КОСМІЧНІ ДОЗОРЦІ ВДИВЛЯЮТЬСЯ В ЗЕМЛЮ
Одним із найрозвинутіших у сучасній світовій космонавтиці напрямів людської діяльності у навколоземному просторі є виконуване з широким діапазоном цілей дистанційне зондування Землі за допомогою апаратури, яка працює на борту супутників, що належать різним державам. У нашій країні головна організація у цій сфері — розташований у Києві Науковий центр аерокосмічних досліджень 3емлі (НЦАКДЗ), який входить до складу Інституту геологічних наук НАН України. Про стан справ у цьому сегменті досліджень, здобутки, перспективи та проблеми кореспондентові «ДУ» розповів директор НЦАКДЗ, академік НАНУ і член-кореспондент Міжнародної академії астронавтики, заслужений діяч науки і техніки України, лауреат Державної премії у галузі науки і техніки Вадим Лялько.
Пильні очі на орбітах
— Наш центр,— зазначає Вадим Іванович,— створено в 1992 році на базі деяких підрозділів Інституту геологічних наук НАНУ та Київського науково-дослідного інституту космоаерометодів.
Крім НЦАКДЗ, у цій сфері нині працюють також Інститут космічних досліджень НАНУ і Державного космічного агентства України, ДКБ «Південне» і виробниче об'єднання «Південний машинобудівний завод» (обидва у Дніпропетровську), Морський гідрофізичний інститут НАНУ (у Севастополі), КБ «Арсенал» (у Києві), Національний центр управління та випробувань космічних засобів (у Криму поблизу Євпаторії), державний науково-виробничий центр «Природа» (у Києві), Національний університет біоресурсів і природокористування України, державне підприємство «Дніпрокосмос» (у Дніпропетровську) та деякі інші установи.
Українські наукові, проектно-конструкторські й виробничі організації, які мали неабиякі напрацювання у різних складових дистанційного зондування Землі (ДЗЗ) ще від часів колишнього СРСР, продовжили і розвинули ці роботи вже в епоху незалежності України. Можна згадати, зокрема, запущений у 1995-му з російського космодрому Плесецьк перший український природоресурсний супутник «Січ-1», який робив зйомку поверхні Землі в оптичному і радіодіапазоні. 1999 року з космодрому Байконур, який Росія орендує у Казахстану, на навколоземну орбіту вивели українсько-російський космічний апарат «Океан-О», котрий виконував різні завдання з дистанційного зондування земної поверхні та Світового океану. Ще один супутник, призначений для ДЗЗ,— «Січ-1М» — запущено з космодрому Плесецьк у 2004 році.
Надалі — через складні проблеми, які негативно позначилися на вітчизняній економіці, в тому числі на її ракетно-космічній галузі,— Україна протягом багатьох років не мала запусків супутників, призначених для дистанційного зондування Землі. А старт українського космічного апарата для ДЗЗ «Січ-2», який планували запустити на навколоземну орбіту за допомогою конверсійної ракети-носія «Дніпро» з комплексу Ясний в Оренбурзькій області Росії, згодом — з організаційно-технічних причин, джерела яких перебувають не в Україні,— було перенесено на перший квартал 2011-го, а потім знову відкладено, цього разу орієнтовно на другий квартал поточного року.
— Тож поки що нам у фундаментальних наукових дослідженнях і прикладних розробках у сфері ДЗЗ,— веде далі академік Лялько,— доводиться використовувати дані, які отримуємо завдяки міжнародному обміну інформацією з космічних апаратів дистанційного зондування Землі, запущених іншими країнами: США, Японією, Європейським Союзом тощо.
Слід зауважити, що жодний поодинокий супутник не здатний охопити своєю бортовою апаратурою великі площі земної поверхні й не може забезпечити таку періодичність зйомок її, яка потрібна для виконання певних завдань практичного спрямування. Тому нині у світі в цьому сегменті космічної діяльності переважає орієнтація не стільки на окремі національні супутники, скільки на їхні угруповання й, певна річ, на розвиток міжнародної співпраці у ДЗЗ.
Щаблі спостережень
— У Науковому центрі аерокосмічних досліджень Землі,— розповідає Вадим Іванович,— виконано чимало робіт, результати яких сприяли вирішенню різних проблем, зокрема щодо екології та кліматології, у геології, сільському господарстві й інших галузях економіки. Ми також активно співпрацюємо з Державним космічним агентством України, Міністерством екології і природних ресурсів, Міністерством надзвичайних ситуацій, з НАК «Нафтогаз України», Державною службою геології і надр та іншими відомствами. Співпрацюємо й з Національним космічним агентством США (NASA), Європейським космічним агентством (ЕSA), національними космічними агентствами Франції (KNES), Німеччини (ДLB), Росії та інших країн, а також із різними міжнародними організаціями.
Фахівцями центру розроблено технології, які дають змогу оцінювати забезпеченість вологою земель на певних територіях, визначати, де й наскільки підтоплено ґрунти. З'явилися можливості завдяки таким науковим і технологічним розробкам вирішувати певні прикладні завдання у Києві та зоні відчуження навколо Чорнобильської атомної електростанції. Крім того, в НЦАКДЗ розроблено технології пошуку нафтових і газових родовищ у надрах — як на суші, так і на шельфі морів. Ці розробки центру спільно з НАК «Нафтогаз України» впроваджено у практику при оцінюванні нафтогазопродуктивності деяких ділянок у Об'єднаних Арабських Еміратах і на шельфі Каспійського моря у Туркменістані.
— І все ж,— наголошує Вадим Лялько,— слід визнати, що розвиток досліджень і прикладних розробок із ДЗЗ в Україні, на жаль, далеко не повністю відповідає світовим тенденціям у цій сфері. Тому переконаний, що в Національній космічній програмі, у повсякденній діяльності потрібно значно більше уваги, ніж досі, приділяти створенню і практичній реалізації сучасних технологій, призначених для досліджень Землі з космічних орбіт. Адже такі наукові підходи, методики, програмні продукти і технології можуть бути ефективні, скажімо, при прогнозуванні кліматичних змін чи у геологічних і геофізичних пошуках корисних копалин, в оцінюванні й прогнозуванні екологічного стану територій і акваторій, визначенні їхньої забрудненості внаслідок людської діяльності, а також допоможуть оцінювати стан сільгоспугідь і прогнозувати врожайність різних сільськогосподарських культур, контролювати пожежонебезпечність лісів, процеси сніготанення, стан криги на водоймах, розміри повеней.
— Одним із важливих чинників у дистанційному зондуванні Землі — і найперше в міжнародних проектах GEOSS («Глобальна система систем дослідження Землі»), його європейської складової GMES («Глобальний моніторинг для безпеки навколишнього середовища») та відповідних аналогів у нашій країні (програми GMES-Україна та GEO-UA) — є створення у різних регіонах спеціально обладнаних полігонів, що використовуються як текстові й контрольно-калібрувальні — з метою забезпечення достовірності й точності інформації, отриманої під час ДЗЗ, шляхом її зіставлення з відповідними даними наземних досліджень,— зазначає вчений.— Серед таких полігонних об'єктів на території України — Шацький національний природний парк, розташований на північному заході Волинської області. Там визначено 22 еталонні ділянки — фахівці НЦАКДЗ та наші партнери з Інституту ботаніки НАНУ, Фізико-механічного інституту НАНУ реалізують програму досліджень екосистем на території цього полігону.
Тут, мабуть, доцільно пояснити певні обставини, через які у назві Наукового центру аерокосмічних досліджень Землі є складова «аеро». Адже зондування нашої планети згори здійснюється не лише з космічних апаратів, а й за допомогою відповідного устаткування, яке перебуває на борту спеціалізованого літака й під час зйомок утворює ще один «поверх» таких спостережень (поряд із космічним та наземним).
Парниковий ефект: від моніторингу до аудиту
Серед значущих і перспективних напрямів нинішньої діяльності НЦАКДЗ його директор у розмові зі мною назвав дослідження, які спрямовані на моніторинг наявних у земній атмосфері парникових газів (тих, підвищенням вмісту яких стимулюється так званий парниковий ефект, котрий, у свою чергу, може спричинити відчутні кліматичні зміни на нашій планеті). До парникових газів належать, зокрема, СО2 (вуглекислий газ), СН4 (метан) та деякі інші, які, відбиваючи теплове випромінення Землі, сприяють нагріванню повітря над планетою.
Протягом останніх років для визначення вмісту парникових газів у атмосфері використовуються спеціальні прилади (сенсори), встановлені на борту кількох космічних апаратів, що працюють на навколоземних орбітах, — це супутники Еnvisat-1 (належить Європейському космічному агентству), Аqua (американська NASА) і Ibuki / GOSAT (Японія). Встановлені на цих космічних апаратах сенсори з певними (тридобовими) інтервалами часу і високою точністю визначають вміст в атмосфері вуглекислого газу і метану.
— Науковці нашого центру,— говорить академік Лялько,— упродовж 2009–2010 років використали дані, отримані під час вимірювань, які здійснювала апаратура згаданих європейського, американського і японського супутників, а також результати інших спостережень — для того, щоб кількісно оцінити вміст парникових газів у системі, до якої входять такі компоненти, як атмосфера, рослинність і народне господарство (промисловість, аграрний комплекс, транспорт, енергетика тощо) в різних регіонах України. Завдяки цьому було визначено основні тенденції формування балансу вуглекислого газу і метану. Такі дослідження дали змогу нашим ученим запропонувати прогнозні оцінки змін температури повітря у ХХІ ст., зокрема на 2030-й і на 2100-й роки, з'ясувати очікувану кількість СО2, який поглинається з атмосфери рослинами, а також визначити вміст у ній СН4 і його поширення.
— Наші вчені,— зауважує Вадим Іванович,— уперше побудували діаграми і карти, котрі відображають, як вуглекислий газ розподіляється і поглинається рослинністю у кожній з адміністративних областей України. Виявлено, що в середньому по країні маємо суттєве (майже дворазове) перевищення промислових викидів СО2 над його поглинанням рослинністю. Найвищі концентрації вуглекислого газу виявлено у Донецькій, Запорізькій, Луганській, Дніпропетровській та деяких інших областях, де сконцентровано чимало металургійних і хімічних підприємств. До областей України з підвищеним умістом СО2 в атмосфері належить і Львівщина, але там таке відбувається здебільшого завдяки транскордонному перенесенню повітряних мас із південних районів сусідньої Польщі, де потужна промисловість.
Науковці центру визначили також кількісні показники вмісту в атмосфері — по кожній з адміністративних областей — іншого парникового газу — метану. Найвищі рівні його виявлено як на Донеччині, Луганщині, Харківщині, так і на Київщині, Сумщині, Полтавщині, Вінниччині, Чернігівщині, де вміст СН4 у атмосфері посилюється вочевидь відходами сільськогосподарських виробництв і сміттєзвалищами.
Дані, отримані на підставі моніторингу вмісту парникових газів під час таких досліджень, інтерпретують за допомогою розроблених у НЦАКДЗ комп'ютерних програм, що дає змогу відстежувати зміни різних рослинних груп, котрі є середовищем, у якому відбувається поглинання СО2. До речі, виявлені закономірності таких процесів характерні не тільки для території нашої країни, а й для інших регіонів планети.
— З огляду на це,— наголошує академік Лялько,— актуальним і доцільним є подальший розвиток — на міжнародному рівні, із використанням досвіду, накопиченого в нашому центрі,— досліджень, спрямованих на те, щоб сформувати систему незалежного космічного аудиторського моніторингу балансу парникових газів.
Її мета — обґрунтування, уточнення і коригування квот на викиди парникових газів для різних держав, оцінювання потенційних можливостей для продажу таких квот відповідно до вимог Кіотського протоколу та з урахуванням рішень, які його підтверджують, ухвалених на міжнародних конференціях ООН зі змін клімату, котрі відбувалися у 2009 році в Копенгагені (Данія) і наприкінці 2010-го в Канкуні (Мексика).
Особливо слід наголосити, що такий моніторинг умісту парникових газів із використанням космічних засобів дистанційного зондування Землі має вагомий практичний сенс, бо дасть змогу аудиторам перевіряти, відповідають чи ні заявлені різними країнами параметри викидів таких газів їх фактичним обсягам.
— Наші пропозиції щодо створення такої системи космічного аудиту балансу парникових газів ми передали для розгляду до Державного агентства з екологічних інвестицій, очікуючи, що такі важливі роботи отримають істотну підтримку подібно до того, як це роблять у розвинутих країнах Заходу,— резюмує директор НЦАКДЗ.— На жаль, наші сподівання на підтримку цього актуального напряму ДЗЗ (зокрема, з боку згаданого Державного агентства) поки що не знаходять конкретного втілення.
Погода на завтра
Усебічний аналіз і узагальнення отриманих науковцями даних щодо динаміки вмісту парникових газів у атмосфері дозволяє прогнозувати вірогідні кліматичні зміни в різних регіонах України.
Зокрема, в її південних областях можна очікувати перерозподілу атмосферних опадів, через що там більш сприятливими, ніж зараз, стануть умови для підвищення врожайності сільськогосподарських культур. А от у регіоні Полісся за рахунок очікуваного зменшення кількості атмосферних опадів знизиться нинішня перезволоженість.
Щодо тенденцій можливих у перспективі змін клімату у загальноєвропейських масштабах, то, як вважають вчені, такі зміни будуть неоптимальні для країн, розташованих на північ від 50° північної широти (там може відбутися поступове похолодання і посиляться вітри) та для країн, розташованих на південь від 45° північної широти (науковці прогнозують настання посушливих явищ). Для європейських країн, які знаходяться між 45-ю і 50-ю паралелями північної широти, очікуються оптимальні кліматичні зміни. (Нагадаємо, що переважна більшість території України розташована між 45° і 52° північної широти.— Авт.).
Вадим ФЕЛЬДМАН
також у паперовій версії читайте:
назад »»»