Pământul a primit primul său satelit artificial acum 60 de ani, când lansarea unei mingi bipăitoare numită Sputnik în 1957 a dat startul Erei Spațiale. Mii de alți sateliți, mai sofisticați, au urmat de atunci, iar aproximativ 1.400 sunt operaționali astăzi, incluzând o varietate de instrumente științifice interesante, cum ar fi telescoapele spațiale. Cu toate acestea, în timp ce acești sateliți științifici se concentrează adesea spre exterior, folosindu-și înălțimea pentru o vedere mai bună a universului, orbita Pământului oferă, de asemenea, o perspectivă vitală asupra altceva: Pământul însuși.
Sateliții de observare a Pământului joacă acum multe roluri importante, chiar de salvare a vieților, în întreaga lume, iar unii dintre cei mai puternici sunt gestionați de două agenții americane: Administrația Națională Oceanică și Atmosferică (NOAA) și Administrația Națională Aeronautică și Spațială (NASA). Acești sateliți oferă servicii bine-cunoscute, cum ar fi ajutorul pentru a prezice și urmări furtunile periculoase, dar oferă și o gamă largă de beneficii mai puțin cunoscute. Și având în vedere rapoartele recente despre posibile tăieri bugetare drastice pentru divizia de sateliți a NOAA — alături de preocupări similare cu privire la Observatorul Pământului al NASA — poate că acele beneficii sunt puțin prea puțin cunoscute.
Pentru a arunca mai multă lumină asupra motivului pentru care sateliții americani de observare a Pământului sunt atât de valoroși și de ce avem nevoie de atât de mulți dintre ei, iată o privire mai atentă asupra unora dintre sateliți și a ceea ce fac aceștia de fapt.
Anticiparea tornadelor
Sateliții de observare a Pământului sunt instrumente critice pentru prognozarea tuturor tipurilor de evenimente meteorologice severe. Sateliții NOAA oferă un flux de informații deosebit de valoros, imagini constante cu furtunile și înnorările, măsurând temperaturile de suprafață și monitorizând precipitațiile, printre multe alte sarcini.
„Acest flux neîntrerupt, 24/7, de informații esențiale despre mediu este coloana vertebrală a modelării sofisticate computerizate a Serviciului Național de Meteorologie pentru a crea prognoze și avertismente pentru evenimente meteorologice severe”, explică NOAA, „salvând astfel vieți și protejând comunitățile locale.”
Tornadele, de exemplu, sunt fenomene complexe care pot fi dificil de prezis, așa că avem nevoie de o varietate de date pentru a ne informa modelele și prognozele. Aceasta include informații de la aeronave și senzori de suprafață, dar sateliții pot oferi date unic valoroase despre furtunile severe — și despre orice tornade pe care le pot genera. Aceste date sunt introduse în modele computerizate sofisticate care pot calcula următoarele mișcări probabile ale atmosferei și oferă, de asemenea, detalii mai directe despre factori precum variațiile canalului de umiditate și rotația norilor care pot îmbunătăți prognozele de tornade.
Diferiți sateliți transportă diferite tipuri de instrumente, iar datele lor variate pot fi sintetizate pentru a crea o imagine mai completă decât ar putea oferi un singur satelit singur. Iar noile tehnologii fac flota de sateliți a NOAA și mai valoroasă — satelitul GOES-16 a fost adăugat la sfârșitul anului 2016, parte a sistemului Geostationary Operational Environmental Satellite (GOES), și este deja un „factor de schimbare a jocului”, spune agenția. Poate scana Emisfera Vestică la fiecare 15 minute, continentul american la fiecare 5 minute și zonele cu vreme severă la fiecare 30 până la 60 de secunde, toate în același timp. Oferă mai multe benzi spectrale cu rezoluție mai mare și viteză mai rapidă ca niciodată, și printre alte beneficii, oferă timpi de avertizare crescuți pentru furtuni și tornade.
Informații despre fulgere
Un instrument impresionant din arsenalul GOES-16 este Detectorul Geostaționar de Fulgere (GLM), primul detector de fulgere al planetei pe o orbită geostaționară. GLM caută continuu fulgere în Emisfera Vestică, oferind date care le pot indica prognotiștilor când se formează o furtună, când se intensifică și când devine mai periculoasă. „Creșterile rapide ale fulgerelor sunt un semnal că o furtună se intensifică rapid și ar putea produce vreme severă”, explică NOAA, astfel încât acest tip de perspectivă oferă un alt indiciu crucial despre dezvoltarea furtunilor periculoase.
Datele GLM pot dezvălui, de asemenea, când o furtună a stagnat într-un loc și, împreună cu factori precum precipitațiile, umiditatea solului și topografia, acest lucru îi poate ajuta pe prognotiști să emită avertizări mai timpurii de inundații. În zonele secetoase, precum vestul SUA, GLM este util și pentru a anticipa când și unde fulgerele ar putea duce la incendii de vegetație. Și nu este doar o indicație pentru probleme mai mari, deoarece fulgerul în sine este un pericol direct pentru viața umană. GLM este proiectat să detecteze și fulgerele în interiorul norilor, care apar adesea cu 10 minute sau mai mult înainte de descărcările potențial fatale de la nor la sol. „Aceasta înseamnă mai mult timp prețios pentru prognotiști să îi alerteze pe cei implicați în activități în aer liber cu privire la amenințarea în dezvoltare”, notează NOAA.
Previzionarea uraganelor
În 1943, coasta Texasului a fost devastată de un „uragan surpriză” pe care nimeni nu l-a văzut venind. Nu existau sateliți meteo în 1943 — primul nu avea să intre pe orbită încă 20 de ani — și nici măcar radarul meteo nu era disponibil. În plus, semnalele radio ale navelor fuseseră oprite în Golful Mexic din cauza preocupărilor SUA cu privire la submarinele germane, reducând și mai mult șansele unei avertizări adecvate.
Astăzi, însă, niciun uragan nu poate avansa prea mult fără ca o mulțime de oameni să-i urmărească fiecare mișcare. Avem mai multe modalități de a urmări și prezice ceea ce fac cicloni tropicali, dar, la fel ca în cazul multor furtuni, sateliții NOAA și NASA sunt printre cele mai bune opțiuni pentru a-i înțelege.
Ambele agenții au mai mulți sateliți pentru această sarcină. Sistemul GOES al NOAA oferă date și imagini precise ale uraganelor, cum ar fi imaginea GOES-West din 2015 de mai sus, în timp ce satelitul Terra al NASA — nava amiral a flotei sale de observare a Pământului — transportă o suită de instrumente care l-au făcut o parte cheie a apărării umanității împotriva uraganelor. Pe lângă toți acești ochi din cer, NASA a lansat recent și opt micro-sateliți, cunoscuți sub numele de Cyclone Global Navigation Satellite System (CYGNSS), pentru a ne îmbunătăți înțelegerea formării uraganelor. „Misiunea va studia relația dintre proprietățile suprafeței oceanice, termodinamica atmosferică umedă, radiația și dinamica convectivă pentru a determina cum se formează un ciclon tropical și dacă acesta se va intensifica sau nu, și dacă da, cu cât”, explică Laboratorul de Cercetare a Fizicii Spațiale al Universității din Michigan, care a ajutat la dezvoltarea sistemului. „Acest lucru va avansa metodele de prognozare și urmărire.”
Iată un exemplu a ceea ce a dezvăluit un satelit NASA, Observatorul Central Global Precipitation Measurement (GPM), în timp ce Uraganul Matthew se apropia de coastele SUA la începutul lunii octombrie 2016:
Monitorizarea incendiilor și inundațiilor
Pe măsură ce schimbările climatice stimulează modele meteorologice mai extreme, amenințarea secetelor — și implicit a incendiilor de vegetație — este în creștere pentru multe părți ale SUA. Acest lucru este notoriu valabil în statele mai uscate din vest, dar există și un potențial considerabil de incendiu mai la est, așa cum li s-a reamintit oamenilor din sud-estul SUA în 2016. Incendiile naturale de vegetație nu ar trebui întotdeauna combătute în totalitate, dar fie că stingem sau doar controlăm un incendiu, sateliții de observare a Pământului oferă o perspectivă de salvare a vieților.
Sateliții NOAA și NASA pot urmări riscul de incendiu măsurând lucruri precum precipitațiile, umiditatea solului și sănătatea vegetației, ajutând la dezvăluirea necesității arderilor controlate sau a altor precauții pentru a evita un incendiu necontrolat. De asemenea, ajută la monitorizarea dimensiunii și mișcărilor incendiilor prin spionarea fumului acestora, care poate reprezenta o amenințare suplimentară pentru sănătatea publică cu mult dincolo de incendiu în sine.
La celălalt capăt al spectrului, sateliții de observare a Pământului ne pot ajuta, de asemenea, să fim cu un pas înainte de inundații, inclusiv cele cauzate de blocajele de gheață. Inundațiile cauzate de blocajele de gheață sunt frecvente de-a lungul unor râuri iarna și primăvara, iar prin urmărirea localizării și mișcării gheții râurilor prin sateliți, oficialii pot emite avertizări de inundații mai timpurii. Sateliții joacă, de asemenea, un rol vital în previzionarea inundațiilor rapide, în special în zonele rurale slab populate cu puține alte surse de date despre precipitații, cum ar fi pluviometrele sau radarele.
Informarea fermierilor
Datele meteo și climatice sunt deosebit de valoroase pentru fermieri și crescătorii de animale, ale căror mijloace de trai pot depinde de a avea timp să se pregătească pentru o ploaie torențială, un îngheț puternic sau o secetă. NOAA colaborează cu Departamentul American al Agriculturii (USDA) pentru a-i ajuta să fie informați, iar cele două agenții au oficializat acest parteneriat în 1978 prin Joint Agricultural Weather Facility (JAWF), a cărei misiune este de a ține cultivatorii, exportatorii, analiștii de produse agricole și personalul USDA din SUA informați cu privire la evoluțiile meteorologice la nivel mondial și efectele potențiale asupra culturilor și animalelor.
Pentru a atinge acest obiectiv, experții de la NOAA și USDA analizează datele meteorologice de la sateliți și alte surse, evaluează modul în care acea vreme va afecta producția agricolă și apoi publică descoperirile lor în Weekly Weather and Crop Bulletin (WWCB), o publicație care datează din anii 1890. Descris ca fiind „în parte raport meteo și în parte prognoză a culturilor”, WWCB oferă statistici meteo pentru fiecare stat, rapoarte meteo internaționale, rezumate globale ale producției agricole, imagini de la sateliți geostaționari și diverse produse de date „amestecate” din mai multe surse de date. Pe lângă WWCB, NOAA și USDA colaborează și la proiecte precum Crop Explorer, o aplicație web care oferă „informații agrometeorologice aproape în timp real” și alte produse de date.
Și în timp ce accentul NOAA este pe fermierii americani, sateliții oferă și o perspectivă mai largă. Acest lucru este util în previziunea meteo, deoarece modelele meteorologice încep adesea în afara granițelor SUA, și poate fi, de asemenea, un beneficiu pentru cultivatorii americani ale căror culturi trebuie să concureze pe piețele globale.
„[Buletinul Săptămânal Meteorologic și al Culturilor] îi ajută pe fermieri să fie la curent cu situația mondială a mărfurilor”, a explicat meteorologul șef adjunct al USDA, Mark Brusberg, într-o declarație din 2016. „Fermierii noștri sunt interesați de ceea ce se întâmplă în Europa și America de Sud, deoarece afectează în cele din urmă ceea ce ar cultiva și ce prețuri ar putea avea.”
Urmărirea schimbărilor climatice
Pe lângă toate beneficiile localizate, pe termen scurt, pe care le obținem de la sateliții de observare a Pământului, una dintre cele mai importante misiuni ale lor este să dezvăluie o imagine mult mai mare: clima noastră din ce în ce mai capricioasă, atât în SUA, cât și la nivel mondial. Sateliții NOAA și NASA ar fi ferestre importante către schimbările climatice naturale chiar și fără intervenția umană, dar având în vedere crizele globale cauzate de emisiile de gaze cu efect de seră ale speciei noastre, perspectiva lor globală este deosebit de urgentă.
Și, așa cum a notat omul de știință NASA Eric Fetzer în 2015, cheia pentru a vedea această imagine de ansamblu este acumularea unei cantități mari de date de mediu precise în timp și spațiu, o sarcină care ar suferi dramatic fără sateliți. „Scopul major este să evaluăm modul în care atmosfera răspunde la schimbări”, a spus Fetzer, „și pentru a înțelege pe deplin tendințele pe termen lung, este mai bine să înțelegi foarte bine tendințele pe termen scurt.”
Sateliții sunt instrumente cruciale pentru înțelegerea schimbărilor climatice, oferind prea multe perspective diferite pentru a le descrie adecvat aici. Toate datele meteorologice devin date climatice în timp, astfel încât orice învățăm despre comportamentul pe termen scurt al tornadelor, uraganelor, El Niño sau Oscilației Arctice ne poate îmbunătăți înțelegerea pe termen lung a modului în care se schimbă climatele. Și sateliții transmit, de asemenea, date critice despre locuri îndepărtate precum Oceanul Arctic, Groenlanda și Antarctica, unde topirea ghețarilor și a gheții marine are implicații majore pentru oamenii din întreaga lume. Aceasta include creșterea nivelului mării, de exemplu, despre care am ști mult mai puțin dacă nu ar fi sateliții care lucrează neobosit deasupra capului nostru.
Studierea amenințărilor la adresa sănătății publice
Sateliții de observare a Pământului aruncă deja lumină asupra riscurilor pentru sănătatea publică legate de vremea severă și asupra celor care decurg din schimbările climatice, cum ar fi creșterea nivelului mării, secetele și penuria de alimente. Dar oferă și informații despre alte riscuri, mai puțin evidente, cum ar fi înfloririle algale dăunătoare (HAB-uri), care pot apărea natural sau din cauza îngrășămintelor din scurgerile de apă pluvială, care supraalimentează algele producătoare de toxine până când acestea formează „înfloriri” mari și periculoase. HAB-urile pot apărea în apă marină sau dulce și afectează periodic corpuri de apă cu populații umane dense în apropiere, cum ar fi Lacul Erie sau Lacul Okeechobee din Florida.
HAB-urile pot îmbolnăvi oamenii și animalele sălbatice cu toxinele lor — sau pot crea indirect „zone moarte” cu nivel scăzut de oxigen care ucid viața acvatică — și cauzează pierderi economice estimate la 82 de milioane de dolari în SUA pe an. Imagini de la sateliții NOAA și NASA sunt folosite pentru a evalua și prognoza HAB-urile, ajutând oficialii să determine dimensiunea și locația unei înfloriri, direcția în care se îndreaptă, dacă prezintă o specie de alge toxică și dacă ar putea deveni mai severă în viitorul apropiat.
Chiar și unele boli infecțioase pot fi urmărite prin satelit. Răspândirea bolilor transmise de țânțari, cum ar fi malaria, depinde de factori de mediu precum precipitațiile, temperatura, umiditatea și acoperirea vegetală, deoarece acești factori afectează durata de viață și succesul reproducerii țânțarilor. „Nu văd țânțari din satelit, din păcate, dar văd mediul în care sunt țânțarii”, a explicat omul de știință NOAA Felix Kogan într-un articol din 2015. „Țânțarilor le plac mediile calde și umede, și asta văd din sateliții operaționali.”
Deoarece zonele vegetate absorb mai multă lumină vizibilă și reflectă mai multă lumină infraroșie apropiată înapoi în spațiu, Kogan și colegii săi pot folosi imagere bazate pe satelit cu detectare a radiațiilor pentru a măsura schimbările în acoperirea vegetală în timp. Dacă condițiile sunt favorabile țânțarilor, pot prezice când, unde și cât timp va dura riscul de malarie — cu una până la două luni în avans.
Asistență la salvări
Pe lângă numeroasele lor informații despre vremea severă, schimbările climatice și alte probleme de viață și moarte, sateliții de observare a Pământului ajută și la salvarea oamenilor din situații imediat amenințătoare pentru viață. Sateliții NOAA fac parte din sistemul internațional Search and Rescue Satellite-Aided Tracking System, COSPAS-SARSAT, care folosește o rețea de nave spațiale pentru a detecta și localiza rapid semnalele de primejdie de la balizele de urgență de pe aeronave, bărci sau balize personale portabile (PLB-uri).
Când un satelit NOAA localizează un semnal de primejdie, datele de localizare sunt transmise Centrul de Control al Misiunii SARSAT la Facilitatea de Operare a Sateliților NOAA din Maryland. De acolo, informația este trimisă rapid unui Centru de Coordonare a Salvării, operat fie de Forțele Aeriene ale SUA pentru salvările terestre, fie de Garda de Coastă a SUA pentru salvările pe apă.
În 2016, acest proces a fost folosit pentru a salva 307 persoane în toată țara, cel mai mare total din 2007, când au fost salvate 353 de persoane. Două treimi dintre acestea au fost salvări pe apă, conform NOAA, în timp ce aproximativ 7% au fost legate de aviație și 25% au fost salvări terestre implicând PLB-uri.
„În orice zi, la orice oră,” a declarat recent managerul NOAA SARSAT, Chris O’Connors, „sateliții NOAA pot juca un rol direct în salvarea de vieți.”
De ce atât de mulți sateliți?
Poate fi greu să negi valoarea sateliților de observare a Pământului în general, dar unii critici spun că avem pur și simplu prea mulți. Deputatul american Lamar Smith (R-Texas), de exemplu, a sugerat că NASA ar trebui să ignore știința Pământului în favoarea spațiului cosmic, argumentând că „există alte o duzină de agenții care studiază știința Pământului și schimbările climatice.” Cu toate acestea, cealaltă agenție federală cu o flotă de sateliți pentru știința Pământului, NOAA, se confruntă, de asemenea, cu spectrul unor posibile tăieri severe la bugetul său pentru sateliți, ridicând preocupări cu privire la o pierdere debilitantă a vederii de la ochii noștri salvatori din cer.
Din bugetul de 19 miliarde de dolari al NASA, aproximativ 2 miliarde de dolari merg către programul său de știința Pământului, în timp ce întregul buget al NOAA este relativ modest, de 5,8 miliarde de dolari. (Bugetul federal general, pentru comparație, este mai mult de 3 trilioane de dolari.) Cu toate acestea, abandonarea acestor investiții ar putea avea consecințe grave, de la pierderea timpului de avertizare pentru vremea severă la pierderea perspectivei asupra ritmului schimbărilor climatice.
Deși poate părea redundant să avem mai multe agenții care gestionează zeci de sateliți de observare a Pământului, merită menționat că diferiți sateliți transportă diferite tipuri de instrumente pentru a măsura o gamă largă de semnale terestre. Și chiar și atunci când eforturile lor se suprapun, merită menționat și faptul că redundanța este rareori o risipă în știință. Informațiile de la un satelit pot fi utile, dar dacă acele informații pot fi coroborate de alți sateliți, valoarea lor crește vertiginos.
Această listă acoperă doar câteva dintre beneficiile sateliților de observare a Pământului. Aceștia ne ajută, de asemenea, să prezicem furtunile geomagnetice, să urmărim scurgerile de petrol și să planificăm rute comerciale, de exemplu, printre multe altele. Și în timp ce interesul nostru pentru părăsirea Pământului poate fi motivat în mare parte de farmecul spațiului, aceste avanposturi orbitale întruchipează o lecție importantă a Erei Spațiale: Nicăieri nu-i ca acasă (cel puțin nu pe aproape).
