В середине марта, менее чем через месяц после запуска, гидрометеорологический спутник «Арктика-М» № 1 прислал свой первый снимок Земли. Это первый из серии спутников, которые способны вести практически непрерывную съемку арктического региона в десяти спектральных диапазонах. Мы пообщались с представителями Роскосмоса, чтобы узнать об особенностях аппаратов.
А зачем вообще понадобились специальные космические аппараты для наблюдения за Арктикой? Нельзя ли это делать, например, с Международной космической станции? Оказывается, нельзя. Достаточно вспомнить теоремы Пифагора и касательной к окружности (касательная к окружности перпендикулярна к радиусу, проведенному в точку касания).
С орбиты МКС, высота которой примерно 400 км, а наклонение 51,6°, линия горизонта от станции находится в 2290 км. Траектория полета МКС проходит над южными частями России, то есть со станции видно только около 20% территории страны. Абсолютно не просматриваются северные регионы, расположенные выше 72° широты.
Процент российской территории, которую можно качественно сфотографировать с МКС, чтобы эти снимки принесли практическую пользу, еще меньше.
А главное, траектория МКС совершенно не захватывает Арктику, а изучение этого региона сегодня важно сразу по нескольким причинам. Во-первых, речь о Северном морском пути, значимость которого сложно переоценить. Во-вторых, Арктика является ярким индикатором глобального изменения климата − ведь чем ближе к экватору, тем меньше заметен рост температуры.
Орбита «Арктики» является высокоэллиптической, с перигеем в среднем 1500 км и апогеем примерно 38 900 км. Два таких космических аппарата обеспечат эффективное решение задач оперативной метеорологии, гидрологии (изучение природных вод), агрометеорологии (изучение влияния погоды на сельское хозяйство), круглосуточного мониторинга климата и окружающей среды в арктическом регионе, включая Северный Ледовитый океан.
Первый снимок с гидрометеорологического спутника «Арктика-М»
Наклонение «Арктик» выбрано неслучайно: оно позволяет получать гидрометеорологические и гелиогеофизические спутниковые данные по северным территориям и полярным шапкам Земли. Именно на этой информации основаны краткосрочные гидрометеорологические прогнозы и данные о ледовой обстановке, которые передаются населению по спутниковым каналам связи.
Информация, собранная «Арктиками», позволит больше узнать о полярных сияниях, которые возникают благодаря солнечному ветру: протоны и электроны, путешествуя от самого Солнца, попадают в верхние слои атмосферы Земли, переносятся в сторону полюсов и излучают энергию в виде квантов света. Если мы будем способны предсказать появление полярного сияния, то сможем более тщательно защищать электронику в космосе от воздействия высокоэнергетических частиц.
На сегодняшний день планируется запуск двух аппаратов серии «Арктика-М». С их помощью, например, Гидрометцентр сможет непрерывно получать данные и строить на их основе более точные прогнозы.
Аппараты «Арктика-М» позволят в режиме реального времени отслеживать чрезвычайные ситуации − например, природные пожары, проводить экологический контроль окружающей среды, а также изучать глобальное изменение климата. Эти спутники обеспечат телекоммуникационные услуги, включая передачу данных с наземных платформ сбора метеорологической информации, а также работу в системе «КОСПАС-SARSAT».
Как они устроены
Благодаря особой орбите аппараты «Арктика-М» позволят получать разномасштабные изображения и менять ракурс съемки.
Метеорологический космический аппарат «Арктика-М» на Байконуре
В состав бортовой аппаратуры спутника «Арктика-М» входят:
1. Два многозональных сканирующих устройства (МСУ-ГС).
Это основное и дублирующее устройства, но работать они могут одновременно. Главное их назначение − получение многоспектральных изображений облачности и поверхности Земли в видимом и инфракрасном (ИК) диапазонах.
2. Гелиогеофизический аппаратурный комплекс (ГГАК-ВЭ).
Он предназначен для непрерывного получения гелиогеофизических данных, которые позволят прогнозировать:
— активность Солнца;
— радиационную обстановку в околоземном космическом пространстве и состояние геомагнитного поля;
— состояние магнитосферы, ионосферы и верхней атмосферы.
3. Вспомогательные системы:
— бортовая система сбора данных;
— бортовой радиотехнический комплекс.
Подготовка к пуску ракеты-носителя «Союз-2.1б» с разгонным блоком «Фрегат» и космическим аппаратом «Арктика-М»
Метеорология в России
Ближайшими аналогами аппаратов «Арктика-М» являются гидрометеорологические спутники серии
«Электро-Л». Но они находятся на геостационарной орбите и, как и другие спутники, почти не покрывают полярные области Земли.
Директор по научной работе Института прикладной геофизики Росгидромета Владимир Минлигареев отметил в одном из своих интервью, что для получения полноценной картины необходимо обновлять данные каждые 15 минут, что обеспечат аппараты серии «Арктика-М».
Снимок с гидрометеорологического спутника «Арктика-М»
Дополнительно ведутся разработки комплексов гелиогеофизических измерений нового поколения для перспективных метеоспутников «Метеор-МП», «Электро-М» и «Арктика-МП». Специалисты надеются, что в ближайшие годы на орбите будет развернут геофизический космический комплекс «Ионозонд», состоящий из четырех спутников «Ионосфера» (для изучения верхних слоев атмосферы, магнитосферы и ионосферы) и одного «Зонд» (для изучения и наблюдения за Солнцем). Помимо прочего, специалисты Института прикладной геофизики Росгидромета ведут переговоры с Роскосмосом о включении в следующую Федеральную космическую программу разработки спутника «Предвестник» для мониторинга космической погоды.
Почему это все так важно?
Кроме предсказания космической погоды, эти аппараты помогут своевременно узнавать об изменении климатических условий, от которых мы зависим гораздо больше, чем может показаться.
Несмотря на многолетние наблюдения, ученые не могут полностью объяснить происходящее в Арктике, а главное − непонятна причина ее ускоренного потепления на фоне остальных регионов мира. Существуют различные гипотезы − от недооцененного вклада озоноразрушающих веществ (фреонов, например) до неравномерного переноса тепла в Северном Ледовитом океане. С этим и помогут разобраться «Арктики» − в частности, благодаря многоспектральным изображениям облачности и поверхности Земли в видимом и ИК-диапазонах, полученным с помощью МСУ-ГС.
Подпишись: