الطقس - مجموعة من الظواهر الجوية قصيرة المدى نسبيًا - يصعب التنبؤ بها بسبب العدد الكبير من العوامل التي تؤثر عليه ، وتنوع تأثيرها. الغلاف الجوي للأرض هو نظام ديناميكي معقد ، لذلك لتحسين دقة التنبؤ ، من الضروري مراعاة حالته في مناطق مختلفة في كل لحظة. منذ عدة عقود ، كانت أقمار الأرصاد الجوية أداة ضرورية لإجراء أبحاث الغلاف الجوي على نطاق عالمي.
بداية ملاحظات طقس الفضاء
القمر الصناعي الذي أظهر الملاءمة الأساسية للمركبة الفضائية لرصد الأرصاد الجوية هو TIROS-1 الأمريكي ، الذي تم إطلاقه في 1 أبريل 1960.
القمر الصناعي يبث أول صورة تلفزيونية لكوكبنا من الفضاء. بعد ذلك ، على أساس أجهزة من هذا النوع ، تم إنشاء قمر الأرصاد الجوية العالمي الذي يحمل نفس الاسم.النظام
تم إطلاق أول قمر صناعي للأرصاد الجوية لاتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية ، Cosmos-122 ، في 25 يونيو 1966. كان على متنها معدات للتصوير في النطاقات البصرية والأشعة تحت الحمراء ، مما جعل من الممكن دراسة توزيع السحب وحقول الجليد والغطاء الثلجي ، وكذلك قياس خصائص درجة حرارة الغلاف الجوي على جانبي الأرض ليلاً ونهارًا. منذ عام 1967 ، بدأ نظام Meteor في العمل في اتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية ، والذي شكل الأساس لأنظمة الأرصاد الجوية التي تم تطويرها لاحقًا لأغراض مختلفة.
أنظمة الطقس عبر الأقمار الصناعية لدول مختلفة
العديد من سلاسل الأقمار الصناعية ، مثل Meteor-Nature و Meteor-2 و Meteor-3 ، بالإضافة إلى أجهزة سلسلة Resurs ، أصبحوا ورثة Meteor. منذ بداية العقد الأول من القرن الحادي والعشرين ، استمر إنشاء مجمع Meteor-3M. بالإضافة إلى ذلك ، تضمن عدد أقمار الأرصاد الجوية لروسيا قمرين صناعيين من مجمع Electro-L. مع أولهما ، الذي عمل في المدار لمدة 5 سنوات و 8 أشهر ، انقطع الاتصال في عام 2016 ، ويستمر الثاني في العمل. تم التخطيط لإطلاق القمر الصناعي الثالث من هذه السلسلة
في الولايات المتحدة الأمريكية ، بالإضافة إلى نظام TIROS ، تم تطوير واستخدام المركبات الفضائية من سلسلة Nimbus و ESSA و NOAA و GOES. العديد من سلاسل NOAA و GOES قيد الخدمة حاليًا.
يتم تمثيل أنظمة الطقس الساتلية الأوروبية بواسطة جيلين من Meteosat و MetOp ، بالإضافة إلى ERS و Envisat المتوقفة - أحد أكبر الأجهزة التي أطلقتها وكالة الفضاء الأوروبية في مدار أرضي منخفض.
اليابان ("هيماواري") ، الصين ("Fengyun") ، الهند (INSAT-3DR) وبعض البلدان الأخرى لديها أقمار صناعية خاصة بها للأرصاد الجوية.
أنواع الأقمار الصناعية
تنقسم المركبات الفضائية المدرجة في مجمعات الأرصاد الجوية إلى نوعين وفقًا لمعايير المدار ، وبالتالي حسب الغرض:
- الأقمار الصناعية الثابتة بالنسبة للأرض. يتم إطلاقها في المستوى الاستوائي ، في اتجاه دوران الأرض ، على ارتفاع 36786 كم فوق مستوى سطح البحر. السرعة الزاوية تتوافق مع سرعة دوران الكوكب. مع هذه الخصائص المدارية ، تكون الأقمار الصناعية من هذا النوع دائمًا فوق نفس النقطة ، إذا لم تأخذ في الاعتبار التقلبات و "الانجراف" الناجم عن أخطاء في الدوران والشذوذ الثقالي. إنهم يراقبون باستمرار منطقة واحدة ، وهي حوالي 42٪ من سطح الأرض - أقل بقليل من نصف الكرة الأرضية. لا تسمح هذه الأقمار الصناعية بمراقبة مناطق أعلى خطوط العرض ولا تقدم صورة مفصلة ، لكنها توفر إمكانية المراقبة المستمرة للوضع في مناطق كبيرة.
- الأقمار الصناعية القطبية. تتحرك المركبات من هذا النوع في مدارات أقل بكثير - من 850 إلى 1000 كم ، ونتيجة لذلك لا توفر تغطية واسعة للمنطقة المرصودة. ومع ذلك ، فإن مداراتها تمر بالضرورة فوق قطبي الأرض ، ويمكن لأحد الأقمار الصناعية من هذا النوع "إزالة" كامل سطح الكوكب في نطاقات ضيقة (حوالي 2500 كم) بدقة جيدة في عدد معين من المدارات. مع التشغيل المتزامن لقمرين صناعيين يقعان في مدارات قطبية متزامنة مع الشمس ، يتم مسح كل منطقة منفاصل 6 ساعات.
وصف عام وخصائص أقمار الأرصاد الجوية
تتكون المركبة الفضائية المصممة لرصد الأرصاد الجوية من وحدتين: وحدة خدمة (منصة ساتلية) وناقلة حمولة (أدوات). تحتوي حجرة الخدمة على معدات الطاقة التي توفر الطاقة من الألواح الشمسية المركبة عليها جنبًا إلى جنب مع المبرد ونظام الدفع. مجمع هندسي راديوي مجهز بعدة هوائيات وأجهزة استشعار لمراقبة الوضع الفيزيائي الشمسي متصل بوحدة العمل.
يصل وزن الإطلاق لهذه الأجهزة عادة إلى عدة أطنان ، وتكون الحمولة من طن إلى طنين. صاحب الرقم القياسي بين أقمار الأرصاد الجوية - الأوروبي Envisat - كان وزن إطلاقه أكثر من 8 أطنان ، وهو مفيد - أكثر من 2 طن بأبعاد 10 × 2.5 × 5 م ، مع نشر الألواح ، وصل عرضه إلى 26 مترًا. تبلغ أبعاد GOES-R الأمريكية 6.1 × 5.6 × 3.9 م مع ما يقرب من 5200 كجم من وزن الإطلاق و 2860 كجم من الوزن الجاف. يبلغ قطر جسم الصاروخ Meteor-M رقم 2 2.5 م ، ويبلغ طوله 5 أمتار ، ويبلغ عرضه الألواح الشمسية المنتشرة 14 م ، وتبلغ حمولة القمر الصناعي حوالي 1200 كجم ، ووزن الإطلاق أقل بقليل من 2800 كلغ. أدناه صورة لقمر الأرصاد الجوية "Meteor-M" رقم 2.
معدات الأقمار الصناعية العلمية
كقاعدة عامة ، تحمل أقمار الطقس نوعين من الأدوات كجزء من معداتها:
- نظرة عامة. بمساعدتهم ، يتم الحصول على صور تلفزيونية وصور فوتوغرافية لسطح الأرض والمحيطات والسحب والثلج والغطاء الجليدي. من بين هذه الأجهزة جهازان على الأقل للتصوير متعدد المناطق في نطاقات طيفية مختلفة (مرئية ، ميكروويف ، الأشعة تحت الحمراء). يطلقون النار على قرارات مختلفة. كما تم تجهيز الأقمار الصناعية بمرفق الرادار للمسح السطحي.
- قياس. بواسطة أدوات من هذا النوع ، يجمع القمر الصناعي الخصائص الكمية التي تعكس حالة الغلاف الجوي والغلاف المائي والغلاف المغناطيسي. تشمل هذه الخصائص درجة الحرارة والرطوبة وظروف الإشعاع والمعلمات الحالية للمجال المغنطيسي الأرضي وما إلى ذلك.
تتضمن حمولة القمر الصناعي للأرصاد الجوية أيضًا نظامًا للحصول على البيانات ونقلها على متن الطائرة.
تلقي ومعالجة البيانات على الأرض
يمكن أن يعمل القمر الصناعي في وضع تخزين المعلومات مع الإرسال اللاحق لحزمة البيانات إلى مجمع استقبال ومعالجة أرضي ، وإجراء إرسال مباشر مباشر. تخضع بيانات الأقمار الصناعية التي يستقبلها المجمع الأرضي لفك التشفير ، والتي يتم خلالها ربط المعلومات بالوقت وإحداثيات رسم الخرائط. ثم يتم دمج البيانات من مركبات فضائية مختلفة ومعالجتها بشكل أكبر لإنشاء صور مرئية.
تبنت المنظمة العالمية للأرصاد الجوية مفهوم "الأجواء المفتوحة" ، معلنة حرية الوصول إلى معلومات الأرصاد الجوية - غير مشفرةبيانات الوقت الحقيقي من الأقمار الصناعية. للقيام بذلك ، يجب أن يكون لديك جهاز الاستقبال المناسب والبرامج.
النظام الدولي لرصد الأرصاد الجوية
نظرًا لوجود مدار واحد ثابت بالنسبة إلى الأرض ، يتطلب استخدامه التنسيق بين وكالات الفضاء وخدمات الأرصاد الجوية (بالإضافة إلى خدمات أخرى مهتمة) في مختلف البلدان. نعم ، وعند اختيار مدارات قطبية منخفضة في الوقت الحاضر ، من المستحيل الاستغناء عن التنسيق. بالإضافة إلى ذلك ، فإن المراقبة الساتلية للأحداث الجوية الخطيرة (مثل الأعاصير) تجعل من الضروري توحيد جهود خدمات الأرصاد الجوية المائية وتبادل المعلومات ذات الصلة ، لأن الطقس لا يعرف حدود الدولة.
تنسيق القضايا الدولية المتعلقة بتطبيق النظم الفضائية في التنبؤ بالطقس هو من مسؤولية فريق تنسيق سواتل الأرصاد الجوية داخل المنظمة (WMO). بدأ تقاسم أنظمة الطقس عبر الأقمار الصناعية منذ سبعينيات القرن الماضي. التنسيق في هذا المجال مهم بشكل خاص الآن. بعد كل شيء ، الكوكبة الدولية من أقمار الأرصاد الجوية الموضوعة في مدار ثابت بالنسبة للأرض تشمل مركبات فضائية من العديد من البلدان: الولايات المتحدة والدول الأوروبية وروسيا والهند والصين واليابان وكوريا الجنوبية.
آفاق تكنولوجيا الفضاء في الأرصاد الجوية
الأقمار الصناعية الحديثة الخاصة بالطقس هي جزء من النظام العالمي لاستشعار الأرض عن بعد وبالتالي لها آفاق تطور جادة.
أولاً ، من المخطط توسيع مشاركتهم في مراقبة الأخطار الطبيعية ، والكوارث الطبيعية ، والظواهر الخطرة ، في التنبؤ بتغير المناخ على المدى الطويل. ثانيًا ، يجب بالطبع استخدام سواتل الأرصاد الجوية للأرض بشكل متزايد كأدوات للحصول على المعرفة حول العمليات في الغلاف الجوي والغلاف المائي ، وكذلك حول حالة المجال المغنطيسي الأرضي ، من حيث القيمة العلمية التطبيقية والأساسية.
