Научные эксперименты. За ответами в космос - Александр Яровитчук

видимо, есть причины, которые локально могут приводить к охлаждению течения. Пока причины явления неясны, но зато стал точнее известен механизм образования тропических штормов, которые зарождаются при нагревании и охлаждении воздуха водой. Информация о течениях оказалась очень полезной в определении удобного курса судов. Уже в 1975 году, когда космические исследования в этой области только зарождались, одна американская компания, в ведении которой было 15 танкеров, на основании данных о Гольфстриме и Гольфлупе смогла сэкономить полмиллиона долларов за год.

Конечно, это было только начало. Космонавты исследовали все течения, а затем эту работу взяли на себя спутники дистанционного зондирования Земли. Сейчас с учетом того, что и карты течений стали точнее, и ими стало пользоваться больше компаний, сумма выгоды значительно выросла.

В 1984 году в США даже был объявлен набор в специальный океанографический отряд астронавтов, настолько эта тема казалось важной. Сейчас люди периодически проводят отработку новых методов, но слежением занимаются спутники дистанционного зондирования, например «Ресурс-О», «Океан», LandSat, IKONOS, SeaSat, Haiyang.

На основе экспериментов стало ясно, как сканировать воду эффективно. Глаза или телескопы видимого излучения недостаточно точны. Другое дело – радиоволны микроволнового диапазона. Вода хорошо поглощает излучение с длиной волны в несколько долей сантиметра, например пресная поглощает 12 сантиметров, 1,3 сантиметра, 0,16 сантиметра и т. д. Эти параметры отличаются у соленой, теплой или холодной жидкости. На первой из приведенных длин волн работают микроволновки. Жидкости в еде поглощают энергию и из-за этого нагреваются. При этом для другого типа излучений, например 0,96 сантиметра, вода прозрачна. По сути, это разные цвета, но глаз их не видит. Один тип излучения поглощается, другой отражается, а третий может пройти насквозь. Если сравнить их, то можно получить много информации не только о температуре, но и о плотности, скорости движения и концентрации примесей. Если правильно подобрать длину волны, то даже можно заглянуть на несколько сантиметров вглубь. Так удалось обнаружить много новых и опасных подводных рифов и мелей, куда кораблям лучше не заходить.

Спутники, например «ТОПЕКС-Посейдон», исследуют движения волны, и, помимо потоков основных известных течений, интерес вызывает так называемая волна Кельвина. В виде поднятия океанских вод на 10–15 сантиметров выше нормального уровня она появляется из-за перепада температур в межсезонье. Обнаружение такой волны указывает на возможное будущее появление Эль-Ниньо и позволяет предсказать климатические изменения, связанные с ним.

Спутники не только сами разведывают, но и помогают собирать информацию с буев. Все океанографические космические аппараты принимают радиосигнал с данными от морского научного оборудования и пересылают его ученым.

На МКС отрабатывалась методика в эксперименте «СВЧ-радиометрия», где используется дециметровый диапазон. Он чуть хуже сантиметрового, но позволяет расширить возможности. С его помощью потенциально можно изучать не только видимые водоемы, но и болота, грунтовые воды, подледные образования, а также определять содержание воды в растениях. Сейчас обрабатываются результаты и готовится новое исследование, которое называется «Скаттерометр-L». Этот инструмент активный, то есть он сам генерирует микроволновое излучение, а потом регистрирует его после отражения и рассеивания.

В 1988 году в американской экспедиции STS‐28 прошел необычный эксперимент по визуальному поиску волн, но искусственного происхождения, а именно от кораблей. Невооруженным глазом увидеть судно сложно, если оно, конечно, не является огромным авиалайнером. В основе метода лежит обнаружение кильватерного следа. Это волна, что расходится от рассекающего воду корабля или от крупных водных животных.

Отслеживание морских судов на самом деле проводилось давно – с помощью радара. Испускаемые космическим аппаратом радиоволны отлично отражаются от металлических изделий. Обычно на Земле локатором ищут самолеты. Кривизна планеты не дает определять больше. Из космоса можно увидеть практически все рукотворные и некоторые природные объекты. Причем это можно делать не только тогда, когда планета освещена Солнцем. Методика была разработана для военных целей, но оказалось, что она нужна и гражданским диспетчерам, чтобы регулировать деятельность портов, каналов или просто следить за движением по маршруту. Интересным был случай в 2021 году, когда контейнеровоз «Эвергрин» из-за аварии заблокировал Суэцкий канал. Тогда спутники очень помогли в разрешении ситуации. Диспетчеры умело развели суда и предотвратили большие проблемы.

Сейчас ученые стремятся улучшить технологию и в сочетании с получением фотографий кораблей разрабатывают методику отслеживании состояния груза на борту и самого судна в целом в процессе перевозки.

Естественно, браконьеры и пираты тоже могут быть обнаружены и пойманы. К сожалению, проводя незаконные операции у береговой линии или в территориальных водах закрытых стран, куда сложно быстро добраться, правонарушители могут уйти от ответственности. В будущем космические технологии смогут решить и эту проблему. В 2017 году было проведено специальное исследование, где ученые не только собрали данные со стандартных океанических спутников, но и взяли информацию с радаров и даже получили инфракрасные тепловые следы. Только в Охотском море было обнаружено 900 браконьерских траулеров.

Также важным является предупреждение о ледовой опасности. Айсберги видны радарами не хуже кораблей. Ситуаций наподобие истории с «Титаником» в космическую эпоху не возникало. Последнее кораблекрушение с гибелью всех пассажиров и экипажа из-за столкновения с айсбергом в тумане произошло в 1959 году. Однако мы вспомним интересный случай с ледоколом «Михаил Сомов». Во время антарктической экспедиции дизель-электроход забрал членов исследовательской станции, но дорогу назад сковало льдом. Корабль оказался зажат ледяными торосами. «Михаил Сомов» мог проломить себе дорогу, но не сквозь самый толстый лед. К тому же на борту ресурсов на пробитие было немного. Военная орбитальная станция «Алмаз-Т» сняла своим радиолокатором с синтезированной апертурой область затора. Оборудование позволяло определить толщину льда и места, где торосов меньше. Эта информация помогла разработать лучший маршрут, чтобы вызволить дизель-электроход. «Михаил Сомов» смог вырваться из ледового плена. Также станция «Алмаз-Т» получала данные о толщине ледников в горах. Как нетрудно догадаться, из-за глобального потепления их размер уменьшается.

Так, например, экипаж корабля «Союз‐22» снял ледник Федченко на Алтае. Благодаря полученным данным удалось выявить более ста менее крупных ледников на охваченной территории, из которых ранее было известно лишь около 30.

Достаточно долго исследование льдов было побочной задачей экологических экспериментов. Случаи с ледоколами достаточно редки. Однако в 2020‐х годах появляется много проектов по освоению Северного морского пути. В частности, были запущены спутники серии «Арктика-М», которые будут следить за маршрутом, определять безопасные зоны для движения и следить за погодой.

Кроме этого, есть планы расширить промысловые зоны. В поиске мест добычи рыбы и морепродуктов капитанам судов тоже помогают космонавты. С орбиты видно, как меняется цвет воды в местах, где есть кормовая база. Часто крупные косяки тоже видны глазами. К тому же некоторые