NASA запустило в космос лазер для изучения льда на Земле

15 сентября с космодрома в Калифорнии на орбиту Земли отправился спутник НАСА для изучения состояния ледяного покрова Земли.

Миссия искусственного спутника, названного ICESat-2, состоит в том, чтобы предоставить с помощью лазера более точную информацию, как глобальное потепление воздействует на ледяные массивы.

ICESat-2 будет отслеживать текущие изменения в мельчайших подробностях с точки обзора на высоте примерно 500 км над планетой.

ICESat-2 был выведен на орбиту ракетой Delta II с авиабазы ВВС США Ванденберг на калифорнийском побережье.

Как следует из названия, ICESat-2 стал уже второй версией спутника. Первый космический аппарат был запущен 2003 году и впервые провел лазерное измерение толщины полярных ледников и морского льда из космоса. Но миссию преследовали технические проблемы, в результате которых наблюдения ограничивались лишь парой месяцев в год.

С тех пор НАСА усовершенствовало технологию, сделав процесс наблюдения более надежным и сфокусированным.

«ICESat-2 будет наблюдать за криосферой с пространственным разрешением на уровне, который мы никогда раньше не получали из космоса», - объясняет профессор Хелен Фриккер из Института океанографии Скриппса.

«Луч лазера разделяется на шесть частей - три пары, поэтому мы можем видеть отображение большей поверхности льда, а также оценивать поверхностный уклон. Одни и те же наземные поверхности будут замеряться каждые три месяца, давая нам сезонные снимки льда. Благодаря этим данным мы можем понять процессы, связанные с сокращением объема льда в полярных регионах», - рассказала она в интервью «Би-би-си».

Почему это важно?

Антарктида и Гренландия ежегодно теряют миллиарды тонн льда. Это происходит по большей части из-за контакта с теплой водой на границе ледника и океана.

Талая вода медленно, но верно поднимает уровень моря во всем мире. В Арктике сезонные льды также теряют объем. Предполагается, что с 1980-х годов морской лед на Крайнем Севере сократился на две трети. И хотя это не оказывает прямого влияния на высоту уровня океанов, уменьшение ледяного покрова способствует увеличению температуры воздуха в регионе.

«Большая часть изменений, происходящих на полюсах, происходит практически незаметно, - говорит доктор Том Нейманн, ученый-исследователь проекта ICESat-2 , - и для отслеживания этого процесса нужен очень точный инструмент».

«Изменение высоты ледникового покрова всего на один сантиметр в масштабе Антарктиды представляет собой огромное количество воды, полученное или потерянное ледяным пластом. Это 140 гигатонн», - рассказывает ученый.

Новая лазерная система, которая весит полтонны, является одним из крупнейших инструментов наблюдения за поверхностью Земли, когда-либо созданных НАСА. В ней используется технология подсчета фотонов.

Зонд испускает 10 тысяч лазерных импульсов за секунду.

Каждый из них достигает Земли и отскакивает назад за примерно 3,3 миллисекунды. Точное время «отскока» позволяет рассчитать высоту отражаемой поверхности.

«Мы запускаем примерно триллион фотонов [частиц света] в каждом потоке. Примерно один возвращается назад, - говорит Кэти Ричардсон, которая работает в команде НАСА, разработавшей этот инструмент. - Мы можем точно определить время, затраченное этим одним фотоном, и, исходя из этого, мы можем рассчитать расстояние вплоть до половины сантиметров на Земле».

Лазер производит измерения через каждые 70 см по мере продвижения по поверхности льда.

Что мы узнаем?

Ученые надеются, что ICESat-2 поможет создать первые точные карты толщины морского льда в Антарктике. В настоящий момент техника оценки ледяного покрова четко работает только в Арктике. Она включает в себя сравнение высоты той части плавающего льда, которая возвышается над водой, с высотой самой поверхности океана. Поскольку ученые знают плотность морской воды и льда, они могут подсчитать, сколько льда должно находиться под водой, и, следовательно, общую его толщину.

Однако в Антарктиде этот подход срабатывает не всегда. Далеко на юге льдины могут покрыться значительными массами снега. Под его весом морской лед иногда полностью уходит под воду, что мешает расчету его толщины.

Предлагаемое решение заключается в том, чтобы объединить лазерные наблюдения ICESat-2, дающие отражение от поверхности снега, с данными радиолокационных спутников, микроволновые лучи которых проникают глубже в снежное покрытие. Благодаря этому результаты будут гораздо более точными.

Ученым нужны точные измерения толщины льда, чтобы правильно оценить состояние льдины. Иногда лед разбивается ветром на куски; а иногда - наоборот, сбивается в кучи. Разница видна только тогда, когда лед изучается во всех трех измерениях.

И нет, лазер не может расплавить лед с высоты 500 км! Но в темную ночь вы можете увидеть зеленую точку в небе - это летит спутник ICESat-2.