Господство в космосе: Борьба за мировое лидерство за пределами Земли - Эмилио Коцци

по всему миру. Эти данные помогают ответственным руководителям выявлять так называемые тепловые острова и принимать меры по снижению температуры – будь то в Милане, Риме или Римини, – чтобы защитить горожан, особенно из самых уязвимых слоев населения.

Вот что прекрасно в спутниках: забросив их однажды в космос, мы получаем неутомимых наблюдателей, способных заглянуть в любой уголок планеты. Они неутомимо движутся по своим траекториям, постоянно собирая бесценные данные, доступные нам в любой момент. С каждым часом, минутой, секундой фильм о нашей планете становится длиннее: новые снимки, замеры и кадры складываются в подробную цифровую копию нашего мира.

О срочности этих исследований говорить не приходится. Взять хотя бы выбросы углекислого газа – они продолжают расти, несмотря на все усилия человечества. Концентрация CO2 уже превышает 416 ppm. Это данные глобального мониторинга, который ведут и наземные датчики, и спутники, способные «принюхиваться» к составу атмосферы с помощью особых приборов – спектрометров. Эти устройства, словно призмы, раскладывают свет на спектр частот и находят в определенных диапазонах следы газов, через которые прошел луч света. Именно так работают спутник NASA OCO–2 и Sentinel–5, который тем же методом выискивает в воздухе аэрозоли и парниковые газы вроде метана. В помощь Sentinel–5 были запущены другие спутники, поменьше и пошустрее, – аппараты GHGSat. Они могут приблизить картинку настолько, что способны найти даже одиночный источник загрязнения.

Океаны и моря, как и углекислый газ в атмосфере, находятся под пристальным оком космических наблюдателей. Тридцать космических спутников вместе день за днем пополняют данными систему Copernicus Marine Service. Эта система – наш дозорный на морских границах: она следит за тем, как поднимается уровень океана и какую угрозу это несет прибрежным городам. Она же изучает, как Мировой океан поглощает энергию, которую щедро поставляют в атмосферу человечество и Солнце. Спутники измеряют температуру и соленость воды, помогая понять, как таяние полярных льдов меняет систему океанических течений, а вместе с ней – и климат многих регионов мира. В том числе и Средиземноморья, где климат тесно связан с Гольфстримом. Избыток тепла и энергии не только питает ураганы в Карибском море, но и порождает новое явление – средиземноморские ураганы, или медикейны.

А в 2018 г. в космос отправился спутник Aeolus, открывший новую главу в изучении ветров. За пять лет работы этот экспериментальный аппарат собрал уникальные данные – никогда прежде мы не могли измерять воздушные потоки с такой точностью и глубиной. Это позволило вывести метеопрогнозы на невиданный уровень точности[179]. Сердцем Aeolus был лидар – прибор, посылающий к Земле лазерный луч и считывающий через телескоп свет, отраженный молекулами атмосферы. Это первый случай установки такого прибора (созданного, кстати, в итальянских лабораториях Leonardo) на спутнике. По оценкам Европейского центра среднесрочных прогнозов погоды, включение собранных Aeolus данных о ветрах в модели краткосрочного прогнозирования существенно повысило их точность[180].

Виртуальная копия планеты

Литосфера, гидросфера и атмосфера составляют единую сложную систему. Сейчас мы переводим эту систему в цифровой формат, создавая виртуальный двойник планеты – такой же, какой использует мэр Лос-Анджелеса для своего города. На этой модели можно будет проводить эксперименты, чтобы понять, как взаимодействие природы и человека порождает глобальные изменения климата.

Не хватает лишь одного – важного фрагмента цифровой мозаики. Математик и метеоролог Эдвард Нортон Лоренц сформулировал знаменитый тезис: «Взмах крыльев бабочки в Бразилии может вызвать торнадо в Техасе». Чтобы понять, как это работает, нужно дать накопленным в космосе данным то, чего им пока не хватает, – беспрецедентные вычислительные мощности для сравнения и анализа информации. Впрочем, ситуация понемногу меняется: количество суперкомпьютеров неуклонно растет. Яркий тому пример – компьютер нового Центра обработки данных Европейского метеорологического центра в Болонье мощностью 30 петафлопс, предназначенный для повышения точности прогнозов погоды[181].

Данные со спутников – это лишь основа цифровой модели, ее фундамент и источник жизни. Благодаря колоссальной мощи суперкомпьютеров создаются все более точные симуляции, и этот процесс будет только набирать обороты. Ученые получат возможность как бы нажать кнопку ускоренной перемотки и, зная начальные условия, заглянуть на 10, 30 или даже 50 лет вперед. Они увидят, например, сможем ли мы сократить выбросы. И самое главное – сумеет ли космическая инфраструктура не только диагностировать состояние пациента по имени Земля, но и способствовать его исцелению.

26. Микростражи Галактики

Пусть масса многих упомянутых выше космических аппаратов превышает тонну, будущее на орбите принадлежит тем, кто возьмет не массой, а сообразительностью. На арену, где десятилетиями господствовал Голиаф, выходят многочисленные Давиды. Яркий пример – компании ICEYE и GHGSat, партнеры Европейского космического агентства по поиску источников метана. Их группировки состоят из микроспутников массой всего по 15 кг, которые легко запускать попутным грузом с минимальными затратами.

По данным аналитической компании BryceTech, из всех спутников, запущенных в космос с 2012 по 2021 г., 82% (4600 из 5681) составляют малые космические аппараты массой от 0,1 до 200 кг. В 2021 г. их доля достигла 94%, что соответствует 43% общей массы всех запущенных объектов. Такой стремительный рост обусловлен развертыванием крупных спутниковых группировок Starlink и OneWeb – вместе они вывели на орбиту более 2000 аппаратов[182]. В результате всего за три года, с 2020 по 2022 г., количество объектов на орбите удвоилось[183].

Миниатюризация технологий – один из ключевых трендов, меняющих правила игры в космической индустрии: все стремится стать меньше, легче и универсальнее. В первые десятилетия освоения космоса спутники – будь то государственные (преимущественно научные и военные) или частные (особенно принадлежавшие крупным телевизионным сетям) – были размером с внедорожник. Они стоили миллионы долларов, и столько же приходилось тратить на их запуски. Однако примерно с 2010 г. ситуация начала меняться. Крупные спутники никуда не делись, но космические магистрали перестали быть их единоличной вотчиной.

Освобождаем пространство в космосе: путь компании Argotec

Цены на космические запуски начали снижаться благодаря появлению многоразовых ракет-носителей и растущей конкуренции. Параллельно с этим поиск новых материалов и миниатюризация электронных, оптических и других компонентов, необходимых для работы спутника, позволили создать аппараты меньшего размера и массы. Мало того, появилась возможность наладить серийный выпуск или хотя бы использовать универсальные платформы, легко адаптируемые под разные задачи. Как на автомобильное шасси можно поставить разные двигатели и системы, так и в космическую «оболочку» встраивается нужная начинка – приборы для наблюдений или связи. Такой подход оказался настолько привлекательным, что породил целую волну стартапов. Они предлагают рынку готовые модульные решения – космические аппараты, которые можно быстро подстроить под требования заказчика и запустить в производство. Именно так работает туринская компания Argotec: всего за несколько месяцев она подготовила два малых спутника для NASA. Один отправился к астероиду Диморф, другой – к Луне. Оба аппарата – LICIACube и ArgoMoon – построены