Науково-популярні статті з різних галузей астрономії

Місія до планети Земля

Я.С. Яцків, академік НАН України, директор ГАО НАН України

В.С. Кислюк, доктор фізико-математичних наук, професор

Головна астрономічна обсерваторія НАН України

Рішенням ООН 1992 рік оголошено Міжнародним роком кос­мосу (МРК). Досягнення людства в дослідженні космічного про­стору загальновідомі. Здійснено чимало космічних проектів, ре­зультати яких істотно вплинули на подальший розвиток фунда­ментальної науки та прискорення науково-технічного прогресу. Сучасне життя на планеті Земля немислиме без космічної техніки та технології — супутників зв’язку, навігаційних та ме­теорологічних супутників тощо. Космонавтика стає однією з найприбутковіших галузей людської діяльності, але особливо від­чутною була б віддача при організації міжнародної кооперації в космічних дослідженнях. Насамперед нашої планети Земля, поверхні та біосфері якої завдано непоправної шкоди протягом останніх десятиріч. Екологічна проблема Землі та ближнього космосу потребує негайного вирішення, і в цій справі важливу роль повинна відіграти міжнародна кооперація у використанні космічної техніки та технології.

При проведенні МРК головний наголос буде зроблений на кооперацію і співробітництво в межах обраних галузей косміч­них досліджень, а також освіти в її широкому розумінні. Біль­ше того, МРК повинен консолідувати зусилля вчених, зокрема й з країн, які практично не беруть участі в космічній діяльності.

Великі надії на проведення МРК покладають астрономи. На XXГенеральній асамблеї Міжнародного астрономічного союзу, яка відбулась у 1938 р. (м. Балтімор, США), була прийнята спеціальна резолюція з приводу відношення МАС до проведення МРК. В ній, зокрема, відзначається, що МРК повинен забезпе­чити широку можливість для подальшої кооперації в межах багатьох галузей науки і технології, які тісно пов'язані з астро­номією і астрофізикою, а тому рекомендовано всім підпорядко­ваним МАС організаціям, комісіям та індивідуальним членам МАС взяти активну участь у підготовці і проведенні МРК.

У травні 1990 р. на форумі космічних агентств по проведен­ню МРК, що відбувся в Японії, згідно з науковою направленістю МРК — «Місія до планети Земля», було прийнято для спільного здійснення десять міжнародних проектів.

1. Глобальні наслідки змін поверхні суші. Такі зміни та їх наслідки вивчаються в різних регіонах земної кулі з точки зору їх впливу на глобальний клімат, біогеохімічні круговороти, ди­наміку екосистеми та біорізновиди. В рамках проекту організо­вуються досить тривалі спостереження (принаймні протягом де­сяти років) та створення чисельних імітаційних моделей. З цією метою будуть використані дані супутників типу «Метеор», «Кос­мос» та інших, отримані за допомогою вдосконалених радіомет­рів, які встановлено на цих супутниках. Таким чином, будуть складені щорічні тематичні карти для деяких регіонів, які ха­рактеризуватимуть зміни властивостей поверхні суші за період з 1975 по 1992 р., а також буде накопичена цифрова ін­формація.

2. Парниковий ефект. Йдеться про вироблення до 1992 р. програми Міжнародного експерименту по виявленню підсилення парникового ефекту, маючи на увазі однозначне розпізнавання проявів його інтенсифікації (насамперед з огляду на вплив цього ефекту на глобальний клімат). Хоча аналіз даних спостережень приземної температури повітря за останнє століття не дав до­стеменного доказу проявів парникового ефекту в підвищенні середньоглобальної температури, проте незаперечним є ріст кон­центрації таких парникових газів, як СО₂, метан, хлорфторвуглецеві сполуки та ін. Стратегія виявлення проявів інтенсифікації парникового ефекту повинна спиратися на спільний аналіз ре­зультатів чисельного моделювання і даних спостережень. Цілком зрозуміло, що вирішення проблеми розпізнавання «сигналу СО₂» потребуватиме, зокрема, відфільтровування внесення в зміни тем­ператури таких факторів, як сонячна активність та вулканічні виверження. Цікавим є дослідження динаміки парникового ефек­ту атмосфер інших планет.

3. Взаємозв’язки океан — клімат. Головна мета проекту — використання супутникової інформації для вивчення впливу на клімат процесів в океані та кріосфері, а також аналіз адекватності (з цієї точки зору) інформації, яку отримають до 1992 р. Особливої уваги потребують зони переходу від стійкого поляр­ного льодового покриву до відкритої поверхні океану; розподіл температури поверхні океану в тропіках; взаємодія атмосфери та океану в енергоактивних зонах; біопродуктивність світового океану. З цією метою будуть використовуватись як високоякісні нові супутникові дані, так і наявні історичні відомості. Зокрема, в рамках проекту буде проведене середньомасштабне прогнозу­вання водоворотів у північно-східній частині Атлантичного океа­ну, льодового покриву в Арктиці та глибоководної конвекції в Гренландському морі.

4. Стратосферний озон у полярних регіонах буде вивчатися на основі спільного аналізу даних наземних та супутникових спостережень для калібровки і оцінки надійності супутникової апаратури, а також вивчення процесів у високоширотній страто­сфері. Планується здійснити в Арктиці та Антарктиді в 1992 — 1993 рр. міжнародні експедиції з використанням наземних, літакових та балонних засобів спостережень. Завдяки цьому будуть отримані дані про озон, з використанням попередніх даних буде визначена міжрічна зміна стратосферного озону в полярних ре­гіонах, поліпшиться модель прогнозування еволюції стратосфер­ного озону в полярних регіонах з урахуванням передбачуваної емісії природних газів та газів, що виникли внаслідок людської діяльності.

5. Біопродуктивність Світового океану. Дослідження в цьому напрямі будуть зосереджені на одержанні, архівації та аналізі глобальної інформації про вміст хлорофіла (фітопланктону) в верхньому шарі Світового океану, за даними спостережень за допомогою встановленого на супутнику сканера кольору берего­вої лінії та іншої аналогічної апаратури; обгрунтуванні алгоритмів відновлення вмісту хлорофілу та їх подальшому вико­ристанні для обробки даних спостережень. Буде використовува­тись ширококутна апаратура для багатоканальних вимірювань яскравості поверхні водних басейнів при високій роздільній здат­ності. Ця апаратура призначена для отримання відомостей про поле вмісту фітопланктону. Для коректної інтерпретації спостережних даних буде максимально використана допоміжна інфор­мація, особливо відомості про швидкість вітру біля поверхні океану, хвилювання та морські течії, які вдасться отримати за допомогою встановлених на супутниках скатерометрів та радіо­висотомірів. У результаті будуть отримані надійно документова­ні й легко доступні історичні каталоги та архіви розподілу пігменту фітопланктону, відповідні статистичні дані про Світовий океан, а також вибрані регіональні моря.

6. Швидкість збезлісення. Головна мета проекту — інвен­таризація лісів та стеження за їх динамікою за даними як існуючих, так і запланованих до запуску супутників. Слід відзначити, що такі дані уже накопичуються починаючи з 1982 р. Особлива увага приділяється проблемам вирубки тропічних лісів та лісо­вих пожеж. У проекті в рамках МРК наголошується на: а) підвищенні надійності та вдосконалення процедур використання бор­тових даних при оцінці стану лісів; б) визначенні процедур сте­ження за динамікою лісів (збезлісення, санітарний стан лісів тощо); в) організації досліджень стану різних великих лісових зон у тропіках (басейн р. Амазонки, Південна Азія, Екваторі­альна Африка) і в північнішій зоні (Скандінавія, Центральна Європа, Північна Америка тощо) з метою створення глобальних оперативних систем моніторінга лісів. У рамках проекту вико­нується декілька програм, у тому числі з глобального моніто­рінга тропічних лісів на основі використання мікрохвильових да­них високої роздільної здатності, а також даних у видимому спектрі і бортових даних; по складанню карт збезлісення бере­гів р. Амазонки; по визначенню межі і динаміки лісонасаджень, включаючи скорочення лісових масивів у регіоні Індокитаю, та ін.

7. Температура поверхні океану.Нагромадження даних щодо температури поверхні океану (ТПО) важливе для вирішення проблем чисельного моделювання глобальних циркуляцій атмосфери і океану. В зв’язку з цим мається на увазі: а) підвищити надійність та репрезентативність даних щодо ТПО з забезпе­ченням їх взаємокалібровки; б) реалізувати методику обгрунту­вання комплексного архіву даних щодо ТПО з забезпеченням їх взаємокалібровки; в) створити регіональні масиви високона-дійних даних; г) удосконалити алгоритми відновлення ТПО.

Передбачається створити три масиви високонадійних даних щодо ТПО з використанням супутникової інформації, які будуть отримані для різних регіонів земної кулі за певні проміжки часу. Серед таких регіонів — західна частина Тихого океану, Північне море, зокрема північна прибережна течія. Японське море з течі­єю Куросіо та східна частина Тихого океану. Остаточний вибір регіонів буде зроблений з урахуванням їх наукового значення, наявності корелюючих даних та можливості огляду наявними приладами.

8. Динаміка полярного льодового покриву. Цей напрям до­сліджень передбачає одержання супутникової інформації з ме­тою аналізу закономірностей річного ходу протяжності льодово­го покриву в Арктиці і в Антарктиді, а також великомасштабної динаміки льодового покриву, яка характеризується, зокрема, дрейфом криг та айсбергів. Подібну інформацію одержать в основному за допомогою пасивної та активної радіолокації. У 1992 р. планується завершити формування репрезентативних даних. Діяльність у рамках даного проекту провадиться в тіс­ному зв'язку з іншими уже діючими проектами, зокрема такими, які реалізуються згідно з програмою Міжнародного року космо­су (визначення продуктивності океану, складання Глобальної енциклопедії і атласу).

9. «Енциклопедія» даних про глобальні зміни навколишнього середовища. її мета — розширення обізнаності широкого кола користувачів про цінність спостережень за Землею з космосу; дати можливість викладачам, студентам, іншим потенціальним користувачам з багатьох країн світу знайомитись з отриманими з космосу даними і засобами їх отримання, включаючи дані, одержані з супутників. Енциклопедія міститиме також відомості про засоби цифрової обробки зображень, системи одержання географічної інформації, а також цифрові та допоміжні дані, які необхідні для контролю за явищами навколишнього середо­вища, в тому числі соціально-економічними. Для того, щоб ін­формація про глобальні зміни стала загальнодоступною, планується створити енциклопедію, в яку увійдуть машинні файли одержаних даних у вигляді растрів, векторів і таблиць, а також інша інформація, що дасть змогу широкій аудиторії вивчати глобальні характеристики в тому вигляді, в якому вони відобра­жені одержаною при дистанційному зондуванні інформацією та картами.

Щоб коло користувачів інформацією про глобальні зміни було якомога ширшим, особлива увага приділятиметься уніфіка­ції стандартів, що дасть змогу використовувати ці дані в краї­нах, що розвиваються. Таким стандартом, зокрема, можуть бути дискети, які широко використовуються в операційних системах персональних комп’ютерів.

10. Атлас глобальних змін навколишнього середовища. Мета проекту — створення довідкового видання, яке міститиме дані про глобальні зміни навколишнього середовища, одержані за допомогою розміщеної в космосі апаратури. Атлас являтиме собою базу наукових знань про глобальні зміни за станом на 1992 р., буде використаний і при розробці нових технологій та методів дослідження навколишнього середовища, запланованих до реалізації до кінця XXст. Це видання повинно більше заці­кавити вчених, учнів, студентів та широкий загал галузями, пов'язаними з наукою про Землю та в унікальних можливостях, які забезпечуються виключно космосом. Методи реалізації цього проекту розроблені таким чином, щоб можна було максимально використати дані, отримані за проектом «Енциклопедія».

Кожен з розглянутих проектів передбачає участь космічних агентств, наукових закладів та науково-виробничих установ бага­тьох країн світу. В СРСР заходи по МРК реалізуються під егідою Ради «Інтеркосмос» при Академії наук СРСР. Внесок Ра­дянського Союзу в здійснення міжнародної програми «Місія до планети Земля» — це в основному виконання комплексної програми досліджень за проектом «Природа», проведення конферен­цій та шкіл, обмін досвідом у космічній діяльності тощо. Проект «Природа» містить комплексні дослідження земної атмосфери, льодового покриву Землі, її лісів, а також комплекс досліджень Сонця та сонячно-земних зв’язків, впливу сонячної активності на природне середовище та багато інших важливих галузей діяльності людини, включаючи урожайність сільськогосподар­ських культур, стан систем енергопостачання тощо.

Міжнародний рік космосу надає конкретну можливість для налагодження міжнародної кооперації, скоординування діяльно­сті в галузі космічних досліджень та розробки планів майбутніх спільних проектів заради збереження нашої планети.

Джерело: Короткий астрономічний календар, 1992 р., С.153—157.