Великий космічний брат, Geo - Непізнаний світ Земля
«Ми відразу запустили кампанію в інтернеті», — згадує він. Десятки тисяч людей підписують звернення до ООН із вимогою розслідувати заворушення в Оші. Створюється міжнародна комісія.
Вперше правозахисники отримали підтримку із космосу шість років тому. Тоді супутникові знімки підтвердили дані про знесення стихійних поселень навколо Хараре, ініційований владою Зімбабве. Тоді без даху над головою лишилося близько 700 тисяч людей. З того часу завдяки супутникам правозахисники змогли дізнатися правду про події та в інших «гарячих точках»: на Шрі-Ланці, у Південному Судані. І зовсім недавно – у Сирії.
Для супутників нема секретів. Зверху видно навіть те, що коїться у «закритих» районах: спалені будинки, покинуті квартали та наметові табори, що дозволяють судити про кількість біженців. Знімки з космосу допомагають знайти місця масових поховань та таємні тюремні табори, виявлені нещодавно у Північній Кореї. "Супутникова розвідка робить таємне явним", - говорить Крістоф Кеттл.
Зараз на навколоземній орбіті налічується 1016 супутників, що діють, майже половина з них належать США. Але якщо за часів «холодної війни» доступ до супутникових фотографій мали лише військові та розвідслужби, то тепер багато хто з них розсекречений. Більше того, на ринок виходять нові «гравці» — приватні оператори систем супутникового зондування. Наприклад, американські компанії DigitalGlobe та GeoEye. Їхні супутники здатні робити знімки майже такої ж якості, як військові аналоги. Замовлення на зйомку конкретного об'єкта коштує 3000 євро за кадр. А купівля архівного знімку — кількасот євро.
Щодо України, то зараз на орбіті працюють лише чотири вітчизняні супутники-фотографи. 95 відсотків знімків дляУкраїнські потреби роблять американські, французькі і навіть індійські апарати.
Американське та Європейське космічні агенції НАСА та ЄКА також відкрили доступ до великої частини своїх супутникових фотоархівів. Причому безкоштовно. Тому екологи та експерти гуманітарних організацій, кліматологи, економісти та навіть археологи все частіше вдаються до допомоги космічних спостерігачів.
Завдяки супутниковій зйомці географи з університету Єни (Німеччина) спромоглися нанести на карту рослинні зони в національному парку Крюгера (ПАР). І з'ясувати, чи вистачить там корми для швидкої популяції слонів.
Інший приклад: результати аналізу космічної зйомки змусили забити на сполох бразильську владу. Виявилося, що за перші три місяці 2012 року було вирубано 388 квадратних кілометрів сельви: майже втричі більше, ніж за період попереднього року.
За супутниковими знімками, археологи виявили в Месопотамії залишки численних доісторичних поселень. В Антарктиці група вчених вистежила десять раніше невідомих колоній імператорських пінгвінів.
За зміною яскравості нічного освітлення, що реєструється з космосу, вчені оцінюють економічне зростання в країнах, що розвиваються. У Франції міністерство рибного господарства використовує два радіолокаційні супутники, щоб стежити за браконьєрами у водах архіпелагу Кергелен в Індійському океані. Це допомагає знизити обсяг нелегального вилову риби майже на 90 відсотків.
День за днем сканують космічні спостерігачі нашу планету, реєструючи силу та напрямок морських течій, землетрусу, спеку, рівень забруднення вихлопними газами та зростання великих міст.
"Глобальні проблеми потрібно розглядати глобально", - упевнений Фолькер Лібіг, директор Європейського інституту космічних досліджень (ESRIN) іза сумісництвом куратор програми супутникового геомоніторингу Європейського космічного агентства.
Вже з 1966 метеорологічні супутники спостерігають за земною поверхнею з метою вивчення екосистеми. Але сучасні технології дозволяють використовувати всебічний підхід, адже всі процеси на Землі взаємопов'язані: викиди парникових газів порушують тепловий баланс планети, що впливає на погоду та стан льоду на полюсах. Це своє чергу впливає на морські течії, яких залежить клімат, отже, і частота стихійних лих і врожайність.
Всі ці чинники окремо доступні вивчення і Землі. Але простежити за їхньою взаємодією у глобальному масштабі можна лише з космосу.
Наочний приклад – велике виверження вулкана. Щоб визначити в масштабах планети концентрацію викинутого в атмосферу вулканічного попелу на кожні 100 кілометрів, знадобиться 51 тисяча вимірювальних станцій. І армія спеціалістів. А супутник збере ці дані буквально на льоту.
З середини 1990-х років Європейське космічне агентство – лідер у сфері космічного геомоніторингу. І це при тому, що в арсеналі Євросоюзу — лише 20 цивільних і 12 військових супутників. 2011 року понад 20 відсотків бюджету ЄКА пішло на фінансування проектів супутникового спостереження за Землею. Для порівняння: набагато багатша американська агенція НАСА виділяє на ці потреби вдвічі менше.
Європейці запускають супутники, що виконують нові завдання: від аналізу хімічного складу атмосфери до вимірювання магнітного поля Землі. Але головним секретом їхнього успіху є «Енвісат», супутник для моніторингу навколишнього середовища.
На практиці він пропрацював удвічі довше. І щодня посилав на Землю по 280 гігабайт інформації, що послужила матеріалом майже длячотири тисячі дослідницьких проектів. Він заміряв підйом рівня Світового океану та атмосферну концентрацію оксиду азоту в районах активного судноплавства, відстежував наслідки посух у Східній Африці та землетрусів у Японії.
Але «Енвісат» був лише прелюдією до ще більш амбітної програми GMES – «Глобальний моніторинг довкілля та безпеки», розробленої ЄКА. Незабаром спостереженням за океанами, континентами та атмосферою візьмуться сім супутників нової серії «Сентинель» («Страж»).
Завдяки високоточним радарам і оптичним сенсорам деякі з них зможуть навіть реєструвати ознаки стихійних лих, що насуваються: повеней, зсувів і вивержень вулканів. Інші контролюватимуть дотримання зобов'язань щодо зниження викидів парникових газів. І засікати нелегальні плантації опійного маку та коки.
«Вартові» втілюють нову тенденцію у геомоніторингу. Громіздкий «Енвісат» був надто дорогим. «За невдалого старту ми втратили б два мільярди євро», — каже Лібіг. А його наступники з вузькою спеціалізацією менші за розміром. І дешевше.
Один із апаратів останнього покоління — гляціологічний супутник «Кріосат», який робить неоціненний внесок у вивчення земної екосистеми.
На відміну від гляціологічних супутників попереднього покоління «Кріосат-2» реєструє не лише площу, а й товщину льодового покриву. У цьому йому допомагає унікальний інтерферометричний альтиметр, який вимірює відстань між поверхнею води та верхнім шаром морських льодів. Виміри проводяться регулярно в тих самих районах, що дозволяє стежити за всіма змінами.
"В Антарктиці ми зможемо відстежувати зміну товщини льодового покриву суші в діапазоні до 1,3 міліметра на рік", - говорить Паррінелло. За допомогою наземних вимірівзафіксувати такі нюанси майже неможливо. Тим більше у масштабах цілого континенту.
Такий високоточний дистанційний геомоніторинг можливий завдяки прориву розвитку радіолокаційної технології, що почався в 1990-і роки. При скануванні будь-яких об'єктів земної поверхні з космосу майже завжди використовується той самий принцип: супутник посилає у напрямку Землі електромагнітні хвилі, а потім антени вловлюють відбиту від її поверхні луну. Він ніби «висвітлює» об'єкт, а потім «зчитує» його зображення по відсвітах. Так можна отримувати тривимірні проекції. Якщо у польоті супутник кілька разів «висвітлює» радаром одну й ту саму точку на Землі, то при накладенні цих знімків виникає стереоскопічний ефект.
Радар має дві головні переваги перед оптичними камерами, здатними вести зйомку тільки у видимому світлі. По-перше, ні нічна темрява, ні хмари йому не завада. А по-друге, його можна налагодити так, щоб він міг зазирнути навіть під землю.
Тому радарне зондування використовується для пошуку підземних джерел води. 2002 року стартував проект ЄКА «Тигр». Його мета – допомогти країнам Африки вирішити проблеми водопостачання. Дані супутникових вимірів служать орієнтиром під час виборів найкращих місць для буріння артезіанських свердловин. Дозволяють проводити аналіз якості води в річках та озерах. І визначати райони з виснаженими водними ресурсами через надмірний водозабір.
У марокканській долині Сус на південь від хребта Високий Атлас випадає лише 200 міліметрів опадів на рік. Очевидно недостатньо для природного зрошення. Тут за допомогою супутників були виявлені райони з найінтенсивнішим споживанням води та використанням підземних вод. А також низини, в яких накопичується дощова вода і, просочуючись у ґрунт,поповнює підземні запаси. І території, де грунт, що ущільнився через вирубку лісу, погано вбирає дощову воду. В результаті вийшла гідрографічна карта місцевості, завдяки якій влада країни може раціональніше використовувати водні ресурси.
У ході іншого проекту в рамках програми «Тигр» супутникові знімки допомогли простежити зростання водоростей в озері Гієр на півночі Сенегалу — головному джерелі питної води для столиці країни Дакара.
А в Буркіна-Фасо, одній із найбідніших країн Африки, вчені обирають за даними супутникової радіолокації місця для буріння артезіанських свердловин. Для цього порівнюється серія супутникових знімків, зроблених у різний час. При їх накладенні чітко видно всі зміни природного ландшафту, наприклад, зони з багатою рослинністю або періодично пересихаючими грунтами. Так можна судити про наявність чи відсутність підземних джерел води. «Ми, звичайно, не можемо точно вказати, де залягає вода, — каже один із фахівців. — Але можемо визначити райони, де є велика ймовірність її виявити. А це заощаджує і час, і гроші».
З недавніх пір у проекті «Тигр» задіяний ще один європейський супутник СМОС, призначений для стеження за вологістю ґрунту та солоністю океанічних та морських вод. Він був запущений на орбіту 2009-го і веде спостереження з висоти 758 кілометрів. Зовні супутник схожий на вертоліт із трьома лопатями. У них вмонтовано 69 антен, які працюють як один потужний детектор. Він не лише сканує Землю електромагнітними хвилями, а й вимірює її природне радіотеплове випромінювання.
Чим вище вологість грунту та солоність морської води, тим слабше випромінювання. Тому для виміру обох параметрів достатньо одного приладу. Рівень вологості ґрунту на континентах - ключовий критерій дляметеорології. По ньому можна прогнозувати опади, температуру та врожайність. Але це не все. Завдяки даним супутника виявляються регіони, схильні до висушення, скорочення лісів і ризику лісових пожеж. Коли в 2012 році на Таїланд обрушилися катастрофічні зливи, ЄКА склала карти з розміткою зон, де ґрунт ще може ввібрати воду або вже перенасичений вологою. У майбутньому такі карти дозволять прогнозувати ситуацію на випадок повені. І евакуювати людей із найнебезпечніших районів.
Світове потепління, надмірний водозабір, масова забудова. Супутникове спостереження неспроможна зупинити такі процеси, але може допомогти оцінити їх масштаб і знайти винуватців. Для цього ще 2002 року було створено Європейське агентство морської безпеки (EMSA). Одне з його завдань — допомога усунення наслідків розливів нафти внаслідок аварій танкерів або нелегального скидання відпрацьованого палива у море. Вже кілька років агентство в середньому 2300 щорічно користується супутниковими знімками.
З вікон кабінету Дірка Рейхенбаха в Управлінні з надзвичайних ситуацій на морі в Куксхафені на півночі Німеччини відкривається вид на гирло Ельби. Повз пливуть суховантажі, контейнеровози, танкери. 46-річний хімік виконує особливу місію в акваторії Північного моря та Балтики. «Для патрулювання моря та виявлення нафтових плям у нас є два літаки із сучасними радарами», — каже він. Турбогвинтові машини з синім написом Pollution Control («Контроль за забрудненням») на борту готові до вильоту цілодобово.
На перетворення радарного супутникового сигналу в чорно-білий знімок потрібно всього півгодини. Світлі крапки на ньому – кораблі в морі. А темні лінії та плями – аномалії на водній поверхні. «Це можуть бути водорості, – пояснює Рейхенбах. — Або нафтовіплями. Як тільки надходить сигнал тривоги, ми вилітаємо на місце».
Максимум за годину після прольоту супутника над наглядовою територією з аеродрому в Куксхафені злітає літак-розвідник. Якщо поблизу нафтової плями знаходиться корабель, з якого могло бути скинуто паливо, то знімок з космосу звіряється з його маршрутом. Він простежується з запису радіосигналів судна.
Так можна визначити, чи цей корабель був у цьому місці в момент появи плями. Завдяки цій системі вдається знайти винуватця кожного п'ятого випадку забруднення нафтою Північного та Балтійського морів. І поступово такі інциденти стають дедалі рідшими. «Капітани знають, що їх можуть спіймати на місці злочину», — резюмує Рейхенбах.
У рамках європейської програми Глобального моніторингу довкілля супутники задіяні у пошукових, а й у рятувальних операціях. «Завдяки їм ми в режимі реального часу дізнаємося про повені та землетруси», — каже Філіп Баллі. 44-річний французький учений — представник агентства ЄКА у центрі «Міжнародної хартії з космосу та великих катастроф». Це щось на зразок космічної варти, що відстежує катастрофи на Землі.
З космосу помітні як видимі об'єкти. Шляхом порівняння знімків, зроблених до та після землетрусу, можна встановити рівень підйому та просідання ґрунту аж до міліметра.
Для цього використовується радарна інтерферометрія, що дозволяє реєструвати найменші рухи земної кори. Супутник робить високоточні знімки радарні однієї і тієї ж ділянки земної поверхні з різних дистанцій. А потім заміряє відбиту хвилеву луну. При зіставленні знімків виявляється характерна зміна профілю хвиль там, де земля піднялася, просіла чи зрушила горизонталлю.
Людство давно мріє навчитися передбачати землетруси та виверження вулканів. Можливо завдяки космічним технологіям це скоро стане реальністю.
Ще нещодавно вчені нарікали, що за більшістю діючих вулканів на Землі спостереження взагалі не ведеться. А якщо й ведеться, то нерегулярно. Хоча багато хто з них вважається вкрай небезпечним. Щонайменше 500 вогнедишних гір у найближчому майбутньому візьмуть під нагляд орбітальні варти.