El clima, un conjunto de fenómenos atmosféricos de duración relativamente corta, es difícil de predecir debido a la gran cantidad de factores que lo afectan y la variabilidad de su impacto. La atmósfera terrestre es un sistema dinámico complejo, por lo tanto, para mejorar la precisión de los pronósticos, es necesario tener en cuenta su estado en diferentes regiones en cada momento. Desde hace varias décadas, los satélites meteorológicos han sido una herramienta necesaria para realizar investigaciones atmosféricas a escala mundial.
Comienzo de las observaciones del clima espacial
El satélite que demostró la idoneidad fundamental de las naves espaciales para las observaciones meteorológicas fue el estadounidense TIROS-1, lanzado el 1 de abril de 1960.
El satélite transmitió la primera imagen de televisión de nuestro planeta desde el espacio. Posteriormente, sobre la base de dispositivos de este tipo, se creó el satélite meteorológico global del mismo nombre.sistema.
El primer satélite meteorológico de la URSS, Cosmos-122, fue lanzado el 25 de junio de 1966. Tenía a bordo equipos para disparar en los rangos óptico e infrarrojo, permitía estudiar la distribución de las nubes, los campos de hielo y la capa de nieve, así como medir las características de temperatura de la atmósfera en los lados diurno y nocturno de la Tierra. Desde 1967, el sistema Meteor comenzó a funcionar en la URSS, lo que formó la base de los sistemas meteorológicos desarrollados posteriormente para diversos fines.
Sistemas meteorológicos satelitales de diferentes países
Varias series de satélites, como Meteor-Nature, Meteor-2 y Meteor-3, así como dispositivos de la serie Resurs, se convirtieron en los herederos de Meteor. Desde principios de la década de 2000, ha continuado la creación del complejo Meteor-3M. Además, el número de satélites meteorológicos de Rusia incluía dos satélites del complejo Electro-L. Con el primero de ellos, que funcionó en órbita durante 5 años y 8 meses, se perdió la conexión en 2016, el segundo sigue funcionando. Está previsto el lanzamiento del tercer satélite de esta serie.
En los EE. UU., además del sistema TIROS, se desarrollaron y utilizaron naves espaciales de las series Nimbus, ESSA, NOAA, GOES. Varias series NOAA y GOES están actualmente en servicio.
Los sistemas meteorológicos satelitales europeos están representados por dos generaciones de Meteosat, MetOp, así como por ERS y Envisat descontinuados, uno de los dispositivos más grandes lanzados a la órbita terrestre baja por la Agencia Espacial Europea.
Japón ("Himawari"), China ("Fengyun"), India (INSAT-3DR) y algunos otros países tienen sus propios satélites meteorológicos.
Tipos de satélites
Las naves espaciales incluidas en los complejos meteorológicos se dividen en dos tipos según los parámetros de la órbita y, en consecuencia, por propósito:
- Satélites geoestacionarios. Se lanzan en el plano ecuatorial, en el sentido de rotación de la Tierra, a una altura de 36.786 km sobre el nivel del mar. Su velocidad angular corresponde a la velocidad de rotación del planeta. Con tales características orbitales, los satélites de este tipo están siempre por encima del mismo punto, si no se tienen en cuenta las fluctuaciones y "deriva" provocadas por errores en la órbita y anomalías gravitatorias. Observan constantemente un área, que es aproximadamente el 42% de la superficie terrestre, un poco menos que un hemisferio. Estos satélites no permiten observar las regiones de las latitudes más altas y no proporcionan una imagen detallada, pero brindan la posibilidad de un seguimiento continuo de la situación en grandes regiones.
- Satélites polares. Los vehículos de este tipo se mueven en órbitas mucho más bajas, de 850 a 1000 km, por lo que no brindan una amplia cobertura del territorio observado. Sin embargo, sus órbitas pasan necesariamente sobre los polos de la Tierra, y un satélite de este tipo es capaz de “remocionar” toda la superficie del planeta en bandas estrechas (unos 2500 km) con buena resolución en un determinado número de órbitas. Con la operación simultánea de dos satélites ubicados en órbitas polares heliosíncronas, cada región es inspeccionada desdeintervalo de 6 horas.
Descripción general y características de los satélites meteorológicos
Una nave espacial diseñada para observaciones meteorológicas consta de dos módulos: un módulo de servicio (plataforma de satélite) y un portador de carga útil (instrumentos). El compartimento de servicio alberga equipos de energía que proporcionan energía a partir de paneles solares montados en él junto con un radiador y un sistema de propulsión. Un complejo de ingeniería de radio equipado con varias antenas y sensores para monitorear la situación heliofísica está conectado al módulo de trabajo.
El peso de lanzamiento de tales dispositivos suele alcanzar varias toneladas, la carga útil es de una a dos toneladas. El poseedor del récord entre los satélites meteorológicos, el Envisat europeo, tenía un peso de lanzamiento de más de 8 toneladas, uno útil: más de 2 toneladas con dimensiones de 10 × 2,5 × 5 m Con paneles desplegados, su ancho alcanzó los 26 metros. Las dimensiones del GOES-R estadounidense son 6,1 × 5,6 × 3,9 m con casi 5200 kg de peso de lanzamiento y 2860 kg de peso seco. El Meteor-M No. 2 ruso tiene un diámetro de cuerpo de 2,5 m, una longitud de 5 m, un ancho con paneles solares desplegados de 14 m, la carga útil del satélite es de aproximadamente 1200 kg, el peso de lanzamiento fue ligeramente inferior a 2800 kg. A continuación se muestra una foto del satélite meteorológico "Meteor-M" No. 2.
Equipo de satélite científico
Por regla general, los satélites meteorológicos llevan dos tipos de instrumentos como parte de su equipo:
- Resumen. Con su ayuda, se obtienen imágenes fotográficas y de televisión de la superficie de la tierra y los océanos, las nubes, la nieve y la capa de hielo. Entre estos dispositivos se encuentran al menos dos dispositivos de imágenes multizona en diferentes rangos espectrales (visible, microondas, infrarrojo). Disparan a diferentes resoluciones. Los satélites también están equipados con una instalación de exploración de superficie de radar.
- Medición. Por medio de instrumentos de este tipo, el satélite recolecta características cuantitativas que reflejan el estado de la atmósfera, la hidrosfera y la magnetosfera. Tales características incluyen temperatura, humedad, condiciones de radiación, parámetros actuales del campo geomagnético, etc.
La carga útil del satélite meteorológico también incluye un sistema de adquisición y transmisión de datos a bordo.
Recepción y procesamiento de datos en la Tierra
El satélite puede funcionar tanto en el modo de almacenamiento de información con la subsiguiente transmisión de un paquete de datos a un complejo terrestre de recepción y procesamiento, como en la transmisión directa directa. Los datos satelitales recibidos por el complejo terrestre se someten a decodificación, durante la cual la información se vincula por tiempo y coordenadas cartográficas. Luego, los datos de diferentes naves espaciales se combinan y procesan para crear imágenes perceptibles visualmente.
La Organización Meteorológica Mundial adoptó el concepto de "cielos abiertos", declarando el libre acceso a la información meteorológica, sin cifrardatos en tiempo real de los satélites. Para ello, debe disponer del equipo de recepción y el software adecuados.
Sistema Internacional de Observación Meteorológica
Debido a que solo hay una órbita geoestacionaria, su uso requiere la coordinación entre las agencias espaciales y los servicios meteorológicos (así como otros interesados) de diferentes países. Sí, y al elegir órbitas polares bajas en la actualidad, es imposible prescindir de la coordinación. Además, el monitoreo satelital de eventos meteorológicos peligrosos (como tifones) hace necesario unir los esfuerzos de los servicios hidrometeorológicos e intercambiar información relevante, ya que el clima no conoce fronteras estatales.
La armonización de las cuestiones internacionales relacionadas con la aplicación de los sistemas espaciales en la predicción meteorológica es responsabilidad del Grupo de coordinación de satélites meteorológicos de la OMM. El intercambio de sistemas meteorológicos satelitales comenzó ya en la década de 1970. La coordinación en esta área es especialmente importante ahora. Después de todo, la constelación internacional de satélites meteorológicos colocados en órbita geoestacionaria incluye naves espaciales de muchos países: Estados Unidos, países europeos, Rusia, India, China, Japón y Corea del Sur.
Perspectivas de la tecnología espacial en meteorología
Los satélites meteorológicos modernos forman parte del sistema mundial de teledetección de la Tierra y, como tales, tienen serias perspectivas de desarrollo.
En primer lugar, está previsto ampliar su participación en el seguimiento de peligros naturales, desastres naturales, fenómenos peligrosos, en la previsión del cambio climático a largo plazo. En segundo lugar, los satélites meteorológicos de la Tierra, por supuesto, deberían utilizarse cada vez más como herramientas para obtener conocimiento sobre los procesos en la atmósfera y la hidrosfera, así como sobre el estado del campo geomagnético, tanto de valor científico aplicado como fundamental.
