O clima - um conjunto de fenômenos atmosféricos de duração relativamente curta - é difícil de prever devido ao grande número de fatores que o afetam e à variabilidade de seu impacto. A atmosfera da Terra é um sistema dinâmico complexo, portanto, para melhorar a precisão da previsão, é necessário levar em consideração seu estado em diferentes regiões a cada momento. Por várias décadas, os satélites meteorológicos têm sido uma ferramenta necessária para a realização de pesquisas atmosféricas em escala global.
Início das observações do clima espacial
O satélite que mostrou a adequação fundamental da espaçonave para observações meteorológicas foi o americano TIROS-1, lançado em 1º de abril de 1960.
O satélite transmitiu a primeira imagem televisiva do nosso planeta do espaço. Posteriormente, com base em dispositivos desse tipo, foi criado o satélite meteorológico global de mesmo nome.sistema.
O primeiro satélite meteorológico da URSS, Cosmos-122, foi lançado em 25 de junho de 1966. Tinha a bordo equipamentos para filmagem nas faixas óptica e infravermelha, permitindo estudar a distribuição de nuvens, campos de gelo e cobertura de neve, além de medir as características de temperatura da atmosfera nos lados diurno e noturno da Terra. Desde 1967, o sistema Meteor começou a funcionar na URSS, que formou a base de sistemas meteorológicos desenvolvidos posteriormente para diversos fins.
Sistemas meteorológicos por satélite de diferentes países
Várias séries de satélites, como Meteor-Nature, Meteor-2 e Meteor-3, bem como dispositivos da série Resurs, tornaram-se herdeiros do Meteor. Desde o início dos anos 2000, a criação do complexo Meteor-3M continuou. Além disso, o número de satélites meteorológicos da Rússia incluiu dois satélites do complexo Electro-L. Com o primeiro deles, que funcionou em órbita por 5 anos e 8 meses, a conexão foi perdida em 2016, o segundo continua funcionando. O lançamento do terceiro satélite desta série está planejado.
Nos EUA, além do sistema TIROS, foram desenvolvidas e utilizadas naves espaciais das séries Nimbus, ESSA, NOAA, GOES. Várias séries NOAA e GOES estão atualmente em serviço.
Os sistemas meteorológicos de satélite europeus são representados por duas gerações do Meteosat, MetOp, bem como o ERS e o Envisat descontinuados - um dos maiores dispositivos lançados em órbita baixa da Terra pela Agência Espacial Europeia.
Japão ("Himawari"), China ("Fengyun"), Índia (INSAT-3DR) e alguns outros países têm seus próprios satélites meteorológicos.
Tipos de satélites
As naves espaciais incluídas nos complexos meteorológicos são divididas em dois tipos de acordo com os parâmetros da órbita e, consequentemente, por finalidade:
- Satélites geoestacionários. Eles são lançados no plano equatorial, na direção da rotação da Terra, a uma altura de 36.786 km acima do nível do mar. Sua velocidade angular corresponde à velocidade de rotação do planeta. Com tais características orbitais, satélites desse tipo estão sempre acima do mesmo ponto, se não forem levadas em conta as flutuações e "desvios" causados por erros de órbita e anomalias gravitacionais. Eles observam constantemente uma área, que é cerca de 42% da superfície da Terra - um pouco menos que um hemisfério. Esses satélites não permitem observar as regiões de latitudes mais altas e não fornecem uma imagem detalhada, mas oferecem a possibilidade de monitoramento contínuo da situação em grandes regiões.
- Satélites polares. Veículos desse tipo se movem em órbitas muito mais baixas - de 850 a 1000 km, pelo que não fornecem uma ampla cobertura do território observado. No entanto, suas órbitas passam necessariamente pelos polos da Terra, e um satélite desse tipo é capaz de “remover” toda a superfície do planeta em bandas estreitas (cerca de 2500 km) com boa resolução em um determinado número de órbitas. Com a operação simultânea de dois satélites localizados em órbitas polares síncronas com o Sol, cada região é pesquisada deintervalo de 6 horas.
Descrição geral e características dos satélites meteorológicos
Uma espaçonave projetada para observações meteorológicas consiste em dois módulos: um módulo de serviço (plataforma de satélite) e um transportador de carga útil (instrumentos). O compartimento de serviço abriga equipamentos de energia que fornecem energia a partir de painéis solares montados nele, juntamente com um radiador e sistema de propulsão. Um complexo de engenharia de rádio equipado com várias antenas e sensores para monitorar a situação heliofísica está conectado ao módulo de trabalho.
O peso de lançamento desses dispositivos geralmente atinge várias toneladas, a carga útil é de uma a duas toneladas. O recordista entre os satélites meteorológicos - o europeu Envisat - teve um peso de lançamento superior a 8 toneladas, útil - mais de 2 toneladas com dimensões de 10 × 2,5 × 5 m. Com painéis implantados, sua largura chegou a 26 metros. As dimensões do americano GOES-R são 6,1 × 5,6 × 3,9 m com quase 5200 kg de peso de lançamento e 2860 kg de peso seco. O russo Meteor-M No. 2 tem um diâmetro de corpo de 2,5 m, um comprimento de 5 m, uma largura com painéis solares implantados de 14 m. A carga útil do satélite é de cerca de 1200 kg, o peso de lançamento foi ligeiramente inferior a 2800 kg. Abaixo está uma foto do satélite meteorológico "Meteor-M" No. 2.
Equipamento de satélite científico
Como regra, os satélites meteorológicos carregam dois tipos de instrumentos como parte de seu equipamento:
- Visão geral. Com a ajuda deles, são obtidas imagens televisivas e fotográficas da superfície da terra e dos oceanos, nuvens, neve e cobertura de gelo. Entre esses dispositivos estão pelo menos dois dispositivos de imagem multizona em diferentes faixas espectrais (visível, microondas, infravermelho). Eles filmam em diferentes resoluções. Os satélites também estão equipados com um mecanismo de varredura de superfície por radar.
- Medição. Por meio de instrumentos desse tipo, o satélite coleta características quantitativas que refletem o estado da atmosfera, hidrosfera e magnetosfera. Tais características incluem temperatura, umidade, condições de radiação, parâmetros atuais do campo geomagnético, etc.
A carga útil do satélite meteorológico também inclui um sistema de aquisição e transmissão de dados a bordo.
Recebendo e processando dados na Terra
O satélite pode operar tanto no modo de armazenamento de informações com posterior transmissão de um pacote de dados para um complexo de recepção e processamento terrestre, quanto realizar uma transmissão direta direta. Os dados de satélite recebidos pelo complexo terrestre são submetidos à decodificação, durante a qual as informações são vinculadas por tempo e coordenadas cartográficas. Em seguida, os dados de diferentes naves espaciais são combinados e processados para criar imagens visualmente perceptíveis.
A Organização Meteorológica Mundial adotou o conceito de "céu aberto", declarando livre acesso às informações meteorológicas - não criptografadasdados em tempo real de satélites. Para fazer isso, você deve ter o equipamento e software de recebimento apropriados.
Sistema Internacional de Observação Meteorológica
Como há apenas uma órbita geoestacionária, seu uso requer coordenação entre agências espaciais e serviços meteorológicos (assim como outros interessados) de diferentes países. Sim, e ao escolher órbitas polares baixas no momento, é impossível ficar sem coordenação. Além disso, o monitoramento por satélite de eventos climáticos perigosos (como tufões) torna necessário unir os esforços dos serviços hidrometeorológicos e trocar informações relevantes, pois o clima não conhece fronteiras estaduais.
A harmonização das questões internacionais relativas à aplicação de sistemas espaciais na previsão do tempo é de responsabilidade do Grupo de Coordenação de Satélites Meteorológicos da OMM. O compartilhamento de sistemas meteorológicos por satélite começou já na década de 1970. A coordenação nesta área é especialmente importante agora. Afinal, a constelação internacional de satélites meteorológicos colocados em órbita geoestacionária inclui naves espaciais de vários países: Estados Unidos, países europeus, Rússia, Índia, China, Japão e Coréia do Sul.
Perspectivas da tecnologia espacial em meteorologia
Os satélites meteorológicos modernos fazem parte do sistema global de sensoriamento remoto da Terra e, como tal, têm sérias perspectivas de desenvolvimento.
Em primeiro lugar, está previsto ampliar sua participação no monitoramento de desastres naturais, desastres naturais, fenômenos perigosos, na previsão de mudanças climáticas de longo prazo. Em segundo lugar, os satélites meteorológicos da Terra, é claro, devem ser cada vez mais utilizados como ferramentas para obter conhecimento sobre os processos na atmosfera e hidrosfera, bem como sobre o estado do campo geomagnético, tanto aplicado quanto de valor científico fundamental.
