02 февраля 2009 года

Новый космический аппарат НАСА предназначен для отслеживания движения углекислого газа

(США и Япония запускают спутники-обсерватории для наблюдения за парниковыми газами)

Так будет выглядеть обсерватория ОСО на орбите

Вашингтон. 23 февраля с базы ВВС США Ванденберг в Калифорнии будет запущена в космос орбитальная обсерватория НАСА для наблюдения за балансом углерода, сокращенно ОСО. Этот спутник станет первым американским космическим аппаратом, предназначенным для мониторинга движения атмосферного углекислого газа (двуокиси углерода – CO₂), который является одним из парниковых газов, способствующих нагреванию планеты и глобальному изменению климата.

Космическая обсерватория ОСО будет собирать данные по всей Земле каждые 16 дней в течение как минимум двух лет. Ученые, изучающие атмосферу и баланс углерода на планете, будут использовать эти данные для усовершенствования моделей круговорота углерода и повышения точности прогнозов по содержанию углекислого газа в атмосфере и глобальному изменению климата.

“Хотя мы имеем представление о том, какое количество углекислого газа выбрасывается ежегодно в атмосферу в результате человеческой деятельности, – сообщил во время брифинга 29 января Эрик Янсон, руководитель программы ОСО Управления научных полетов НАСА, – мы можем говорить лишь о половине объема углекислого газа, не остающегося в атмосфере”.

“Это настоящая загадка”, – отметил в беседе с корреспондентом America.gov Дэвид Крисп, главный исследователь программы ОСО Лаборатории реактивного движения НАСА в Калифорнии.

По его словам, естественные процессы, включая те, что имеют место в океанах и в биомассах на суше, например, в лесах и растениях, “усваивают более половины объема CO₂, выбрасываемого нами в атмосферу. Обсерватория ОСО поможет нам узнать не только то, какая доля общего объема поглощается океаном, а какая – биомассой на суше, но также и то, куда” исчезает углекислый газ.

Элементы, которые усваивают CO₂, называют стоками, а элементы, выделяющие двуокись углерода, – например, технологические процессы, при которых происходит сжигание угля, природного газа и нефтепродуктов, – источниками.

КИСЛОРОД-УГЛЕРОД-КИСЛОРОД

За 10 000 лет, предшествовавшие началу промышленной революции в середине 18-го века, содержание углекислого газа в атмосфере Земли поднялось менее чем на один процент. В последующий оно увеличилось на 37 процентов.

До начала эпохи индустриализации концентрация CO₂ в атмосфере составляла 280 частей на миллион. К 2007 году она поднялась – почти исключительно за счет человеческой деятельности – до 383 частей на миллион.

Исследования, проведенные Джеймсом Хансеном и его коллегами в Институте космических исследований им. Годдарда НАСА, показывают, что содержание CO₂ в атмосфере Земли не должно превышать 450 частей на миллион, в противном случае могут наступить необратимые последствия. За последние несколько десятилетий этот показатель ежегодно увеличивался примерно на две части на миллион.

После запуска космическая обсерватория ОСО будет помещена на околополярную земную орбиту высотой 705 километров (440 миль). Совершая виток каждые 98,8 минут и повторяя орбитальный путь каждые 16 дней, она будет находиться в свободной формации с другими спутниками НАСА для наблюдения за состоянием Земли в группировке A-Train, состоящей из спутников Aura, Parasol, Calipso, Cloudsat и Aqua.

Лагуна тихоокеанского атолла Пальмира - один из многочисленных углеродных стоков Земли

Научное оборудование обсерватории представляет собой три параллельных спектрометра высокого разрешения, интегрированных в единую конструкцию и использующих для сбора данных общий телескоп.

Обсерватория OCO “будет производить одно из сложнейших измерений микропримесей атмосферного газа, которое когда-либо выполнялось, – заявил на брифинге Чарльз Миллер, заместитель главного исследователя программы OCO. – Для измерения глобальных показателей концентрации углекислого газа мы будем полагаться на свойства индивидуальных молекул двуокиси углерода и использовать эти свойства для дистанционного наблюдения” за CO₂ от поверхности Земли до верхних слоев атмосферы.

Молекула CO₂ состоит из трех атомов – кислород-углерод-кислород. Уникальные движения атомов в молекуле выполняют роль молекулярных “отпечатков пальцев”.

“Молекулы углекислого газа могут поглощать свет в инфракрасном диапазоне и возбуждать эти вибрационные движения, – рассказал Миллер. – Мы будем использовать данное свойство молекул для обнаружения двуокиси углерода в атмосфере”.

ИСТОЧНИКИ И СТОКИ

23 января Японское аэрокосмическое агентство запустило свой спутник наблюдения за парниковыми газами Ibuki, также называемый GOSAT, предназначенный для измерения концентрации CO₂ и метана в 56 000 участках атмосферы Земли.

Группы исследователей по программам OCO и GOSAT с 2004 года работают вместе над стандартизацией данных, выдаваемых каждым из этих космических аппаратов, и проверкой точности получаемых измерений путем сопоставления их с абсолютным стандартом. Обе обсерватории будут измерять содержание CO₂, но у них разные цели, сообщил Крисп.

Главной задачей OCO является изучение стоков CO₂, которые, как правило, сильно рассредоточены, отметил Крисп, “а для этого необходима гораздо более высокая точность и значительно больший объем измерений, чем в случае со спутником типа GOSAT, предназначенным в первую очередь для измерений источников CO₂”, которые обычно носят локализованный и интенсивный характер.

Спектрометры с Фурье-преобразованием обсерватории GOSAT распознают более широкий диапазон цветов и могут одновременно измерять концентрацию углекислого газа и метана в одних и тех же участках. GOSAT производит 56 000 измерений каждые три дня, а OCO будет осуществлять 36 000 измерений каждые 100 минут.

“Исследователи программы GOSAT и ученые нашей группы стремятся получить максимум отдачи от двух разных технологий при проведении этих измерений”, – подчеркнул Крисп.

В настоящее время, добавил он, “все, что нам известно о CO₂ в земной атмосфере, получено с помощью измерений,  которые производят более 100 наземных станций по всему миру. Теперь мы будем проводить 36 000 измерений в течение каждого орбитального витка спутника вокруг Земли”, или около 8 млн. измерений каждые 16 дней.

“Мы знаем, что эмиссия углерода вносит вклад в изменение климата и его переменчивость”, – сказала на брифинге Анна Микалак, руководитель научной группы OCO Мичиганского университета.

“Ученые, изучающие круговорот углерода, хотят понять, почему растения и океаны поглощают именно такое количество углерода и  как это изменится в будущем, – сообщила она. – Информация, которую будет выдавать обсерватория OCO, послужит важнейшим подспорьем в поиске ответов на эти вопросы”.