Le temps - un ensemble de phénomènes atmosphériques à relativement court terme - est difficile à prévoir en raison du grand nombre de facteurs qui l'affectent et de la variabilité de leur impact. L'atmosphère terrestre est un système dynamique complexe, par conséquent, pour améliorer la précision des prévisions, il est nécessaire de prendre en compte son état dans différentes régions à chaque instant. Depuis plusieurs décennies, les satellites météorologiques sont un outil nécessaire pour mener des recherches atmosphériques à l'échelle mondiale.
Début des observations météorologiques spatiales
Le satellite qui a montré l'adéquation fondamentale des engins spatiaux pour les observations météorologiques est l'américain TIROS-1, lancé le 1er avril 1960.
Le satellite a transmis la première image télévisée de notre planète depuis l'espace. Par la suite, sur la base d'appareils de ce type, le satellite météorologique mondial du même nom a été créé.system.
Le premier satellite météorologique de l'URSS, Cosmos-122, a été lancé le 25 juin 1966. Il disposait à bord d'équipements de prise de vue dans les gammes optique et infrarouge, permettait d'étudier la répartition des nuages, des champs de glace et de la couverture de neige, ainsi que de mesurer les caractéristiques de température de l'atmosphère du côté jour et nuit de la Terre. Depuis 1967, le système Meteor a commencé à fonctionner en URSS, qui a constitué la base des systèmes météorologiques développés par la suite à diverses fins.
Systèmes météorologiques par satellite de différents pays
Plusieurs séries de satellites, tels que Meteor-Nature, Meteor-2 et Meteor-3, ainsi que des appareils de la série Resurs, sont devenus les héritiers de Meteor. Depuis le début des années 2000, la création du complexe Meteor-3M s'est poursuivie. En outre, le nombre de satellites météorologiques de la Russie comprenait deux satellites du complexe Electro-L. Avec le premier d'entre eux, qui a fonctionné en orbite pendant 5 ans et 8 mois, la connexion a été perdue en 2016, le second continue de fonctionner. Le lancement du troisième satellite de cette série est prévu.
Aux États-Unis, en plus du système TIROS, des engins spatiaux des séries Nimbus, ESSA, NOAA, GOES ont été développés et utilisés. Plusieurs séries NOAA et GOES sont actuellement en service.
Les systèmes météorologiques satellitaires européens sont représentés par deux générations de Meteosat, MetOp, ainsi que les anciens ERS et Envisat, l'un des plus gros appareils lancés en orbite terrestre basse par l'Agence spatiale européenne.
Le Japon ("Himawari"), la Chine ("Fengyun"), l'Inde (INSAT-3DR) et quelques autres pays ont leurs propres satellites météorologiques.
Types de satellites
Les engins spatiaux inclus dans les complexes météorologiques sont divisés en deux types selon les paramètres de l'orbite et, par conséquent, par objectif:
- Satellites géostationnaires. Ils sont lancés dans le plan équatorial, dans le sens de la rotation de la Terre, à une altitude de 36 786 km d' altitude. Leur vitesse angulaire correspond à la vitesse de rotation de la planète. Avec de telles caractéristiques orbitales, les satellites de ce type sont toujours au-dessus du même point, si l'on ne tient pas compte des fluctuations et de la "dérive" causées par des erreurs d'orbite et des anomalies gravitationnelles. Ils observent constamment une zone, qui représente environ 42% de la surface de la Terre - un peu moins d'un hémisphère. Ces satellites ne permettent pas d'observer les régions des latitudes les plus élevées et ne fournissent pas d'image détaillée, mais ils offrent la possibilité d'un suivi continu de la situation dans de grandes régions.
- Satellites polaires. Les véhicules de ce type se déplacent sur des orbites beaucoup plus basses - de 850 à 1000 km, de sorte qu'ils n'offrent pas une large couverture du territoire observé. Cependant, leurs orbites passent nécessairement au-dessus des pôles de la Terre, et un satellite de ce type est capable de "supprimer" toute la surface de la planète dans des bandes étroites (environ 2500 km) avec une bonne résolution sur un certain nombre d'orbites. Avec le fonctionnement simultané de deux satellites situés sur des orbites polaires héliosynchrones, chaque région est étudiée à partir deintervalle de 6 heures.
Description générale et caractéristiques des satellites météorologiques
Un engin spatial conçu pour les observations météorologiques se compose de deux modules: un module de service (plate-forme satellite) et un support de charge utile (instruments). Le compartiment de service abrite des équipements électriques qui fournissent de l'énergie à partir de panneaux solaires montés dessus, ainsi qu'un radiateur et un système de propulsion. Un complexe d'ingénierie radio équipé de plusieurs antennes et capteurs de surveillance de la situation héliophysique est connecté au module de travail.
Le poids au lancement de tels appareils atteint généralement plusieurs tonnes, la charge utile est d'une à deux tonnes. Le détenteur du record parmi les satellites météorologiques - l'Envisat européen - avait un poids de lancement de plus de 8 tonnes, un poids utile - plus de 2 tonnes avec des dimensions de 10 × 2,5 × 5 M. Avec les panneaux déployés, sa largeur atteignait 26 mètres. Les dimensions du GOES-R américain sont de 6,1 × 5,6 × 3,9 m avec près de 5200 kg de poids au lancement et 2860 kg de poids à sec. Le russe Meteor-M n ° 2 a un diamètre de corps de 2,5 m, une longueur de 5 m, une largeur avec des panneaux solaires déployés de 14 m. La charge utile du satellite est d'environ 1200 kg, le poids au lancement était légèrement inférieur à 2800 kg. Ci-dessous, une photo du satellite météorologique "Meteor-M" n° 2.
Équipement satellite scientifique
En règle générale, les satellites météorologiques transportent deux types d'instruments dans leur équipement:
- Vue d'ensemble. Avec leur aide, des images télévisuelles et photographiques de la surface de la terre et des océans, des nuages, de la neige et de la couverture de glace sont obtenues. Parmi ces dispositifs figurent au moins deux dispositifs d'imagerie multizones dans des gammes spectrales différentes (visible, micro-onde, infrarouge). Ils tirent à différentes résolutions. Les satellites sont également équipés d'un système de balayage radar de surface.
- Mesure. Au moyen d'instruments de ce type, le satellite recueille des caractéristiques quantitatives reflétant l'état de l'atmosphère, de l'hydrosphère et de la magnétosphère. Ces caractéristiques comprennent la température, l'humidité, les conditions de rayonnement, les paramètres actuels du champ géomagnétique, etc.
La charge utile du satellite météorologique comprend également un système embarqué d'acquisition et de transmission de données.
Réception et traitement de données sur Terre
Le satellite peut fonctionner à la fois en mode de stockage d'informations avec transmission ultérieure d'un paquet de données à un complexe de réception et de traitement au sol, et effectuer une transmission directe directe. Les données satellitaires reçues par le complexe au sol font l'objet d'un décodage au cours duquel les informations sont liées par des coordonnées temporelles et cartographiques. Ensuite, les données de différents engins spatiaux sont combinées et traitées ultérieurement pour créer des images visuellement perceptibles.
L'Organisation météorologique mondiale a adopté le concept de "ciel ouvert", déclarant le libre accès aux informations météorologiques - non cryptéesdonnées en temps réel des satellites. Pour ce faire, vous devez disposer de l'équipement et du logiciel de réception appropriés.
Système international d'observation météorologique
Parce qu'il n'y a qu'une seule orbite géostationnaire, son utilisation nécessite une coordination entre les agences spatiales et les services météorologiques (ainsi que d'autres intéressés) des différents pays. Oui, et en choisissant des orbites polaires basses à l'heure actuelle, il est impossible de se passer de coordination. De plus, la surveillance par satellite des phénomènes météorologiques dangereux (comme les typhons) nécessite d'unir les efforts des services hydrométéorologiques et d'échanger des informations pertinentes, car le temps ne connaît pas de frontières étatiques.
L'harmonisation des questions internationales relatives à l'application des systèmes spatiaux aux prévisions météorologiques relève de la responsabilité du Groupe de coordination des satellites météorologiques au sein de l'OMM. Le partage des systèmes météorologiques par satellite a commencé dès les années 1970. La coordination dans ce domaine est particulièrement importante maintenant. Après tout, la constellation internationale de satellites météorologiques placés en orbite géostationnaire comprend des engins spatiaux de nombreux pays: les États-Unis, les pays européens, la Russie, l'Inde, la Chine, le Japon et la Corée du Sud.
Perspectives de la technologie spatiale en météorologie
Les satellites météorologiques modernes font partie du système mondial de télédétection de la Terre et, à ce titre, ont de sérieuses perspectives de développement.
Premièrement, il est prévu d'élargir leur participation à la surveillance des risques naturels, des catastrophes naturelles, des phénomènes dangereux, à la prévision des changements climatiques à long terme. Deuxièmement, les satellites météorologiques de la Terre, bien sûr, devraient être de plus en plus utilisés comme outils pour obtenir des connaissances sur les processus dans l'atmosphère et l'hydrosphère, ainsi que sur l'état du champ géomagnétique, valeur scientifique appliquée et fondamentale.
