Спутники Himawari

Himawari — это серия японских геостационарных метеорологических спутников, эксплуатируемых Японским метеорологическим агентством (JMA). Спутники предназначены для наблюдения за погодой, климатом и окружающей средой в Восточной Азии и западной части Тихого океана, включая территорию Японии. Название «Himawari» (яп. 向日葵) переводится как «подсолнух».

История

Программа Himawari началась в 1970-х годах. Первый спутник серии, Himawari-1 (GMS-1), был запущен 14 июля 1977 года с помощью ракеты-носителя Delta 2914 с космодрома на мысе Канаверал (США). Он стал первым японским метеорологическим спутником, работавшим на геостационарной орбите (высота около 35 786 км). Спутники первого поколения (GMS-1, GMS-2, GMS-3, GMS-4, GMS-5) разрабатывались и строились при участии американских компаний (Hughes Space and Communications) и Национального управления по аэронавтике и исследованию космического пространства (NASA). Они несли на борту радиометры для получения изображений в видимом и инфракрасном диапазонах, а также ретрансляторы для сбора данных с наземных метеостанций.

В 1990-х годах началась разработка спутников второго поколения — Himawari-6 (MTSAT-1R) и Himawari-7 (MTSAT-2). Эти аппараты, помимо метеорологических задач, выполняли функции авиационной связи и навигации. Запуски MTSAT-1R (2005 год) и MTSAT-2 (2006 год) были осуществлены с японского космодрома Танэгасима с помощью ракет H-IIA. MTSAT-1R стал первым японским метеоспутником, который обеспечивал цветные изображения.

Третье поколение — Himawari-8 и Himawari-9 — было запущено в 2014 и 2016 годах соответственно. Эти спутники стали первыми в мире, использующими 16-канальный радиометр Advanced Himawari Imager (AHI), что позволило получать изображения с высоким пространственным разрешением (до 500 метров в видимом диапазоне) и обновлять их каждые 10 минут (в режиме быстрого сканирования — каждые 2,5 минуты). Himawari-8 начал работу в июле 2015 года, а Himawari-9 — в 2022 году (после выхода из строя Himawari-8). Спутники Himawari-8/9 были построены компанией Mitsubishi Electric на базе платформы DS-2000.

В 2020 году JMA объявило о начале разработки четвёртого поколения — Himawari-10 и Himawari-11. Запуск Himawari-10 запланирован на 2029 год с помощью ракеты H3. Новые спутники будут оснащены усовершенствованным радиометром с улучшенным спектральным разрешением и возможностью наблюдения за молниями.

Классификация

Спутники Himawari делятся на поколения, каждое из которых отличается конструкцией, полезной нагрузкой и сроком службы:

Устройство и характеристики

Орбита и положение

Все спутники Himawari находятся на геостационарной орбите на высоте около 35 786 км над экватором. Основная точка стояния — 140° восточной долготы (для Himawari-8/9). Это позволяет постоянно наблюдать за одним и тем же регионом: Восточной Азией, Австралией, западной частью Тихого океана и Антарктидой.

Полезная нагрузка

Основной инструмент спутников третьего поколения — Advanced Himawari Imager (AHI). Это радиометр, работающий в 16 спектральных каналах:

• 3 канала в видимом диапазоне (0,47–0,64 мкм);
• 3 канала в ближнем инфракрасном (0,86–1,6 мкм);
• 10 каналов в тепловом инфракрасном (3,7–13,3 мкм).

Пространственное разрешение: 0,5 км для видимого канала, 1 км для ближнего ИК, 2 км для теплового ИК. Временное разрешение: полное сканирование диска Земли (Full Disk) — каждые 10 минут; сканирование региона Японии — каждые 2,5 минуты.

Спутники также несут ретрансляторы для сбора данных с наземных метеостанций (DCS) и поисково-спасательной системы (SARSAT).

Энергоснабжение и управление

Спутники Himawari-8/9 оснащены солнечными батареями мощностью около 2,5 кВт и аккумуляторами для работы в тени Земли. Управление осуществляется с помощью бортового компьютера и системы ориентации, обеспечивающей точность наведения до 0,01 градуса. Срок активного существования — 8–10 лет.

Применение

Метеорология

Основное назначение спутников Himawari — оперативный мониторинг погоды. Изображения и данные используются для:

• прогнозирования тайфунов, циклонов и штормов;
• наблюдения за облачностью, осадками и температурой поверхности океана;
• обнаружения пыльных бурь, вулканического пепла и дымов от лесных пожаров;
• составления карт ветра по движению облаков.

Климатология

Данные AHI применяются для долгосрочных климатических исследований: мониторинг изменений температуры поверхности моря, альбедо облаков, концентрации аэрозолей и парниковых газов. Спутники Himawari входят в глобальную систему наблюдения за климатом (GCOS).

Сельское хозяйство и экология

Изображения в видимом и инфракрасном диапазонах используются для оценки состояния растительности (индекс NDVI), мониторинга засух, наводнений и распространения вредителей. В Японии данные Himawari применяются для прогнозирования урожайности риса.

Авиация и мореплавание

Спутники обеспечивают метеоинформацию для авиационных маршрутов (предупреждения о турбулентности, обледенении, грозах) и морских судов (прогнозы ветра и волнения). Данные о вулканическом пепле критически важны для безопасности полётов.

Примеры использования

• Тайфун «Хайян» (2013): данные Himawari-8 (запущенного позже, но ретроспективно) позволили уточнить траекторию и интенсивность одного из самых мощных тайфунов в истории.
• Лесные пожары в Австралии (2019–2020): Himawari-8 фиксировал термические аномалии и дымовые шлейфы, что помогло в координации тушения.
• Извержение вулкана Хунга-Тонга-Хунга-Хаапай (2022): спутник зафиксировал выброс пепла и вулканических газов, а также ударную волну, распространившуюся по всей планете.

Интересные факты

• Спутники Himawari-8/9 передают данные в открытом доступе через интернет, что позволяет любому пользователю скачивать изображения и метеорологические продукты.
• Himawari-8 стал первым геостационарным спутником, который обеспечил непрерывную съёмку Земли в высоком разрешении с частотой 10 минут.
• Имя «Himawari» (подсолнух) выбрано символически: подсолнух поворачивается к солнцу, а спутник постоянно «смотрит» на Землю, освещённую Солнцем.
• В 2022 году Himawari-9 заменил Himawari-8 после того, как у последнего возникли проблемы с системой охлаждения радиометра.

Критика

Основные критические замечания касаются стоимости программы: запуск и эксплуатация спутников Himawari обходятся Японии в десятки миллиардов иен. Кроме того, некоторые пользователи отмечают, что пространственное разрешение (0,5 км) уступает полярно-орбитальным спутникам (например, NOAA-20 с разрешением 0,375 км), хотя геостационарное положение Himawari обеспечивает более частое обновление данных. Также высказывались опасения по поводу зависимости от одного типа платформы (DS-2000) и возможных сбоев в работе.

Источники

• Japan Meteorological Agency. "Himawari-8/9 Operational Information." JMA, 2023.
• Bessho, K., et al. "An Introduction to Himawari-8/9 — Japan’s New-Generation Geostationary Meteorological Satellites." Journal of the Meteorological Society of Japan, vol. 94, no. 2, 2016, pp. 151–183.
• Schmetz, J., et al. "An Introduction to Meteosat Second Generation (MSG)." Bulletin of the American Meteorological Society, vol. 83, no. 7, 2002, pp. 977–992 (сравнение с Himawari).
• "Himawari-10/11 Development Plan." JMA, 2021.
• "Himawari-8: First Images." EUMETSAT, 2015.