El temps, un conjunt de fenòmens atmosfèrics a relativament curt termini, és difícil de predir a causa del gran nombre de factors que l'afecten i de la variabilitat del seu impacte. L'atmosfera terrestre és un sistema dinàmic complex, per tant, per millorar la precisió de la predicció, cal tenir en compte el seu estat en diferents regions en cada moment. Des de fa diverses dècades, els satèl·lits meteorològics han estat una eina necessària per dur a terme investigacions atmosfèriques a escala global.
Inici de les observacions del temps espacial
El satèl·lit que va demostrar la idoneïtat fonamental de les naus espacials per a observacions meteorològiques va ser l'americà TIROS-1, llançat l'1 d'abril de 1960.
El satèl·lit va transmetre la primera imatge televisiva del nostre planeta des de l'espai. Posteriorment, a partir d'aparells d'aquest tipus, es va crear el satèl·lit meteorològic global del mateix nom.sistema.
El primer satèl·lit meteorològic de l'URSS, Cosmos-122, va ser llançat el 25 de juny de 1966. Disposava a bord d'equips per disparar en els rangs òptics i infrarojos, permetien estudiar la distribució dels núvols, els camps de gel i la capa de neu, així com mesurar les característiques de temperatura de l'atmosfera als costats diürns i nocturns de la Terra. Des de 1967, el sistema Meteor va començar a funcionar a l'URSS, que va constituir la base dels sistemes meteorològics desenvolupats posteriorment per a diversos propòsits.
Sistemes meteorològics per satèl·lit de diferents països
Diverses sèries de satèl·lits, com Meteor-Nature, Meteor-2 i Meteor-3, així com dispositius de la sèrie Resurs, es van convertir en els hereus de Meteor. Des de principis dels anys 2000, la creació del complex Meteor-3M ha continuat. A més, el nombre de satèl·lits meteorològics de Rússia incloïa dos satèl·lits del complex Electro-L. Amb el primer d'ells, que va funcionar en òrbita durant 5 anys i 8 mesos, l'any 2016 es va perdre la connexió, el segon continua funcionant. Està previst el llançament del tercer satèl·lit d'aquesta sèrie.
Als EUA, a més del sistema TIROS, es van desenvolupar i utilitzar naus espacials de les sèries Nimbus, ESSA, NOAA i GOES. Actualment hi ha diverses sèries NOAA i GOES en servei.
Els sistemes meteorològics europeus per satèl·lit estan representats per dues generacions de Meteosat, MetOp, així com per l'ERS i Envisat, un dels dispositius més grans llançats a l'òrbita terrestre baixa per l'Agència Espacial Europea.
El Japó ("Himawari"), la Xina ("Fengyun"), l'Índia (INSAT-3DR) i alguns altres països tenen els seus propis satèl·lits meteorològics.
Tipus de satèl·lits
Les naus espacials incloses en els complexos meteorològics es divideixen en dos tipus segons els paràmetres de l'òrbita i, en conseqüència, per finalitat:
- Satèl·lits geoestacionaris. Es llancen en el pla equatorial, en el sentit de la rotació de la Terra, a una alçada de 36.786 km sobre el nivell del mar. La seva velocitat angular correspon a la velocitat de rotació del planeta. Amb aquestes característiques orbitals, els satèl·lits d'aquest tipus es troben sempre per sobre del mateix punt, si no es tenen en compte les fluctuacions i la "deriva" provocada pels errors en l'òrbita i les anomalies gravitatòries. Observen constantment una àrea, que és al voltant del 42% de la superfície terrestre, una mica menys que un hemisferi. Aquests satèl·lits no permeten observar les regions de les latituds més altes i no proporcionen una imatge detallada, però ofereixen la possibilitat de fer un seguiment continu de la situació a grans regions.
- Satèl·lits polars. Els vehicles d'aquest tipus es mouen en òrbites molt més baixes, de 850 a 1000 km, com a resultat de la qual cosa no proporcionen una àmplia cobertura del territori observat. No obstant això, les seves òrbites passen necessàriament per sobre dels pols de la Terra, i un satèl·lit d'aquest tipus és capaç de "eliminar" tota la superfície del planeta en bandes estretes (uns 2500 km) amb bona resolució en un cert nombre d'òrbites. Amb l'operació simultània de dos satèl·lits situats en òrbites polars sincronitzades amb el sol, cada regió és estudiada des deinterval de 6 hores.
Descripció general i característiques dels satèl·lits meteorològics
Una nau espacial dissenyada per a observacions meteorològiques consta de dos mòduls: un mòdul de servei (plataforma de satèl·lit) i un portador de càrrega útil (instruments). El compartiment de servei allotja equips d'energia que proporcionen energia a partir de plaques solars muntades en ell juntament amb un radiador i un sistema de propulsió. Un complex d'enginyeria de ràdio equipat amb diverses antenes i sensors per controlar la situació heliofísica està connectat al mòdul de treball.
El pes de llançament d'aquests dispositius sol arribar a diverses tones, la càrrega útil és d'una a dues tones. El rècord entre els satèl·lits meteorològics -l'Envisat europeu- tenia un pes de llançament superior a 8 tones, un útil - més de 2 tones amb unes dimensions de 10 × 2,5 × 5 m. Amb panells desplegats, la seva amplada arribava als 26 metres. Les dimensions de l'americà GOES-R són 6,1 × 5,6 × 3,9 m amb gairebé 5200 kg de pes de llançament i 2860 kg de pes sec. El Rus Meteor-M No. 2 té un diàmetre del cos de 2,5 m, una longitud de 5 m, una amplada amb panells solars desplegats de 14 m. La càrrega útil del satèl·lit és d'uns 1200 kg, el pes de llançament va ser lleugerament inferior a 2800 kg. A continuació hi ha una foto del satèl·lit meteorològic "Meteor-M" núm. 2.
Equip de satèl·lit científic
Per regla general, els satèl·lits meteorològics porten dos tipus d'instruments com a part del seu equip:
- Visió general. Amb la seva ajuda s'obtenen imatges televisives i fotogràfiques de la superfície de la terra i dels oceans, núvols, neu i coberta de gel. Entre aquests dispositius hi ha almenys dos dispositius d'imatge multizona en diferents rangs espectrals (visible, microones, infrarojos). Filmen amb diferents resolucions. Els satèl·lits també estan equipats amb una instal·lació d'escaneig de superfície de radar.
- Mesuració. Mitjançant instruments d'aquest tipus, el satèl·lit recull característiques quantitatives que reflecteixen l'estat de l'atmosfera, la hidrosfera i la magnetosfera. Aquestes característiques inclouen la temperatura, la humitat, les condicions de radiació, els paràmetres actuals del camp geomagnètic, etc.
La càrrega útil del satèl·lit meteorològic també inclou un sistema d'adquisició i transmissió de dades a bord.
Rebre i processar dades a la Terra
El satèl·lit pot funcionar tant en la manera d'emmagatzemar informació amb la posterior transmissió d'un paquet de dades a un complex de recepció i processament de terra, com en la transmissió directa directa. Les dades de satèl·lit rebudes pel complex terrestre estan sotmeses a descodificació, durant la qual la informació s'enllaça per temps i coordenades cartogràfiques. A continuació, les dades de diferents naus espacials es combinen i es processen per crear imatges visualment perceptibles.
L'Organització Meteorològica Mundial va adoptar el concepte de "cels oberts", declarant l'accés lliure a la informació meteorològica - sense xifrardades en temps real dels satèl·lits. Per fer-ho, heu de tenir l'equip de recepció i el programari adequats.
Sistema internacional d'observació meteorològica
Com que només hi ha una òrbita geoestacionària, el seu ús requereix coordinació entre agències espacials i serveis meteorològics (a més d' altres interessats) de diferents països. Sí, i a l'hora d'escollir òrbites polars baixes en el moment actual, és impossible prescindir de la coordinació. A més, el seguiment per satèl·lit d'esdeveniments meteorològics perillosos (com ara tifons) fa necessari unir els esforços dels serveis hidrometeorològics i intercanviar informació rellevant, ja que el temps no coneix fronteres estatals.
L'harmonització de les qüestions internacionals relacionades amb l'aplicació dels sistemes espacials en la predicció del temps és responsabilitat del Grup de Coordinació de Satèl·lits Meteorològics de l'OMM. La compartició de sistemes meteorològics per satèl·lit va començar ja a la dècada de 1970. La coordinació en aquest àmbit és especialment important ara. Després de tot, la constel·lació internacional de satèl·lits meteorològics col·locats en òrbita geoestacionària inclou naus espacials de molts països: Estats Units, països europeus, Rússia, Índia, Xina, Japó i Corea del Sud.
Perspectives de la tecnologia espacial en meteorologia
Els satèl·lits meteorològics moderns formen part del sistema global de teledetecció de la Terra i, per tant, tenen grans perspectives de desenvolupament.
En primer lloc, es preveu ampliar la seva participació en el seguiment de riscos naturals, desastres naturals, fenòmens perillosos, en la previsió del canvi climàtic a llarg termini. En segon lloc, els satèl·lits meteorològics de la Terra, per descomptat, s'han d'utilitzar cada cop més com a eines per obtenir coneixements sobre els processos de l'atmosfera i la hidrosfera, així com sobre l'estat del camp geomagnètic, tant aplicat com de valor científic fonamental.
