Vrijeme - skup relativno kratkoročnih atmosferskih pojava - teško je predvidjeti zbog velikog broja faktora koji na njega utiču i varijabilnosti njihovog uticaja. Zemljina atmosfera je složen dinamički sistem, stoga je za poboljšanje tačnosti prognoze potrebno u svakom trenutku uzeti u obzir njeno stanje u različitim regijama. Već nekoliko decenija, meteorološki sateliti su neophodan alat za sprovođenje atmosferskih istraživanja na globalnom nivou.
Početak posmatranja svemirskog vremena
Satelit koji je pokazao osnovnu pogodnost svemirske letjelice za meteorološka osmatranja bio je američki TIROS-1, lansiran 1. aprila 1960.
Satelit je prenio prvu televizijsku sliku naše planete iz svemira. Naknadno je na bazi uređaja ovog tipa kreiran istoimeni globalni meteorološki satelit.sistem.
Prvi meteorološki satelit SSSR-a, Kosmos-122, lansiran je 25. juna 1966. godine. Imao je opremu za snimanje u optičkom i infracrvenom opsegu, omogućio je proučavanje distribucije oblaka, ledenih polja i snježnog pokrivača, kao i mjerenje temperaturnih karakteristika atmosfere na dnevnoj i noćnoj strani Zemlje. Od 1967. godine u SSSR-u je počeo da funkcioniše Meteorski sistem, koji je činio osnovu kasnije razvijenih meteoroloških sistema za različite namene.
Satelitski vremenski sistemi različitih zemalja
Nekoliko serija satelita, kao što su Meteor-Nature, Meteor-2 i Meteor-3, kao i uređaji serije Resurs, postali su naslednici Meteora. Od početka 2000-ih nastavljeno je stvaranje kompleksa Meteor-3M. Osim toga, broj meteoroloških satelita Rusije uključivao je i dva satelita kompleksa Electro-L. S prvim od njih, koji je u orbiti radio 5 godina i 8 mjeseci, veza je izgubljena 2016. godine, druga nastavlja s radom. Planirano je lansiranje trećeg satelita ove serije.
U SAD su, pored sistema TIROS, razvijene i korišćene svemirske letelice serije Nimbus, ESSA, NOAA, GOES. Nekoliko NOAA i GOES serija je trenutno u upotrebi.
Evropske satelitske vremenske sisteme predstavljaju dvije generacije Meteosata, MetOp, kao i ukinuti ERS i Envisat - jedan od najvećih uređaja koje je u nisku Zemljinu orbitu lansirala Evropska svemirska agencija.
Japan ("Himawari"), Kina ("Fengyun"), Indija (INSAT-3DR) i neke druge zemlje imaju svoje meteorološke satelite.
Vrste satelita
Svemirske letjelice uključene u meteorološke komplekse dijele se na dva tipa prema parametrima orbite i, shodno tome, po namjeni:
- Geostacionarni sateliti. Lansiraju se u ekvatorijalnoj ravni, u pravcu Zemljine rotacije, na visinu od 36.786 km nadmorske visine. Njihova ugaona brzina odgovara brzini rotacije planete. Sa ovakvim orbitalnim karakteristikama, sateliti ovog tipa su uvijek iznad iste tačke, ako se ne uzmu u obzir fluktuacije i "drift" uzrokovani greškama u orbiti i gravitacijskim anomalijama. Oni stalno posmatraju jedno područje, što je oko 42% zemljine površine - nešto manje od hemisfere. Ovi sateliti ne dozvoljavaju posmatranje regiona najviših geografskih širina i ne daju detaljnu sliku, ali daju mogućnost kontinuiranog praćenja situacije u velikim regionima.
- Polarni sateliti. Vozila ovog tipa kreću se u znatno nižim orbitama - od 850 do 1000 km, zbog čega ne pružaju široku pokrivenost posmatrane teritorije. Međutim, njihove orbite nužno prolaze preko polova Zemlje, a jedan satelit ovog tipa sposoban je "ukloniti" cijelu površinu planete u uskim (oko 2500 km) pojasevima s dobrom rezolucijom u određenom broju orbita. Uz istovremeni rad dva satelita smještena u Sunčevo sinhronim polarnim orbitama, svaki region se istražuje odinterval od 6 sati.
Opći opis i karakteristike meteoroloških satelita
Svemirski brod dizajniran za meteorološka osmatranja sastoji se od dva modula: servisnog modula (satelitska platforma) i nosača tereta (instrumenata). Servisni odeljak sadrži energetsku opremu koja obezbeđuje energiju iz solarnih panela postavljenih na njega zajedno sa radijatorom i pogonskim sistemom. Na radni modul povezan je radiotehnički kompleks opremljen sa nekoliko antena i senzora za praćenje heliofizičke situacije.
Težina lansiranja takvih uređaja obično dostiže nekoliko tona, nosivost je od jedne do dvije tone. Rekorder među meteorološkim satelitima - evropski Envisat - imao je lansirnu težinu preko 8 tona, korisni - više od 2 tone sa dimenzijama 10 × 2,5 × 5 m. Sa postavljenim panelima njegova širina je dostigla 26 metara. Dimenzije američkog GOES-R su 6,1 × 5,6 × 3,9 m sa skoro 5200 kg lansirne težine i 2860 kg suhe težine. Ruski Meteor-M br.2 ima prečnik tela 2,5 m, dužinu 5 m, širinu sa postavljenim solarnim panelima od 14 m. Nosivost satelita je oko 1200 kg, lansirna težina je bila nešto manja od 2800 kg. Ispod je fotografija meteorološkog satelita "Meteor-M" br. 2.
Naučna satelitska oprema
U pravilu, vremenski sateliti nose dvije vrste instrumenata kao dio svoje opreme:
- Pregled. Uz njihovu pomoć dobivaju se televizijske i fotografske slike površine kopna i oceana, oblaka, snijega i ledenog pokrivača. Među ovim uređajima su najmanje dva uređaja za snimanje u više zona u različitim spektralnim opsezima (vidljivi, mikrovalni, infracrveni). Snimaju u različitim rezolucijama. Sateliti su također opremljeni sa uređajem za skeniranje radarske površine.
- Mjerenje. Pomoću instrumenata ovog tipa satelit prikuplja kvantitativne karakteristike koje odražavaju stanje atmosfere, hidrosfere i magnetosfere. Takve karakteristike uključuju temperaturu, vlažnost, uslove zračenja, trenutne parametre geomagnetnog polja, itd.
Meteorološki satelit takođe uključuje ugrađeni sistem za prikupljanje i prenos podataka.
Primanje i obrada podataka na Zemlji
Satelit može da radi kako u režimu skladištenja informacija sa naknadnim prenosom paketa podataka u zemaljski prijemno-procesni kompleks, tako i da vrši direktan direktan prenos. Satelitski podaci koje prima zemaljski kompleks podliježu dekodiranju, pri čemu se informacije povezuju vremenskim i kartografskim koordinatama. Zatim se podaci iz različitih svemirskih letjelica kombinuju i dalje obrađuju kako bi se stvorile vizuelno uočljive slike.
Svjetska meteorološka organizacija usvojila je koncept "otvorenog neba", proglasivši slobodan pristup meteorološkim informacijama - nekriptiranimpodaci u realnom vremenu sa satelita. Da biste to učinili, morate imati odgovarajuću opremu za prijem i softver.
Međunarodni sistem meteorološkog osmatranja
Budući da postoji samo jedna geostacionarna orbita, njeno korišćenje zahteva koordinaciju između svemirskih agencija i meteoroloških (kao i drugih zainteresovanih) službi različitih zemalja. Da, i pri odabiru niskih polarnih orbita u ovom trenutku, nemoguće je bez koordinacije. Osim toga, satelitsko praćenje opasnih vremenskih pojava (kao što su tajfuni) čini neophodnim udruživanje napora hidrometeoroloških službi i razmjenu relevantnih informacija, budući da vrijeme ne poznaje državne granice.
Harmonizacija međunarodnih pitanja koja se odnose na primjenu svemirskih sistema u vremenskoj prognozi je odgovornost Koordinacione grupe za meteorološke satelite u okviru SMO. Dijeljenje satelitskih vremenskih sistema počelo je još 1970-ih. Koordinacija u ovoj oblasti je sada posebno važna. Uostalom, međunarodna konstelacija meteoroloških satelita postavljenih u geostacionarnu orbitu uključuje svemirske letjelice iz mnogih zemalja: Sjedinjenih Država, evropskih zemalja, Rusije, Indije, Kine, Japana i Južne Koreje.
Izgledi za svemirsku tehnologiju u meteorologiji
Moderni vremenski sateliti su dio globalnog sistema daljinskog otkrivanja Zemlje i kao takvi imaju ozbiljne izglede za razvoj.
Prvo, planirano je proširenje njihovog učešća u praćenju prirodnih opasnosti, prirodnih katastrofa, opasnih pojava, u prognoziranju dugoročnih klimatskih promjena. Drugo, meteorološki sateliti Zemlje, naravno, treba sve više da se koriste kao alati za sticanje znanja o procesima u atmosferi i hidrosferi, kao io stanju geomagnetnog polja, kako primenjene tako i fundamentalne naučne vrednosti.
