Il tempo - un insieme di fenomeni atmosferici a breve termine - è difficile da prevedere a causa del gran numero di fattori che lo influenzano e della variabilità del loro impatto. L'atmosfera terrestre è un sistema dinamico complesso, quindi, per migliorare l'accuratezza delle previsioni, è necessario tener conto del suo stato in diverse regioni in ogni momento. Da diversi decenni ormai, i satelliti meteorologici sono uno strumento necessario per condurre ricerche atmosferiche su scala globale.
Inizio delle osservazioni meteorologiche spaziali
Il satellite che ha mostrato l'idoneità fondamentale dei veicoli spaziali per le osservazioni meteorologiche è stato l'americano TIROS-1, lanciato il 1 aprile 1960.
Il satellite ha trasmesso la prima immagine televisiva del nostro pianeta dallo spazio. Successivamente, sulla base di dispositivi di questo tipo, è stato creato l'omonimo satellite meteorologico globale.sistema.
Il primo satellite meteorologico dell'URSS, Cosmos-122, fu lanciato il 25 giugno 1966. Disponeva a bordo di apparecchiature per riprese nella gamma ottica e infrarossa, permetteva di studiare la distribuzione delle nuvole, dei campi di ghiaccio e del manto nevoso, oltre a misurare le caratteristiche di temperatura dell'atmosfera sui lati diurni e notturni della Terra. Dal 1967, il sistema Meteor ha iniziato a funzionare in URSS, che ha costituito la base di sistemi meteorologici successivamente sviluppati per vari scopi.
Sistemi meteorologici satellitari di diversi paesi
Diverse serie di satelliti, come Meteor-Nature, Meteor-2 e Meteor-3, nonché dispositivi della serie Resurs, divennero gli eredi di Meteor. Dall'inizio degli anni 2000 è proseguita la creazione del complesso Meteor-3M. Inoltre, il numero di satelliti meteorologici della Russia includeva due satelliti del complesso Electro-L. Con il primo, che ha lavorato in orbita per 5 anni e 8 mesi, nel 2016 si è interrotta la connessione, il secondo continua a funzionare. È previsto il lancio del terzo satellite di questa serie.
Negli USA, oltre al sistema TIROS, sono stati sviluppati e utilizzati veicoli spaziali delle serie Nimbus, ESSA, NOAA, GOES. Diverse serie NOAA e GOES sono attualmente in servizio.
I sistemi meteorologici satellitari europei sono rappresentati da due generazioni di Meteosat, MetOp, nonché da ERS ed Envisat fuori produzione, uno dei più grandi dispositivi lanciati nell'orbita terrestre bassa dall'Agenzia spaziale europea.
Giappone ("Himawari"), Cina ("Fengyun"), India (INSAT-3DR) e alcuni altri paesi hanno i propri satelliti meteorologici.
Tipi di satelliti
I veicoli spaziali inclusi nei complessi meteorologici sono divisi in due tipi in base ai parametri dell'orbita e, di conseguenza, allo scopo:
- Satelliti geostazionari. Vengono lanciati sul piano equatoriale, nel senso di rotazione terrestre, ad un' altezza di 36.786 km sul livello del mare. La loro velocità angolare corrisponde alla velocità di rotazione del pianeta. Con tali caratteristiche orbitali, i satelliti di questo tipo si trovano sempre al di sopra dello stesso punto, se non si tiene conto delle fluttuazioni e della "deriva" causate da errori di orbita e anomalie gravitazionali. Osservano costantemente un'area, che è circa il 42% della superficie terrestre, un po' meno di un emisfero. Questi satelliti non consentono l'osservazione delle regioni alle latitudini più elevate e non forniscono un'immagine dettagliata, ma offrono la possibilità di un monitoraggio continuo della situazione in grandi regioni.
- Satelliti polari. I veicoli di questo tipo si muovono in orbite molto più basse, da 850 a 1000 km, per cui non forniscono un'ampia copertura del territorio osservato. Tuttavia, le loro orbite passano necessariamente sopra i poli della Terra e un satellite di questo tipo è in grado di "rimuovere" l'intera superficie del pianeta in bande strette (circa 2500 km) con buona risoluzione in un certo numero di orbite. Con il funzionamento simultaneo di due satelliti situati in orbite polari sincrone con il sole, viene rilevata ciascuna regioneintervallo di 6 ore.
Descrizione generale e caratteristiche dei satelliti meteorologici
Un veicolo spaziale progettato per le osservazioni meteorologiche è composto da due moduli: un modulo di servizio (piattaforma satellitare) e un vettore di carico utile (strumenti). Il vano di servizio ospita apparecchiature elettriche che forniscono energia da pannelli solari montati su di esso insieme a un radiatore e un sistema di propulsione. Al modulo di lavoro è collegato un complesso di ingegneria radio dotato di diverse antenne e sensori per il monitoraggio della situazione eliofisica.
Il peso al lancio di tali dispositivi di solito raggiunge diverse tonnellate, il carico utile varia da una a due tonnellate. Il detentore del record tra i satelliti meteorologici - l'Envisat europeo - aveva un peso al lancio di oltre 8 tonnellate, utile - più di 2 tonnellate con dimensioni di 10 × 2,5 × 5 m Con i pannelli schierati, la sua larghezza raggiungeva i 26 metri. Le dimensioni del GOES-R americano sono 6,1 × 5,6 × 3,9 m con quasi 5200 kg di peso al lancio e 2860 kg di peso a secco. Il russo Meteor-M n. 2 ha un diametro del corpo di 2,5 m, una lunghezza di 5 m, una larghezza con pannelli solari dispiegati di 14 m Il carico utile del satellite è di circa 1200 kg, il peso di lancio era leggermente inferiore a 2800 kg. Di seguito una foto del satellite meteorologico "Meteor-M" n. 2.
Apparecchiature satellitari scientifiche
Di norma, i satelliti meteorologici trasportano due tipi di strumenti come parte della loro attrezzatura:
- Panoramica. Con il loro aiuto si ottengono immagini televisive e fotografiche della superficie della terra e degli oceani, nuvole, neve e copertura di ghiaccio. Tra questi dispositivi ci sono almeno due dispositivi di imaging multizona in diversi intervalli spettrali (visibile, microonde, infrarossi). Scattano a diverse risoluzioni. I satelliti sono inoltre dotati di una funzione di scansione radar della superficie.
- Misurazione. Attraverso strumenti di questo tipo, il satellite raccoglie caratteristiche quantitative che riflettono lo stato dell'atmosfera, dell'idrosfera e della magnetosfera. Tali caratteristiche includono temperatura, umidità, condizioni di radiazione, parametri attuali del campo geomagnetico, ecc.
Il carico utile del satellite meteorologico include anche un sistema di acquisizione e trasmissione dati a bordo.
Ricezione ed elaborazione di dati sulla Terra
Il satellite può operare sia in modalità di memorizzazione delle informazioni con successiva trasmissione di un pacchetto di dati a un complesso di ricezione ed elaborazione terrestre, sia di condurre una trasmissione diretta diretta. I dati satellitari ricevuti dal complesso di terra vengono sottoposti a decodifica, durante la quale le informazioni vengono collegate da tempo e coordinate cartografiche. Quindi i dati di diversi veicoli spaziali vengono combinati e ulteriormente elaborati per creare immagini visivamente percepibili.
L'Organizzazione meteorologica mondiale ha adottato il concetto di "cieli aperti", dichiarando il libero accesso alle informazioni meteorologiche - non crittografatedati in tempo reale dai satelliti. Per fare ciò, è necessario disporre dell'attrezzatura di ricezione e del software appropriati.
Sistema di osservazione meteorologica internazionale
Poiché esiste una sola orbita geostazionaria, il suo utilizzo richiede il coordinamento tra le agenzie spaziali e i servizi meteorologici (così come altri interessati) di diversi paesi. Sì, e al momento quando si scelgono orbite polari basse, è impossibile fare a meno del coordinamento. Inoltre, il monitoraggio satellitare di eventi meteorologici pericolosi (come i tifoni) rende necessario unire gli sforzi dei servizi idrometeorologici e scambiare informazioni rilevanti, poiché il tempo non conosce confini di stato.
L'armonizzazione delle questioni internazionali relative all'applicazione dei sistemi spaziali nelle previsioni meteorologiche è responsabilità del gruppo di coordinamento per i satelliti meteorologici all'interno dell'OMM. La condivisione dei sistemi meteorologici satellitari iniziò già negli anni '70. Il coordinamento in questo settore è particolarmente importante ora. Dopotutto, la costellazione internazionale dei satelliti meteorologici posti in orbita geostazionaria comprende veicoli spaziali di molti paesi: Stati Uniti, paesi europei, Russia, India, Cina, Giappone e Corea del Sud.
Prospettive per la tecnologia spaziale in meteorologia
I satelliti meteorologici moderni fanno parte del sistema globale di telerilevamento terrestre e come tali hanno serie prospettive di sviluppo.
In primo luogo, si prevede di espandere la loro partecipazione al monitoraggio dei rischi naturali, disastri naturali, fenomeni pericolosi, nella previsione del cambiamento climatico a lungo termine. In secondo luogo, i satelliti meteorologici della Terra, ovviamente, dovrebbero essere sempre più utilizzati come strumenti per acquisire conoscenze sui processi nell'atmosfera e nell'idrosfera, nonché sullo stato del campo geomagnetico, sia applicato che di fondamentale valore scientifico.
