi trên băng từ. Khi vệ tinh bay qua trạm thu mặt đất, trạm mặt đất dùng băng từ ghi lại tín hiệu điện áp do vệ tinh phát về, rồi xử lý bằng máy tính để chuyển thành tín hiệu quang học, in thành ảnh trên vật liệu cảm quang. Đó chính là ảnh vệ tinh. Phạm vi mỗi bức ảnh vệ tinh chụp được là 34.225 km2, tương đương phạm vi của 1.000 - 10.000 bức ảnh hàng không. Hơn nữa, ảnh vệ tinh khác ảnh hàng không ở chỗ ít bị ảnh hưởng bởi điều kiện thời tiết và địa hình nhấp nhô. Vì vậy, hiệu quả điều tra của nó nhanh và rẻ hơn rất nhiều so với ảnh hàng không; nếu so với chụp ảnh từ mặt đất thì hiệu suất còn vượt xa hơn nữa.
Đối với các hiện tượng tự nhiên biến đổi nhanh như hoạt động núi lửa, lũ lụt của sông ngòi, sự dịch chuyển của cửa sông và bờ biển, cũng như việc dự đoán thu hoạch mùa màng, vệ tinh tài nguyên là một giám sát viên rất ưu việt.
Chính vì kỹ thuật cảm nhận từ xa có nhiều ưu điểm như vậy, ngày nay nó đã được ứng dụng rộng rãi trong tìm kiếm mỏ, thăm dò 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 khoảng cách chuyển động giữa các lục địa.
