Počasie – súbor relatívne krátkodobých atmosférických javov – je ťažké predpovedať kvôli veľkému množstvu faktorov, ktoré ho ovplyvňujú, a premenlivosti ich vplyvu. Atmosféra Zeme je komplexný dynamický systém, preto je na zlepšenie presnosti predpovedí potrebné v každom okamihu brať do úvahy jej stav v rôznych regiónoch. Už niekoľko desaťročí sú meteorologické družice nevyhnutným nástrojom na vykonávanie atmosférického výskumu v globálnom meradle.
Začiatok pozorovania kozmického počasia
Satelit, ktorý ukázal zásadnú vhodnosť kozmickej lode na meteorologické pozorovania, bol americký TIROS-1, vypustený 1. apríla 1960.
Satelit odvysielal prvý televízny obraz našej planéty z vesmíru. Následne na základe prístrojov tohto typu vznikla rovnomenná globálna meteorologická družica.systém.
Prvá meteorologická družica ZSSR, Cosmos-122, bola vypustená 25. júna 1966. Mal na palube zariadenia na streľbu v optickom a infračervenom rozsahu, umožňoval študovať rozloženie oblačnosti, ľadových polí a snehovej pokrývky, ako aj merať teplotné charakteristiky atmosféry na dennej a nočnej strane Zeme. Od roku 1967 začal v ZSSR fungovať systém Meteor, ktorý tvoril základ následne vyvinutých meteorologických systémov na rôzne účely.
Satelitné meteorologické systémy rôznych krajín
Dedičmi Meteoru sa stali viaceré série satelitov ako Meteor-Nature, Meteor-2 a Meteor-3, ako aj zariadenia série Resurs. Od začiatku roku 2000 pokračovalo vytváranie komplexu Meteor-3M. Okrem toho počet meteorologických satelitov Ruska zahŕňal dva satelity komplexu Electro-L. S prvým z nich, ktorý fungoval na obežnej dráhe 5 rokov a 8 mesiacov, sa spojenie prerušilo v roku 2016, druhý funguje ďalej. Plánuje sa vypustenie tretieho satelitu tejto série.
V USA boli okrem systému TIROS vyvinuté a používané kozmické lode sérií Nimbus, ESSA, NOAA, GOES. V súčasnosti je v prevádzke niekoľko radov NOAA a GOES.
Európske satelitné meteorologické systémy reprezentujú dve generácie Meteosat, MetOp, ako aj ukončené ERS a Envisat – jedno z najväčších zariadení vypustených na nízku obežnú dráhu Zeme Európskou vesmírnou agentúrou.
Japonsko („Himawari“), Čína („Fengyun“), India (INSAT-3DR) a niektoré ďalšie krajiny majú svoje vlastné meteorologické satelity.
Typy satelitov
Vesmírne lode zahrnuté v meteorologických komplexoch sa delia na dva typy podľa parametrov obežnej dráhy a podľa toho podľa účelu:
- Geostacionárne satelity. Štartujú v rovníkovej rovine, v smere rotácie Zeme, do výšky 36 786 km nad morom. Ich uhlová rýchlosť zodpovedá rýchlosti rotácie planéty. S takými orbitálnymi charakteristikami sú satelity tohto typu vždy nad tým istým bodom, ak neberiete do úvahy výkyvy a „drift“spôsobené chybami na obežnej dráhe a gravitačnými anomáliami. Neustále pozorujú jednu oblasť, ktorá predstavuje asi 42 % zemského povrchu – o niečo menej ako pologuľa. Tieto satelity neumožňujú pozorovať regióny najvyšších zemepisných šírok a neposkytujú detailný obraz, ale poskytujú možnosť nepretržitého sledovania situácie vo veľkých regiónoch.
- Polárne satelity. Vozidlá tohto typu sa pohybujú na oveľa nižších dráhach – od 850 do 1000 km, v dôsledku čoho nezabezpečujú široké pokrytie pozorovaného územia. Ich dráhy však nevyhnutne prechádzajú cez póly Zeme a jeden satelit tohto typu je schopný v úzkych (asi 2500 km) pásmach s dobrým rozlíšením pri určitom počte obehov „odstrániť“celý povrch planéty. Pri súčasnej prevádzke dvoch satelitov umiestnených na slnečných synchrónnych polárnych dráhach sa každá oblasť skúma zinterval 6 hodín.
Všeobecný popis a charakteristiky meteorologických satelitov
Kozmická loď určená na meteorologické pozorovania pozostáva z dvoch modulov: servisného modulu (satelitná platforma) a nosiča užitočného zaťaženia (prístroje). V servisnom priestore sa nachádza energetické zariadenie, ktoré dodáva energiu zo solárnych panelov namontovaných na ňom spolu s radiátorom a pohonným systémom. K pracovnému modulu je pripojený rádiotechnický komplex vybavený niekoľkými anténami a senzormi na monitorovanie heliofyzikálnej situácie.
Spúšťacia hmotnosť takýchto zariadení zvyčajne dosahuje niekoľko ton, užitočné zaťaženie je od jednej do dvoch ton. Rekordér medzi meteorologickými družicami - európsky Envisat - mal štartovaciu hmotnosť cez 8 ton, užitočná - viac ako 2 tony s rozmermi 10 × 2,5 × 5 m. S nasadenými panelmi dosahovala jeho šírka 26 metrov. Rozmery amerického GOES-R sú 6,1 × 5,6 × 3,9 m s takmer 5200 kg štartovacej hmotnosti a 2860 kg suchej hmotnosti. Ruský Meteor-M č.2 má priemer tela 2,5 m, dĺžku 5 m, šírku s nasadenými solárnymi panelmi 14 m. Užitočné zaťaženie družice je cca 1200 kg, štartovacia hmotnosť bola o niečo menšia ako 2800 kg. Nižšie je fotografia meteorologického satelitu "Meteor-M" č. 2.
Vedecké satelitné vybavenie
Meteorologické satelity ako súčasť vybavenia spravidla nesú dva typy prístrojov:
- Prehľad. S ich pomocou sa získavajú televízne a fotografické snímky povrchu pevniny a oceánov, oblakov, snehovej a ľadovej pokrývky. Medzi týmito zariadeniami sú aspoň dve viaczónové zobrazovacie zariadenia v rôznych spektrálnych rozsahoch (viditeľné, mikrovlnné, infračervené). Strieľajú v rôznych rozlíšeniach. Satelity sú tiež vybavené radarovým povrchovým skenovacím zariadením.
- Meranie. Pomocou prístrojov tohto typu družica zhromažďuje kvantitatívne charakteristiky odrážajúce stav atmosféry, hydrosféry a magnetosféry. Medzi takéto charakteristiky patrí teplota, vlhkosť, radiačné podmienky, aktuálne parametre geomagnetického poľa atď.
Užitočné zaťaženie meteorologického satelitu zahŕňa aj palubný systém na zber a prenos údajov.
Prijímanie a spracovanie údajov na Zemi
Satelit môže fungovať ako v režime ukladania informácií s následným prenosom dátového paketu do pozemného prijímacieho a spracovateľského komplexu, tak aj v režime priameho priameho prenosu. Satelitné dáta prijímané pozemným komplexom sú podrobené dekódovaniu, počas ktorého sú informácie prepojené časovými a kartografickými súradnicami. Potom sa údaje z rôznych kozmických lodí kombinujú a ďalej spracúvajú, aby sa vytvorili vizuálne vnímateľné obrázky.
Svetová meteorologická organizácia prijala koncept „otvorenej oblohy“a vyhlásila voľný prístup k meteorologickým informáciám – nešifrovanéúdaje zo satelitov v reálnom čase. Ak to chcete urobiť, musíte mať príslušné prijímacie zariadenie a softvér.
Medzinárodný meteorologický pozorovací systém
Pretože existuje len jedna geostacionárna dráha, jej využitie si vyžaduje koordináciu medzi vesmírnymi agentúrami a meteorologickými (ako aj inými zainteresovanými) službami rôznych krajín. Áno, a pri výbere nízkych polárnych dráh v súčasnosti sa to bez koordinácie nezaobíde. Navyše satelitné monitorovanie nebezpečných poveternostných udalostí (ako sú tajfúny) si vyžaduje zjednotiť úsilie hydrometeorologických služieb a vymieňať si relevantné informácie, keďže počasie nepozná štátne hranice.
Harmonizácia medzinárodných otázok týkajúcich sa aplikácie vesmírnych systémov v predpovedi počasia je v kompetencii Koordinačnej skupiny pre meteorologické satelity v rámci WMO. Zdieľanie satelitných meteorologických systémov sa začalo už v 70. rokoch 20. storočia. Koordinácia v tejto oblasti je teraz obzvlášť dôležitá. Koniec koncov, medzinárodná konštelácia meteorologických satelitov umiestnených na geostacionárnej obežnej dráhe zahŕňa kozmické lode z mnohých krajín: USA, európske krajiny, Rusko, India, Čína, Japonsko a Južná Kórea.
Perspektívy vesmírnej technológie v meteorológii
Moderné meteorologické satelity sú súčasťou globálneho systému diaľkového prieskumu Zeme a ako také majú vážne vyhliadky na rozvoj.
Po prvé, plánuje sa rozšíriť ich účasť na monitorovaní prírodných rizík, prírodných katastrof, nebezpečných javov, na predpovedaní dlhodobých klimatických zmien. Po druhé, meteorologické družice Zeme by sa, samozrejme, mali čoraz viac využívať ako nástroje na získavanie poznatkov o procesoch v atmosfére a hydrosfére, ako aj o stave geomagnetického poľa, a to aplikovanej aj základnej vedeckej hodnoty.
