Oras – santykinai trumpalaikių atmosferos reiškinių visuma – sunkiai prognozuojamas dėl daugybės jį įtakojančių veiksnių ir jų poveikio kintamumo. Žemės atmosfera yra sudėtinga dinamiška sistema, todėl norint pagerinti prognozavimo tikslumą, būtina kiekvieną akimirką atsižvelgti į jos būklę skirtinguose regionuose. Jau kelis dešimtmečius meteorologiniai palydovai yra būtina priemonė atliekant atmosferos tyrimus pasauliniu mastu.
Kosminių orų stebėjimų pradžia
Palydovas, parodęs esminį erdvėlaivio tinkamumą meteorologiniams stebėjimams, buvo amerikietiškas TIROS-1, paleistas 1960 m. balandžio 1 d.
Palydovas perdavė pirmąjį mūsų planetos vaizdą iš kosmoso. Vėliau, remiantis tokio tipo įrenginiais, buvo sukurtas to paties pavadinimo pasaulinis meteorologinis palydovas.sistema.
Pirmasis SSRS meteorologinis palydovas „Cosmos-122“buvo paleistas 1966 m. birželio 25 d. Jame buvo įranga, skirta šaudyti optiniame ir infraraudonųjų spindulių diapazone, leido ištirti debesų, ledo laukų ir sniego dangos pasiskirstymą, taip pat išmatuoti atmosferos temperatūros charakteristikas dienos ir nakties Žemės pusėse. Nuo 1967 m. SSRS pradėjo veikti Meteorų sistema, kuri buvo vėliau sukurtų įvairiems tikslams skirtų meteorologinių sistemų pagrindas.
Įvairių šalių palydovinės orų sistemos
Kelios palydovų serijos, tokios kaip „Meteor-Nature“, „Meteor-2“ir „Meteor-3“, taip pat „Resurs“serijos įrenginiai tapo „Meteor“paveldėtojais. Nuo 2000-ųjų pradžios buvo tęsiamas komplekso „Meteor-3M“kūrimas. Be to, į Rusijos meteorologinių palydovų skaičių buvo įtraukti du Electro-L komplekso palydovai. Su pirmuoju iš jų, orbitoje dirbusiu 5 metus ir 8 mėnesius, ryšys nutrūko 2016 m., antrasis veikia ir toliau. Planuojama paleisti trečiąjį šios serijos palydovą.
JAV, be TIROS sistemos, buvo sukurti ir naudojami Nimbus, ESSA, NOAA, GOES serijų erdvėlaiviai. Šiuo metu naudojamos kelios NOAA ir GOES serijos.
Europos palydovines orų sistemas atstovauja dviejų kartų Meteosat, MetOp, taip pat nebegaminami ERS ir Envisat – vienas didžiausių įrenginių, Europos kosmoso agentūros paleistų į žemą orbitą.
Japonija („Himawari“), Kinija („Fengyun“), Indija (INSAT-3DR) ir kai kurios kitos šalys turi savo meteorologinius palydovus.
Palydovų tipai
Į meteorologinius kompleksus įtraukti erdvėlaiviai pagal orbitos parametrus ir atitinkamai pagal paskirtį skirstomi į du tipus:
- Geostacionarieji palydovai. Jie paleidžiami pusiaujo plokštumoje, Žemės sukimosi kryptimi, į 36 786 km aukštį virš jūros lygio. Jų kampinis greitis atitinka planetos sukimosi greitį. Turėdami tokias orbitines charakteristikas, tokio tipo palydovai visada yra aukščiau to paties taško, jei neatsižvelgiate į svyravimus ir „dreifą“, kurį sukelia orbitos klaidos ir gravitacinės anomalijos. Jie nuolat stebi vieną plotą, kuris sudaro apie 42% žemės paviršiaus – kiek mažiau nei pusrutulis. Šie palydovai neleidžia stebėti aukščiausių platumų regionų ir nepateikia išsamaus vaizdo, tačiau suteikia galimybę nuolat stebėti situaciją dideliuose regionuose.
- Poliariniai palydovai. Tokio tipo transporto priemonės juda daug žemesnėmis orbitomis – nuo 850 iki 1000 km, dėl to neužtikrina plačios stebimos teritorijos aprėpties. Tačiau jų orbitos būtinai eina per Žemės ašigalius, o vienas tokio tipo palydovas tam tikrame orbitų skaičiuje gali „pašalinti“visą planetos paviršių siauromis (apie 2500 km) juostomis. Vienu metu veikiant dviem palydovams, esantiems saulės sinchroninėse poliarinėse orbitose, kiekvienas regionas yra tiriamas nuo6 valandų intervalas.
Bendras meteorologinių palydovų aprašymas ir charakteristikos
Erdvėlaivis, skirtas meteorologiniams stebėjimams, susideda iš dviejų modulių: aptarnavimo modulio (palydovinė platforma) ir naudingojo krovinio nešiklio (prietaisų). Aptarnavimo skyriuje yra maitinimo įranga, kuri tiekia energiją iš ant jo sumontuotų saulės baterijų kartu su radiatoriumi ir varymo sistema. Prie darbo modulio prijungtas radijo inžinerijos kompleksas su keliomis antenomis ir jutikliais, skirtais stebėti heliofizinę situaciją.
Tokių įrenginių paleidimo svoris paprastai siekia kelias tonas, naudingoji apkrova – nuo vienos iki dviejų tonų. Meteorologinių palydovų rekordininko – Europos Envisat – paleidimo svoris viršijo 8 tonas, naudingo – daugiau nei 2 tonos, kurių matmenys buvo 10 × 2,5 × 5 m. Su išskleistomis plokštėmis jo plotis siekė 26 metrus. Amerikietiško GOES-R matmenys yra 6,1 × 5,6 × 3,9 m, beveik 5200 kg paleidimo svorio ir 2860 kg sauso svorio. Rusijos Meteor-M Nr. 2 korpuso skersmuo – 2,5 m, ilgis – 5 m, plotis su įmontuotomis saulės baterijomis – 14 m. Palydovo naudingoji apkrova – apie 1200 kg, paleidimo svoris – kiek mažesnis nei 2800 kilogramas. Žemiau yra meteorologinio palydovo „Meteor-M“Nr. 2 nuotrauka.
Mokslinė palydovinė įranga
Paprastai orų palydovų įranga yra dviejų tipų prietaisai:
- Apžvalga. Jų pagalba gaunami televiziniai ir fotografiniai žemės ir vandenynų paviršiaus, debesų, sniego ir ledo dangos vaizdai. Tarp šių įrenginių yra mažiausiai du kelių zonų vaizdo gavimo įrenginiai, esantys skirtinguose spektro diapazonuose (matomas, mikrobangų, infraraudonųjų spindulių). Jie fotografuoja skirtingomis raiškomis. Palydovuose taip pat įrengta radaro paviršiaus nuskaitymo priemonė.
- Matavimas. Šio tipo prietaisais palydovas renka kiekybines charakteristikas, atspindinčias atmosferos, hidrosferos ir magnetosferos būklę. Tokios charakteristikos apima temperatūrą, drėgmę, radiacijos sąlygas, esamus geomagnetinio lauko parametrus ir kt.
Meteorologinio palydovo naudingoji apkrova taip pat apima borto duomenų rinkimo ir perdavimo sistemą.
Duomenų Žemėje gavimas ir apdorojimas
Palydovas gali veikti tiek informacijos saugojimo režimu, kai vėliau perduodamas duomenų paketas į antžeminį priėmimo ir apdorojimo kompleksą, tiek tiesioginį tiesioginį perdavimą. Antžeminio komplekso gauti palydoviniai duomenys yra dekoduojami, kurio metu informacija susiejama laiko ir kartografinėmis koordinatėmis. Tada skirtingų erdvėlaivių duomenys sujungiami ir toliau apdorojami, kad būtų sukurti vizualiai suvokiami vaizdai.
Pasaulio meteorologijos organizacija priėmė „atviro dangaus“sąvoką, skelbdama laisvą prieigą prie meteorologinės informacijos – nešifruotosrealaus laiko duomenis iš palydovų. Norėdami tai padaryti, turite turėti atitinkamą priėmimo įrangą ir programinę įrangą.
Tarptautinė meteorologijos stebėjimo sistema
Kadangi yra tik viena geostacionari orbita, jos naudojimui reikalingas koordinavimas tarp kosmoso agentūrų ir įvairių šalių meteorologinių (taip pat kitų suinteresuotų) tarnybų. Taip, ir šiuo metu renkantis žemas poliarines orbitas, be koordinacijos neapsieinama. Be to, dėl pavojingų oro įvykių (pavyzdžiui, taifūnų) stebėjimo palydoviniu būdu būtina suvienyti hidrometeorologijos tarnybų pastangas ir keistis atitinkama informacija, nes orai nežino valstybių sienų.
Už tarptautinių klausimų, susijusių su kosminių sistemų taikymu orų prognozėse, suderinimą atsako WMO meteorologinių palydovų koordinavimo grupė. Palydovinių orų sistemų dalijimasis prasidėjo dar aštuntajame dešimtmetyje. Koordinavimas šioje srityje dabar ypač svarbus. Galų gale, tarptautinis meteorologinių palydovų, esančių geostacionarioje orbitoje, žvaigždynas apima erdvėlaivius iš daugelio šalių: JAV, Europos šalių, Rusijos, Indijos, Kinijos, Japonijos ir Pietų Korėjos.
Kosmoso technologijų perspektyvos meteorologijoje
Šiuolaikiniai oro palydovai yra pasaulinės Žemės nuotolinio stebėjimo sistemos dalis ir todėl turi rimtų plėtros perspektyvų.
Pirmiausia planuojama plėsti jų dalyvavimą stebint stichinius pavojus, stichines nelaimes, pavojingus reiškinius, prognozuojant ilgalaikius klimato pokyčius. Antra, Žemės meteorologiniai palydovai, žinoma, turėtų būti vis dažniau naudojami kaip įrankiai, leidžiantys įgyti žinių apie atmosferoje ir hidrosferoje vykstančius procesus, taip pat apie geomagnetinio lauko būklę, tiek taikomąją, tiek fundamentalią mokslinę vertę.
