Космический взгляд на облака: новый спутник изменит климатические прогнозы

Понимание энергетического баланса Земли — ключевая задача для климатологов. Еще с 1960-х годов спутники измеряют, сколько солнечного света наша планета отражает обратно в космос и сколько тепла излучает сама. Разница между поглощенной и отданной энергией определяет глобальный климат, но в этой сложной системе остается одна из главных загадок — облака.

Облака играют двойственную роль. С одной стороны, они, словно гигантские зеркала, отражают солнечное излучение, охлаждая планету. С другой — удерживают уходящее от поверхности тепло, создавая парниковый эффект и нагревая ее. До сих пор неопределенности в оценке этого влияния остаются серьезным препятствием для точности климатических моделей. Чтобы по-настоящему понять облако, его нужно «разглядеть» в деталях, с разрешением около одного километра, что было недостижимо для предыдущих инструментов.

Решение проблемы предложили ученые из Лаборатории атмосферной и космической физики (LASP) Университета Колорадо в Боулдере. При поддержке NASA они разработали новый компактный прибор BABAR-ERI, предназначенный для установки на миниатюрный спутник формата CubeSat. Такой подход значительно упрощает и удешевляет запуск оборудования в космос. «Это трамплин к будущим наблюдениям за энергетическим балансом с гораздо большей детализацией и точностью, чем когда-либо прежде, — говорит руководитель проекта доктор Одель Коддингтон, — что поможет нам быстрее совершать новые научные открытия».

Прибор BABAR-ERI представляет собой комплекс из трех инструментов. Два основных телескопа одновременно измеряют в высоком разрешении коротковолновое (отраженное солнечное) и общее излучение, покидающее Землю. Разница между этими показателями позволяет вычислить длинноволновое (тепловое) излучение. Третий инструмент — это камера для точного определения местоположения спутника и контекста наблюдаемой сцены, а специальный монитор следит за калибровкой, не допуская искажения данных со временем.

Прорыв в точности измерений стал возможен благодаря инновационным детекторам, созданным в Национальном институте стандартов и технологий (NIST). В их основе лежат вертикально ориентированные углеродные нанотрубки — материал «чернее черного», обладающий почти идеальной поглощающей способностью. Каждый из 32 пикселей матрицы размером всего 125 микрометров работает независимо и реагирует на входящее излучение менее чем за 10 миллисекунд, обеспечивая беспрецедентную скорость и четкость данных.

Команда подробно описала научные требования и характеристики прибора в журнале Advances in Atmospheric Sciences. Теперь главная задача — найти возможность для запуска в космос. «Наш ключевой следующий шаг — обеспечить полет, чтобы продемонстрировать технологию BABAR-ERI, способную расширить современные научные знания об облаках и радиации и открыть путь к новым открытиям», — подчеркивает Одель Коддингтон.