Одним из самых интересных направлений развития спутниковых технологий последнего времени стало создание миниатюрных аппаратов, способных выполнять задачи крупных и дорогостоящих спутников. Ярким примером является проект NASA RainCube — крошечный спутник размером с обувную коробку, оснащённый миниатюрным радаром Ka-диапазона для измерения осадков.
RainCube успешно был выведен на низкую околоземную орбиту с борта Международной космической станции в июле 2018 года и уже через месяц передал первые изображения развивающегося шторма над Мексикой. Эти испытания подтвердили возможность создания целого созвездия подобных миниатюрных аппаратов, способных в режиме реального времени следить за внутренней структурой сильных штормов, существенно улучшая прогнозирование экстремальных погодных явлений и мониторинг климата.
Европейская организация EUMETSAT также активно развивает спутниковые технологии. Новый спутник Meteosat-12, запущенный в рамках программы Meteosat Third Generation (MTG), стал самым совершенным европейским метеорологическим спутником. Он оснащён высокочувствительным комбинированным сканером, позволяющим получить изображение всего земного диска за 10 минут, а Европы и Северной Африки — всего за 2,5 минуты.
Уникальным новшеством стал прибор Lightning Imager, впервые на европейском спутнике предоставляющий почти моментальное отображение грозовой активности. С помощью Meteosat-12 значительно повысилось качество прогнозов погоды, особенно для морских, сельскохозяйственных и климатических приложений в Европе и Африке.
В США особое внимание уделяется совершенствованию наблюдений из низкой околоземной орбиты. Управление наблюдений на низкой околоземной орбите (Office of Low Earth Orbit Observations), созданное NOAA совместно с NASA, курирует две масштабные программы: Joint Polar Satellite System (JPSS) и Near Earth Orbit Network (NEON).
Спутники JPSS (Suomi NPP, NOAA-20, NOAA-21 и будущие JPSS-3 и JPSS-4) обеспечивают подробные измерения атмосферы, океанов и суши, критически важные для прогнозирования погоды и оценки климатических изменений. Программа NEON разрабатывает спутники нового поколения, оснащённые инновационными микроволновыми сенсорами для оперативного мониторинга атмосферы и окружающей среды.
Национальное управление океанических и атмосферных исследований США (NOAA) имеет обширную сеть наблюдений, включающую наземные радары, автоматические метеостанции, радиозонды и добровольческие пункты наблюдений.
Спутниковая система NOAA также разнообразна: полярно-орбитальные спутники дают детализированные снимки поверхности Земли, геостационарные — высокочастотные изображения конкретных участков, а спутники дальнего космоса следят за солнечной активностью. Полученные данные интегрируются в автоматизированную систему обработки метеорологических данных AWIPS, что позволяет оперативно формировать точные прогнозы и предупреждения о стихийных бедствиях.
Аппараты серии GOES обеспечивают непрерывный мониторинг погоды и космической среды. Например, в 2023 году GOES-18 отслеживал атмосферные реки, вызвавшие наводнения на северо-западе США, фиксировал развитие мощных ураганов, лесных пожаров и других катастрофических природных событий.
GOES-U, который планируется запустить весной 2024 года, позволит ещё больше расширить возможности системы наблюдений, повысив точность и оперативность прогнозов.
Важнейшей задачей спутниковых систем является мониторинг космической погоды — солнечных вспышек, корональных выбросов массы и других процессов, способных нарушить работу спутников, систем GPS и электросетей.
NOAA и NASA совместно реализуют программы по наблюдению за космической погодой, такие как спутник DSCOVR в точке Лагранжа L1 и предстоящий запуск аппарата SWFO-L1 в 2025 году. Эти спутники обеспечивают раннее обнаружение солнечных штормов, позволяя вовремя принять меры по защите критически важной инфраструктуры.
Глобальная миссия измерения осадков (Global Precipitation Measurement, GPM), запущенная NASA и JAXA в 2014 году, позволила значительно улучшить понимание водного цикла Земли. Основной спутник миссии оснащён двухчастотным радаром DPR и микроволновым имиджером GMI, что позволяет получать уникальные данные о пространственной структуре и интенсивности осадков на всей планете.
Благодаря инструментам GPM была создана единая база данных о глобальных осадках за последние два с лишним десятилетия, используемая в прогнозировании наводнений, засух и управлении водными ресурсами.
Весной резко возрастает вероятность сильных гроз, града, торнадо и наводнений. NOAA активно использует свои геостационарные и полярно-орбитальные спутники для оперативного мониторинга быстро изменяющихся погодных условий. Особую роль играет прибор Geostationary Lightning Mapper (GLM), который фиксирует молниевую активность и позволяет заранее выявлять опасные грозовые ячейки, предупреждая население и экстренные службы. Машинное обучение на основе данных GLM и спутниковых изображений позволяет прогнозировать возникновение молний даже до первого их появления.
Таким образом, современные спутниковые технологии обеспечивают беспрецедентный уровень мониторинга и прогнозирования погоды, климата и космических угроз. Благодаря этому человечество получает мощные инструменты для защиты от стихийных бедствий и обеспечения устойчивого развития.
RainCube успешно был выведен на низкую околоземную орбиту с борта Международной космической станции в июле 2018 года и уже через месяц передал первые изображения развивающегося шторма над Мексикой. Эти испытания подтвердили возможность создания целого созвездия подобных миниатюрных аппаратов, способных в режиме реального времени следить за внутренней структурой сильных штормов, существенно улучшая прогнозирование экстремальных погодных явлений и мониторинг климата.
Новые возможности европейских спутников Meteosat третьего поколения
Европейская организация EUMETSAT также активно развивает спутниковые технологии. Новый спутник Meteosat-12, запущенный в рамках программы Meteosat Third Generation (MTG), стал самым совершенным европейским метеорологическим спутником. Он оснащён высокочувствительным комбинированным сканером, позволяющим получить изображение всего земного диска за 10 минут, а Европы и Северной Африки — всего за 2,5 минуты.
Уникальным новшеством стал прибор Lightning Imager, впервые на европейском спутнике предоставляющий почти моментальное отображение грозовой активности. С помощью Meteosat-12 значительно повысилось качество прогнозов погоды, особенно для морских, сельскохозяйственных и климатических приложений в Европе и Африке.
Системы наблюдения США на низких околоземных орбитах
В США особое внимание уделяется совершенствованию наблюдений из низкой околоземной орбиты. Управление наблюдений на низкой околоземной орбите (Office of Low Earth Orbit Observations), созданное NOAA совместно с NASA, курирует две масштабные программы: Joint Polar Satellite System (JPSS) и Near Earth Orbit Network (NEON).
Спутники JPSS (Suomi NPP, NOAA-20, NOAA-21 и будущие JPSS-3 и JPSS-4) обеспечивают подробные измерения атмосферы, океанов и суши, критически важные для прогнозирования погоды и оценки климатических изменений. Программа NEON разрабатывает спутники нового поколения, оснащённые инновационными микроволновыми сенсорами для оперативного мониторинга атмосферы и окружающей среды.
Наземные и орбитальные наблюдения NOAA
Национальное управление океанических и атмосферных исследований США (NOAA) имеет обширную сеть наблюдений, включающую наземные радары, автоматические метеостанции, радиозонды и добровольческие пункты наблюдений.
Спутниковая система NOAA также разнообразна: полярно-орбитальные спутники дают детализированные снимки поверхности Земли, геостационарные — высокочастотные изображения конкретных участков, а спутники дальнего космоса следят за солнечной активностью. Полученные данные интегрируются в автоматизированную систему обработки метеорологических данных AWIPS, что позволяет оперативно формировать точные прогнозы и предупреждения о стихийных бедствиях.
GOES — оперативный мониторинг экстремальных явлений
Аппараты серии GOES обеспечивают непрерывный мониторинг погоды и космической среды. Например, в 2023 году GOES-18 отслеживал атмосферные реки, вызвавшие наводнения на северо-западе США, фиксировал развитие мощных ураганов, лесных пожаров и других катастрофических природных событий.
GOES-U, который планируется запустить весной 2024 года, позволит ещё больше расширить возможности системы наблюдений, повысив точность и оперативность прогнозов.
Космическая погода и защита инфраструктуры
Важнейшей задачей спутниковых систем является мониторинг космической погоды — солнечных вспышек, корональных выбросов массы и других процессов, способных нарушить работу спутников, систем GPS и электросетей.
NOAA и NASA совместно реализуют программы по наблюдению за космической погодой, такие как спутник DSCOVR в точке Лагранжа L1 и предстоящий запуск аппарата SWFO-L1 в 2025 году. Эти спутники обеспечивают раннее обнаружение солнечных штормов, позволяя вовремя принять меры по защите критически важной инфраструктуры.
Глобальная миссия GPM — новое качество измерений осадков
Глобальная миссия измерения осадков (Global Precipitation Measurement, GPM), запущенная NASA и JAXA в 2014 году, позволила значительно улучшить понимание водного цикла Земли. Основной спутник миссии оснащён двухчастотным радаром DPR и микроволновым имиджером GMI, что позволяет получать уникальные данные о пространственной структуре и интенсивности осадков на всей планете.
Благодаря инструментам GPM была создана единая база данных о глобальных осадках за последние два с лишним десятилетия, используемая в прогнозировании наводнений, засух и управлении водными ресурсами.
Подготовка к экстремальным погодным условиям весной
Весной резко возрастает вероятность сильных гроз, града, торнадо и наводнений. NOAA активно использует свои геостационарные и полярно-орбитальные спутники для оперативного мониторинга быстро изменяющихся погодных условий. Особую роль играет прибор Geostationary Lightning Mapper (GLM), который фиксирует молниевую активность и позволяет заранее выявлять опасные грозовые ячейки, предупреждая население и экстренные службы. Машинное обучение на основе данных GLM и спутниковых изображений позволяет прогнозировать возникновение молний даже до первого их появления.
Таким образом, современные спутниковые технологии обеспечивают беспрецедентный уровень мониторинга и прогнозирования погоды, климата и космических угроз. Благодаря этому человечество получает мощные инструменты для защиты от стихийных бедствий и обеспечения устойчивого развития.
