10 фактов об исследовании нашей планеты с помощью космоса
Если вас беспокоит возможность появиться на снимках Google Street View или панорамах Яндекс.Карт, расслабьтесь: есть много других способов заснять вас с орбиты в ходе научных исследований.
Становится даже немного страшно от того, сколько ученые и космонавты могут рассказать о нашей планете — и о нас — с расстояния многих километров.
Использование энергии праздничного света
Едва ли вы могли бы догадаться, что ученые NASA наслаждаются красивыми праздничными огнями городов. Но они не только наслаждаются их видом, так еще и находят им хорошее применение.
За последние несколько лет ученые в NASA, используя спутниковые снимки, создали всемирную картину того, кто какой праздник отмечает — и вы никогда не догадаетесь, зачем. Во время праздников люди отклоняются от своих обычных моделей поведения. Они больше выходят, засиживаются допоздна и зажигают больше света в домах, чем обычно, что очень сильно влияет на мировое использование энергии.
Получить точную картину этого света оказалось на удивление трудно. В 2011 году был запущен спутник, который мог улавливать настолько слабые отблески света, которые зажигаются где-то в отдельных домах у берегов Африки. И тот же спутник также может разобраться в массивах данных, которые приходят из самых населенных областей мира. Спустя год после начала сбора данных ученые поняли, что точно могут сказать, какие страны празднуют какой праздник.
Анализ повышенного использования энергии наводит ученых на другие мысли вроде определения уровня выбросов углерода, как он меняется в течение года и как колеблются энергетические потребности людей. Когда-нибудь эти данные могут привести к появлению способов более эффективного использования энергии.
Измерение солености океана
С запуском спутника Aquarius NASA получает совершенно новую картину уровней солености воды на нашей планете. Aquarius находится в 650 километрах над уровнем планеты и вращается по такой схеме, что покрывает всю Землю каждые семь дней. Будучи способным измерять солености воды с невероятной точностью, спутник уже собрал ошеломительное количество данных за первые два месяца работы — больше, чем мы собрали за последние 125 лет.
Картина, которую он создал, позволяет ученым отслеживать не только уровень солености океана, но и водные потоки, наблюдать за таянием ледников и влиянием движений воды на ледяные шапки. Спутник также картографирует пресноводные течения, позволяя ученым взглянуть на то, как смешивается два разных типа воды.
Запущенный в 2011 году, спутник обошелся NASA в 400 миллионов долларов. Спустя двадцать лет строительства и проектирования маленький космический аппарат наконец поднялся над бескрайними земными водами.
Космическая парфюмерия
Когда дело доходит до использования науки для удивительных, новаторских открытий, которые меняют нашу жизнь к лучшему, последнее, о чем вы подумаете, это создание нового вида духов. Если только не работаете на производителя парфюма International Flowers & Fragrances.
В 1998 году они объединились с NASA, чтобы создать особый вид теплицы для выращивания цветов в космосе. Они упаковали растения, которые мы привыкли видеть на Земле, но после того, как роза провела 10 дней в космосе, она вернулась с на удивление другим запахом. Все зависит от окружающей среды растения, поскольку именно в зависимости от нее оно вырабатывает эфирные масла, которые придают им особый запах. На Земле такие масла вырабатываются для вредителей или опылителей, но в космосе их просто нет.
По мнению ученых, роза, которую они взяли в космос, обладала более сильным запахом, чем ее земные коллеги. Ароматические молекулы взятой в космос розы затем были интегрированы в новые духи. Компании по-прежнему отправляют в космос растения, пытаясь разработать новые отличные духи.
Наблюдение за белыми медведями
Даже сегодня климат Арктики представляет серьезные проблемы для исследователей, которым приходится работать при минусовых температурах. Они настолько жестоки, что некоторые ученые считают, что легче наблюдать за Арктикой из космоса.
В частности, ученые пытаются определить, какое влияние потеря арктического льда оказывает на диких животных, которые выживают на льдах. Ведение точных данных о том, сколько особей остается в диких популяциях, может быть трудным, но благодаря спутниковым технологиям ученые могут точно знать и видеть, сколько белых медведей и куда перемещается.
Исходные данные собирались на всей канадской части Арктики, где находятся самые разные организации — от Бюро управления океанами до Университета штата Миннесота — с помощью спутниковой съемки для ведения записей о медведях. Все было не так просто: ученым нужно было визуальное подтверждение того, что пятна, на которые они смотрят, действительно являются полярными медведями. Но после того, как они убедились в этом, они смогли сопоставить визуальные данные со спутниковыми снимками и контролировать деятельность диких животных, за которыми в противном случае просто невозможно было бы наблюдать.
Измерение гравитации
Масса планеты непостоянна, если измерять ее в разных точках, и это означает, что гравитация тоже меняется в зависимости от того, где вы находитесь в мире. Наиболее заметно это на полюсах, но в общем-то гравитация колеблется везде. Здесь приходятся к месту измерения GRACE. Запущенные в 2002 году, спутники GRACE провели всю свою жизнь составляя карту гравитационного поля планеты и его изменения на протяжении многих лет. Этот проект потребовал два идентичных аппарата, оснащенных технологией GPS, которые могли бы измерять гравитационное влияние планеты на них.
На первый взгляд, звучит не так, будто бы с этим можно измерить многое. Но гравитационные силы — невероятно деликатные, и ученые могут составить точную картину того, как земные события вроде таяния ледника или его сдвига могут изменить гравитацию планеты. Она также позволила им начать строительство точной карты океанического дна, в основе которой лежит взаимодействие подводных горных хребтов и гравитационных сил. По завершении, эти данные раскроют схему географических изменений Земли и, в свою очередь, как это влияет на океанические потоки на поверхности и глубоко под водой.
Картография влажности почвы
В январе 2015 года NASA запустило обсерваторию Soil Moisture Active Passive (SMAP) в трехлетнюю миссию по сбору данных о почве планеты. Независимо от того, над какой погодой на ее высоте 9 километров будет пролетать спутник, его инструменты смогут измерить влажность верхних 5 сантиметров почвы в любой точке мира, не покрытой водой.
SMAP будет записывать довольно много данных с орбиты, поскольку может измерять воду отдельно в почве, в растениях и в частях корней. В более широком масштабе, спутник также сможет сказать, где земля замерзла, хотя и не сможет измерить лед.
Спутник будет путешествовать от полюса до полюса каждые 98 минут, проходя и картографируя одну и ту же область каждые два-три дня и создавая чрезвычайно подробную карту изменений почвенных условий в течение многих лет. Влияние может быть невероятным, поскольку это позволит ученым прогнозировать погодные условия, определять лучшее время для выращивания, сбора и посева сельскохозяйственных культур, предсказывать бури, дождливые сезоны и изменения погодных условий. Заполучив ежегодные данные, они также смогут анализировать изменения погоды от года к году, а также предполагать плохие годы для урожая.
Трехмерное картографирование лесов
Не так давно зеленый свет получил проект Университета штата Мэриленд, которым займется NASA, программа Global Ecosystem Dynamics Investigation, или GEDI. После запуска GEDI сможет создавать невероятно подробные трехмерные изображения лесов планеты.
Проект будет включать в себя серию оптических датчиков и лазеров, которые будут просвечивать лесные кроны и отражаться в космос. Время, необходимое для возврата отражения, наряду с любой интерференцией, которая встретится на пути, будет превращаться в карту леса внизу. План заключается в использовании 16 миллиардов лазерных импульсов каждый год для отображения каждого леса в умеренных и тропических широтах планеты. Эти карты будут такими подробными, что руководители проекта полагают, что смогут оценить возраст каждого дерева в каждом лесу.
Спутник сможет сказать, где начинается крона деревьев, какова ее толщина и как выглядит сам лес. Это, в свою очередь, будет отображаться на подробной карте вместе с тем, как изменения климата и вырубка лесов изменяют лесной покров планеты, как много углерода хранится в деревьях мира и насколько здоровыми являются леса с точки зрения биоразнообразия и присутствия животных.
ECOSTRESS
ECOSystem Spaceborne Thermal Radiometer Experiment (ECOSTRESS) — это еще один из проектов NASA, которые в настоящее время находятся на ранних этапах развития, и его амбициозная цель — отслеживать здоровье растений всего мира. Спутник будет способен проводить высокочастотные измерения с высоким разрешением, которые покажут, как много воды теряют растения вместе с испарениями из почвы. Он также будет наблюдать за температурой отдельных растений по всему миру, измеряя тепло поверхности планеты сравнительно тепловой сигнатуры конкретных растений.
Поскольку все растения нуждаются в определенном количестве воды для выживания, информация спутника сможет выявить проблему до того, как растения на самом деле начнут проявлять признаки стресса, связанные с нехваткой воды. Ученые, которые наблюдают за данными, смогут увидеть неурожаи еще до того, как они случатся, и засушливые условия до того, как растения с ними столкнутся. Самое главное, они будут в состоянии сделать что-то, прежде чем растения начнут умирать.
Спутник будет проходить через одну и ту же площадь в течение каждых четырех дней, составляя постоянно меняющуюся карту домохозяйств, садов и состояния экосистемы. В конечном счете ученые надеются, что смогут передавать эту информацию фермерам, чтобы те делали наилучшие выборы в отношении орошения и полива своих культур. Во многих областях существуют довольно серьезные расхождения относительно мнений, как использовать водные ресурсы, и ECOSTRESS сможет составить общую картину водного цикла планеты, чтобы помочь максимизировать эффективное использование воды и качество урожая.
Карта всего в высоком разрешении
ASTER — продолжительный совместный проект NASA и Министерства экономики, торговли и промышленности Японии — является частью миссии другого спутника, изначально запущенного в 1999 году. ASTER делает невероятно качественные снимки всего, что есть на планете, и наблюдает за весьма интересными вещами.
Одним из самых интересных применений фотографий, взятых ASTER, стала археология. Снимки высокого разрешения выявили такие вещи, как окаменелости, кости и каменные орудия в Олдувайском ущелье в Танзании. По оценкам, эти окаменелости принадлежат самым ранним человеческим цивилизациям в истории, которые жили еще 2,1 миллиона лет назад. Область, которая была раскопана в 1930-х годах, также прячет древнейшие окаменелости человека.
Данные, поступающие от ASTER, демонстрируют невероятное разнообразие удивительных природных явлений. ASTER прогнозирует вулканические извержения, сигнализирует о начале и распространении лесных пожаров, о создании лавовых озер, массивных изменениях в ландшафте планеты из-за эрозии, повышения уровня моря и вырубки лесов. Также его данные помогают наблюдать за охраняемыми районами вроде национальных парков и заповедников.
Картографирование земной воды
США, Канада и Франция сотрудничают в рамках проекта по созданию карты мировых водных путей, которая обещает быть до смешного точной. Миссия Surface Water and Ocean Topography (SWOT) началась в 2007 году с целью создания глобальной картины мировой воды.
Спутник составил карту 90% мировой воды, считывая высоту поверхности с точностью до 0,8 сантиметра. Это обеспечивает беспрецедентный взгляд на океанические течения, о которых мы, до нынешнего момента, практически ничего не знали. До недавнего времени большая часть наших знаний об океанических потоках рождалась в процессе наблюдения за передвижением мусора, но с программой SWOT ученые могут сопоставлять снимки океанических потоков в режиме реального времени с другими данными вроде погодных условий, чтобы составить полную картину того, как меняются воды планеты с течением времени.
Он также сможет предоставить новую информацию о пресноводной воде, крайне важной для всех районов нашего мира. Объем данных, собранных спутником, весьма внушителен — и он поможет нам прогнозировать поведение погоды, чтобы океанические путешествия и навигация стали более эффективными и безопасными.
