Есть множество миссий по изучению Земли, которые НАСА запланировало на будущее. Нам нужны все они (и даже больше) для процветания планеты.
Когда большинство людей думают о НАСА, они думают о космосе и Вселенной за пределами нашего мира. НАСА вызывает в воображении изображения людей в космосе, на Луне или в ракетах. С научной точки зрения мы думаем о звездах, туманностях и галактиках в далекой Вселенной, а также о планетах в нашей Солнечной системе и за ее пределами. Но у НАСА есть четыре основные научные цели: астрофизика, планетология, гелиофизика и наука о Земле. По мере приближения Дня Земли именно этот последний - «Науки о Земле» - заслуживает особого внимания. Из космоса мы можем наблюдать за нашей планетой и ее свойствами так, как мы просто не можем увидеть это с Земли. Проблемы, с которыми мы сталкиваемся в нашем мире, от естественных до созданных человеком, требуют от нас понимания того, что происходит, когда и в какой степени. НАСА и проводимые им исследования в области наук о Земле жизненно важны для людей, которые успешно ориентируются и преодолевают погодные и климатические испытания, стоящие перед нами сейчас и в будущем.
Насколько далеко зашла наука, мы до сих пор не до конца понимаем сложную систему, которой является планета Земля. Атмосфера Земли, поверхность, водоемы, замерзшие льды и живые организмы взаимодействуют сложным образом, но образуют единую взаимосвязанную систему. По мере того, как наша планета меняется под воздействием как природных, так и антропогенных факторов, остается только одна надежда на понимание оптимального курса действий: исследовать эти системы с научной точки зрения. Только если у нас есть научное понимание планеты Земля и того, как все эти взаимосвязанные компоненты реагируют на естественные и антропогенные изменения, мы можем успешно надеяться на предсказание климата, погоды и других природных угроз и опасностей.
Что делает Отдел наук о Земле НАСА, возможно, его основная функция заключается в проведении и координации спутниковых и воздушных миссий, которые исследуют как можно большую часть земного шара. Это включает в себя поверхность земли, биосферу, атмосферу, океаны и ледяные шапки и многое другое. Спутниковые изображения, которые вы видите из метеорологических отчетов, измерения температуры Земли, концентрации газа в атмосфере, виды растительности, облачного покрова, ледяного покрова, роста и отступления ледников и многое другое - все это зависит от программы НАСА по наукам о Земле. Существуют фундаментальные научные вопросы о том, как меняется Земля, и без надежных научных данных об этих изменениях невозможно принять обоснованное политическое решение.
Вот почему в ближайшие годы крайне важно, чтобы подразделение наук о Земле НАСА получило полное финансирование для набора из 19 предстоящих миссий, которые оно запланировало. Ничто не заменит точную информацию о системе, которую вы изучаете, и в данном случае система - это планета, на которую мы полагаемся, чтобы поддерживать нас. Вот миссии, которые мы должны выполнить в соответствии с планом - и не потерять финансирование в рамках политической игры - если мы когда-нибудь надеемся узнать соответствующие факты:
- ASCENDS: активное определение выбросов CO2 в течение ночи, дня и времени года. Эта миссия будет измерять количество CO2 в атмосфере в глобальном масштабе без привязки к временам года, широтам или дням/ночам, а также атмосферное давление и температуру. Этот инструмент может летать как отдельная миссия или как компонент более крупной земной обсерватории.
- CLARREO: Климатическая обсерватория абсолютного излучения и рефракции. Эта долгосрочная миссия будет отслеживать широкий спектр радиационных свойств Земли, включая отраженный солнечный свет, чтобы лучше понять и количественно оценить климат Земли и то, как он меняется. Это должно дать самые точные и достоверные климатические данные в истории, а запуск миссии Pathfinder к МКС намечен на 2021 год.
- ECOSTRESS: Эксперимент с космическим тепловизионным радиометром ECOsystem на космической станции. Сколько воды нужно растениям, когда они растут в благоприятных условиях? А когда они в стрессе? Прибор ECOSTRESS будет измерять температуру растений, сколько воды им нужно и как они реагируют на стрессы окружающей среды. Это необходимая информация для сельскохозяйственной/продовольственной безопасности.
- GEDI: исследование динамики глобальной экосистемы. Измерение того, что происходит на поверхности Земли из космоса, - это здорово, но еще лучше узнать о трехмерной структуре поверхности и биосферы, и это то, что GEDI Сделаю. Эта система лазерной локации с высоким разрешением может точно измерять высоту, вертикальную структуру и высоту поверхности лесных пологов и может преподать нам важные уроки о круговороте углерода и воды. GEDI предоставит эту недостающую часть «3D-структуры» для решения основных задач в области управления лесным хозяйством, водными ресурсами, прогнозирования погоды и многого другого.
- GRACE-FO: продолжение спутника GRACE, запуск которого запланирован на 19 мая. Эта миссия будет отслеживать изменения ледяных щитов, ледников, озер и рек, уровня моря и запасов подземных вод. Если мы сможем отслеживать движение воды на Земле, мы сможем лучше понять и количественно оценить круговорот воды в масштабах всей планеты. Результаты этого должны принести пользу всем людям на планете Земля.
- ICESat-2: Спутник льда, облаков и высоты над уровнем моря-2. Этот спутник будет пульсировать лазером 10 000 раз в секунду, испуская примерно 20 триллионов фотонов за раз. С каждым импульсом на спутник будет возвращаться около дюжины фотонов; этого достаточно для измерения высоты ледяных щитов, ледников, морского льда и многого другого с невиданной ранее точностью. Криосфера, представляющая собой замерзшие и ледяные области нашей планеты, находится в центре внимания исследований НАСА в области наук о Земле.
- JPSS-2: Объединенная полярная спутниковая система. На своей умной полярной орбите он дважды в день охватывает всю Землю, получая глобальный охват метеорологических и климатических явлений. Это наиболее важно для смягчения последствий стихийных бедствий; например, мы могли бы сделать намного более точные предсказания урагана Катрина, если бы этот спутник работал в 2005 году. JPSS-1, работающий сегодня, представляет собой величайший набор метеорологических инструментов, когда-либо доступных человечеству. Покрытие зависит от постоянной разработки и запуска последующих спутников JPSS с интервалом примерно один раз в пять лет. Если JPSS-2 не будет запущен к 2023 году, мы потеряем охват, над которым мы так усердно работали.
- Landsat-9: Высококачественные глобальные спутники для съемки земли - один из важнейших инструментов, которыми мы располагаем для понимания нашего земного мира. С начала 1970-х годов программа Landsat предоставляет эти изображения, и Landsat 9, как часть программы США по созданию устойчивых изображений земли, продолжит бесценный отчет Landsat о поверхности Земли после его запуска в 2020 году. Без этой программы мы не смогли бы принимать обоснованные решения о землепользовании.
- MetOp-C, часть POES: полярные оперативные экологические спутники. Совместное сотрудничество ЕКА/НАСА включает в себя предстоящего преемника MetOp-B, который включает в себя пять инструментов, предоставленных НАСА/НОАА. Эти инструменты измеряют отраженную солнечную энергию, излучаемую тепловую энергию, интенсивность радиационных поясов Земли, температуру поверхности океана, атмосферный озон, высоту и покрытие облаков, профиль водяного пара в атмосфере и многие другие задачи. Это будет третий спутник в своей серии (после A и B), и он необходим для поддержания покрытия, которое у нас уже есть.
- NAAMES: Исследование аэрозолей и морских экосистем Северной Атлантики. Какие процессы контролируют функционирование Мирового океана? Как океаны влияют на атмосферные аэрозоли, короткоживущие вещества, облака и климат в целом? Для ответа на эти вопросы будут использоваться корабли, самолеты, спутники и океанические датчики. С NAAMES мы будем лучше информированы о том, как управлять океаном, а также оценивать и прогнозировать изменения в экосистеме.
- NISAR: миссия NASA-ISRO SAR. Это совместное предприятие НАСА и ISRO, космического агентства Индии, будет измерять деформации поверхности, чтобы определить вероятность землетрясений, извержений вулканов и оползней, одновременно контролируя подземные воды, секвестрированный CO2 и определяя вклад нечеловеческой биомассы Земли в глобальный углеродный баланс.
- OCO-3: Орбитальная углеродная обсерватория НАСА 3. Как вы измеряете содержание углекислого газа в атмосфере с точностью, разрешением и охватом, необходимыми для наблюдения за изменением уровня CO2 во времени и пространстве в течение года? С тремя решетчатыми спектрометрами высокого разрешения, которые будут собирать космические измерения атмосферного CO2. Он будет установлен на японском экспериментальном модуле МКС (JEM-EF). Это позволит нам сравнивать космические измерения с существующими наземными и бортовыми приборами. Когда дело доходит до CO2, очень важно сделать это правильно.
- OMG: миссия «Таяние океанов в Гренландии». Ледяные щиты тают не только сверху, но и снизу. Миссия OMG поможет лучше оценить повышение уровня моря, измеряя степень таяния ледяного щита Гренландии снизу, поскольку изменение температуры воды на континентальном шельфе, окружающем Гренландию, будет измерено впервые. Это также улучшит измерения формы и глубины морского дна в ключевых регионах.
- ORACLES: миссия по наблюдению за аэрозолями над облаками и их взаимодействием. Возможно, у него самая ужасная аббревиатура, но он измеряет жизненно важный компонент человеческого загрязнения: последствия сжигания биомассы, особенно на африканском континенте. Эти аэрозоли, образующиеся в результате сжигания биомассы, будут переноситься и накапливаться над облачным покровом в юго-восточной части Атлантического океана, который является радиатором климата. По собственному признанию НАСА, «как подчеркивается в последнем отчете МГЭИК, глобальное представление этих процессов взаимодействия аэрозоля и облака в климатических моделях является самой большой неопределенностью в оценках будущего климата». Это важно.
- PACE: планктон, аэрозоль, облако, спутник экосистемы океана. Общая научная цель состоит в том, чтобы лучше понять, как океан и атмосфера обмениваются углекислым газом, а также показать, как аэрозоли могут способствовать росту фитопланктона в верхних слоях океана. Кроме того, он определит степень и продолжительность цветения водорослей и наметит различные типы производимого океанского хлорофилла. Расширение и расширение долгосрочных наблюдений НАСА обещает лучшее понимание критического компонента биосферы и климата Земли.
- SWOT: спутник поверхностных вод и топографии океана. Совместное предприятие США, Франции, Великобритании и Канады SWOT охватит весь земной шар, чтобы предоставить жизненно важную информацию о реках, озерах, водохранилищах, а также океанах. Полный обзор занимает около 11 дней и станет первым всесторонним обзором пресной воды Земли из космоса. Он будет запущен в 2021 году и будет отображать океаны с разрешением в десять раз лучше, чем наши лучшие спутники сегодня.
- TEMPO: Тропосферные выбросы: инструмент мониторинга загрязнения. TEMPO, который планируется запустить в 2019 году на борту геостационарного спутника связи, будет измерять загрязнение над всей Северной Америкой ежечасно и с высоким пространственным разрешением. Это будет первый в своем роде инструмент, собирающий информацию об озоне, диоксиде азота и других загрязняющих веществах, и все это во имя улучшения наших прогнозов качества воздуха до небывалых ранее уровней.
- TROPICS: Наблюдения за структурой осадков и интенсивностью штормов с временным разрешением с помощью созвездия малых спутников. Тропические широты Земли - это место, где формируются наши самые разрушительные штормы, и они требуют наблюдений с временным разрешением, чтобы показать нам, как тепло и вода текут на протяжении всего жизненного цикла шторма. Всего на низкой околоземной орбите будет летать три группировки CubeSat, которые каждые две секунды будут сканировать спутниковую дорожку, фокусируясь на кислороде, водяном паре, осадках и облачном льду. Мы ожидаем улучшенное разрешение, настраиваемое покрытие и надежность по очень низкой цене.
- TSIS-1: Датчик полного и спектрального солнечного излучения НАСА. Разработанный для измерения как общего солнечного излучения, так и спектрального (в разных длинах волн) солнечного излучения, TSIS-1 крайне необходим для замены старого, устаревшего прибора (прибор TIM) на борту устаревающего SORCE 2003 г. космический корабль. НАСА имеет непрерывный 40-летний рекорд данных об общем солнечном излучении, и ожидается, что TSIS-1 полетит на МКС в конце этого года. Пробел в рекорде был бы огромным поражением.
Ключ к адаптации к меняющемуся миру не только как отдельных людей, но и как человечества требует от нас использования лучших инструментов и информации, имеющихся в нашем распоряжении. Это означает, что нужно обращать внимание на то, что делает Земля, как естественным, так и искусственным образом, и использовать наилучшие доступные данные для принятия наших политических решений. Эти 19 будущих миссий представляют собой краткосрочную и среднесрочную дорожную карту NASA Earth Science, и каждая из этих миссий в настоящее время запланирована, если в будущем не будет неожиданных сокращений. В этот День Земли не просто празднуйте нашу планету только для того, чтобы забыть о ней; помните, что мы делаем, чтобы узнать о нашем мире и почему это ценно. Эта планета - единственная Земля, которая у нас есть, и мы должны быть хорошими распорядителями этого мира. Без качественной научной информации, на которой можно основывать правильные решения, с глобальной точки зрения, мы были бы не более чем животными.