نگاهی به قابلیت های GOES-R، پیشرفته ترین ماهواره هواشناسی ساخت بشر

سازمان ملی هوانوردی و فضایی (NASA) و اداره ملی اقیانوسی و جوی (NOAA) آمریکا به تازگی «ماهواره عملیاتی زیست محیطی زمین ایستا» یا GOES جدید خود با نام GOES-R را به فضا پرتاب کرد، سازه ای که در حال حاضر پیشرفته ترین ماهواره هواشناسی جهان محسوب می گردد.

این سیستم می تواند طوفان های سهمگین، گردباد، آتش سوزی، آذرخش و فعالیت های خورشیدی را با قدرت و دقتی مثال زدنی مورد مطالعه و بررسی قرار دهد.

GOES-R سفر دو هفته ای خود را به سمت مدار زمین ایستا آغاز کرده و نهایتاً در فاصله حدود 36000 کیلومتری از سطح زمین و در راستای خط استوا مستقر خواهد شد تا فصل نوینی را در عملکرد NOAA برای بررسی وضعیت آب و هوایی نیمکره غربی زمین آغاز نماید، عملیاتی که تا سال 2036 ادامه خواهد یافت.

اینکه بگوییم نهادهای هواشناسی از پرتاب GOES-R خوشحالند، به هیچ وجه حق مطلب را ادا نمی کند. در واقع جامعه علمی مورد بحث سر از پا نمی شناسند، چون این ماهواره در مقایسه با سیستم های قبلی از پنج برابر سرعت در اسکن زمین، چهار برابر دقت فضایی بیشتر، و سه برابر باند طیفی گسترده تر برخوردار است، و پیش بینی وضعیت جوی را به کل متحول خواهد ساخت.

در ادامه قصد داریم پیچیده ترین فضاپیمای ساخت دست بشر برای پایش زمین را با دقت بیشتری بررسی کنیم.

آب و هوای اچ دی

ماهواره های GOES کنونی NOAA بر اساس تکنولوژی های دهه 1990 ساخته شده، پس به راحتی می توان فناوری های پیشرفته موجود در GOES-R را با آن مقایسه کرد. برای این منظور کافیست کامپیوتر شخصی خودتان در بیست سال قبل را با دستگاهی که هم اکنون روی میزتان قرار دارد مقایسه نمایید.

مجموعه ابزارهای دقیق تشخیص وضعیت جوی موسوم به «تصویرسازی پیشرفته پایه» یا ABI که در GOES-R به کار رفته، سرعت بسیار بالا، رزولوشن فوق العاده و قابلیت های کاملاً حرفه ای تری را نسبت به نسل قبلی در اختیار دارد.

«اریک وبستر» از شرکت «هریس» که ساخت ABI را بر عهده داشته در این رابطه می گوید:

دوربین های به کار رفته در ماهواره های زمین ایستای کنونی می توانند در هر 30 دقیقه، کل نیمکره غربی را از قطب شمال تا جنوب تصویربرداری نمایند. اما ABI همین فرایند را در کمتر از 15 دقیقه به پایان می رساند، ضمن اینکه برای تهیه تصویر کل ایالات متحده فقط به 5 دقیقه و برای ثبت طوفان ها و گردبادها به کمتر از 30 ثانیه زمان نیاز دارد.

قدرت تفکیک این سیستم تصویربرداری از فاصله 36000 کیلومتری از سطح زمین به 0.5 الی 2 کیلومتر می رسد، درست مثل اینکه نگاره های لبه یک سکه کوچک را از فاصله 1.5 کیلومتری به وضوح ببینید.

GOES-R کره خاکی را در 16 باند طیفی مرئی، فروسرخ نزدیک (near-IR) و فروسرخ اسکن می کند، در نتیجه هواشناسان می توانند ساختارهای داخلی طوفان های شدید و گردبادها را بازسازی نمایند، یا خاکسترهای آتشفشانی را از دود آتش سوزی های گسترده جنگلی و ابرها تشخیص دهند.

همچنین به لطف این فناوری امکان بررسی برش باد (windshear) از طریق تغییرات جزئی در بخار آب جوی و اندازه گیری دمای سطح آب دریاها با دقت یک دهم درجه نیز میسر خواهد شد.

در مجموع، این قابلیت ها به طور کامل توانایی تصویرسازی وضعیت آب و هوا و رخدادهای طبیعی همچون آتش سوزی های جنگلی را متحول خواهد ساخت، و NOAA امیدوار است بتواند بر اساس آن پیش بینی های سریع تر و دقیق تری را ارائه نماید.

همچنین می توان انتظار داشت GOES-R تصاویر شفاف و با کیفیتی از طوفان های وحشتناک زمینی به دستمان برساند.

پوشش تمام وقت وقوع آذرخش

برخی افراد علاقه دارند تصاویر زنده از حیات وحش و دنیای حیوانات را تماشا کنند، اما یکی از آرزوهای کارشناسان آب و هوا، مشاهده و پخش زنده آذرخش هاست، و حال این امر محقق شده است.

در مجموعه ابزارهای پایش جوی GOES-R شاهد به کار گیری اولین سامانه نقشه برداری از صاعقه هستیم. این سیستم نوعی آشکارساز نوری است که تغییرات زودگذر در صحنه ها را ارزیابی کرده و وقوع رعد و برق را تشخیص می دهد.

با استفاده از این ابزار نه تنها می توان صاعقه های خطرناک ابر به زمین را شناسایی نمود، بلکه محققین قادرند برق های درون ابری را نیز ارزیابی نمایند، موردی که با فناوری های کنونی قابل اجرا نیست.

این سامانه با برخورداری از قدرت تفکیک فضایی 10 کیلومتری، می تواند اطلاعات لحظه ای را از فعالیت آذرخشی در قاره امریکا و مناطق مجاور فراهم سازد.

از آنجا که رعد و برق ها پیش زمینه طوفان های سهمگین و دیگر شرایط جوی نامساعد هستند، بنابراین GOES-R قادر است از الگوی وقوع صاعقه برای پیش بینی وقایع آب و هوایی بهره گیرد.

پایش خورشید

هنگامی که ابزارهای پیشرفته جوی GOES-R بی وقفه زمین را تحت نظر دارند، مجموعه دیگری از دستگاه ها نیز به خورشید چشم دوخته اند. «پیش بینی فضایی» که خط مقدم این حوزه علمی به شمار می رود، بخش مهمی از فعالیت های آتی ماهواره NOAA را تشکیل می دهد.

در این مجموعه شاهد بکارگیری حسگرهایی با قابلیت تشخیص پرتو اکس و تشعشعات فرابنفش حاصل از شراره های خورشیدی، ذرات باردار موجود در بادهای خورشیدی، و نوسانات ایجاد شده در مغناطیس سپهر (مگنتوسفر) کره زمین هستیم، همان حباب حفاظتی که زمین را از تابش های کشنده خورشید مصون می دارد.

دانشمندان با ارزیابی دقیق مؤلفه های مختلف شرایط فضایی امیدوارند آمادگی بهتری در برابر طوفان های عظیم خورشیدی پیدا کنند، وقایعی هرچند نادر که سیستم های ماهواره ای، GPS و شبکه های برق در سرتاسر جهان را تهدید می نمایند.

طبق پیش بینی محققین اگر طوفان خورشیدی بسیار شدیدی به زمین برسد، احتمال قطعی شبکه برق رسانی در وسعت قاره ها به مدت چند هفته الی چندین ماه وجود خواهد داشت، بنابراین چه بهتر که آمادگی کاملی برای مقابله با آن داشته باشیم.

نجات انسان ها

یکی از مزایای برخورداری از چند جفت چشم قوی در فضا برای رصد کره خاکی، کمک به روند جستجو و یافتن افرادی است که به کمک نیاز دارند. در این راستا، GOES-R در کنار سیستم «جستجو و نجات به کمک ماهواره» NOAA موسوم به SARSAT قرار می گیرد.

این سامانه بین المللی ماهواره ای با هدایت تیم های امداد و نجات، هر ساله صدها هوانورد، ملوان و دیگر انسان ها را در سطح زمین از خطر مرگ می رهاند.

ماهواره GOES-R به نوعی ترنسپوندر ویژه مجهز شده که سیگنال های درخواست کمک ارسالی از سطح زمین به کمک دستگاه های مخصوص را دریافت کرده و مختصات محل فرستنده آن را به NOAA می فرستد، و نهایتاً مقامات امدادی محلی نسبت به واقعه آگاه می شوند.

بنابراین چه در آلاسکا در حال یخ نوردی باشید و چه در دریای کارائیب به قایق رانی بپردازید، اگر بیکن های SARSAT را همراه داشته باشید، فضاپیمایی در ارتفاع 36000 کیلومتری می تواند جان شما را نجات دهد.