Sää - joukko suhteellisen lyhytaikaisia ilmakehän ilmiöitä - on vaikea ennustaa siihen vaikuttavien tekijöiden suuren määrän ja niiden vaikutuksen vaihtelevuuden vuoksi. Maan ilmakehä on monimutkainen dynaaminen järjestelmä, joten ennusteen tarkkuuden parantamiseksi on tarpeen ottaa huomioon sen tila eri alueilla joka hetki. Meteorologiset satelliitit ovat olleet jo useiden vuosikymmenten ajan välttämätön työkalu ilmakehän tutkimuksen tekemiseen maailmanlaajuisessa mittakaavassa.
Avaruussäähavaintojen alkaminen
Satelliitti, joka osoitti avaruusalusten perustavanlaatuisen soveltuvuuden meteorologisiin havaintoihin, oli amerikkalainen TIROS-1, joka laukaistiin 1. huhtikuuta 1960.
Satelliitti lähetti ensimmäisen televisiokuvan planeettamme avaruudesta. Myöhemmin tämän tyyppisten laitteiden perusteella luotiin samanniminen maailmanlaajuinen meteorologinen satelliitti.järjestelmä.
Neuvostoliiton ensimmäinen meteorologinen satelliitti, Cosmos-122, laukaistiin 25. kesäkuuta 1966. Siinä oli varusteet ampumiseen optisella ja infrapuna-alueella, ja se mahdollisti pilvien, jääkenttien ja lumipeitteen jakautumisen tutkimisen sekä ilmakehän lämpötilaominaisuuksien mittaamisen Maan päivä- ja yöpuolen puolella. Vuodesta 1967 lähtien Meteor-järjestelmä alkoi toimia Neuvostoliitossa, mikä muodosti perustan myöhemmin kehitetyille sääjärjestelmille eri tarkoituksiin.
Eri maiden satelliittisääjärjestelmät
Useat satelliittisarjat, kuten Meteor-Nature, Meteor-2 ja Meteor-3, sekä Resurs-sarjan laitteet tulivat Meteorin perillisiksi. 2000-luvun alusta lähtien Meteor-3M-kompleksin luominen on jatkunut. Lisäksi Venäjän meteorologisten satelliittien määrä sisälsi kaksi Electro-L-kompleksin satelliittia. Niistä ensimmäisellä, joka työskenteli kiertoradalla 5 vuotta ja 8 kuukautta, yhteys katkesi vuonna 2016, toinen jatkaa toimintaansa. Tämän sarjan kolmannen satelliitin laukaisu on suunniteltu.
Yhdysvalloissa kehitettiin ja käytettiin TIROS-järjestelmän lisäksi Nimbus-, ESSA-, NOAA-, GOES-sarjojen avaruusaluksia. Useita NOAA- ja GOES-sarjoja on tällä hetkellä käytössä.
Eurooppalaisia satelliittisääjärjestelmiä edustavat kaksi sukupolvea Meteosat, MetOp, sekä lopetettu ERS ja Envisat - yksi suurimmista Euroopan avaruusjärjestön matalalle maapallon kiertoradalle lähettämistä laitteista.
Japanilla ("Himawari"), Kiinalla ("Fengyun"), Intialla (INSAT-3DR) ja joillakin muilla mailla on omat meteorologiset satelliitit.
Satelliittityypit
Meteorologisiin komplekseihin kuuluvat avaruusalukset on jaettu kahteen tyyppiin kiertoradan parametrien ja vastaavasti tarkoituksen mukaan:
- Geostationaariset satelliitit. Ne laukaistaan päiväntasaajan tasossa, Maan pyörimissuunnassa, 36 786 kilometrin korkeuteen merenpinnan yläpuolella. Niiden kulmanopeus vastaa planeetan pyörimisnopeutta. Tällaisilla kiertoradan ominaisuuksilla tämän tyyppiset satelliitit ovat aina saman pisteen yläpuolella, jos ei oteta huomioon kiertoradan virheiden ja gravitaatiopoikkeamien aiheuttamia vaihteluja ja "ajautumista". He tarkkailevat jatkuvasti yhtä aluetta, joka on noin 42% maan pinnasta - hieman vähemmän kuin puolipallo. Nämä satelliitit eivät mahdollista korkeimpien leveysasteiden alueiden havainnointia eivätkä anna yksityiskohtaista kuvaa, mutta ne tarjoavat mahdollisuuden jatkuvaan tilanteen seurantaan suurilla alueilla.
- Polar-satelliitit. Tämän tyyppiset ajoneuvot liikkuvat paljon alemmilla kiertoradoilla - 850 - 1000 km, minkä seurauksena ne eivät tarjoa laajaa kattavuutta havaitulle alueelle. Niiden kiertoradat kuitenkin kulkevat välttämättä Maan napojen yli, ja yksi tämän tyyppinen satelliitti pystyy "poistamaan" koko planeetan pinnan kapeilla (noin 2500 km) kaistoilla hyvällä resoluutiolla tietyllä määrällä kiertoradalla. Kahden auringon synkronisella naparadalla sijaitsevan satelliitin samanaikaisen toiminnan ansiosta kutakin aluetta tutkitaan6 tunnin väli.
Meteorologisten satelliittien yleinen kuvaus ja ominaisuudet
Säähavaintoja varten suunniteltu avaruusalus koostuu kahdesta moduulista: palvelumoduulista (satelliittialusta) ja hyötykuorman kantajasta (instrumentit). Huoltoosastossa on voimalaitteet, jotka tuottavat virtaa siihen asennetuista aurinkopaneeleista sekä patterin ja propulsiojärjestelmän. Työmoduuliin on liitetty radiotekniikan kokonaisuus, joka on varustettu useilla antenneilla ja sensoreilla heliofyysisen tilanteen seurantaa varten.
Tällaisten laitteiden laukaisupaino saavuttaa yleensä useita tonneja, hyötykuorma on yhdestä kahteen tonnia. Meteorologisten satelliittien ennätyksen h altijan - eurooppalaisen Envisatin - laukaisupaino oli yli 8 tonnia, hyödyllinen - yli 2 tonnia ja mitat olivat 10 × 2,5 × 5 m. Käytetyillä paneeleilla sen leveys oli 26 metriä. Amerikkalaisen GOES-R:n mitat ovat 6,1 × 5,6 × 3,9 m ja laukaisupaino lähes 5200 kg ja kuivapaino 2860 kg. Venäläisen Meteor-M No. 2:n rungon halkaisija on 2,5 m, pituus 5 m, leveys asennettujen aurinkopaneelien kanssa 14 m. Satelliitin hyötykuorma on noin 1200 kg, laukaisupaino hieman alle 2800 kg. Alla on kuva meteorologisesta satelliitista "Meteor-M" nro 2.
Tieteelliset satelliittilaitteet
Sääsatelliiteissa on pääsääntöisesti kahden tyyppisiä laitteita osana laitteita:
- Yleiskatsaus. Heidän avullaan saadaan televisio- ja valokuvakuvia maan ja v altamerten pinnasta, pilvistä, lumesta ja jääpeitteestä. Näiden laitteiden joukossa on ainakin kaksi monivyöhykekuvauslaitetta eri spektrialueilla (näkyvä, mikroa altouuni, infrapuna). Ne kuvaavat eri resoluutioilla. Satelliitit on myös varustettu tutkan pintakeilauksella.
- Mittaus. Tämän tyyppisten laitteiden avulla satelliitti kerää ilmakehän, hydrosfäärin ja magnetosfäärin tilaa kuvaavia kvantitatiivisia ominaisuuksia. Tällaisia ominaisuuksia ovat muun muassa lämpötila, kosteus, säteilyolosuhteet, geomagneettisen kentän nykyiset parametrit jne.
Meteorologinen satelliittihyötykuorma sisältää myös sisäisen tiedonkeruu- ja siirtojärjestelmän.
Tietojen vastaanotto ja käsittely maan päällä
Satelliitti voi toimia sekä tiedon tallennustilassa, jonka jälkeen datapaketti lähetetään maahan vastaanotto- ja käsittelykompleksiin, että suorittaa suoran suoran lähetyksen. Maakompleksin vastaanottama satelliittidata dekoodataan, jonka aikana tiedot linkitetään ajan ja kartografisten koordinaattien avulla. Sitten eri avaruusalusten tiedot yhdistetään ja niitä käsitellään edelleen visuaalisesti havaittavien kuvien luomiseksi.
Maailman ilmatieteen järjestö hyväksyi "avoin taivaan" käsitteen ja julisti vapaan pääsyn säätietoihin - salaamattomanareaaliaikaista dataa satelliiteista. Tätä varten sinulla on oltava asianmukaiset vastaanottolaitteet ja ohjelmistot.
Kansainvälinen meteorologinen havaintojärjestelmä
Koska geostationaarinen kiertorata on vain yksi, sen käyttö vaatii koordinaatiota eri maiden avaruusjärjestöjen ja meteorologisten (sekä muiden kiinnostuneiden) palvelujen välillä. Kyllä, ja kun valitaan tällä hetkellä matalat naparadat, se on mahdotonta tehdä ilman koordinaatiota. Lisäksi vaarallisten sääilmiöiden (kuten taifuunien) satelliittiseuranta edellyttää hydrometeorologisten palvelujen yhdistämistä ja asiaankuuluvien tietojen vaihtoa, sillä sää ei tunne v altioiden rajoja.
Avaruusjärjestelmien soveltamiseen sääennusteissa liittyvien kansainvälisten asioiden harmonisoinnista vastaa WMO:n meteorologisten satelliittien koordinointiryhmä. Satelliittisääjärjestelmien jakaminen alkoi jo 1970-luvulla. Koordinointi tällä alalla on nyt erityisen tärkeää. Loppujen lopuksi geostationaariselle kiertoradalle sijoitettujen meteorologisten satelliittien kansainväliseen konstellaatioon kuuluu avaruusaluksia useista maista: Yhdysvalloista, Euroopan maista, Venäjältä, Intiasta, Kiinasta, Japanista ja Etelä-Koreasta.
Avaruusteknologian näkymät meteorologiassa
Nykyaikaiset sääsatelliitit ovat osa maailmanlaajuista Maan kaukokartoitusjärjestelmää, ja siksi niillä on vakavia kehitysnäkymiä.
Ensinnäkin heidän osallistumistaan on tarkoitus laajentaa luonnonuhkien, luonnonkatastrofien, vaarallisten ilmiöiden seurantaan, pitkän aikavälin ilmastonmuutoksen ennustamiseen. Toiseksi, Maan meteorologisia satelliitteja tulisi tietysti käyttää yhä enemmän työkaluina, joilla saadaan tietoa ilmakehän ja hydrosfäärin prosesseista sekä geomagneettisen kentän tilasta, sekä soveltavasta että perustavanlaatuisesta tieteellisestä arvosta.
