Как известно, первый искусственный спутник Земли был сконструирован и запущен специалистами СССР в 1957 г. На сегодняшний день в космосе уже побывало свыше шести тысяч аппаратов; искусственные спутники играют все более важную роль в жизни на нашей планете. Они активно используются в самых разных сферах: связи, навигации безопасности, развлечений, а, главное, теперь каждый человек получил возможность наблюдать бывшее когда-то фантастикой – вид Земли со спутника.

Более чем полувековая история освоения космоса

Итак, Спутник-1 открыл новую эру в освоении космического пространства. В разное время лидерами по числу запущенных спутников были разные государства. Для СССР периодом расцвета военно-космической индустрии были1970-1980-е гг., приоритет отдавался спутникам разведки, связи и навигации. В США таких пиков было два: середина 60-х и 1998 г. В этот год стартовал проект по созданию трех сетей спутниковой связи (коммерческих): Globalstar, ORBCOM и Iridium. Первый вид со спутника (серия снимков Земли) был получен также с американской автоматической ракеты еще в 1946 г. Совершенствовали технологии, менялось и предназначение спутников: если в 1970-х существовала потребность в радиосвязи, то в 1990-е с их помощью осуществлялась навигация, в последнее десятилетие появляется все больше серьезных научно-исследовательских, а также гражданских спутников.

На основании этой тенденции можно сделать некоторые прогнозы. По всей видимости, космические державы будут стремиться к строительству более крупных и долговечных спутников. Кроме того, международные же гражданские институты (к примеру, университеты), активно начнут производство собственных, малых и более дешевых спутников. На сегодняшний день, общее число действующих на орбите спутников – 957, принадлежат США 423 из них. Следом идут Россия и Китай; 115, по меньшей мере, государств владеют космическими аппаратами совместно. Также 44 страны (как правило, группы из двух-трех государств) сотрудничают в вопросах запуска и управления спутниками. Самыми активными участниками подобных проектов традиционно выступают США, Япония, Тайвань и Франция.

Спутниковая фотосъемка: неотъемлемый элемент «эпохи информации»

Как уже отмечалось, спутники служат для самых разных целей, одной из которых является фиксация изображений планет и прочих космических объектов на фото. Настоящей сенсацией стала первая черно-белая серия снимков Земли с американского Explorer 6, а впервые фотографирование обратной стороны Луны осуществил советский спутник Луна-6. Широкую известность приобрело фото под названием «Blue Marble» («Синий мрамор»), сделанное в далеком 1972 г.

В 1977 г. США запустили разведывательную программу КН-11, в ходе которой стало возможным получать вид со спутника в реальном времени. В России также осуществлялась съемка из космоса, для этих целей была разработана целая серия спутников – Дон. Европейские страны работают над программами по осуществлению спутниковой фотосъемке (совместные проекты Envisat, ERS). Ряд частных компаний также выполняет космическую съемку в рамках коммерческих заказов. Стоит отметить, что спутниковые изображения, принадлежащие и опубликованные НАСА, являются общественным достоянием и распространяются совершенно свободно. К началу нашего века снимки со спутников получили широкое распространение, стали общедоступными. Существует ряд сайтов, предоставляющих доступ к таким фотографиям: Google Maps, Yahoo! Maps, NASA World Wind, Yandex карты, Космоснимки, TerraServer-US и др. В зависимости от устройства, производящего съемку с высоты орбиты спутника, разрешение фотографий может быть разным. К примеру, проект Landsat дал снимки, разрешение которых позволяет различать объекты на поверхности Земли до 15 м, большинство их них до сих пор не обработано. Наивысшей, на сегодняшний день, разрешающей способностью (50 см) обладают коммерческие спутники компании DigitalGlobe. С развитием технологий, сейчас каждый может «смотреть» со спутника на нашу планету в режиме онлайн. Существуют специальные программы и интернет-сервисы, осуществляющие обработку и визуализацию данных спутников НАСА в виде 3D-изображения. Таким образом, данные о состоянии Земли, тех или иных процессах получаются «из первых рук», а интерактивность делает их доступными человеку без специального образования. Это находит применение, к примеру, в сфере образования.

Ниже приведены основные искусственные спутники, осуществляющие мониторинг Земли: 

• «Terra» – крупнейший спутник Земных системы наблюдения НАСА, обеспечивающий данные о состоянии атмосферы, почвы и океанов, а также их взаимодействии между собой и с солнечным излучением.
• «Aqua» располагает шестью различными инструментами для полного и высокоточного мониторинга океанов, почвы, атмосферы, ледяных и снежных покровов, растительности. Всесторонний подход к подборке данных дает ученым возможность исследовать гидросферу, атмосферу, литосферу и биосферу в их взаимодействии.
• «SMAP» обеспечивает измерение влажности почвы, а также фиксацию процессов замораживания/таяния.
• «Aura» применяется для изучения озонового слоя Земли: химического состава, качества воздуха, движений атмосферных масс.
• «CloudSat» наблюдает за состоянием земной атмосферы и погодными изменениями с помощью сложной радарной системы. Спутник позволяет определять влагосодержание облаков, прогнозировать атмосферные осадки.
• «SeaStar» – спутник, наблюдающий за цветом океанов мира.
• «Grace» служит для измерений состояния гравитационного поля Земли.
• «Jason», «OSTM» («Jason-2») используют микроволны для измерения уровня воды в океанах. На основе полученных данных составляются метеорологические карты, предсказывается формирование ураганов, рассчитывается возможное повышение уровня мирового океана, связь этого явления с глобальным потеплением.
• «Icesat» дает вид со спутника на ледниковые массивы нашей планеты, что позволяет осуществлять учет их размеров и толщины (один из важных индикаторов изменений климата).
• «Glory» – низкоорбитальный спутник, собирающий данные о составе атмосферы, в частности, содержании в ней черного углерода. Кроме того, полученный материал позволяет изучать влияние на земной климат солнечного излучения.
• «Quickscat» – спутник, позволяющий фиксировать скорость ветра.
• «Calipso» обеспечивает данными по толщине облаков, их газовому составу.
• «Sorce» разработан для осуществления контроля общего объема производства солнечного излучения, дает возможность сделать выводы о процессах поглощения Землей этой энергии.
• «Aquarius» – спутник, давший возможность составить первую карту концентрации в мировом океане соли, что позволило лучше понять механизмы регуляции температуры вод.

Применение спутниковых изображений; метеорологические наблюдения на их основании

Начнем с того, что «космические» снимки могут быть выполнены не только в видимой человеку части спектра, но и в инфракрасной, ультрафиолетовой и др. частях диапазона. Существуют также карты рельефа, сделанные при помощи радарной съемки. Итак, фотоснимки со спутников находят широчайшее применение в самых разных отраслях деятельности, таких как:

• Сельское хозяйство;
• Лесоводство;
• Геологические, гидрологические, метеорологические исследования;
• Охрана, мониторинг состояния окружающей среды;
• Образование;
• Разведка, военное дело.

В мире существует сеть метеорологических станций разных разрядов, с разнообразными системами наблюдения. Используются метеорологические локаторы (дают данные по слоям облачности, интенсивности осадков, грозам в радиусе около 250 км), а также метеорологические спутники Земли (дают снимки в разных диапазонах длин волн,  температурные и влажностные показатели в разных слоях атмосферы).

По результатам наблюдений нескольких метеостанций составляются синоптические карты, дающие наглядное представление о погоде в данный момент. При их составлении учитываются направления перемещений воздушных масс, фронтов, развитие циклонов. Анализируя синоптические карты, предвидят изменения погоды. Максимально точно отследить малейшие изменения стало возможным лишь с появлением спутниковой информации: реальный вид со спутника дает верное представление о состоянии тез частей суши, океанах, где нет метеостанций. Космические фото облачных систем позволяет своевременно обнаружить зарождение над океаном тропических циклонов. Данные, получаемые синоптиками, необходимы в сфере авиации, судоходства; зависит от погодных условий и сельское хозяйство.