За последние годы качество прогнозов погоды российских метеорологов увеличилось многократно. В настоящее время благодаря как постоянной информации со спутников, так и системе метеорологических радаров можно с высокой вероятностью предсказывать погоду как в течение суток, так и на несколько дней вперед.
И немалую роль в этом играет российская метеорологическая спутниковая группировка. Первый метеоспутник «Арктика-М» был запущен в эксплуатацию в 2021 году. В мае текущего года было завершено развертывание на орбите еще трех специализированных метеоспутников «Электро-Л». Несмотря на разные названия, это очень похожие космические аппараты (КА), работающие для снятия метеорологической информации по всему миру. Для их создания еще в 2005 году НПО им. Лавочкина была разработана спутниковая платформа «Навигатор», специально приспособленная для астрофизических и метеорологических исследований.
Все эти аппараты – метеорологические, но «Арктика-М», как и следует из ее названия, специализируется на передаче метеоинформации из полярных широт. И вот теперь 16 декабря с космодрома Байконур состоялся успешный пуск ракеты-носителя «Союз-2.1б» с космическим аппаратом «Арктика-М» № 2 на борту. Он усилит возможности российской спутниковой метеогруппировки, прежде всего с точки зрения регулярности передачи данных.
К слову, российские космические обсерватории «Спектр-Р» и «Спектр-РГ» собраны на такой же платформе. Ее отличительная особенность – большой объем топлива для коррекции положения космического аппарата: 357 килограммов гидразина, это почти четверть от веса спутника.
Главный инструмент целевой аппаратуры данного вида КА – многозональное сканирующее устройство гидрометеорологического обеспечения. Оно способно делать снимки в трех видимых каналах и семи каналах инфракрасного диапазона. Это позволяет отслеживать появление и движение облаков, грозовых фронтов, циклонов и других подобных атмосферных явлений. Спутник измеряет температуру поверхности суши и моря, количество водяного пара в атмосфере. Все это предоставляет метеорологам необходимые данные для максимально точных прогнозов погоды.
Видимое разрешение спутникового сканера – один километр на пиксель, инфракрасное – четыре километра на пиксель. Да, не очень подробно, но для метеорологии этого достаточно, зато с геостационарной орбиты спутник видит весь земной шар целиком. Посмотреть на полученные снимки практически в режиме реального времени можно здесь.
Помимо этого, «Арктика-М» несет на борту системы, обеспечивающие передачу аварийных сигналов от судов, терпящих бедствие.
«Система из КА «Электро-Л» и «Арктика-М» действительно уникальна. Она способна обеспечить постоянный оперативный гидрометеорологический мониторинг всей территории России и арктических областей со стабильным качеством и подходящей частотой наблюдений, – говорит завлабораторией «Центр коллективного пользования данными спутникового мониторинга Земли «ИКИ-Мониторинг», кандидат технических наук Михаил Бурцев.
«Электро-Л» – это геостационарная часть системы, спутники с неплохой по мировым меркам съемочной аппаратурой. Такие спутники традиционно используются для глобального мониторинга, но у них есть один серьезный недостаток: полярные области выше примерно 70-й широты с них наблюдаются очень плохо из-за искажений на изображениях.
Для наблюдения полярных областей традиционно используются низкоорбитальные спутники, но они не могут обеспечить частоты наблюдений, сопоставимой с геостационарами. Именно поэтому было реализовано уникальное технологическое решение – «Арктика-М», квазигеостационарные КА на высокоэллиптических орбитах типа «Молния». Большинство космических аппаратов работает на близких по форме к окружности круговых орбитах. Другое дело орбита «Молния», на которой находятся спутники «Арктика-М». Она представляет собой сильно вытянутый эллипс. В своем перигее (ближайшей точке к Земле) спутник пролетает на высоте всего 1000 километров, а в апогее более 39 000, что дальше геостационарной орбиты. Вот как раз, когда «Арктика-М» находится далеко от Земли, она и снимает арктические области земного шара.
Почему именно Арктика? Дело в том, что в России характерно формирование погоды именно в северных областях. Зимой из Арктики к нам приходят большие холодные антициклоны, формирующиеся там.
Кроме того, в этих широтах проходит Северный морской путь, важнейшая для нашей страны транспортная артерия. А знать метеокарту очень важно для экипажей судов, идущих по СМП. Для этого и трудится «Арктика-М». Таким образом, группировка этих спутников будет обеспечивать надежность функционирования важнейшего для России транспортного маршрута.
Орбита, на которой будет работать «Арктика-М», важна по целому ряду параметров. На протяжении примерно половины 12-часового витка спутник проходит над Северным полушарием на высотах, сопоставимых с высотой геостационарной орбиты, и имеет возможность съемки всего диска Земли с высокой частотой, пусть и с несколько непривычного ракурса. Съемочная аппаратура на них практически такая же, с поправкой на особенности съемки, что и на «Электро-Л», что достаточно важно.
«Одного спутника каждого типа для качественного мониторинга, конечно, недостаточно, почему и нужно говорить именно о системе, – поясняет Бурцев. – Если говорить о спутниках «Электро-Л», то чтобы иметь возможность наблюдать всю территорию России, а также Атлантику и Тихий океан, существенно влияющие на атмосферные процессы, со стабильным качеством без искажений, необходимо не меньше трех действующих КА, разведенных по соответствующим точкам стояния. Сегодня так и есть – «Электро-Л» №№ 2, 3 и 4 работают в точках 14,5 градуса западной долготы, 76 и 165 градусов восточной долготы соответственно».
Что же касается «Арктики-М», поскольку съемка ведется на протяжении шести с половиной часов из 12 на каждом витке, для бесперебойной съемки в режиме 24/7 необходимо два действующих аппарата, работающих в противофазе. «С выводом КА «Арктика-М» № 2 такая конфигурация и будет достигнута, так что можно будет говорить о полноценном развертывании системы. Конечно, идеальным было бы наличие на орбитах еще и хотя бы одного КА каждого типа в качестве резерва, но это уже более далекая перспектива», – считает Бурцев.
С учетом планируемого запуска еще одного «Электро-Л» в 2024 году Россия планомерно реализует устойчивую группировку, способную выдавать метеорологические данные 24 часа в сутки с любого места Земли. А это важно не только обычным жителям, но и военным, спасателям, службам обеспечения и практически любым транспортным специалистам. Это вопрос государственной безопасности, научных исследований и комфорта жизни.
Важное преимущество спутниковой группировки – в ее полностью отечественном происхождении и контроле. Еще в марте Роскосмос заявлял, что группировка спутников «Электро-Л» позволяет наконец отказаться от использования Россией метеоданных, полученных из-за рубежа. Совместная работа группировки «Электро-Л» и «Арктики-М» еще больше укрепляет российский космический и метеорологический суверенитет, теперь уже с акцентом на получение данных из полярных широт.