Как спутники следят за выбросами, океанами и воздушными потоками
4 октября 1957 года СССР вывел на орбиту первый искусственный спутник — «Спутник-1». Это событие ознаменовало новый этап соперничества между мировыми державами, которое теперь разворачивалось и за пределами Земли. В книге «Господство в космосе: Борьба за мировое лидерство за пределами Земли» («Альпина Паблишер»), переведенной на русский язык Иваном Богдановым, журналист Эмилио Коцци рассказывает о рискованных и дорогостоящих проектах, космических экономике и политике, а также о перспективах освоения внеземного пространства. Предлагаем вам ознакомиться с фрагментом о том, как спутники помогают исследованиям нашей планеты.
В освоении космоса и развитии космических сервисов проявляется двойное призвание спутников. Во‑первых, они работают как шахтеры: в безмолвии космоса добывают главное сокровище современной космонавтики — данные. Именно эти данные питают индустрию услуг, чье стремительное развитие еще четверть века назад мало кто мог себе представить. Во‑вторых, эти небесные часовые всегда готовы прийти на помощь при чрезвычайной ситуации в любой точке планеты. Спутники неустанно следуют своим точным, неизменным орбитам. Они — верные свидетели происходящего: измеряют, наблюдают и служат связующим звеном для спасательных операций.
Но одного реагирования на катастрофы уже мало. Данные, которые мы получаем из космоса, должны служить не только для прогноза катастроф. Наши небесные стражи и созданные на базе их наблюдений сервисы должны подсказать нам, что мы должны сделать, чтобы не погибнуть. Как врач следит за пульсом пациента, так мы должны отслеживать жизненные показатели планеты, замечая и хронические недуги Земли, и новые угрозы ее здоровью. Только так мы сможем дать политикам инструмент для принятия верных решений: какое лечение необходимо нашей планете и какие привычки человечества пора менять, пока не стало слишком поздно.
Никто, кроме космоса, не может поставить точный диагноз нашей планете. И уже одного этого достаточно, чтобы понять простую истину: все разговоры об устойчивом развитии бессмысленны, если не принимать в расчет космические технологии. Без космоса у Земли нет будущего.
Информационные богатства, которые добывают наши космические рудокопы, постепенно складываются в цифровое зеркало планеты. Каждый снимок, каждый замер, каждое наблюдение с орбиты или с Земли — все это становится штрихами в виртуальном портрете нашего мира. Океаны, материки и атмосфера, превращенные в бесконечный поток данных, создают новую реальность — необъятную и прекрасную. Пусть немного хаотичную, но все же более упорядоченную, чем оригинал.
Одни только спутники наблюдения за Землей программы «Коперник» Европейского космического агентства, ежедневно отправляютEmilio Cozzi, «Gestire i big data che arrivano dallo Spazio è un business sempre più redditizio», Wired Italia, April 17, 2021. на Землю более 250 ТБ данных. А ведь это всего лишь небольшая часть армии космических наблюдателей, которые кружат над нашими головами. Под их недремлющим оком Земля живет своей жизнью: движется, дышит, закручивает вихри и грозно рокочет. И сколько бы человечество ни тешило свое самолюбие, мы не можем обойти законы этой исполинской экосистемы. Скорее наоборот — это нам приходится учиться жить по новым правилам, которые она диктует.
Орбитальные радары словно рентгеновским зрением пронизывают облака. Они не только следят за наводнениями, но и измеряют толщину льдов — от полярных шапок до ледников Альп и Анд. Снимок за снимком они ведут летопись движения этих ледяных гигантов, замечают малейшие подвижки почвы, гор, оползней. Наша планета — живой организм, она постоянно меняется, и карты этих изменений рассказывают, где и как пульсирует земная твердь. В этой геометрии перемен уместилось все: и угрожающе нависший склон гигантского рудника в Южной Америке, и засеянные поля рядом с итальянским городком Порденоне, и радужные пятна нефти в океане, и влажность каждого клочка земли.
Стоит лишь переключиться с радаров на высокочастотные датчики, и мы можем изучать не только количество, но и качество материи — саму ее суть, ее состав. Взять хотя бы инфракрасные камеры спутников Landsat — группировки космических аппаратов, первые из которых отправились в космос больше полувека назад, — или камеры некоторых спутников Sentinel. Они позволяют оценить не только наличие растительности на Земле, но и ее состояние. Эти приборы измеряют все: от влажности почвы до температуры земной поверхности.
На борту Международной космической станции проводят эксперимент ECOSTRESS, в рамках которого с помощью инфракрасной камеры измеряется температура планеты. Изначально ученые создали эту камеру, чтобы следить за тем, как растения справляются с волнами жары — одним из опасных последствий изменения климата. Но прибор преподнес сюрприз: он оказался незаменим и для городских исследований.
В 2021 году ECOSTRESS сделал любопытное открытие в Лос-Анджелесе: посреди багрово-красного от жары города обнаружился прохладный островок. Это оказался квартал, где местные власти решились на необычный эксперимент — покрасили здания в белый цвет, чтобы они отражали солнечные лучи. Такую практику в Лос-Анджелесе начали применять еще в 2017 году, когда мэр Эрик Гарсетти включилDavid Shultz, «Los Angeles paints streets white to stay cool», Science, September 7, 2017. борьбу с городской жарой в свой амбициозный «Зеленый курс».
Теперь у города появился новый инструмент — его цифровой двойник. На этой виртуальной модели можно проверить любую идею, прежде чем воплощать ее в жизнь: где лучше разбить парк или как превратить унылый район парковок, магазинов и офисов в зеленый бульвар.
Спутники, оснащенные похожими инфракрасными камерами, создают тепловые портреты городов по всему миру. Эти данные помогают ответственным руководителям выявлять так называемые тепловые острова и принимать меры по снижению температуры — будь то в Милане, Риме или Римини, — чтобы защитить горожан, особенно из самых уязвимых слоев населения.
Вот что прекрасно в спутниках: забросив их однажды в космос, мы получаем неутомимых наблюдателей, способных заглянуть в любой уголок планеты. Они неутомимо движутся по своим траекториям, постоянно собирая бесценные данные, доступные нам в любой момент. С каждым часом, минутой, секундой фильм о нашей планете становится длиннее: новые снимки, замеры и кадры складываются в подробную цифровую копию нашего мира.
О срочности этих исследований говорить не приходится. Взять хотя бы выбросы углекислого газа — они продолжают расти, несмотря на все усилия человечества. Концентрация CO2 уже превышает 416 ppm. Это данные глобального мониторинга, который ведут и наземные датчики, и спутники, способные «принюхиваться» к составу атмосферы с помощью особых приборов — спектрометров. Эти устройства, словно призмы, раскладывают свет на спектр частот и находят в определенных диапазонах следы газов, через которые прошел луч света. Именно так работают спутник NASA OCO‑2 и Sentinel‑5, который тем же методом выискивает в воздухе аэрозоли и парниковые газы вроде метана. В помощь Sentinel‑5 были запущены другие спутники, поменьше и пошустрее, — аппараты GHGSat. Они могут приблизить картинку настолько, что способны найти даже одиночный источник загрязнения.
Океаны и моря, как и углекислый газ в атмосфере, находятся под пристальным оком космических наблюдателей. Тридцать космических спутников вместе день за днем пополняют данными систему Copernicus Marine Service. Эта система — наш дозорный на морских границах: она следит за тем, как поднимается уровень океана и какую угрозу это несет прибрежным городам. Она же изучает, как Мировой океан поглощает энергию, которую щедро поставляют в атмосферу человечество и Солнце. Спутники измеряют температуру и соленость воды, помогая понять, как таяние полярных льдов меняет систему океанических течений, а вместе с ней — и климат многих регионов мира. В том числе и Средиземноморья, где климат тесно связан с Гольфстримом. Избыток тепла и энергии не только питает ураганы в Карибском море, но и порождает новое явление — средиземноморские ураганы, или медикейны.
А в 2018 году в космос отправился спутник Aeolus, открывший новую главу в изучении ветров. За пять лет работы этот экспериментальный аппарат собрал уникальные данные — никогда прежде мы не могли измерять воздушные потоки с такой точностью и глубиной. Это позволило вывести метеопрогнозы на невиданный уровень точности«ESA Euronews: Previsioni meteo infallibili con il satellite Aeolus», ESA, September 24, 2018.. Сердцем Aeolus был лидар — прибор, посылающий к Земле лазерный луч и считывающий через телескоп свет, отраженный молекулами атмосферы. Это первый случай установки такого прибора (созданного, кстати, в итальянских лабораториях Leonardo) на спутнике. По оценкам Европейского центра среднесрочных прогнозов погоды, включение собранных Aeolus данных о ветрах в модели краткосрочного прогнозирования существенно повысило«Tests show positive impact of new Aeolus wind data on forecasts», ECMFW, November 12, 2019. их точность.
Подробнее читайте:
Коцци Э. Господство в космосе: Борьба за мировое лидерство за пределами Земли / Эмилио Коцци ; Пер. с итал. [Ивана Богданова] — М. : Альпина Паблишер, 2026. — 480 с.