Спутники измеряют здоровье Земли, принимая сигналы, отражённые от участков океана, ледяного покрова или тропического леса, и высчитывая цифровые данные после их приёма. Но новый кластер спутников будет использовать глобальную систему позиционирования для прогнозирования погоды, долговременных изменений климата и даже защиты от помех в результате солнечных вспышек.
Те же ГНСС-сигналы, на которые вы опираетесь, чтобы проложить путь сквозь плотный трафик, найти подходящий ресторан или отследить своих детей, также могут быть использованы для предсказания того, когда придёт ураган из тропических вод. По крайней мере, на это надеются исследователи, разработавшие флот из шести малых спутников, которые в следующий понедельник запустят в космос с мыса Канаверал на ракете SpaceX Falcon. Данная миссия – также последний этап в продолжающемся состязании между спонсируемыми правительством и частными компаниями системами сбора метеорологических данных, состязании, которое, как надеются многие наблюдатели, приведет к повышению качества прогнозов, сделав их менее затратными.
Эта миссия, известная как Групповая система наблюдений за метеорологией, ионосферой и климатом (или COSMIC-2), использует в своих интересах странное свойство радиосигналов GPS: они на самом деле слегка изгибаются и замедляются при прохождении через атмосферу. Это изгибание не влияет на точность навигации на земле; оно видно только сбоку – кем-то с орбиты. Это немного похоже на то, когда вы опускаете карандаш в наполовину полный стакан воды, и изображение слегка преломляется сквозь более плотную жидкость (физики знают это как закон Снеллиуса).
Чем плотнее атмосфера, тем сильнее изгибается навигационный сигнал. Учёные, получая информацию о плотности, могут рассчитать влажность, давление и температуру атмосферы с интервалом в один километр. Получение такого рода детальной информации о том, что происходит в атмосфере, является ключом к повышению точности моделей прогнозирования погоды.
«Это очень элегантная техника», — говорит Билл Шрайнер, директор программы COSMIC в Университетской корпорации атмосферных исследований в Боулдере, штат Колорадо, одного из спонсоров миссии вместе с Национальной администрацией по океану и атмосфере, Военно-воздушными силами США и Национальной космической организацией Тайваня. — Это точный способ измерения атмосферы, к тому же воспроизводимый».
Шрайнер сравнивает это радиопокрытие с запуском 5000 дополнительных метеозондов в день – именно столько измерений атмосферы смогут сделать шесть спутников COSMIC-2. Система радиопокрытия также будет собирать больше информации об экваториальных океанских зонах, где гнездятся ураганы и тайфуны, сокрушающие береговую линию. Другое важное полезное свойство системы заключается в том, что она может собирать информацию об атмосферных условиях в отдалённых частях земного шара, недоступных для кораблей и метеостанций. Спутник COSMIC-2 оснащён также датчиком, который измеряет, как быстро движутся солнечные частицы – информация, которая поможет учёным, изучающим космическую погоду, знать, когда может произойти большая солнечная вспышка.
По сравнению с другими системами метеоспутников, COSMIC-2 – относительно незатратный проект: всего $250 млн. Тем более что половину проекта спонсировал Тайвань, по словам Шрайнера. «Этот проект в разы дешевле», — сказал он. По сравнению этим проектом, четыре геостационарных погодных спутника GOES Национального управления океанических и атмосферных исследований (NOAA), первый из которых был запущен в 2016 году, стоили налогоплательщикам в своё время $11 млрд и имели с тех пор некоторое неприятие со стороны общества.
Дэйрил Клейст, учёный-физик из Центра моделирования окружающей среды NOAA, заявил, что новые спутники COSMIC-2 будут использованы для калибровки измерений, полученных при помощи системы GOES, равно как для улучшения долговременных климатических моделей. Данные, полученные со спутников COSMIC, также помогут синоптикам лучше отслеживать и прогнозировать передвижение крупных атмосферных перемещений, быстро движущихся воздушных потоков, которые «рулят» погодой в Северной Америке.
«Мы полагаем, что сможем улучшить прогноз подобного рода событий в силу получения определённых преимуществ от миссии COSMIC-2», — сказал Клейст на пресс-конференции.
После запуска, назначенного на следующую неделю, радиопокрытие спутниками реально перемещает пилотную программу в базовую технологию. Первый набор спутников COSMIC, осуществлённый в 2006 году, помог протестировать программу. Солнечные батареи на первых шести спутниках (кроме одного) со временем вышли из строя, и более со спутников не приходит информация. Миссия COSMIC-2 продлится, как минимум пять лет, говорят исследователи. В то же время рост цен заставил NOAA и её тайваньских партнёров отменить запуск дополнительной группы спутников радиопокрытия над полюсами, назначенный на 2021 год. Вместо этого NOAA рассматривает закупку большего количества погодных данных, некоторые из которых получены с использованием радиопокрытия, от коммерческих спутниковых фирм.
Первый раунд коммерческих покупок в 2017 году прошёл не очень хорошо, и ученые из NOAA и UCAR не были удовлетворены качеством или количеством произведенных данных. В прошлом году официальные представители NOAA выбрали две компании для второго тура, и, по словам представителей UCAR, агентство всё ещё оценивает, достаточно ли хороши их данные о погоде, чтобы их покупать. К прогнозированию погоды агентство пока не приступало.
По сравнению с частными спутниками, спутники COSMIC-2 больше (около трёх кубических футов против 2,5 кубических дюймов) и тяжелее (618 фунтов против 11 фунтов). Они дольше работают (5 лет против 2 лет), имеют большие антенны и могут собирать больше информации об атмосфере Земли. COSMIC-2 также имеет инструмент, разработанный лабораторией реактивного движения НАСА, который может собирать информацию об атмосфере ближе к поверхности Земли, в слое высотой до шести миль, называемом тропосферой, где находится большая часть облаков и водяных паров. Возможность делать более точные измерения, а также видеть условия на разных уровнях атмосферы – некоторый прогресс по сравнению с более ранними метеорологическими спутниками.
Конечно, частные кубические спутники дешевле строить и запускать. На данный момент некоторые представители NOAA, похоже, хотят приватизировать данные о погоде одновременно с созданием финансируемой из федерального бюджета сети радиопокрытий. Окончательное решение обычно принимает администратор NOAA, однако в 2017 году Сенат США не дал Трампу назначить на этот пост Барри Майерса, бывшего генерального директора частной компании по прогнозированию погоды AccuWeather.
Источник: http://vestnik-glonass.ru/news/tech/sinoptiki-budut-ispolzovat-strannye-izognutye-signaly-gnss/
