Предупредить о землетрясении поможет аппаратура, созданная белорусскими и российскими учеными
Летный экземпляр этой аппаратуры, позволяющей из космоса с высокой точностью предсказывать место и время землетрясений по предшествующему усилению свечения ионосферы над эпицентром, еще не покинул стен лаборатории, где он родился, а его создатели рассказывают о возможностях прибора так уверенно, словно он давно работает на орбите. Удивляться тут, правда, нечему. Оптоэлектронная система прошла к этому времени такой длительный цикл испытаний на наземном имитационном комплексе, что у исследователей вопросов к технике и используемым методикам практически не осталось.
«Космического наблюдателя» научили не только оценивать малейшие вариации свечения различных газов и соединений под воздействием геомагнитных возмущений земной коры. Он также может самостоятельно отстраиваться от помех, вызываемых солнечной, лунной и звездной подсветкой, бороться с осложняющим проведение съемок раскачиванием Международной космической станции.
Разработали этот спектрофотометрический комплекс в рамках программы «Космос-СГ» ученые отдела аэрокосмических исследований Института прикладных физических проблем им. А.Н. Севченко Белорусского государственного университета совместно с коллегами из Института земного магнетизма, ионосферы и распространения радиоволн им. Н.В. Пушкова РАН. Идеологами проекта, получившего имя «Гидроксил», были россияне, а белорусы замысел реализовали. В 2013 году физики БГУ передадут комплекс заказчику — Ракетно-космической корпорации «Энергия», а на 2015 год намечен полет к МКС многоцелевого лабораторного модуля, в состав которого войдет эта аппаратура.
— Что касается самой идеи прогнозирования землетрясений, то связь свечения с геомагнитными процессами была установлена еще учеными Сибирского отделения Российской академии наук, — поясняет старший научный сотрудник НИИПФП БГУ кандидат физико-математических наук Сергей Хвалей. — Они начиная с конца 80-х годов проводили наземные наблюдения в районе Байкальской сейсмической зоны и видели, что это свечение, постоянно присутствующее на высоте 80—100 километров, примерно в 4 раза усиливается над эпицентром будущего катаклизма за несколько дней до его начала. Тогда же и возникла мысль разработать компактный прибор для мониторинга ионосферы и отправить его в космос. Ведь с борта орбитальной станции можно контролировать огромные территории.
Правда, следить за свечением атмосферы из космоса сложнее, чем с Земли. Ведь если земного наблюдателя от светящегося слоя отделяют около сотни километров, то космонавт не может направить объектив прибора прямо вниз, так как вместе с едва заметным свечением ионизированного воздуха аппаратура «поймает» отражение более мощной земной иллюминации. Приходится поэтому прицеливаться в лимб Земли, в тончайшую светящуюся «скорлупку» эмиссионного слоя над горизонтом.
В таком случае расстояние до объекта наблюдения составляет две тысячи километров, что при узком поле зрения прибора и раскачивании МКС в плоскости орбиты с амплитудой 2 градуса делает процедуру получения спектральной картины занятием сродни снайперской стрельбе с борта корабля в штормящем море. Тем не менее благодаря программному обеспечению удается не только держать под прицелом нужную точку, но и вычислять расположение центральной части светящейся зоны, проецируя ее на земную поверхность, то есть определяя очаг землетрясения с точностью в несколько километров. (Ну вот и я, вслед за учеными, начал рассказывать о съемке так, словно она уже проводится в космосе, а не моделируется на компьютерном имитаторе.)
В успехе предстоящего проекта разработчики нисколько не сомневаются, и на международных конференциях уже всерьез обсуждается возможность организации планетарного мониторинга и прогнозирования землетрясений не только с борта МКС, но и спутников. Для реализации же этой задумки нужна другая аппаратура, способная работать не в тепличной обстановке обитаемого корабля, а в открытом космосе. И такой спектрофотометрический комплекс для эксперимента «Диагностика» также создают ученые БГУ. На орбиту этот прибор попадет позже, но уже сегодня он практически готов, осталось только испытать его, чем займутся вскоре белорусские исполнители проекта и специалисты российской РКК «Энергия».
Правда, у белорусов, живущих в сейсмически тихой стране, интерес к обоим экспериментам, финансируемым из союзного бюджета, чисто научный, так как они позволяют нашим исследователям держать в тонусе интеллектуальный потенциал. Кроме того, наработки по этим проектам используются и при создании аппаратуры, способной принести прямую пользу. Пример тому — космический эксперимент «Ураган», в рамках которого нашими учеными была разработана и создана совместно с российскими партнерами фотоспектральная система (ФСС) для мониторинга и прогноза развития природных и техногенных катастроф. В июле 2010 года измерительный комплекс был доставлен на борт МКС, и с августа прошлого года все экспедиции на станции проводят с его помощью регулярные съемки. Часть информации, а это около 3 тысяч спектров и более тысячи изображений, поступила на обработку и белорусским создателям ФСС.
— Съемка, при которой в паре работает фотокамера и спектрометр, гораздо более информативна, чем простое фотографирование, но о ее практическом использовании говорить пока рано, так как идет калибровка, отладка технологий и методик, — поясняет научный сотрудник лаборатории дистанционной фотометрии Анна Роговец. — Со временем эти данные будут востребованы отраслями экономики, и в первую очередь пригодятся при ликвидации чрезвычайных си-туаций, что принесет ощутимый эффект. Наша аппаратура не превосходит по уровню лучшие современные гиперспектральные системы, но стоит значительно меньше. Она позволяет получать гораздо больше информации о степени повреждения лесов или посевов сельскохозяйственных культур, динамике таяния снегов, масштабах наводнений, пожаров, засух и других стихийных бедствиях, а также о последствиях антропогенного загрязнения окружающей среды. Кстати, систему можно использовать и для авиационного мониторинга.
— Наша фотоспектральная система, проработав полтора года, настолько хорошо себя зарекомендовала, что корпорация «Энергия» не высказала ни одного замечания по ее работе и уже заказала нам еще один экземпляр, — говорит заведующий отделом аэрокосмических исследований НИИПФП БГУ доктор физико-математических наук Борис Беляев. — На очереди заключение новых договоров с той же «Энергией», что позволит нам вносить более эффективный вклад в совершенствование национальной системы дистанционного зондирования Земли, работать над оснащением перспективных космических аппаратов. У нас также накоплен богатый опыт создания аппаратуры для авиационного мониторинга, и сейчас в лаборатории отлаживается очередная новинка — авиационная спектрозональная система «АВИС». Эта система высокого пространственного разрешения, позволяющая одновременно фотографировать, вести спектральную и тепловую съемку, предназначена для ведения кадастровых работ, прогнозирования и оценки последствий чрезвычайных ситуаций. Так что, да, нам нужен космос. Но не космосом единым мы живем.
