Космическое земледелие. О проблемах и перспективах сельского хозяйства в России

В декабре 2025 года появилась новость о том, что Россия запустила в космос спутник «Лобачевский». Главную его полезную нагрузку составляют две спектральные камеры: мульти- и гиперспектральная камера. Они предназначены для дистанционного зондирования Земли. Запуск этого спутника может стать важной вехой в развитии отечественного сельского хозяйства. О том, как космическая отрасль и новые связанные с ней технологии способны изменить фундаментальные основы современного земледелия, мы поговорили с российским ученым в области точного земледелия, доктором сельскохозяйственных наук, членом-корреспондентом Российской академии наук Вячеславом Викторовичем Якушевым.

ИА Красная Весна: Вячеслав Викторович, расскажите, пожалуйста, какие новые перспективы открывает для сельского хозяйства запуск «Лобачевского» и ему подобных спутников?

Вячеслав Якушев: Такие космические аппараты помогают осуществлять дистанционное зондирование земли в мульти- и гиперспектральных оптических диапазонах, а это, в свою очередь, позволит нам значительно повысить эффективность сельского хозяйства, особенно в части выращивания зерновых культур.

Зерновые культуры — это основа, на которой строится вся продовольственная цепочка. Это корма для животных, хлеб и много чего еще. Методы дистанционного зондирования для сельского хозяйства — легко масштабируемый и относительно недорогой подход. Россия, благодаря собственной космической отрасли, своей глобальной навигационной системе ГЛОНАСС, имеет конкурентные преимущества перед другими странами. Наша страна является одним из лидеров производства продовольствия на планете и, благодаря нашим почвенно-климатическим условиям, мы можем накормить, по некоторым оценкам, 700 млн человек.

Если сегодня голодает примерно полмиллиарда человек, мы можем этих людей накормить, если произведем достаточно продукции, и условия нам это позволяют. Мы можем использовать их эффективно, получать максимальную отдачу, и одновременно не вредить природе, не использовать ее варварски.

Снимки, сделанные установленными на спутнике камерами, дают нам уникальную возможность оценивать большие площади посевов, анализировать их состояние и лучше управлять процессом земледелия.

Обычные снимки можно было делать и прежде, но гиперспектральные космические снимки были практически недоступны. Раньше мы использовали достаточно точные данные беспилотных авиационных систем, но они охватывают маленькую территорию. Они могут использоваться для калибровки спутниковых снимков. Теперь, с выходом на орбиту спутника «Лобачевский», мы сможем получать данные и эффективнее реализовать на практике возможности так называемого точного земледелия.

«Лобачевский» уникален тем, что на нем стоят две спектральные камеры. Одна из них, мультиспектральная камера, изготовлена в подмосковном Зеленограде в «НПО Лептон». Вторая гиперспектральная камера изготовлена «Самарским государственным университетом имени Королёва». Сам спутник изготовлен сотрудниками Нижегородского госуниверситета имени Лобачевского (ННГУ) вместе с компанией «Геоскан». Это в первую очередь образовательный спутник, и он больше будет использоваться для обучения этим технологиям студентов, специалистов, для проведения научно-исследовательских работ. Это только начало, надеюсь, что дальше будет больше и спутников, и возможностей.

С помощью мульти- и гиперспектральных снимков мы сможем, во-первых, проводить количественную оценку состояния посевов зерновых и зернобобовых культур и управлять посевами на основании этих данных. Гиперспектр отличается от мультиспектра количеством диапазонов. Все знают, что есть свет, который мы видим глазом. Также есть невидимый оптический диапазон. Специальная аппаратура может зарегистрировать изображение в этом диапазоне. Ширина диапазона 15–30 нанометров.

Мультиспектр охватывает около пяти диапазонов, а гиперспектр — сотни, причем с небольшим шагом дискретности — пять, может быть, десять нанометров. С помощью гиперспектральных снимков мы можем точнее определять состояние посевов и увидеть то, что не увидели в мультиспектральной съемке.

Одновременно с этим, проводя какие-то наземные измерения, сопрягая дистанционные данные, мы можем находить зависимости и выявлять динамику состояния посевов. Так мы изучаем почву, смотрим каких элементов не хватает (например, обнаруживаем азотное голодание), восполняем их и добиваемся лучших урожаев и повышения качества зерна. Все, кто занимается зерновыми, знают, что азотные подкормки проводятся два, три, иногда и четыре раза за сезон. Они напрямую влияют на количество и качество урожая. Именно гиперспектральные и мультиспектральные снимки позволяют определить, сколько азота не хватает, в каком месте.

ИА Красная Весна: А какие именно данные собирают эти камеры?

Вячеслав Якушев: При помощи оптических камер, мультиспектра, гиперспектра в глубину почвы заглянуть нельзя, но мы можем посмотреть на растения. Если почву рассматривать как функцию, то растения можно принять как производную этой функции. Каждый математик знает, что по производной можно узнать свойства функции. И мы с помощью гиперспектральных и мультиспектральных снимков можем судить о растениях. У нас есть задел в этой области. В рамках проекта «Российского научного фонда» (РНФ) разрабатываем методологию обработки данных дистанционного зондирования на примере пшеницы.

Недавно мы разработали способ определения обеспеченности пшеницы серой. Сера — это микроэлемент, который участвует в формировании урожая пшеницы. Азотное голодание определить проще всего. Его видно даже невооруженным глазом. Недостаток серы определить труднее. Практических работ на эту тему очень немного. Мы нашли похожие работы у индийских коллег. Теперь с помощью гиперспектра мы можем определять голодание по сере и дифференцированно внести на поле серосодержащие удобрения, подняв таким образом урожайность.

ИА Красная Весна: А в чем плюсы таких методов ведения сельского хозяйства для экологии?

Вячеслав Якушев: Сельское хозяйство приносит больше экологического вреда, чем все остальные отрасли, включая нефтехимию. Ведь мы изменяем природу — вносим удобрения, пестициды, гербициды. Но спутниковые технологии позволяют сделать этот процесс более тонким, настраиваемым, чтобы не навредить окружающей среде.

Элементы точного земледелия позволяют одновременно решить две разнонаправленные задачи: получить максимальный урожай высокого качества и при этом обеспечить экологическую безопасность, не уничтожать почву, природные ресурсы. Это возможно, если относиться к полю не как к однородной площадке, где все одинаково, а как к изменчивой. Точность спутниковой навигации, в частности, снимки спутника «Лобачевский» позволяют это делать.

Для вождения техники разрешения в несколько метров, предоставляемых спутником, уже недостаточно, а для мониторинга и рекомендаций — вполне.

Мы можем с помощью элементов точного земледелия разделить поле на участки по несколько квадратных метров и вносить удобрения или проводить другие агротехнические операции с разными параметрами. Где-то мы удобрений больше внесем, тех же азотных, а где-то этого не требуется.

Мы эффективнее их используем, и меньше остается следов в почве, то есть загрязняем ее меньше.

Получается совершенно замечательная картина, когда мы каждую молекулу, содержащуюся в удобрениях, доставляем до растения. И оно его впитает. Точное земледелие — это шаг к таким технологиям, когда в окружающую среду ничего лишнего не попадает. Мы что-то из почвы забираем, значит что-то и должны отдать. Если такой баланс будет соблюдаться, то с экологической точки зрения сельское хозяйство станет более эффективным и безопасным.

Именно с экологической точки зрения, я считаю, точное земледелие очень перспективно. Например, органическое земледелие — это нишевое направление. Но когда не применяются удобрения и средства защиты, то не бывает и серьезного урожая. А людей на планете голодает много, урожай нужен. Технология с применением спутниковой навигации, спутниковых снимков, точного земледелия наиболее перспективна, как мне кажется.

ИА Красная Весна: На Ваш взгляд, насколько может повыситься урожайность благодаря таким технологиям?

Вячеслав Якушев: У нас есть собственный достаточно богатый опыт. Мы с 2005 года занимаемся технологиями точного земледелия. Создали приборную часть и программное обеспечение. В основном это некоммерческие продукты, научно-исследовательская работа. Сейчас ведем работу в Санкт-Петербургском государственном университете на факультете «Прикладной математики — процессов управления» (ПМ-ПУ) и одновременно в Санкт-Петербургском государственном аграрном университете в инженерно-технологическом институте (ИИТ).

Опыт мы получали в Ленинградской, Самарской областях. В Краснодарский край мы пришли в прошлом году вместе с компанией «Профагро» и Кубанским аграрным университетом (КубГАУ). Проводили эксперимент в Усть-Лабинском районе Краснодарского края, где агрохолдинг АО «Рассвет» внедряет технологии точного земледелия.

По оценке коллег Кубанского университета, около 10% хозяйств в России начинают внедрение или уже внедряют технологии точного земледелия. Это немного, но уже достаточно для того, чтобы сказать, что внедрение началось.

Технологии, основанные на программно-аппаратных комплексах для сельского хозяйства, основаны на спутниковой навигации и на спутниковых снимках. Обобщая опыт, который у нас есть, мы официально говорим и в статьях, и в кандидатских, докторских работах, что на сегодняшний день точное земледелие снижает расход удобрений, семян, ГСМ примерно на 30–40% в зависимости от условий.

Одновременно с этим на 10–15% повышается урожайность и на порядок повышается качество продукции.

ИА Красная Весна: Точное земледелие в России только начинает развиваться? Можно ли сказать, что эти технологии внедряются у нас пока в порядке экспериментов?

Вячеслав Якушев: Нет, я бы сказал, что уже началось их промышленное использование. Первыми начинают, как правило, средние и крупные хозяйства, потому что у них больше технических возможностей, им надо обрабатывать больше площадей. Многие элементы точного земледелия работают в промышленном масштабе вот уже несколько лет. Внедрение уже вышло за рамки эксперимента, это уже сформированная отрасль.

Существует масса компаний, и государственных, и коммерческих. Государственные занимаются в основном исследованиями. Это исследовательские группы вроде нашей, работающие в государственных университетах. Коммерческие компании занимаются внедрением элементов точного земледелия и автоматизацией других процессов. Например, компании «Агропромцифра», «Геомир», «Системы точного земледелия», «Агроноут», «Агросигнал», масса других организаций с государственным участием и просто частные компании.

Я думаю, можно говорить о начале промышленного использования. Да, пока нельзя сказать, что все используют эти технологии. Но ведь процесс замены лошади трактором тоже занял когда-то немалое время. Трактор преобразил сельское хозяйство до неузнаваемости. Исчезли профессии, связанные с лошадьми и устройствами для лошадей. Исчезли профессии косаря, который косил руками, и так далее. Появились профессии сварщика, слесаря, механизатора. Когда появился зерновой комбайн, он заменил много профессий, связанных с уборкой урожая. Теперь один человек одним комбайном убирает столько за день, сколько раньше за месяц весь колхоз убирал. Это, конечно, повысило эффективность сильнейшим образом.

Технологии точного земледелия так же переводят наш агропромышленный комплекс на новый технологический уклад, основанный на программно-аппаратных комплексах на базе спутниковой навигации, по которой мы определяем местоположение того же трактора на поле с точностью буквально до сантиметров. Да, возможно определять местоположение не только с помощью спутников. Например, по магнитному полю Земли, но эти системы пока в разработке. Около 10–15% хозяйств внедрили у себя технологии точного земледелия. Еще не 100%, но уже и не 1%. Идет промышленное внедрение.

ИА Красная Весна: Расскажите, пожалуйста, про программно-аппаратные комплексы. Что это такое и как работает?

Вячеслав Якушев: Сейчас модно говорить о цифровизации. Возьмем, например, внесение удобрений, потому что это самое простое для понимания. Программно-аппаратный комплекс для внесения дифференцированного удобрения состоит из программного обеспечения. Это геоинформационная система, где хранится история полей. В цифровых копиях полей мы планируем севооборот. Из этой программы, которая, как правило, находится в облаке, выгружаем карту-задание для внесения удобрений. Переносим ее в бортовой компьютер, либо на флешкарте, либо дистанционно. Двигаясь по полю, техника соотносит с картой свое положение, полученное от спутников. Условно говоря, заглядывает в карту и понимает, какую дозу нужно внести, посылает сигнал на контроллер робота, который непосредственно дозирует удобрения. Автоматическая дозировка идет каждую секунду. Трактор движется непрерывно по полю, человеку не требуется вмешиваться, а доза удобрений меняется.

Точно так же происходит внесение средств защиты растений: пестицидов, гербицидов, и высев семян. Уже сейчас есть почвообрабатывающие агрегаты, меняющие, например, глубину вспашки. Это и есть дифференцированный подход.

Облачная информационная система, программное обеспечение внутри трактора, программы контроллеров, робототехнические устройства, которые двигают, например, заслонки или меняют давление в опрыскивателе — это все и есть программно-аппаратный комплекс.

ИА Красная Весна: Какие страны сейчас могут себе позволить подобные комплексы? На каком уровне находятся наши технологии по сравнению с другими странами? Мы технологически отстаем или, наоборот, вырвались вперед?

Вячеслав Якушев: Космических группировок в мире всего четыре: наша отечественная ГЛОНАСС, американская GPS, китайская «Байду» и европейская «Галилео». Наш ГЛОНАСС для гражданского сектора пока менее доступен, чем, например, тот же GPS.

Мы на третьем месте, как мне кажется. У наших конкурентов гораздо больше спутников. Тот же самый «Старлинк» с массой спутников на низких орбитах дает практически вседоступную связь. Роскосмос только собирается делать что-то подобное, но пока этого нет. Наша космическая отрасль отстает от прямых конкурентов. Надеюсь, что отставание не критичное, основными технологиями мы владеем, и для сельского хозяйства в том числе. В этом смысле запуск спутника «Лобачевский» это шаг к развитию частно-государственных компаний, работающих на гражданский сектор экономики.

Для сельского хозяйства нужна связь, сопоставимая со «Старлинком». Например, когда на тракторе отъезжаешь от поселка, то часто сталкиваешься с тем, что нет сотовой связи.

В нынешних условиях войны часто беспилотники не поднять, потому что нужно получать разрешение, а это не всегда возможно сделать своевременно. Иногда трудно получить уже собранные данные. В сельском хозяйстве нельзя терять время. Если подошла пора обработки, то никуда не денешься — растение ждать не станет.

В прошлом году мы проводили опыт. Долго ждали разрешения Минобороны на полеты, затем ждали, пока их представитель проанализирует данные на предмет секретности. И это еще не все препятствия, с которыми можно столкнуться. Со спутника получить снимки гораздо проще.

Например, однажды в командировке в Башкирии на какой-то части полей сотовая связь не работала. Там мы просто технически не могли провести дифференцированное внесение. В таких ситуацих очень бы помог отечественный аналог «Старлинка», пусть только для проверенных, зарегистрированных устройств.

Думаю, сельское хозяйство необходимо развивать в этом направлении. Связь и мониторинг — два самых важных направления космонавтики для сельского хозяйства. И по обоим мы пока не лидеры.

ИА Красная Весна: Президент Владимир Путин говорил когда-то о необходимости развития точного земледелия. Существует ли государственная программа развития?

Вячеслав Якушев: Да, Владимир Владимирович в 2023 году говорил о необходимости развивать точное земледелие. Первые лица нашего государства понимают его важность. Но специальной программы, к сожалению, нет. Существуют смежные программы, например, программа цифровизации.

В программе цифровизации Минсельхоза точное земледелие напрямую не озвучено, но подразумевается. В том числе по этому направлению работает компания «Агропромцифра». Она создана недавно, пару лет назад. Через нее проходит финансирование технологий внедрения в том числе точного земледелия. Государство на разных уровнях начинает понимать необходимость и перспективность этих технологий, перехода на новый технологический уклад, который изменит привычное нам сельское хозяйство. Изменения, может быть, осуществляются не так быстро, как нам хочется, но они есть.

ИА Красная Весна: Можете ли Вы назвать самые большие проблемы отрасли?

Вячеслав Якушев: Самая главная трудность — это финансовая слабость наших главных потребителей, сельскохозяйственных предприятий. Они чрезмерно закредитованы. Вся отрасль сельского хозяйства очень сильно закредитована. Многие не выдерживают нагрузки и переходят под управление банков. Если так дело пойдет дальше, то скоро сельским хозяйством будут управлять одни банки. Деньги — это проблема номер один. Не хватает финансовой устойчивости, в том числе крупным и средним хозяйствам, не говоря уже о мелких.

Растут цены на технику, ресурсы, а на продукцию растут гораздо медленнее. Сельхозпредприятиям, попадающим в такие ножницы, трудно даже просто выживать. Существуют рентабельные культуры: подсолнечник, соя и, пожалуй, рапс. Остальные культуры нерентабельны. На них не заработать. Их сеют из-за необходимости севооборота. Государственная поддержка сельского хозяйства есть во всем мире. Нет ни одной страны, где сельское хозяйство выживает само по себе. Оно везде дотационно. В России, как мне кажется, финансовая поддержка слабая. Ее необходимо увеличивать или как-то перераспределять.

Развитие технологий, в том числе точного земледелия, напрямую зависит от спроса, от заказа. Так называемый бизнес, я имею в виду крупные агрохолдинги, очень слабо вкладываются в разработку. Бизнесу не очень интересно вкладываться в научно-исследовательскую работу. Он хочет покупать уже готовый продукт и адаптировать как-то под себя.

Научно-исследовательскую работу, поиск новых технологий, конечно, должно финансировать государство. Оно и финансирует, но именно научно-исследовательскую работу. А вот переход от науки к внедрению, так называемая «долина смерти», остается без денег.

От результата научно-исследовательской работы (НИР) до продажи первой технологии или изделия еще очень далеко. Нужен этап прототипирования, масштабирования и так далее. Этот путь — от результата НИР до первой продажи — инвесторы называют «долиной смерти». Необходимо найти инструменты финансирования этого участка. В этом случае мы сможем внедрять технологии не только внутри страны, но и на внешнем рынке, и получать экспортную прибыль.