Космическая метеорология
В настоящее время на нашей планете действует около 15 тысяч метеостанций, но они не могут дать информацию с огромных просторов океанов, где, в основном, формируются ураганы и тайфуны. Мало наземных станций и в труднодоступных районах суши (пустыни, горы, полярные области и т.д.), а также в Арктике и Антарктиде, которые также называются «кухнями погоды». Поэтому почти 80% планеты долгое время оставались «белым пятном» для метеорологов, пока на помощь ученым не пришла космическая техника.
Начало космической метеорологии было положено в США. 1 апреля 1960 года ракетой-носителем «Тор-Эйбл» на орбиту был запущен первый метеорологический искусственный спутник Земли «Тирос-1». Он проработал около двух с половиной месяцев. Затем девять таких спутников были выведены на орбиту в период 1960-1965 годов. На каждом из них были установлены две малогабаритные телевизионные камеры и практически на половине спутников сканирующий инфракрасный радиометр для получения изображения облачного покрова Земли.
. Первое в мире изображение Земли из космоса (сделано с КА «Tiros-1»)
Первые метеорологические наблюдения в СССР были выполнены с борта Третьего искусственного спутника Земли, запущенного 15 мая 1958 года с космодрома «Байконур». В последующие годы проводились экспериментальные запуски спутников серии «Космос», на которых отрабатывалась новая метеорологическая аппаратура. Так, отдельные устройства для метеонаблюдений были установлены на спутниках «Космос-14» и «Космос-23», которые запускались с космодрома «Байконур» в 1963-1964 годах. Эксперименты же по получению метеорологической информации с помощью искусственных спутников Земли начались с запуска 25 июня 1966 года спутника «Космос-122» с космодрома «Байконур». На этом космическом аппарате была установлена и испытывалась телевизионная, инфракрасная и актинометрическая аппаратура. Телевизионная аппаратура состояла из двух телевизионных камер, с помощью которых производилось наблюдение и съемка облачности и земной поверхности только на освещенной, дневной, стороне Земли, то есть в видимом участке спектра. Камеры обладали хорошей разрешающей способностью, что позволило опознавать облачные образования, начиная с размеров в 3-4 км. Чувствительность телекамер, установленных на борту «Космос-122», давала возможность получать четкие контуры облачных полей и отдельных облаков.
Космический аппарат «Космос-122»
Для наблюдения за облачным покровом на ночной, теневой, стороне планеты использовалась инфракрасная аппаратура, но ее разрешающая способность была хуже, чем у дневных телевизионных камер. Находясь на высоте около 650 км, космический аппарат «Космос-122» «просматривал» вдоль трассы своего полета полосу шириной около 1100 км.
Актинометрическая аппаратура «Космос-122» была предназначена для измерения интенсивности радиации, уходящей от Земли. Эти измерения осуществлялись с помощью нескольких радиометров. Данные об уходящей радиации позволяли рассчитывать температуру поверхности материков, морей и океанов, а также облаков. Последнее давало возможность с достаточной степенью точности рассчитывать высоту верхней границы облачности, что было очень важно для полетов авиации.
Сейчас, уже много лет спустя после запуска «Космоса-122», можно сказать, что он стал прототипом метеорологических спутников первого поколения, которые на протяжении более 10 лет входили в состав советской метеорологической системы «Метеор».
В связи с аварией РН «Союз» на 31-й площадке космодрома «Байконур» и необходимостью скорейшего восстановления старта после нее было принято решение о переносе на Северный полигон отдельных космических программ. В частности, программы «Метеор» — она стала первой народно-хозяйственной космической программой, получившей «постоянную прописку» на космодроме «Плесецк».
28 февраля 1967 года с космодрома «Плесецк» был осуществлен запуск первого спутника серии «Метеор» («Космос-144»), а 27 апреля 1967 года — космического аппарата этой же серии «Космос-156». Запуском этих двух спутников в Советском Союзе было положено начало созданию отечественной метеорологической космической системы «Метеор».
Из воспоминаний полковника Якуба Прокопьевича Савко (командир войсковой части 63551 с 1972 по 1977 год): «Первым космическим аппаратом, который готовился в нашей части, был «Метеор». Монтажно-испытательный корпус еще не был полностью построен, и строители в авральном порядке привели в надлежащий порядок участок N108, на котором и разместилось рабочее место подготовки. Работали днем и ночью, в будни и праздники. Мы знали, что страна нуждается в реальных прогнозах погоды, которые так необходимы для народного хозяйства. И мы гордились тем, что судьба удостоила нас чести участвовать в испытаниях этого космического аппарата. Это был «Космос-144».
Для пополнения орбитальной группировки системы «Метеор» в 1967-1968 годах с космодрома «Плесецк» были запущены еще три спутника: «Космос-184», «Космос-206» и «Космос-226». К моменту этих запусков в СССР была создана сеть наземных средств приема и обработки телевизионной метеорологической информации, которая стала неотъемлемой частью космической метеорологической системы «Метеор», которая, в свою очередь, стала составной частью Всемирной службы погоды. В 1969 году метеосистема «Метеор» была принята в эксплуатацию и включала в себя два-три постоянно работающих на орбите метеорологических спутника, наземные приемные пункты, размещенные по всей территории страны, а также службы контроля состояния бортовых систем метеорологических спутников и управления ими.
Орбиты этих спутников имели высоту около 630 км и периоды обращения вокруг Земли около 97 минут. Наклонение орбиты 81,2 градуса вместо 65 градусов, которое имели все предшествующие метеорологические спутники. Состав научной бортовой аппаратуры космического аппарата был тот же, что у «Koсмос-122». С 26 марта 1969 года советская метеорологическая космическая система начала восполняться спутниками, официально носящими название «Метеор». Именно в этот день с космодрома «Плесецк» была запущена РН «Восток-2М» с космическим аппаратом «Метеор-1-1», первым специализированным метеорологическим спутником СССР. Космический аппарат «Метеор-1-1» имел массу около 1400 кг, длину 5 метров и диаметр 2,5 метра. Две солнечных батареи, автоматически ориентированные на Солнце, были способны предоставлять спутнику необходимое количество солнечной энергии. Кстати, этот спутник, запущенный в марте 1969 года, «отметил» на орбите свой 43-й день рождения и на следующий день, 27 марта 2012 года, сгорел в плотных слоях атмосферы Земли.
Подготовка космического аппарата «Метеор» на техническом комплексе космодрома «Плесецк». Фото 1967 года.
С апреля 1971 года была изменена высота полета спутников: они стали запускаться на орбиты высотой около 900 км. Всего с 1967 по 1977 год с космодрома «Плесецк» был осуществлен 31 запуск спутника серии «Метеор-1» с помощью ракеты-носителя «Восток-2М». Только один пуск, 1 февраля 1969 годы, был неудачным. Из-за аварии со второй ступенью ракеты-носителя спутник упал на Землю.
Картина облачного покрова Земли, полученная при помощи комплекса
телевизионной аппаратуры космического аппарата «Метеор-1»
В дальнейшем космическая метеорологическая система «Метеор» пополнялась спутниками серии «Метеор-2», «Метеор-Природа» и «Метеор-3». Спутники серии «Метеор-2» представляли собой второе поколение отечественных метеорологических спутников. Они оперативно собирали и передавали потребителям глобальную гидрометеорологическую информацию, данные о радиационной обстановке в околоземном космическом пространстве и о состоянии озоносферы. Первый запуск космического аппарата «Метеор-2» состоялся 11 июля 1975 года с космодрома «Плесецк». На орбиту спутник вывела РН «Восток-2М». Всего с космодрома «Плесецк» этой ракетой-носителем было выведено на орбиту девять спутников серии «Метеор-2». Все пуски были успешными. Последний состоялся 28 октября 1983 года.
Подготовка к запуску космического аппарата «Метеор-2» в монтажно-испытательном корпусе космодрома «Плесецк»
Начиная с октября 1978 года космические аппараты «Метеор-2», стартовавшие с космодрома «Плесецк», выводились на орбиту при помощи ракеты-носителя «Циклон-3». Всего состоялось 13 пусков, все они были успешными. Последний запуск спутника «Метеор-2» с космодрома «Плесецк» состоялся 31 августа 1993 года.
Значок, выпущенный в СССР в честь космического аппарата «Метеор»
С 1984 года на околоземную орбиту стали выводить метеорологические спутники нового поколения «Метеор-3». Спутник предназначался для оперативного получения и передачи потребителям в любое время суток гидрометеорологической информации, а также информации о радиационной обстановке в околоземном космическом пространстве и состоянии магнитосферы и озонового слоя Земли. Космический аппарат позволял получать глобальные и локальные изображения облачности, поверхности Земли, ледового и снежного покровов, а также данные для определения температуры верхней границы облаков. Первый запуск космического аппарата «Метеор-3» («Космос-1612») с помощью ракеты-носителя «Циклон-3», который состоялся 27 ноября 1984 года, оказался неудачным. Он закончился аварией на участке полета третьей ступени ракеты-носителя, спутник был выведен на нерасчетную орбиту. Поэтому датой первого запуска считается 24 октября 1985 года. Всего с 1984 по 1994 год с космодрома «Плесецк» было проведено 7 запусков КА «Метеор-3», и только один из них был неудачным. Все спутники запускались с помощью ракеты-носителя «Циклон-3».
К середине 1990-х годов интенсивность запусков космических аппаратов с космодрома «Плесецк» резко снизилась. Многие космические программы сворачивались ввиду отсутствия финансирования. Морально устаревший космический аппарат «Метеор-2» был снят с вооружения. Прекратились и запуски космического аппарата «Метеор-3». Последний пуск состоялся 25 января 1994 года.
Информация, полученная с помощью метеорологических спутников серии «Метеор», позволила составлять оперативные метеорологические карты облачности, ледового и снежного покрова, обнаруживать зарождение ураганов и определять направление и скорость их распространения, различать тип и этапы развития погодных условий, обнаруживать струйные потоки в атмосфере, местные метеорологические явления (шквалы, грозовую активность), исследовать тепловой баланс Земли, определять температуру облачного покрова, поверхности суши и океанов, что значительно повысило качество и оперативность краткосрочных и долгосрочных прогнозов погоды. Спутники «Метеор» стали незаменимым звеном во Всемирной метеорологической системе. Кроме того, весь объем информации, полученный со спутников серии «Метеор», позволял ежегодно экономить по стране около 1 млрд. рублей в год.
В статье использованы материалы, фото и фрагменты из следующих источников:
1. «Северный космодром России». Космодром «Плесецк». 2007 год.
2. «Первый космодром России». Москва. Согласие. 1996 год.
3. «Космодром «Плесецк». Международный космический центр «Плесецк». 1992 год.
4. Информация открытых интернет-источников.
Прогноз погоды интересовал жителей Земли всегда и никогда не перестанет быть интересным в будущем. Его роль трудно переоценить в жизни человечества. Он нужен всем — работникам сельского хозяйства, летчикам и морякам, военным и работникам коммунальной сферы, да и нам с вами, когда мы утром собираемся выходить из дома. Но если нам в повседневной жизни достаточно прогноза погоды на сегодняшний день (брать или не брать зонтик), то специалистам в различных областях экономики нужны долгосрочные и, желательно, точные метеопрогнозы. А для этого необходимы систематические метеорологические наблюдения по всей поверхности Земли.
КОСМИЧЕСКИЕ ПРОГРАММЫ, ВЫПОЛНЯЕМЫЕ
С КОСМОДРОМА «ПЛЕСЕЦК» В 1960-1980-Х ГОДАХ
Часть 5. Космическая метеорология
