Руководитель Biomass Майкл Ферингер, ESA: Мы передадим спутник людям

Европейское космическое агентство, ESA, планирует запустить в 2025 году миссию Biomass, которая позволит провести более точные измерения лесной биомассы для углубления понимания углеродного цикла. Руководитель проекта Biomass Майкл Ферингер рассказал подробности.

Будучи основным поглотителем углерода, леса играют важнейшую роль в углеродном цикле и климатической системе. Однако из-за таких факторов, как деградация и вырубка лесов, значительная часть углерода, хранящегося в них, попадает обратно в атмосферу, оказывая пагубное воздействие на окружающую среду.

Чтобы понять, как быстро меняются леса, и, следовательно, устранить последствия этого для нашего климата, крайне важно определить количественные параметры глобального углеродного цикла. Однако в настоящее время во многих частях мира измерения биомассы лесов проводятся плохо. Используя новый метод измерения для получения новой информации о высоте леса и надземной лесной биомассе из космоса, миссия Европейского космического агентства Biomass соберет важные данные, которые помогут уменьшить значительные неопределенности в расчетах запасов и потоков углерода на суше.

Миссия Biomass будет состоять из одной спутниковой платформы на низкой околоземной орбите (LEO), на которой будет установлен радар с синтезированной апертурой (SAR). Картирование биомассы лесов из космоса представляет собой огромную техническую проблему, поскольку леса — это сложные структуры, а различные породы деревьев и плотные пологи затрудняют их измерение из космоса. Прибор SAR спутника Biomass может «видеть» сквозь облачный покров и проникать под полог, что позволяет оценить фактическую биомассу деревьев.

Спутник Biomass был разработан и построен консорциумом из более чем 50 компаний под руководством Airbus UK в качестве генерального подрядчика. Запуск спутника запланирован на апрель 2025 года на ракете Vega-C с европейского космодрома в Куру, Французская Гвиана.

Что такое миссия Biomass и для чего она предназначена

Миссия Biomass является частью миссий по науке о Земле, возглавляемых Директоратом по наблюдению Земли Европейского космического агентства. В рамках группы «Наука о Земле» мы создаем спутники, которые тестируют новые технологии, чтобы определить, являются ли они хорошими кандидатами для оперативного применения.

Миссия Biomass призвана дать представление об углеродном цикле и моделировании климата. Относительно известно, сколько ископаемого топлива потребляется каждый год и сколько CO₂ выбрасывается в атмосферу. Однако менее известно, куда все это девается. Есть три варианта: он остается в атмосфере, накапливается в океанах или поглощается растениями — в основном тропическими лесами. Эти три поглотителя CO₂ очевидны, но определить, сколько CO₂ попадает в каждый из них, довольно сложно. В частности, существует большая неопределенность в отношении количества углерода, хранящегося в лесах.

Одна из основных задач миссии Biomass — измерить количество углерода в лесах. Это достигается путем измерения тонн древесины на гектар. По приблизительным подсчетам, килограмм древесины равен половине килограмма углерода. Еще одна ключевая задача — измерить эволюцию лесов по всему миру. В ходе первого этапа миссии мы составим глобальную карту Земли и измерим количество углерода в ней. Примерно через семь месяцев мы проведем еще одно измерение и определим изменения за это время. Мы увидим, где произошел рост или потеря углерода из-за вырубки лесов и других причин.

О подготовительном этапе миссии

Этот тип миссии относится к группе, известной как «исследовательские миссии», в которых используется технология, специально разработанная для таких миссий. Поскольку эта технология еще никогда не применялась в полетах, на ее разработку, к сожалению, требуется время.

История Biomass началась в 2005 году, когда научное сообщество предложило эту миссию в качестве одного из шести кандидатов на реализацию. В 2012 году Biomass выиграла этот конкурс. Затем была проведена детальная промышленная разработка с двумя европейскими консорциумами, и в начале 2016 года контракт на создание спутника был заключен с компанией Airbus.

Мы столкнулись с рядом технологических проблем, в основном связанных с прибором. Это радарный прибор, которому нужен мощный и очень сложный радарный импульс и, соответственно, усилитель мощности. Усилитель мощности и блок управления прибором было сложно разработать, что привело к задержкам.

Весь процесс тормозился из-за COVID-19. Мы начали тестировать инженерные модели, которые были разработаны и испытаны до того, как мы построили летные модели, когда случился COVID. Люди должны были находиться в лабораториях, но из-за блокировки COVID посещаемость была низкой. В общей сложности COVID обошелся нам примерно в год задержек.

Недавно мы также столкнулись с проблемой запуска в Европе. Однако сейчас все снова идет гладко, и мы готовы к запуску Vega-C.

Что произойдет после запуска

Сразу после запуска будет несколько дней интенсивной работы по запуску спутника. Затем последует шестимесячная фаза «ввода в эксплуатацию», в ходе которой будут проверены системы, проведена их эксплуатация и получены данные.

Затем мы изучим данные и откалибруем прибор, сверяя результаты с реальными, на Земле. Есть участки, в основном в тропических районах, где люди на местности проводят измерения толщины и высоты от дерева к дереву, чтобы оценить количество древесины на участке. Мы пролетаем над этими участками и выполняем алгоритм, чтобы получить результат, который затем сравниваем с данными наземных измерений. В конечном итоге мы адаптируем наши алгоритмы, если это необходимо.

Одна из очень трудоемких частей этого шестимесячного этапа связана с радарным лучом. Диаметр луча радара составляет около 60 км, и в идеале он должен быть очень однородным. Чтобы измерить это, мы пролетаем над калибровочным блоком на земле 20 раз. Это дает хорошее представление о том, как выглядит луч. Мы видим луч радара только раз в три дня, поэтому для того, чтобы получить его очень подробную характеристику, требуется 60 дней.

Через шесть месяцев я и моя команда, а также представители промышленности продемонстрируем наши достижения независимым экспертам, чтобы показать, как работают спутник, прибор и алгоритмы. После этого мы передадим спутник людям, которые будут его эксплуатировать.

Ранее ученые сообщили, что орбитальная дозаправка спутников может продлить срок их службы.

На фото: 12-метровый отражатель из проволочной сетки Biomass. Источник: ESA.

18.01.2025