Выбор языка |
Главная О КНТС Новости Программы Направления исследований Эксперименты Результаты Информационные ресурсы Приём заявок
Шифр эксперимента: Селенометрия
Направление НПИ: 2. Исследование Земли и космоса
Секция КНТС: 4. Солнечная система
Наименование эксперимента: Измерения вариаций пепельного света Луны с целью исследования альбедо Бонда Земли
Цель эксперимента:

Исследование долговременных вариаций отражаемой и поглощаемой планетой энергии солнечного излучения и энергетического состояния Земли и их влияния на климат.

Описание эксперимента:

Космический эксперимент предназначен для проведения систематических фотометрических измерений временных вариаций поверхностной яркости темной центральной части лунного диска размером 16x16 угл.мин при одновременном измерении поверхностной яркости выбранных (эталонных) участков светлого узкого серпа Луны при ее угловом удалении от Солнца на расстояние от 12° до 30° на борту PC МКС в течение не менее половины 11-летнего солнечного цикла. Наблюдения пепельного света Луны (слабого свечения её неосвещенной Солнцем стороны светом, отраженным от Земли) позволяют вести мониторинг вариаций сферического альбедо (альбедо Бонда) Земли и исследовать долговременные изменения энергетического состояния Земли как планеты и поглощаемой ею энергии солнечного излучения. Это с учетом прогноза вариации солнечной постоянной укажет направление грядущего изменения глобального климата, независимо от причин его изменений. Солнечная постоянная и альбедо Бонда Земли являются особо важными физическими параметрами в радиационном балансе и энергетическом бюджете Земли как планеты, и, следовательно, определяющим фактором изменения глобального климата, что требует тщательного исследования их временных вариаций. Одновременная фотометрическая регистрация светлой и темной части лунного диска проводится всегда с одной и той же экспозицией. По изображению на ПЗС матрице измеряются поверхностные яркости участков. После этого производятся необходимые коррекции данных за расстояние до Луны, вариацию солнечной постоянной, фазовую функцию, либрации. Система контроля фотометрических характеристик осуществляется по излучению Луны в полнолуние.

 

Новизна эксперимента:

Мониторинг альбедо Земли путем измерений яркости пепельного света Луны с помощью СТЛ-200, устанавливаемого на борту МКС, имеет существенный преимущество перед возможными измерениями альбедо Бонда ныне существующими методами. Во-первых, как уже было отмечено, геостационарные спутники измеряют не альбедо Бонда, а локальное альбедо только ~60% земной поверхности, время наблюдений ограничено. Во-вторых, полярно-орбитальные спутники наблюдают не всю поверхность, а узкие полосы, в различных, но не подходящих для этой цели спектральных диапазонах. В-третьих, наблюдения пепельного света с поверхности Земли не дают в полной мере глобального альбедо, к тому же не могут охватить поверхность земли с долготами ±20° от места наблюдений и противоположную ему часть. А также они подвержены существенному влиянию нестабильности атмосферы Земли.

Измерения интенсивности пепельного света Луны с борта МКС дают глобальное альбедо Земли в спектре падающего солнечного излучения и не включают в себя части спектра собственного теплового излучения Земли. В силу орбитального расположения прибора нет трудно учитываемого влияния атмосферы на результаты измерений. За одно измерение получаются данные почти для половины подсвеченной Солнцем поверхности земли, что исключает неопределенность при сшивании данных, возникающую из-за нестационарности облачности и состояния атмосферы. В эксперименте «Селенометрия» измерения ведутся в спектре падающего на Землю солнечного излучения без захвата собственного теплового излучения Земли, не испытывают непостоянного и трудноучитываемого влияния атмосферы и охватывают за одно наблюдение почти половину поверхности Земли, что исключает неопределенности при сшивании данных вследствие нестационарности облачного покрова и состояния атмосферы.

Учитывая вышеизложенные недостатки существующих методов, наиболее достоверным и адекватным методом мониторинга вариаций альбедо Бонда Земли следует считать регистрацию пепельного света Луны с борта низкоорбитального космического аппарата (в данном случае МКС). При этом весьма целесообразными являются постановка и осуществление проектов, направленных на формирование национальной позиции по климатической проблематике на основе собственных исследований, причём именно глобальных характеристик, определяющих климат Земли.

Научная аппаратура:

Научная аппаратура КЭ представлена в виде специального лунного телескопа СТЛ-200 и должна удовлетворять требованиям, изложенным в документах «Российский сегмент МКС. Комплекс целевых нагрузок. Исходные технические требования к аппаратуре и оборудованию» и «Требования к оборудованию, хранящемуся и эксплуатируемому на РС МКС».

Комплекс СТЛ-200 включает в свой состав наружный оптико-электронный модуль с внешним блоком системы электроники (БОМ – блок оптики и механики), устанавливаемый на внешней боковой поверхности РС МКС, и внутренний модуль (БЭ – блок электроники), устанавливаемый в герметичном отсеке РС МКС.

 

 

Ожидаемые результаты:

Наиболее точные измерения для определения характеристик кратковременных и долговременных вариаций альбедо Бонда Земли в течение всего солнечного цикла являются задачей фундаментальной важности и уникальным инструментом изучения тенденций изменения глобального климата Земли. Использование данных об изменении альбедо Бонда и солнечной компоненты климата имело бы огромное практическое значение и для физики солнечно-земных связей.

Предлагаемые в рамках проекта «Селенометрия» исследования альбедо Бонда Земли позволят изучить временные изменения энергетического состояния Земли как планеты и помогут надежно определит ход и величину накопленной Землей избытка энергии или образовавшегося ее дефицита, что c учетом прогноза вариации солнечной постоянной может предсказать направление и глубину грядущего изменения глобального климата Земли независимо от причин его изменений.

Если в результате больших вулканических извержений или вторжений метеоритов значимо изменится прозрачность атмосферы в спектре солнечного излучения, то изменится и величина альбедо Бонда Земли, что будет систематически прослеживаться комплексом научной аппаратуры космического эксперимента «Селенометрия». В результате возможно также и предсказание направления грядущих заметных возмущений среднеглобальной температуры Земли.

Получаемая информация будет стратегически важной как для мирового сообщества, так и для страны, располагающей этой информацией, а также ставит ее в более выгодное положение по отношению к конкурентам на мировом рынке. По результатам эксперимента «Селенометрия» (в долгосрочной перспективе) возможно получение прибыли или снижения издержек, в том числе и на космическую деятельность, вследствие предсказания направления и глубины грядущих изменений климата. Кроме того, результаты, получаемые в течение первых нескольких месяцев реализации проекта «Селенометрия», могут быть уже использованы для решения задач КЭ «Альбедо» на РС МКС по исследованию характеристик отраженной всей видимой с борта станции земной поверхностью и атмосферой энергии солнечного излучения в направлении МКС в любой точке ее траектории. Они необходимы при отработке их использования в модели дополнительной генерации солнечными батареями электроэнергии в

Ожидаемые конечные научные результаты, получаемые с помощью КЭ «Селенометрия», существенным образом расширят наши представления о закономерностях формирования и изменения климата Земли, что является одной из наиболее важных проблем для современной цивилизации. Они будут также предоставлять важнейшую информацию для достоверного прогнозирования грядущих изменений климата c учетом прогноза вариации солнечной постоянной.

 

Полученные результаты:

 

Сроки проведения: 2016-2021 гг. Сроки будут уточняться в процессе разработки, изготовления и испытания КНА в зависимости от объёма и порядка финансирования работ.
Состояние эксперимента: Готовится
Организация постановщик: Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Главная (Пулковская) астрономическая обсерватория Российской академии наук (ГАО РАН)
Организации участники: ОАО «Пеленг»; ОАО РКК «Энергия» им. С.П.Королева; ФГБУ «НИИ ЦПК имени Ю.А. Гагарина»
Научный руководитель: Абдусаматов Х. И., ГАО РАН, зав.сектором, д.ф.-м.н.
Публикации по эксперименту:

 

Последнее обновление: 16.11.2017

Информационная справка

Программы

Изображения