Небольшие спутники NASA могут улучшить прогнозы ураганов с помощью GPS

Восемь спутников размером с портфель, летящих в ряд, могут стать ключом к улучшению прогнозов скорости ветра урагана — определению, обрушится ли он на сушу как ураган 1-й или 5-й категории. Группировка NASA Cyclone Global Navigation Satellite System (CYGNSS), запущенная в 2016 году, была создана, чтобы показать, можно ли использовать те же сигналы GPS, что и в телефоне для навигации, для измерения ветров в глубине урагана или тайфуна. Ответ, по-видимому, оказался однозначно положительным.

Прогностические модели значительно улучшились в предсказании траектории урагана, но не в прогнозировании его максимальной скорости ветра (интенсивности). Это связано с тем, что интенсивность зависит от внутренних сил шторма, а многие спутники не могут видеть сквозь его плотные облака и дождь.

Как объяснил главный исследователь миссии CYGNSS Кристофер Руф из Мичиганского университета: «Чтобы предсказать интенсивность, нужно измерить скорость ветра прямо в центре шторма, и до CYGNSS не было другого способа сделать это, кроме полетов самолетов-разведчиков».

Новые данные CYGNSS отлично совпали с данными самолетов-разведчиков, собранными одновременно во время ураганов 2017 года «Мария», «Ирма» и «Хосе». Восемь малых спутников — с интервалом всего в 12 минут между ними — собрали по каждому шторму больше данных, чем мог собрать один самолет.

Как увидеть сквозь дождь и облака

В отличие от многих спутников, использующих короткие электромагнитные волны, которые рассеиваются на каплях дождя, CYGNSS использует GPS-сигналы с длиной волны 19 см. Как отметил Руф, такая волна «проходит прямо сквозь каплю». Это позволяет системе видеть сквозь ураган и измерять ветер у поверхности океана.

Спутники GPS, находящиеся на высокой орбите, посылают сигналы, которые проходят через шторм, отражаются от поверхности океана и перехватываются приемниками CYGNSS на низкой орбите. Искажения в отраженных сигналах показывают степень волнения моря, что позволяет рассчитать скорость ветра.

Неожиданное применение: мониторинг влажности почвы

К удивлению Руфа, CYGNSS нашла незапланированное применение. Изначально не планировалось использовать данные со спутников над сушей, но решение упростить операции и собирать данные постоянно привело к открытию. Как выяснили исследователи, эти данные можно использовать для измерения влажности почвы и наводнений.

Документировав ценность этих данных, NASA официально расширило сферу задач миссии. Восемь малых спутников CYGNSS продолжают наблюдать за скрытыми ветрами в тропических штормах, и, возможно, их ждут и другие открытия.