Vremea - un set de fenomene atmosferice pe termen relativ scurt - este greu de prezis din cauza numărului mare de factori care o afectează și a variabilității impactului acestora. Atmosfera Pământului este un sistem dinamic complex, prin urmare, pentru a îmbunătăți acuratețea prognozei, este necesar să se țină cont de starea sa în diferite regiuni în fiecare moment. De câteva decenii, sateliții meteorologici sunt un instrument necesar pentru efectuarea cercetărilor atmosferice la scară globală.
Începutul observațiilor meteorologice spațiale
Satelitul care a arătat adecvarea fundamentală a navelor spațiale pentru observații meteorologice a fost americanul TIROS-1, lansat la 1 aprilie 1960.
Satelitul a transmis prima imagine de televiziune a planetei noastre din spațiu. Ulterior, pe baza unor dispozitive de acest tip, a fost creat satelitul meteorologic global cu același nume.sistem.
Primul satelit meteorologic al URSS, Cosmos-122, a fost lansat pe 25 iunie 1966. Avea la bord echipamente pentru fotografiere în intervalele optice și infraroșu, a făcut posibilă studierea distribuției norilor, câmpurilor de gheață și a stratului de zăpadă, precum și măsurarea caracteristicilor temperaturii atmosferei pe părțile de zi și de noapte ale Pământului. Din 1967, sistemul Meteor a început să funcționeze în URSS, care a stat la baza sistemelor meteorologice dezvoltate ulterior în diverse scopuri.
Sisteme meteorologice prin satelit din diferite țări
Mai multe serii de sateliți, cum ar fi Meteor-Nature, Meteor-2 și Meteor-3, precum și dispozitive din seria Resurs, au devenit moștenitorii lui Meteor. De la începutul anilor 2000, crearea complexului Meteor-3M a continuat. În plus, numărul de sateliți meteorologici ai Rusiei a inclus doi sateliți ai complexului Electro-L. Cu primul dintre ele, care a funcționat pe orbită timp de 5 ani și 8 luni, conexiunea s-a pierdut în 2016, al doilea continuă să funcționeze. Lansarea celui de-al treilea satelit din această serie este planificată.
În SUA, pe lângă sistemul TIROS, au fost dezvoltate și utilizate nave spațiale din seria Nimbus, ESSA, NOAA, GOES. Mai multe serii NOAA și GOES sunt în prezent în serviciu.
Sistemele meteorologice europene prin satelit sunt reprezentate de două generații de Meteosat, MetOp, precum și de ERS și Envisat întrerupte - unul dintre cele mai mari dispozitive lansate pe orbita joasă a Pământului de către Agenția Spațială Europeană.
Japonia ("Himawari"), China ("Fengyun"), India (INSAT-3DR) și alte țări au propriii lor sateliți meteorologici.
Tipuri de sateliți
Navele spațiale incluse în complexele meteorologice se împart în două tipuri în funcție de parametrii orbitei și, în consecință, după scop:
- Sateliți geostaționari. Sunt lansate în plan ecuatorial, în direcția de rotație a Pământului, la o înălțime de 36.786 km deasupra nivelului mării. Viteza lor unghiulară corespunde vitezei de rotație a planetei. Cu astfel de caracteristici orbitale, sateliții de acest tip sunt întotdeauna deasupra aceluiași punct, dacă nu țineți cont de fluctuațiile și „deriva” cauzate de erorile de orbitare și anomaliile gravitaționale. Ei observă în mod constant o zonă, care reprezintă aproximativ 42% din suprafața pământului - puțin mai puțin decât o emisferă. Acești sateliți nu permit observarea regiunilor de la cele mai în alte latitudini și nu oferă o imagine detaliată, dar oferă posibilitatea monitorizării continue a situației în regiuni mari.
- Sateliți polari. Vehiculele de acest tip se deplasează pe orbite mult inferioare - de la 850 la 1000 km, drept urmare nu oferă o acoperire largă a teritoriului observat. Cu toate acestea, orbitele lor trec în mod necesar peste polii Pământului, iar un satelit de acest tip este capabil să „elimine” întreaga suprafață a planetei în benzi înguste (aproximativ 2500 km) cu o rezoluție bună pe un anumit număr de orbite. Odată cu funcționarea simultană a doi sateliți aflați pe orbite polare sincrone cu soarele, fiecare regiune este supravegheată dininterval de 6 ore.
Descrierea generală și caracteristicile sateliților meteorologici
O navă spațială proiectată pentru observații meteorologice este formată din două module: un modul de serviciu (platformă prin satelit) și un purtător de sarcină utilă (instrumente). Compartimentul de service găzduiește echipamente de alimentare care furnizează energie de la panourile solare montate pe el împreună cu un radiator și un sistem de propulsie. La modulul de lucru este conectat un complex de inginerie radio echipat cu mai multe antene și senzori pentru monitorizarea situației heliofizice.
Greutatea de lansare a unor astfel de dispozitive ajunge de obicei la câteva tone, sarcina utilă este de la una la două tone. Deținătorul recordului printre sateliții meteorologici - European Envisat - a avut o greutate de lansare de peste 8 tone, una utilă - mai mult de 2 tone cu dimensiuni de 10 × 2,5 × 5 m. Cu panouri desfășurate, lățimea sa a ajuns la 26 de metri. Dimensiunile americanului GOES-R sunt 6,1 × 5,6 × 3,9 m cu aproape 5200 kg greutate de lansare și 2860 kg greutate uscată. Meteor-M nr. 2 rusesc are un diametru al corpului de 2,5 m, o lungime de 5 m, o lățime cu panouri solare desfășurate de 14 m. Sarcina utilă a satelitului este de aproximativ 1200 kg, greutatea de lansare a fost puțin mai mică de 2800. kg. Mai jos este o fotografie a satelitului meteorologic „Meteor-M” nr. 2.
Echipament științific prin satelit
De regulă, sateliții meteo transportă două tipuri de instrumente ca parte a echipamentului lor:
- Prezentare generală. Cu ajutorul lor se obțin imagini televizate și fotografice ale suprafeței pământului și oceanelor, norilor, zăpezii și stratului de gheață. Printre aceste dispozitive se numără cel puțin două dispozitive de imagistică multi-zonă în diferite game spectrale (vizibil, microunde, infraroșu). Ei filmează la rezoluții diferite. Sateliții sunt, de asemenea, echipați cu o facilitate de scanare a suprafeței radar.
- Măsurare. Cu ajutorul instrumentelor de acest tip, satelitul colectează caracteristici cantitative care reflectă starea atmosferei, hidrosferei și magnetosferei. Astfel de caracteristici includ temperatura, umiditatea, condițiile de radiație, parametrii actuali ai câmpului geomagnetic etc.
Sarcina utilă a satelitului meteorologic include, de asemenea, un sistem de achiziție și transmisie de date la bord.
Primirea și procesarea datelor pe Pământ
Satelitul poate funcționa atât în modul de stocare a informațiilor cu transmiterea ulterioară a unui pachet de date către un complex de recepție și procesare la sol, cât și să efectueze o transmisie directă directă. Datele satelitului primite de complexul terestre sunt supuse decodării, timp în care informațiile sunt legate prin timp și coordonate cartografice. Apoi datele de la diferite nave spațiale sunt combinate și procesate în continuare pentru a crea imagini perceptibile vizual.
Organizația Meteorologică Mondială a adoptat conceptul de „cer deschis”, declarând accesul liber la informațiile meteorologice - necriptatedate în timp real de la sateliți. Pentru a face acest lucru, trebuie să aveți echipamentul și software-ul de recepție corespunzătoare.
Sistemul internațional de observare meteorologică
Deoarece există o singură orbită geostaționară, utilizarea acesteia necesită coordonare între agențiile spațiale și serviciile meteorologice (precum și alte servicii interesate) din diferite țări. Da, iar atunci când alegeți orbite polare joase în prezent, este imposibil să faceți fără coordonare. În plus, monitorizarea prin satelit a evenimentelor meteorologice periculoase (cum ar fi taifunurile) face necesară unirea eforturilor serviciilor hidrometeorologice și schimbul de informații relevante, deoarece vremea nu cunoaște granițe de stat.
Armonizarea problemelor internaționale legate de aplicarea sistemelor spațiale în prognoza meteo este responsabilitatea Grupului de coordonare pentru sateliti meteorologici din cadrul OMM. Partajarea sistemelor meteorologice prin satelit a început încă din anii 1970. Coordonarea în acest domeniu este deosebit de importantă acum. La urma urmei, constelația internațională de sateliți meteorologici plasați pe orbită geostaționară include nave spațiale din multe țări: Statele Unite, țări europene, Rusia, India, China, Japonia și Coreea de Sud.
Perspective pentru tehnologia spațială în meteorologie
Sateliții meteo moderni fac parte din sistemul global de teledetecție a Pământului și, ca atare, au perspective serioase de dezvoltare.
În primul rând, este planificată extinderea participării acestora la monitorizarea hazardelor naturale, a dezastrelor naturale, a fenomenelor periculoase, în prognoza schimbărilor climatice pe termen lung. În al doilea rând, sateliții meteorologici ai Pământului, desigur, ar trebui folosiți din ce în ce mai mult ca instrumente pentru obținerea de cunoștințe despre procesele din atmosferă și hidrosferă, precum și despre starea câmpului geomagnetic, atât valoarea aplicată, cât și valoarea științifică fundamentală.
