28 февраля 2021 года произошло явно недооцененное публично событие – на высокоэллиптическую орбиту был выведен новый российский космический аппарат «Арктика-М». Этот спутник будет решать задачи оперативной метеорологии, гидрологии, мониторинга климата и окружающей среды в Арктическом регионе. Обеспечивать круглосуточный непрерывный мониторинг северной территории Российской Федерации и морей Северного Ледовитого океана, а также ретрансляцию сигналов системы «Коспас-Сарсат».
Редкая орбита
Большинство спутников дистанционного зондирования Земли расположены на геостационарных или геосинхронных орбитах, достаточно далеко от поверхности нашей планеты. Геостационарная орбита, расположенная над экватором на высоте 35 786 км, – отличный вариант для метеорологических спутников.
С такого расстояния отлично видно Землю целиком, и пусть мелкие детали не различить, можно прекрасно наблюдать за погодой в большинстве регионов планеты. Именно на такой орбите работают с 2011 года российские космические аппараты «Электро-Л» (в настоящее время активны два аппарата, запущенные в 2015 и 2019 годах).
«Электро-Л» обеспечивают российских ученых и метеорологов отличными снимками практически всей земной поверхности, кроме полярных и приполярных регионов. Геостационарная орбита расположена над экватором Земли, и все северные регионы видны «по касательной».
Для того, чтобы исправить эту ситуацию, были созданы спутники серии «Арктика-М». Они будут функционировать на специальной высокоэллиптической орбите типа «Молния». Эта орбита похожа на очень вытянутый эллипс, и большую часть времени на орбите космический аппарат проводит у максимально удаленной от Земли точки, апогея, который для орбиты «Молнии» проходит над Северным полушарием. Это позволяет спутникам «Арктика-М» наблюдать арктические регионы нашей планеты и передавать высокоточные изображения.
Мне сверху видно все
«Арктика-М» похожа на своего предшественника «Электро-Л» и построена на такой же космической платформе «Навигатор». Есть лишь несколько отличий. Например, «Арктике» приходится четыре раза за сутки преодолевать радиационный пояс ван Аллена, расположенный на высоте от 4 до 17 тыс. км над поверхностью Земли. Для этого у космического аппарата специальная усиленная радиационная защита.
Насколько хорошо «Арктика» видит Землю? Раз в 15–30 минут космический аппарат производит съемку Земли с разрешающей способностью от 1 до 7 км на пиксель. То есть объекты размером менее километра не разглядеть, зато отлично видны огромные циклоны и погодные фронты, участки облачности, в общем, все, что требуется для составления подробных карт погоды.
Точность разрешения зависит от диапазона сканирования. «Арктика-М» может работать как в инфракрасном, так и в видимых диапазонах. Инфракрасный диапазон очень нужен во время работы в зимний период, когда на северных территориях полярная ночь.
Кроме этого, космический аппарат осуществляет замер температуры с точностью до 0,1 градуса, передает данные между наземными метеорологическими станциями, а система «Коспас-Сарсат» ретранслирует сигналы от аварийных буев, которыми оснащаются в настоящее время практически все суда. Для того, чтобы обеспечивать круглосуточное наблюдение, требуется как минимум два аппарата «Арктика-М». Предполагается, что второй отправится на орбиту уже в конце 2021 года. Срок службы аппаратов – как минимум семь лет.
Игра вдолгую
Зачем России нужно такое пристальное метеорологическое наблюдение за Арктикой? В первую очередь для составления максимально точной карты погоды. Арктические циклоны, особенно в зимнее время, очень сильно влияют на погоду над территорией России, достаточно вспомнить последние месяцы. При помощи космических аппаратов серии «Арктика» можно будет предсказывать их приход с гораздо большей точностью.
Кроме того, изучение арктических территорий очень важно для ученых. Насколько процесс мирового изменения климата влияет на арктические территории, как меняется ежегодная температура воздуха в полярных областях? Космические аппараты позволят составить точные прогнозы на ближайшие годы и улучшат понимание процессов, происходящих над Северным Ледовитым океаном.
Погодная ситуация в регионе также будет важна для работы Северного морского пути, при помощи которого каждый год все больше судов перевозят газ и другие грузы. Метеорологическая карта этих широт позволит определить наилучшее время для проводки караванов и даже следить за общей ледовой обстановкой в регионе.
Все это показывает, что Россия потихоньку реализует свою арктическую программу, постепенно делая этот регион все более удобным для работы, судовождения и добычи полезных ископаемых. Большинство ученых сходятся на том, что в ближайшие годы климат в северных регионах России будет становиться все более мягким, а в долгосрочной перспективе может стать гораздо более комфортным для жизни.
А значит, самое время готовиться к максимально эффективному использованию этой возможности для страны.
Добывать недоступные прежде полезные ископаемые, водить караваны судов (к слову, проход из Германии в Китай Северным морским путем почти в полтора раза короче, чем классический вариант через Средиземное море и Суэцкий канал). В настоящее время Россия – единственная в мире страна, имеющая на вооружении атомные ледоколы. Суда типа «Арктика» (проект 22220) способны проходить лед толщиной до 2,8 м, а заложенный недавно атомный ледокол «Лидер» (проект 10510) будет способен пробиться сквозь лед толщиной до 4,3 м.
Ведется работа и с улучшением качества жизни. Плавучая атомная электростанция ПАТЭС «Академик Ломоносов» первый сезон давала свет и тепло жителям полярного города Певек.
Российская космическая программа работы с северными территориями не закончится «Арктикой-М». Уже сейчас создаются космические аппараты для работы на низкой околоземной орбите и слежением за ледовым покровом, они помогут в ледовой проводке ледоколов и судов. Анонсирована программа космических аппаратов для обеспечения региона связью и широкополосным интернетом. Россия идет в Арктику, и делает это всерьез. В том числе – из космоса.