Большинство из нас, вероятно, думают, что НАСА исследует Луну и звезды, а не Средний Запад Америки. Тем не менее, июньским днем 2013 года, когда гром, молнии и проливной ливень обрушились на Айову и западный Иллинойс, ученые из программы НАСА IFloodS были готовы изучить мощный шторм. Исследователи собрали данные радаров, датчиков влажности почвы и дождемеров, которые затем сравнили с данными и изображениями, собранными орбитальными спутниками, пролетающими над головой. Их цель: перепроверить оценки количества осадков на основе спутниковых данных. Если им удастся точно настроить эти расчеты, они в конечном итоге надеются использовать свои метеоспутники для обнаружения и раннего предупреждения о том, когда реки Среднего Запада могут выйти из берегов и вызвать наводнение.
Эта работа может быть не такой впечатляющей или впечатляющей, как, скажем, установка флага США на Марсе. Но для людей, живущих в районах, подверженных наводнениям, это может оказаться гораздо важнее.
«Среди погодных катаклизмов в США наводнения уступают только жаре по количеству смертей и занимают первое место по сумме ущерба в долларах», - Педро Рестрепо, гидролог, отвечающий за Национальную метеорологическую службу. Северо-центральный центр прогнозирования рек Службы, поясняется в пресс-релизе НАСА.
Программа IFloodS - это лишь часть другой, менее разрекламированной, но чрезвычайно важной миссии НАСА по поиску способов защиты людей от различных стихийных бедствий на нашей собственной планете.
С этой целью НАСА ежегодно тратит более 1,8 миллиарда долларов на науки о Земле - больше, чем тратит на изучение других планет. Исследовательские программы агентства включают в себя усилия по прогнозированию землетрясений, извержений вулканов, лесных пожаров и сильных штормов, а также по предупреждению нас, чтобы подготовиться к ним, в основном за счет использования данных, собранных спутниками с выгодной точки орбитального пространства. Кроме того, программа НАСА по изучению объектов, сближающихся с Землей, использует как наземные, так и орбитальные обсерватории для выявления и отслеживания астероидов и комет, траектория которых приближает их к Земле, в том числе таких, которые могут врезаться в поверхность нашей планеты и вызвать массовые разрушения и гибель людей., или, возможно, даже вызвать волну вымирания.
Усилия НАСА по прогнозированию различных стихийных бедствий в основном все еще находятся на экспериментальной стадии разработки, поэтому, вероятно, нам еще далеко до того, чтобы агентство стало надежным провидцем. Тем не менее, ученые НАСА сделали несколько важных открытий и достижений, которые в скором времени могут позволить всем нам на Земле вздохнуть немного легче. Вот некоторые из их прогнозов.
Прогнозирование интенсивности ураганов
Если вы живете в прибрежном районе, подверженном ураганам, синоптики должны получить две важные информации. Во-первых, каким будет путь урагана, чтобы вы знали, обрушится ли он на то место, где вы живете. Во-вторых, насколько сильным будет шторм.
С начала 1990-х годов метеорологи значительно улучшили свою способность предсказывать, куда направляются бури, развивающиеся в океане. Но, к сожалению, способность предсказывать интенсивность ураганов так и не улучшилась. Причина в том, что на мощность ураганов влияет сложный набор факторов как внутри штормовой системы, так и за ее пределами, от теплосодержания океана до относительной влажности окружающей среды. Разобраться во всем этом с земли было довольно сложной задачей.
Но тут в дело вступает НАСА. Его орбитальные спутники могут видеть общую картину и собирать огромное количество данных об ураганах сверху по мере их развития. Сопоставив эти данные с тем, насколько сильными становятся ураганы, они надеются выяснить, какие факторы являются наиболее надежными индикаторами интенсивности ураганов и как предсказать скорость их развития.
Исследователи из Лаборатории реактивного движения НАСА в Пасадене, Калифорния, и Гавайского университета в Маноа уже сделали один потенциально важный прорыв. Они проанализировали данные об относительной влажности, полученные с помощью прибора Atmospheric Infrared Sounder (AIRS) на космическом спутнике НАСА Aqua для почти 200 ураганов в Северной Атлантике в период с 2002 по 2010 год, и сравнили их с уже имеющимися данными о максимальном ветре, вызванном этими ураганами. Исследователи обнаружили, что ураганы, которые быстро усиливаются, имеют тенденцию развиваться, когда их окружающая среда была более влажной по сравнению с окружающей средой, которая вызывала более слабые штормы.
В 2014 году НАСА планирует запустить новую группу спутников, которые могут еще больше помочь синоптикам в прогнозировании интенсивности ураганов. Глобальная навигационная спутниковая система Cyclone (CYGNSS), разработанная инженерами Мичиганского университета, выведет на низкую околоземную орбиту группировку из восьми малых спутников. Датчики спутников будут измерять различные свойства океана и атмосферы с целью создания более точной модели формирования и усиления тропических циклонов.
Вулканы, землетрясения и цунами
Извержения вулканов и землетрясения имеют один важный общий признак. Поскольку давление в них нарастает, прежде чем они высвободят свою ярость, они вызывают небольшие деформации земной коры. Если бы ученые могли заметить эти тонкие изменения, они могли бы более точно предсказать, когда произойдут катастрофические извержения и землетрясения.
НАСА надеется помочь им в этом с помощью системы «Деформация, структура экосистемы и динамика льда» или DESDynI, предполагаемой пары спутников, запуск которых предварительно запланирован на 2021 год. Один из космических аппаратов будет отражать сигналы радара от поверхности Земли и использовать их для измерения небольших изменений поверхности Земли с течением времени. Ученые считают, что это поможет им отслеживать потенциальные вулканы и землетрясения.
Второй спутник DESDynI будет оснащен системой под названием LIDAR Surface Topography, которая в основном будет отражать лазеры от поверхности Земли и измерять интервал, необходимый для отражения сигнала. Точно так же лидар поможет ученым замечать едва заметные движения земной коры, а также наблюдать за изменениями в структуре лесов.
Когда сильное землетрясение происходит в открытом море, оно может привести к гигантской волне или цунами, которое может затопить прибрежную зону с потенциально огромными человеческими жертвами и гибелью имущества. Но поскольку каждое землетрясение уникально, каждое отдельное цунами имеет разную длину волны, высоту волны и направленность, что затрудняет прогнозирование их размера. В 2010 году ученый Лаборатории реактивного движения НАСА Ю. Тони Сонг представил прототип новой системы для оценки землетрясений и прогнозирования размера вызванных ими цунами. Система использует данные из глобальной дифференциальной сети GPS НАСА для сбора данных о движении земной коры, которые ученые, в свою очередь, могут использовать для расчета движения морского дна и количества энергии, которое оно вкладывает в цунами.
В 2011 году Сонг и профессор Университета штата Огайо С. К. Шум использовал японские данные GPS для анализа особенно разрушительного цунами, вызванного землетрясением в марте 2011 года у северной Японии, и обнаружил, что волна на самом деле состояла из двух разных волновых фронтов, которые слились и удвоились по интенсивности, когда они проходили через неровные хребты на морском дне. Эти знания могут помочь синоптикам в будущем предсказывать такие же сверхмощные волны и, надеюсь, ускорить эвакуацию жителей прибрежных районов.
Астероиды-убийцы
В феврале 2013 года в небе над российским городом Челябинск взорвался метеор диаметром 60 футов (18 метров) и весом 11 000 метрических тонн (12 125 тонн), ранив более 1 человека., 200 человек. По совпадению, в тот же день еще более крупный объект - астероид размером с половину футбольного поля - пролетел примерно в 17 200 милях (27 680 км) от Земли. Если бы он ударил, то взорвался бы с силой около 2,4 миллиона тонн (2,2 миллиона метрических тонн) динамита, что эквивалентно сотням атомных бомб размером с Хиросиму.
Оба этих космических камня крошечные по сравнению с некоторыми другими астероидами, мчащимися в космосе. И мы знаем, что если достаточно большой объект врежется в нашу планету, результаты могут быть адскими. Около 66 миллионов лет назад объект диаметром 6 миль (10 километров) врезался в полуостров Юкатан в Мексике, вызвав катаклизм, уничтоживший динозавров и большинство других животных и растений на Земле.
Вот почему выявление и отслеживание астероидов, которые могут приблизиться к Земле, является особо приоритетной миссией НАСА. Цель программы НАСА «Объекты, сближающиеся с Землей» - составить базу данных об объектах, сближающихся с Землей, и отслеживать их перемещения.
Астероидысостоят в основном из горных пород и минералов и образуются в более теплой внутренней части Солнечной системы, между Марсом и Юпитером. Это остатки от образования внутренних планет Марса, Земли, Венеры и Меркурия. Кометы, с другой стороны, состоят из водяного льда и пыли и формируются в более холодной внешней части Солнечной системы. Кометы - это остатки образования внешних планет Юпитера, Сатурна, Урана и Нептуна. Кометы и астероиды, дрейфующие вблизи Земли (в пределах 28 миллионов миль или 45 миллионов километров от земной орбиты), считаются околоземными объектами.
Чтобы охотиться на них, НАСА перепрофилировало существующий спутник Wide-field Infrared Survey Explorer, или WISE, первоначально запущенный в 2009 году для поиска далеких звезд и галактик. НАСА предполагает, что WISE обнаружит около 150 ранее неизвестных объектов, сближающихся с Землей, и соберет информацию о размерах и других свойствах еще около 2000 объектов.
WISE и программа NEO, как мы надеемся, дадут НАСА заблаговременное предупреждение об объекте, находящемся на пути столкновения, и время для реализации стратегии защиты, будь то отклонение астероида с помощью гравитационных тягачей, солнечных парусов или других технологий будущего, или просто уничтожить ядерным взрывом. Это может помочь нам избежать худшего стихийного бедствия.
Примечание автора: может ли НАСА предсказывать стихийные бедствия?
Я благодарен НАСА за усилия по прогнозированию землетрясений, потому что я испытал несколько из них, когда жил в Калифорнии в конце 1980-х годов. Я помню, как проснулся однажды утром от ощущения своей вибрации и услышал, как на улицах вокруг меня сработала автомобильная сигнализация. В моей голове промелькнула мысль: «Большой бьет, а я без штанов». К счастью, ради приличия, землетрясение оказалось средним.