Эскадра мини-спутников сделает томографию облакам

Израильско-германская миссия по запуску группы мини-спутников получила поддержку Европейского исследовательского совета.

Десять спутников, каждый размером с обувную коробку, будут выведены на орбиту в течение нескольких ближайших лет, помогут заполнить бреши в наших знаниях об облаках и их роли в климате. 

Вдохновленные медицинской компьютерной томографией (КТ), которая наблюдает и отображает организм пациента изнутри, дизайнеры спутников создают систему, которая будет показывать подробные изображения облаков, их внешние и внутренние трехмерные структуры и свойства. Исследуя небольшие облачные поля, которые современные технологии дистанционного зондирования уловить не в состоянии, новый проект может устранить некоторые серьезные неясности, ограничивающие сегодня возможности моделирования атмосферы и прогнозирования климата.

Эта космическая миссия под названием CloudCT недавно получила 14 миллионов евро в рамках программы Synergy​ Европейского исследовательского совета (ERC) - максимально возможную сумму гранта в рамках этой программы. Три исследователя ведут этот уникальный междисциплинарный проект: два израильтянина и немец. Профессор Йоав Шехнер​ из электротехнического факультета им.Витерби Техниона (Хайфа) - эксперт в области компьютерного зрения и компьютерной томографии. Профессор Илан Корен​ - эксперт в области физики облаков и дождей в Отделении наук о Земле и планетах Научного института им. Вейцмана (Реховот). Профессор Клаус Шиллинг​ из Центра телематики (Вюрцбург) - лидер в области технологий строевого передвижения малых спутников.

Слева направо: проф. Илан Корен, проф. Иоав Шехнер и проф. Клаус Шиллинг | Фото: mfa.gov.il

Облака играют ключевую роль в энергетическом балансе Земли и ее круговороте воды; даже небольшие ошибки в оценке свойств облаков могут привести к серьезным неточностям в предсказаниях климата. «Спутники изучают большие облачные структуры, но не обладают достаточно высокой резолюцией для наблюдения небольших облаков», - говорит Корен. «Несмотря на то, что они небольшие, такие облака, с одной стороны, смягчают климат, а с другой - могут быть очень чувствительными к изменению климата. Вот почему крайне необходимо правильно измерить такие маленькие облака, понять их природу и взаимодействие с изменяющимися условиями окружающей среды. CloudCT может проложить путь к этому пониманию».

Идея исследования таких облаков из космоса была дана трехмерными технологиями медицинской визуализации. «Мы используем здоровье человека в качестве руководства для измерения здоровья планеты», - говорит Шехнер. По аналогии с более известной медицинской компьютерной томографией, изображения в CloudCT будут делаться одновременно со многих сторон вокруг облаков и над ними. Такой результат станет возможным благодаря самоорганизующейся по общей сети формации из множества доступных, очень маленьких и очень подвижных спутников. Однако, «в отличие от изолированных условий лаборатории, Земля облучается солнечным светом, который нельзя перемещать, включать и выключать. Наши алгоритмы анализа изображений должны учитывать эту реальность и полагаться на рассеяние света, что усложняет задачу».

Точный контроль, требуемый от многоспутниковой системы (каждый спутник в ней будет весить около трех килограммов) для решения столь сложной задачи, создает новые проблемы миниатюризации, координации и возможностей автономного реагирования. Клаус Шиллинг верит в перспективы проекта CloudCT: «Распределенные сетевые спутниковые системы, которые мы разрабатываем для CloudCT, являются примером того, как инновационное программное обеспечение компенсирует проблемы, создаваемые миниатюризацией. Это позволяет внедрить самоорганизующуюся систему в сверхмалые спутники и по-новому подходить к задачам космического наблюдения, двигая научный прогресс".

В эти дни ученые собирают свои рабочие группы и начинают прорабатывать детали проекта. На разработку и тестирование многих аспектов CloudCT еще до запуска потребуется немало времени. «Испытаниям поможет предварительная миссия, состоящая из трех спутников, называемая TOM - Telematics Earth Mission Observation, а также наш высокопроизводительный симулятор динамики в Вюрцбурге», - говорит Шиллинг. «Этот проект даст нам возможность увидеть и измерить облака, как никогда раньше», - добавляет Корен. «Мы очень рады, что Европейский исследовательский совет выбрал наш проект», - говорит Шехнер. «CloudCT уже сегодня является пионером новых концепций космического наблюдения Земли и разработки сложных алгоритмов вычислительной визуализации».

Источник: MFA
Фото: mfa.gov.il