Chociaż pierwotnie był pomyślany jedynie jako demonstrator technologii dla przyszłej konstelacji satelitów, mały Arktyczny Satelita Meteorologiczny Europejskiej Agencji Kosmicznej (ESA) już odniósł sukces, który przewyższa wszelkie oczekiwania. Europejskie Centrum Średnioterminowych Prognoz Pogody (ECMWF), jedna z wiodących na świecie instytucji w tej dziedzinie, rozpoczęło operacyjne wykorzystywanie jego danych w swoich systemach do tworzenia modeli prognostycznych. Ten krok stanowi niezwykle silne potwierdzenie jakości i wartości misji, dowodząc, że nawet mniejsze, zwinnie rozwijane satelity mogą przynieść rewolucyjne zmiany w nauce i codziennym życiu.

Misja ta, która od koncepcji do wystrzelenia została zrealizowana w rekordowym czasie zaledwie trzech lat i przy znacznie mniejszym budżecie w porównaniu z tradycyjnymi projektami kosmicznymi, dostarcza niezwykle cennych danych na temat wilgotności i temperatury atmosfery. Dane zebrane z tego kompaktowego satelity są teraz integrowane z licznymi innymi obserwacjami z różnych źródeł. Są one łączone z krótkoterminowymi prognozami opartymi na wcześniejszych pomiarach, aby stworzyć jak najdokładniejszy obraz aktualnego stanu atmosfery ziemskiej. Ta szczegółowa analiza służy jako kluczowy punkt wyjścia do generowania wszystkich przyszłych prognoz pogody, od krótkoterminowych po długoterminowe.

Rewolucja w gromadzeniu danych meteorologicznych

Informacje dostarczane przez radiometr mikrofalowy na pokładzie Arktycznego Satelity Meteorologicznego uzupełniają dane z podobnych, ale znacznie większych i droższych satelitów obsługiwanych przez organizacje takie jak Europejska Organizacja Eksploatacji Satelitów Meteorologicznych (Eumetsat), amerykańska Narodowa Administracja Oceaniczna i Atmosferyczna (NOAA) oraz Chińska Administracja Meteorologiczna (CMA). Kluczową zaletą tego satelity jest jego zwinność i wyspecjalizowane czujniki, które otwierają nowe możliwości w obserwacji Ziemi.

Po raz pierwszy Arktyczny Satelita Meteorologiczny działa w tak zwanym "submilimetrowym" paśmie spektralnym, wykorzystując fale o długości mniejszej niż jeden milimetr. Technologia ta umożliwia naukowcom zupełnie nowy wgląd w formowanie się i strukturę chmur lodowych, co do tej pory było niezwykle trudne do śledzenia za pomocą istniejących instrumentów. Misja tym samym bezsprzecznie udowodniła, że wysokiej jakości pasywne pomiary mikrofalowe można uzyskać za pomocą małego i ekonomicznego satelity. Wystrzelony około półtora roku temu, ten prototyp, opracowany za ułamek kosztów tradycyjnej misji obserwacji Ziemi, już pokazał, że podejście "New Space" – które zakłada szybkie tworzenie przy niższych kosztach – może być z powodzeniem zastosowane w przyszłej konstelacji podobnych satelitów.

Decyzja ECMWF o asymilacji jego danych do operacyjnego systemu prognostycznego stanowi najsilniejsze możliwe uznanie doskonałości tej misji. Analizy wykazały, że dane z tego satelity przynoszą solidną poprawę prognoz, zwłaszcza w zakresie przewidywania wiatru. Na mapach prognostycznych obszary z poprawą są wyraźnie widoczne. Ponadto, nowy kanał 325 GHz, którego używa satelita, umożliwia wykrywanie niższych temperatur promieniowania, co zapewnia znacznie wyraźniejszy obraz i analizę potężnych cyklonów, takich jak tajfuny, umożliwiając dokładniejsze śledzenie ich rozwoju i trajektorii.

Filozofia "New Space" jako klucz do sukcesu

Ville Kangas, kierownik projektu Arktycznego Satelity Meteorologicznego w ESA, wyraził ogromną dumę z osiągnięć misji. "Chociaż byliśmy przekonani, że nasze podejście 'New Space' do rozwoju i budowy satelity odniesie sukces, jego wydajność na orbicie znacznie przerosła nasze oczekiwania" - oświadczył. "Biorąc pod uwagę, że jest to tylko demonstrator – prekursor potencjalnej konstelacji satelitów zdolnych do dostarczania niemal ciągłego strumienia danych do bardzo krótkoterminowego prognozowania pogody w Arktyce i poza nią – nie moglibyśmy być bardziej zadowoleni z osiągnięć."

Z masą zaledwie 125 kg i wymiarami 1,0 m × 5,3 m × 0,9 m, Arktyczny Satelita Meteorologiczny należy do kategorii małych satelitów. Jego kluczowym instrumentem jest 19-kanałowy radiometr mikrofalowy ze skanowaniem poprzecznym, który dostarcza pionowe profile temperatury i wilgotności atmosfery o wysokiej rozdzielczości we wszystkich warunkach pogodowych, niezależnie od zachmurzenia. Pomimo swojej nazwy, satelita zbiera pomiary na całym świecie. Jednak jego dane dotyczące wilgotności są szczególnie cenne dla prognozowania pogody w regionie Arktyki, gdzie stężenia pary wodnej mogą zmieniać się niezwykle szybko i gwałtownie, co ma znaczący wpływ na warunki pogodowe na całej półkuli północnej.

Arktyka w centrum uwagi: Globalne znaczenie regionu polarnego

Konsekwencje kryzysu klimatycznego są odczuwalne znacznie silniej w Arktyce niż w innych częściach świata, co jest zjawiskiem znanym jako "wzmocnienie arktyczne". Jednak to, co dzieje się w Arktyce, nie pozostaje w Arktyce; zmiany te wpływają na cały system Ziemi, zmieniając prądy oceaniczne i globalne wzorce pogodowe. Informacje z Arktycznego Satelity Meteorologicznego oraz potencjalnej przyszłej konstelacji o nazwie EPS-Sterna zapewnią nieocenione wsparcie dla badań nad zmianami klimatu i lepszego zrozumienia tych złożonych procesów.

Proponowana konstelacja EPS-Sterna składałaby się z sześciu satelitów, co zapewniłoby znacznie większe pokrycie czasowe i szybsze odświeżanie danych. Planuje się, że każdy satelita w konstelacji zostanie wymieniony trzykrotnie w ciągu swojego okresu eksploatacji, aby zapewnić ciągłą dostawę danych przez wiele lat. Przewiduje się, że ESA zbuduje konstelację EPS-Sterna we współpracy z Eumetsatem, postępując zgodnie z ustalonym i sprawdzonym modelem, który jest stosowany w innych europejskich misjach meteorologicznych, takich jak geostacjonarne satelity Meteosat i satelity na orbicie polarnej MetOp.

Istniejące systemy mają swoje ograniczenia. Geostacjonarne satelity Meteosat, umieszczone na wysokości 36 000 km nad równikiem, przesyłają obrazy co 15 minut, ale nie mają widoczności na wyższych szerokościach geograficznych w pobliżu biegunów, co czyni je nieodpowiednimi do prognozowania pogody w Arktyce. Z drugiej strony, satelity MetOp dostarczają dane nad biegunami, krążąc wokół Ziemi na niższej orbicie, ale osiągnięcie globalnego pokrycia może zająć do 24 godzin. Konstelacja EPS-Sterna składająca się z sześciu satelitów wypełniłaby właśnie tę krytyczną lukę w pokryciu czasowym, umożliwiając tak zwane "nowcasting" – monitorowanie i prognozowanie pogody w bardzo krótkim okresie. Jeśli konstelacja EPS-Sterna stanie się rzeczywistością, uzupełni istniejące misje, takie jak MetOp drugiej generacji, amerykański system JPSS i chińskie misje meteorologiczne na orbicie polarnej Fengyun, podwajając liczbę płaszczyzn orbitalnych z trzech do sześciu i tym samym radykalnie poprawiając globalny system obserwacyjny.