Ауа райы – салыстырмалы түрде қысқа мерзімді атмосфералық құбылыстардың жиынтығы – оған әсер ететін факторлардың көптігіне және олардың әсер етуінің өзгермелілігіне байланысты болжау қиын. Жер атмосферасы күрделі динамикалық жүйе болып табылады, сондықтан болжау дәлдігін жақсарту үшін әр сәтте әр түрлі аймақтардағы оның күйін ескеру қажет. Бірнеше ондаған жылдар бойы метеорологиялық спутниктер жаһандық ауқымда атмосфералық зерттеулер жүргізу үшін қажетті құрал болды.
Ғарыштық ауа райын бақылаудың басталуы
Ғарыш аппаратының метеорологиялық бақылаулар үшін іргелі жарамдылығын көрсеткен спутник 1960 жылы 1 сәуірде ұшырылған американдық TIROS-1 болды.
Спутник ғарыштан планетамыздың алғашқы теледидарлық бейнесін жіберді. Кейіннен осы типтегі құрылғылардың негізінде аттас жаһандық метеорологиялық спутник құрылды.жүйе.
КСРО-ның алғашқы метеорологиялық серігі Космос-122 1966 жылы 25 маусымда ұшырылды. Оның бортында оптикалық және инфрақызыл диапазондарда атуға арналған жабдық болды, бұлттардың, мұздықтардың және қар жамылғыларының таралуын зерттеуге, сондай-ақ Жердің күндізгі және түнгі жағындағы атмосфераның температуралық сипаттамаларын өлшеуге мүмкіндік берді. 1967 жылдан бастап КСРО-да Метеор жүйесі жұмыс істей бастады, ол әр түрлі мақсаттар үшін кейіннен жасалған метеорологиялық жүйелердің негізі болды.
Әртүрлі елдердің спутниктік ауа райы жүйесі
Meteor-Nature, Meteor-2 және Meteor-3 сияқты бірнеше серік сериялары, сондай-ақ Resurs сериясының құрылғылары Метеордың мұрагерлері болды. 2000 жылдардың басынан бері Метеор-3М кешенін құру жалғасуда. Сонымен қатар, Ресейдің метеорологиялық спутниктерінің санына Electro-L кешенінің екі спутнигі кірді. Олардың біріншісі орбитада 5 жыл 8 ай жұмыс істеген, 2016 жылы байланыс үзілсе, екіншісі жұмысын жалғастыруда. Осы серияның үшінші жер серігін ұшыру жоспарлануда.
АҚШ-та TIROS жүйесінен басқа Nimbus, ESSA, NOAA, GOES сериялы ғарыш аппараттары жасалып, қолданылды. Бірнеше NOAA және GOES сериялары қазір қызмет етуде.
Еуропалық жерсеріктік ауа райы жүйелері Meteosat, MetOp екі буынымен, сондай-ақ тоқтатылған ЖҚЗ және Envisat – Еуропалық ғарыш агенттігі төмен жер орбитасына шығарған ең үлкен құрылғылардың бірі болып табылады.
Жапония («Химавари»), Қытай («Фэнгюн»), Үндістан (INSAT-3DR) және кейбір басқа елдердің өздерінің метеорологиялық спутниктері бар.
Спутниктердің түрлері
Метеорологиялық кешендерге кіретін ғарыш аппараттары орбитаның параметрлері бойынша және тиісінше тағайындалуы бойынша екі түрге бөлінеді:
- Геостационарлық жерсеріктері. Олар экваторлық жазықтықта, Жердің айналу бағытында, теңіз деңгейінен 36786 км биіктікке ұшырылады. Олардың бұрыштық жылдамдығы планетаның айналу жылдамдығына сәйкес келеді. Осындай орбиталық сипаттамалармен, егер сіз орбиталық және гравитациялық аномалиялардағы қателіктерден туындаған тербелістерді және «дрейфті» ескермесеңіз, осы типтегі жерсеріктер әрқашан бір нүктеден жоғары болады. Олар жер бетінің шамамен 42% -ын құрайтын бір аймақты үнемі бақылайды - жарты шардан сәл аз. Бұл спутниктер ең жоғары ендік аймақтарын бақылауға мүмкіндік бермейді және егжей-тегжейлі суретті бермейді, бірақ олар үлкен аймақтардағы жағдайды үздіксіз бақылау мүмкіндігін қамтамасыз етеді.
- Полярлық жерсеріктері. Бұл түрдегі көліктер әлдеқайда төмен орбиталарда - 850-ден 1000 км-ге дейін қозғалады, нәтижесінде олар байқалатын аумақты кең қамтуды қамтамасыз етпейді. Дегенмен, олардың орбиталары міндетті түрде Жер полюстерінің үстінен өтеді және осы түрдегі бір спутник белгілі бір орбиталарда жақсы рұқсаты бар тар (шамамен 2500 км) жолақтарда планетаның бүкіл бетін «жоюға» қабілетті. Күннің синхронды полярлық орбиталарында орналасқан екі спутниктің бір мезгілде жұмыс істеуімен әрбір аймақ6 сағат аралығы.
Метеорологиялық спутниктердің жалпы сипаттамасы және сипаттамалары
Метеорологиялық бақылауларға арналған ғарыш кемесі екі модульден тұрады: қызмет көрсету модулі (спутниктік платформа) және пайдалы жүк тасымалдаушы (құралдар). Қызмет көрсету бөлімінде радиатор мен қозғалтқыш жүйесімен бірге орнатылған күн батареяларынан қуат беретін қуат жабдықтары бар. Жұмыс модуліне гелиофизикалық жағдайды бақылауға арналған бірнеше антенналармен және сенсорлармен жабдықталған радиотехникалық кешен қосылған.
Мұндай құрылғылардың ұшыру салмағы әдетте бірнеше тоннаға жетеді, пайдалы жүк бір тоннадан екі тоннаға дейін. Метеорологиялық спутниктердің рекордшысы - Еуропалық Envisat - ұшыру салмағы 8 тоннадан астам, пайдалысы - 10 × 2,5 × 5 м өлшемдерімен 2 тоннадан астам. Орнатылған панельдермен оның ені 26 метрге жетті. Американдық GOES-R өлшемдері 6,1 × 5,6 × 3,9 м, ұшыру салмағы шамамен 5200 кг және құрғақ салмағы 2860 кг. Ресейлік «Метеор-М №2» корпусының диаметрі 2,5 м, ұзындығы 5 м, ені 14 м орнатылған күн панельдері бар. Спутниктің пайдалы жүктемесі шамамен 1200 кг, ұшыру салмағы 2800-ден сәл аз болды. кг. Төменде №2 «Метеор-М» метеорологиялық спутнигінің фотосы берілген.
Ғылыми спутниктік жабдық
Әдетте, метеорологиялық спутниктерде жабдықтың бір бөлігі ретінде аспаптардың екі түрі бар:
- Шолу. Олардың көмегімен құрлық пен мұхит бетінің, бұлттардың, қар мен мұз жамылғысының телевизиялық және фотосуреттері алынады. Бұл құрылғылардың арасында әртүрлі спектрлік диапазондағы (көрінетін, микротолқынды, инфрақызыл) кем дегенде екі көп аймақты бейнелеу құрылғылары бар. Олар әртүрлі ажыратымдылықта түсіреді. Сондай-ақ жерсеріктер радар бетін сканерлеу құралымен жабдықталған.
- Өлшеу. Осы типтегі аспаптардың көмегімен спутник атмосфераның, гидросфераның және магнитосфераның күйін көрсететін сандық сипаттамаларды жинайды. Мұндай сипаттамаларға температура, ылғалдылық, радиациялық жағдайлар, геомагниттік өрістің ағымдағы параметрлері және т.б. жатады.
Метеорологиялық спутниктің пайдалы жүктемесі сонымен қатар борттық деректерді жинау және беру жүйесін қамтиды.
Жердегі деректерді қабылдау және өңдеу
Жерсерік кейіннен деректер пакетін жерүсті қабылдау және өңдеу кешеніне жіберу арқылы ақпаратты сақтау режимінде де жұмыс істей алады және тікелей жіберуді де жүргізе алады. Жерүсті кешеніне қабылданған спутниктік мәліметтер декодтауға жатады, оның барысында ақпарат уақыт пен картографиялық координаталар бойынша байланысады. Содан кейін әртүрлі ғарыш аппараттарынан алынған деректер біріктіріліп, көрнекі түрде қабылданатын кескіндер жасау үшін әрі қарай өңделеді.
Дүниежүзілік метеорологиялық ұйым шифрланбаған метеорологиялық ақпаратқа еркін қол жеткізуді жариялай отырып, «ашық аспан» тұжырымдамасын қабылдады.спутниктерден нақты уақыттағы деректер. Ол үшін сізде тиісті қабылдау жабдығы мен бағдарламалық құрал болуы керек.
Халықаралық метеорологиялық бақылау жүйесі
Бір ғана геостационарлық орбита бар болғандықтан, оны пайдалану ғарыш агенттіктері мен әртүрлі елдердің метеорологиялық (сонымен қатар басқа да мүдделі) қызметтері арасындағы үйлестіруді қажет етеді. Иә, және қазіргі уақытта төмен полярлық орбиталарды таңдағанда, үйлестірусіз істеу мүмкін емес. Сонымен қатар, ауа райының мемлекеттік шекарасын білмейтіндіктен, қауіпті метеорологиялық оқиғаларды (тайфундар сияқты) спутниктік бақылау гидрометеорологиялық қызметтердің күш-жігерін біріктіріп, тиісті ақпарат алмасуды қажет етеді.
Ауа-райын болжауда ғарыш жүйелерін қолдануға қатысты халықаралық мәселелерді үйлестіру ДМҰ шеңберіндегі метеорологиялық жерсеріктерді үйлестіру тобының міндеті болып табылады. Спутниктік ауа-райы жүйелерін ортақ пайдалану 1970-ші жылдардың басында басталды. Бұл саладағы үйлестіру қазір ерекше маңызды. Өйткені, геостационарлық орбитаға орналастырылған метеорологиялық спутниктердің халықаралық шоқжұлдызына көптеген елдердің ғарыш аппараттары кіреді: АҚШ, Еуропа елдері, Ресей, Үндістан, Қытай, Жапония және Оңтүстік Корея.
Метеорологиядағы ғарыштық технологияның болашағы
Қазіргі ауа райы жерсеріктері Жерді қашықтықтан зондтау жаһандық жүйесінің бөлігі болып табылады және сондықтан дамудың маңызды перспективалары бар.
Біріншіден, олардың табиғи қауіп-қатерлерді, табиғи апаттарды, қауіпті құбылыстарды бақылауға, ұзақ мерзімді климаттық өзгерістерді болжауға қатысуын кеңейту жоспарлануда. Екіншіден, Жердің метеорологиялық спутниктері, әрине, атмосферадағы және гидросферадағы процестер туралы, сондай-ақ геомагниттік өрістің жай-күйі туралы қолданбалы және іргелі ғылыми құндылық туралы білім алу құралы ретінде көбірек пайдаланылуы керек.
