Спутник, открывающий новую эру в наблюдении Земли

Сегодня флот спутников - многие из которых являются частью проекта под названием Системы наблюдения Земли (EOS) — постоянно следят за океанами, поверхностью суши и атмосферы нашей планеты. За последние десять лет три флагмана EOS - Terra, Aqua и Aura — дали впечатляющий объём информации об экологических условиях, которые делают возможной жизнь на этой планете. Terra — старейший — запущен в 1999 году, Aqua в 2002 году, Aura в 2004 году. Три флагмана наблюдали разные явления, начиная от дыма пожаров и шлейфов вулканического пепла до цветения фитопланктона и «красных приливов», разливов нефти и исчезновения тропических лесов. Кроме того, отступание ледников, повышения температуры поверхности и повышение уровня мирового океана, то есть основные симптомы глобального потепления, также были засечены с их помощью.

В процессе работы с EOS удалось собрать информацию, на основе которой публиковались тысячи научных работ, а понимание Земли как целостной системы углубилось. Чтобы расширить и развить это наследие, NASA планирует запустить новый член наблюдающих за Землёй спутников, называемый NPOESS Preparatory Project (NPOESS — National Polar-orbiting Operational Environmental Satellite System, Национальная спутниковая система США по наблюдению за окружающей средой). NPP, спутник размером с микроавтобус, сможет наблюдать за широким диапазоном атмосферы, океанов, земной поверхности, околоземного космического пространства. Помимо прогноза погоды, NPP в долгосрочной перспективе поможет сохранить и расширить набор долгосрочных измерений, имеющих решающее значение для понимания климата, которое началось со спутников EOS около десяти лет назад. NPP также полезна для мониторинга широкого спектра природных и техногенных катастроф и других типов глобальных перемен. Всё это поможет разрешить вопрос, связанный с разделением природных колебаний климата от человеческого влияния. На данный момент это остро обсуждаемый вопрос, для которого критически не хватает долгосрочных данных — ведь для ответа на вопросы нужно наблюдать за планетой значительно больше одного десятилетия. Все три спутника уже проработали запланированный шестилетний срок. Уже сейчас Terra, которая скоро отметит свой 11-й юбилей на орбите, сталкивается с отказами оборудования.  

NPP, как и его предшественники, будет размещён на орбите, проходящей через полюсы. Спутник будет держаться на расстоянии около 512 миль (824 километров) над поверхностью и совершать полный оборот по орбите примерно за 14 суток. Прохождение через полюсы позволит наблюдать все участки поверхности по крайней мере раз в сутки. Этого не могут делать геостационарные спутники, которые призваны час за часом отслеживать изменения погоды лишь на одной стороне планеты. На борту спутника, аналогично Terra, будет сразу пять научных датчиков, в отличие от большинства других с одним датчиком. Всего NPP будет получать 24 типа данных о Земле, включая, например, измерение облачного и растительного покрова, цвет океана, температуру моря и суши. Все эти данные нужны для отслеживания глобальных изменений климата, хотя некоторые из них можно использовать и для краткосрочных прогнозов. Метеорологи для их улучшения будут использовать четыре измерения, особенно вертикальное измерение влаги и тепла в атмосфере. С помощью двух измерений удастся понять, не начался ли восстанавливаться озоновый слой после Монреальского протокола — снятия с производства некоторых газов, которое вступило в силу 1 января 1989 года. Так, NPP становится мостом между EOS и оперативными климатическими и метеорологическими спутниками следующего поколения, которые называются Joint Polar Satellite System (Объединённая полярная спутниковая система, JPSS). NPP проверит ряд ключевых инструментов и методов обработки данных, которые будут использовать в ближайшие десятилетия спутники JPSS. 

 Самым сложным из пяти инструментов на борту NPP будет VIIRS (Visible/Infrared Imager/Radiometer Suite, визуальный, инфракрасный тепловизор и радиометр), предназначенный для сбора данных об атмосфере, океанах и земной поверхности в видимом и инфракрасном диапазонах. Данные будут представлены в 22 ключевых частях электромагнитного спектра, которые смогут использоваться учёными для разных целей. Так, атмосферологи будут использовать определённые диапазоны для наблюдения облаков и изучения малых частиц в воздухе, называемых аэрозолями. Океанографы же смогут изучать с помощью VIIRS фитопланктон и другие океанические организмы. Биологи будут следить за лесным покровом, а гляциологи будут в курсе изменений распределения льда на полюсах.

Другие инструменты меньше и более специализированы. OMPS (Ozone Mapping and Profiler Suite) измерит общее количество озона в стратосфере, а заодно предоставит информацию о распределении озона в нижних слоях атмосферы. Датчик The Clouds and Earth's Radiant Energy System (CERES), почти точная копия CERES на Terra и Aqua, продолжит запись количества энергии, входящей и выходящей из верхних слоёв атмосферы. Наконец, Cross-track Infrared Sounder (CrIS) и Advanced Technology Microwave Sounder (ATMS) смогут составить подробную картину атмосферного давления, температуры и влажности, что придётся по нраву синоптикам и климатологам.

Один раз за прохождение орбиты все данные будут передаваться на арктическую станцию на Шпицбергене, Норвегия, а затем распространяться по центрам обработки данных, где она будет доступна всем метеорологам и климатологам в течение 180 минут. Конечно, остаются и свои технические трудности, связанные в первую очередь с калибровкой и передачей данных с NPP на Землю. Но уже сейчас понятно, что этот проект — новая эра в изучении климата и Земли.