Микроспутники заполнят нишу в погодных данных

Некоторые орбитальные спутники наблюдают за звездами. Большинство же смотрит вниз, на Землю. Однако спутники программы « Constellation Observing System For Meteorology , Ionosphere AND Climate » (COSMIC) смотрят в стороны, вдоль изогнутого горизонта. Таким образом десятки спутников, являющихся частью Глобальной системы позиционирования (GPS), появляются и исчезают из поля зрения на краю планеты. Следя за их радиосигналами, COSMIC может передавать атмосферные данные, которые улучшают прогнозы погоды и климатические модели.

Однако срок службы спутников этой эскадрильи, запущенной шесть лет назад и оцениваемой в 100 млн. дол., Уже подходит к концу — один из шести пока совсем вышел из строя. В прошлом месяце, во время трехдневного семинара Университетской корпорации атмосферных исследований (UCAR) в городе Боулдер, Колорадо, исследователи приветствовали американо-тайваньскую программу COSMIC как первопроходца, обсуждали планы по коммерческому преемнику: 24 микроспутника, которые назвали «Общей инициативой по постоянному наблюдению за Землей ». Исследователи говорят, что эта программа поможет закрыть нишу в атмосферных данных, поскольку США стремится в 2016 запустить первый космический корабль своей стоимостной Спутниковой системы обоих полюсов (Joint Polar Satellite System — JPSS). Радиозондирования, которым пользуются и COSMIC и CICERO используют «подрывную технологию», говорит Год Антес, ученый из COSMIC и бывший президент UCAR. «Влияние очень большое — особенно влияние на цену».

Радиосигналы GPS, которые собираются наземными приемниками на различных приборах, от мобильных телефонов до ракет, дают точную информацию о месте нахождения. Однако COSMIC будет использовать их иначе. Сигналы передаются на определенной частоте, однако прохождения через атмосферу Земли и возвращение в космос изменяет сигналы и задерживает их; COSMIC использует длительность задержки для определения толщины атмосферы, может предоставить информацию о таких переменные характеристики, как температура и уровень влажности.

Это стало инструментом наук о планетах еще с начала космических программ. В 1965 году космический прибор НАСА « Mariner 4 »передавал радиосигналы на Землю от края Марса, давая оценку давления тонкой атмосферы Красной планеты. Десять лет спустя, зонды «Вояджер» использовали такую же технологию для определения атмосфер Юпитера, Сатурна, Урана и Нептуна.

Космический успех

Однако для того, чтобы от технологии была польза на Земле — где основные характеристики атмосферы уже известны — нужна намного плотнее сеть передатчиков и приемников. Спутники GPS дают удобную сеть передатчиков, однако в течение более чем десяти лет нужны приемники, они так и не были найдены. Антес пробовал получить поддержку правительства США для запуска COSMIC, однако в конечном итоге сдался, на него обратила внимание тогда вновь Тайваньская космическая программа. «Это было непросто, но мы это сделали», — говорит он.

Начиная с 2006 имела миссия показала свои многочисленные преимущества. Спутники, использующие инфракрасные зонды не могут получать сигнал через облака микроволновые зонды могут давать сбой в большой влажности; однако радиоволны, которые улавливает COSMIC спокойно проходят даже сквозь штормы. Более того, измерения зависят только от времени прихода сигнала, который можно оценить атомными часами и легко сравнить для различных спутниковых систем и мероприятий по наблюдению.

Готфрид Кирхенгаст, который работал над вопросом радиозатемнения в Грацком Университете в Австрии соединил собранные в течение десяти лет данные от COSMIC и других источников и обнаружил, что температура атмосферы растет — это подтверждает антропогеннисть изменения климата.

Сегодня, говорит директор программы Билл Куо, когда COSMIC потерял один из спутников «мы живем взаймы, так сказать». Однако данные продолжают поступать от метеоспутников Европейского космического агентства (MetOp), которое запустило свой второй спутник в сентябре и сейчас делает примерно 1 400 замеров в день. Со своей стороны, члены команды COSMIC возлагают надежды на успех следующей миссии, COSMIC-2, согласно которой в 2016 году будет запущено шесть спутников для полета на орбите в узком секторе над тропиками, чтобы собирать данные, которые уменьшат неточность в измерениях силы ураганов на 25 %, а их траектории можно будет измерять точнее на 25-50%.

Однако в CICERO есть преимущества над обеими этими программами. Том Юнк, основатель компании GeoOptics в Пасадене, Калифорния, где разрабатываются сети, говорит, что эскадрилья CICERO будет наблюдать за гораздо большим количеством затмений, чем COSMIC, поскольку каждый из членов сможет записывать данные не только от 32 спутников GPS, но и от 24 космических объектов российской системы ГЛОНАСС и 30 спутников, что к 2020 году создадут европейскую систему навигации «Галилео». Всего Юнк ожидает, что CICERO сможет создавать беспрецедентные 30 000 и больше зондирований в день.

Это сможет помочь перекрыть недостатки данных. Обычные погодные спутники могут предоставить точные горизонтальные данные практически по любой точки на Земле, тогда как радиозондирования предоставляют высокоточные измерения вертикально в столбе воздуха, горизонтальная точность при этом несколько страдает. Для того, чтобы разобраться с этой проблемой, CICERO окружит Землю датчиками, которые позволят производить измерения вдоль линий прямой видимости. Это улучшит горизонтальную точность измерений и, таким образом, увеличит ценность для синоптиков.

Партнерство частных и государственных организаций

Юнк также надеется провести изменения в экономике погодных данных. Тогда как большинство погодных данных поступает от спутников, которые запустили и оплачиваются учреждениями, финансируемыми государством, подобных Национального управления океанических и атмосферных исследований США (NOAA), Юнк создаст и запустит CICERO за средства частных учреждений, а затем будет продавать права на пользование учреждениям в США и, возможно, куда-нибудь еще. Исследователи будут иметь бесплатный доступ к данным через государственные учреждения, как это делается и сейчас. Юнк говорит, что GeoOptics собрал 4 млн. дол. из 14, необходимых для пилотного проекта запуска двух спутников в середине 2014 года. Проект может расшириться до 24 спутников в течение 18 месяцев; Юнк ожидает, что общая сумма создания и запуска всех спутников будет 150 миллионов долларов.

Он надеется подтвердить свою концепцию, запустив CICERO раньше систему JPSS от NOAA, программу пяти погодных спутников с микроволновыми и инфракрасными датчиками, которая оценивается в 12,9 миллиардов долларов. JPSS превысила свой планируемый бюджет, и в июле 2012 года независимое оценивание назвало его «не функциональным» и заявило, что отсрочки JPSS и его заоблачные цены — которые не совсем понятны группы оценки — подрывают репутацию NOAA.

Каждый спутник JPSS весить приблизительно 2 500 килограммов. Для сравнения, спутник CICERO — чуть доработанный высококачественный приемник — весить всего 85 килограммов и его можно будет провезти «сопутствующим грузом» на ближайшем запуске. Юнк знает, что JPSS может делать такое, что никогда не будет под силу CICERO, например, визуализацию и картографию озонового слоя. Однако он говорит, что CICERO может точнее измерять температуру и, конечно, делать это дешевле. Стоимость JPSS «уже превысила верхнюю границу и ведет в никуда», говорит Юнк.

В своей речи спикер NOAA Джон Лесли сказал, что, несмотря на трудности, программа JPSS уже «дала впечатляющие результаты», включая запуск в 2011 году пилотного спутника Suomi National Polar-orbiting Partnership. Он добавил, что агентство «решительно поддерживает» сбор данных, будет продолжено усилиями COSMIC; что NOAA открытое к приобретению данных на коммерческой основе, однако не убеждены, что коммерческие источники данных станут доступными в краткосрочный срок.
Юнк стремится изменить такую точку зрения. Если модель CICERO будет успешной, то сможет вступить в ряды других коммерческих спутниковых сетей, которые смогут предоставлять спектр данных, включая наблюдениями за парниковым газом и измерениями гравитации, говорит Конрад Лаутенбахер, главный директор GeoOptics и бывший глава NOAA. Он добавляет: «Я хотел бы вывести государство из бизнеса по проведению рутинных измерений и наблюдений, коммерческая компания может легко проводить».

04.05.2015

Поделиться в соц. сетях

Опубликовать в Google Buzz
Опубликовать в Google Plus
Опубликовать в LiveJournal
Опубликовать в Мой Мир
Опубликовать в Одноклассники

Добавить комментарий