Кіріспе
Aeolus жел өлшегіш спутнигі, немесе толық атауы Атмосфералық динамика миссиясы Aeolus (ADM Aeolus) – Еуропалық ғарыш агенттігі (ESA) жүргізген Жерді бақылау спутнигі. Ол Airbus Defence and Space компаниясымен құрастырылып, 2018 жылғы 22 тамызда ұшырылды және 2023 жылғы 28 шілдеде Антарктида үстінен атмосфераға қайта кіргенге дейін жұмыс істеді. ADM Aeolus – ғаламдық жел компоненттерінің профильдік бақылауын жүзеге асыруға қабілетті құралдары бар алғашқы спутник болды және ауа райын болжауды жақсарту үшін аса қажетті ақпаратты қамтамасыз етті. Aeolus – Жер бетінен бастап 30 км биіктіктегі стратосфераға дейін желдің қозғалысын бақылай алатын алғашқы спутник. Бұл спутник грек мифологиясындағы жел құдайы Эолустың құрметіне аталған.
Aeolus, or, in full, Atmospheric Dynamics Mission Aeolus (ADM Aeolus), was an Earth observation satellite operated by the European Space Agency (ESA). It was built by Airbus Defence and Space, launched on 22 August 2018, and operated until it was deorbited and re entered the atmosphere over Antarctica on 28 July 2023. ADM Aeolus was the first satellite with equipment capable of performing global wind component profile observation and provided much needed information to improve weather forecasting. Aeolus was the first satellite capable of observing what the winds are doing on Earth, from the surface of the planet and into the stratosphere 30 km high. The satellite was named after Aeolus, a god from the Greek mythology, the ruler of the winds.
Бағдарлама
Бағдарлама бастапқыда 1999 жылы 2007 жылы іске қосылу үшін бекітілген, бірақ технологиялық қиындықтар 11 жылға кешіктіріп, 2018 жылдың 22 тамызында ғана іске қосылды. Шамамен 481 миллион еуроға (568 миллион АҚШ доллары) бағаланған бағдарлама 2019 жылдың наурыз немесе сәуір айынан бастап күніне 64 000 дерек профилін ұсынуды көздеген. Оның биіктігі артқа шашыраған жарықтың жеткілікті сезімталдықпен анықталуы үшін төмен болды.
Миссия
Aeolus – Еуропалық ғарыш агенттігінің «Жанды планета» бағдарламасының бесінші жоспарланған спутнигі еді. Бұл миссияның негізгі мақсаты – Жер атмосферасы және ауа-райы жүйелері туралы білімді одан әрі дамыту болды. Әлемнің әртүрлі аймақтарындағы ауа-райын тіркеу және бақылау арқылы Aeolus ғалымдарға күрделі ауа-райы модельдерін құруға мүмкіндік берді, олар болашақта осы ортаның қалай өзгеретінін болжауға көмектесетін еді. Бұл болжамдар қысқа мерзімді перспективада пайдалы болды, себебі оларды сандық ауа-райы болжамына қолдану арқылы болжамдардың дәлдігін арттыруға болады. Осылайша, миссия жаһандық жылынудан бастап, ауаның ластануының салдарына дейін, ауа-райының түрлі құбылыстары туралы білімді жетілдірді. Aeolus – Жердің жел профилін зерттеуге арналған болашақ операциялық метеорологиялық спутниктерге жол ашатын миссия ретінде қарастырылды.
Жерсерік
Ғарыш кемесі Airbus Defence and Space компаниясымен құрастырылды. 2014 жылы ALADIN аспабының интеграциясы аяқталды және вакуумтық және тербеліс сынақтары басталды. 2016 жылдың 7 қыркүйегінде ESA және Arianespace Aeolus спутнигін ұшыру үшін келісімшартқа қол қойды.
Ғылыми пайдалы жүктеме
Жел компоненттерінің профильдері атмосфералық лазерлік допплер аспабы (ALADIN) арқылы өлшенді.
АЛАДИН
ALADIN құралы (Atmospheric Laser Doppler Instrument) – тікелей анықтау ультракүлгін лазерлік лидар, ол үш негізгі элементтен тұрады: шығарушы, Mie және Rayleigh кері шағылысуын қабылдайтын құрал және диаметрі бар Cassegrain телескопы. Mie қабылдағышы 100 МГц ажыратымдылығы бар (секундына 18 м/с-қа тең) Fizeau интерферометрінен тұрады. Қабылданған кері шағылысқан сигнал сызықтық интерференциялық жолақты тудырады, оның орны жел жылдамдығымен тікелей байланысты; жел жылдамдығы жолақтың орталық нүктесінің орны бойынша ажыратымдылықтың оннан бір бөлігінен де жоғары дәлдікпен (1,8 м/с) анықталды.
Іске қосу
Aeolus Vega, Rokot немесе Dnepr сияқты көптеген шағын сыйымдылыққа ие ұшыру құралдарымен үйлесімді болу үшін жобаланған. 2013 жылдың қараша айында ESA VERTA бағдарламасының бес ұшуының бірінде VEGA арқылы ұшыруды жоспарлады, бірақ 2015 жылы лидарды әзірлеудегі мәселелерге байланысты ұшыру 2018 жылдың тамызына дейін шегерілді. Ұшыру, ақыры, 2018 жылдың 22 тамызында Француз Гвианасынан Vega ұшыру құралымен жергілікті уақыт бойынша сағат 18:20-де сәтті жүзеге асырылды.
Операциялар
Спутник 2018 жылдың 22 тамызында ұшырылды. Ауа райы модельдеріне деректерді қосу алдында үш айлық сынақ жүргізілді. Бір жылдық пайдалану нәтижесінде негізгі лазердің қуаты төмендеді. Екінші лазерге ауысқаннан кейін құрал миссияның мақсаттарына қол жеткізіп жатты. 2019 жылдың ортасында ЕКА (ESA) УФ лазердің қуатын жоғалтып жатқанын анықтады: орбитаға шыққаннан кейін ол 65 миллиджоульдік импульстармен бастады, бірақ алғашқы тоғыз айда энергия 20-30% төмендеді және 2019 жылдың мамырында аптасына бір миллиджоуль жоғалды. Содан кейін ЕКА қолданылмаған қосалқы лазерге ауысуды шешті, бұл спутниктің күтілетін 3 жылдық қызмет ету мерзімін аяқтау мүмкіндігін ұсынды. Есепте сондай-ақ, спутниктің 320 км биіктіктегі орбитасы әр апта сайын қайта күшейтуді талап ететіні, бұл спутниктің өмір сүру мерзімін қолда бар жанармаймен шектейтіні айтылды. Спутниктің қолдауына бүкіл Еуропалық ынтымақтастық Aeolus DISC (Деректер, Инновациялар және Ғылым кластері) тұрды, оның мақсаты деректердің сапасын жақсарту. Aeolus DISC Aeolus-тан алынған деректерді калибрлеу және тексеру үшін Гренландиядан Кабо-Вердеге мыңдаған шақырым ұшты. Aeolus-ты халықаралық JATAC (Joint Aeolus Tropical Atlantic Campaign) бірлестігі де қолдады, ол жер үстіндегі қашықтан зондтау құралдарымен, әсіресе лидарлар, дрондар және ауа райы шарына бекітілген радиозондтармен өлшемдер жүргізді. Бұл өлшемдер Aeolus-тың өлшемдерін калибрлеу және тексеру үшін пайдаланылды. 2023 жылдың 30 сәуірінде барлық штаттық операциялар аяқталды, содан кейін өмір соңына қатысты іс-шараларға дайындық жүргізілді. Атмосфераға бақыланатын қайта кіру жоспарланды. Эолус 2023 жылдың 28 шілдесінде Антарктида үстінен атмосфераға қайта кірді.
Әсері
2020 жылы Aeolus спутнигінен алынған өлшемдер ECMWF-ке COVID-19 пандемиясы басталғанда коммерциялық авиарейстерден алынатын өлшемдердің азаюын ішінара толықтыруға мүмкіндік берді. 2021 жылдың қыркүйегінде, үш жыл бұрын ұшырылғаннан бері Aeolus үлкен үміттерді асырып, көзге көрінерлік табысқа жетті. Ол зерттеу мақсатында және Жердің жел ағындарының тік профилін қамтамасыз ете алатын жаңа лазерлік технологияны көрсету үшін әзірленді. Мұндай өлшемдерге үлкен қажеттілік болды, мысалы, Дүниежүзілік метеорологиялық ұйымның Ғаламдық бақылау жүйесі үшін, ол метеорологиялық және қоршаған ортаны бақылаудың әдістері мен құралдарының үйлесімді жүйесі болып табылады. Бұл, әсіресе Тынық және Үнді мұхиттарында, барлау ұшақтарынан мәлімет алу мүмкін болмайтын жағдайларда, дауылдарды болжауды жақсартуға да септігін тигізеді. 2020 жылы ECMWF Aeolus деректерін пайдалана бастағаннан бері, спутник қолда бар бақылау құралдарының ішінде ең тиімділерінің біріне айналды. Aeolus миссиясының жетекшісі Томмазо Парринелло Aeolus-ты "ЕКА ұшырған ең сәтті миссиялардың бірі" деп атады. Миссия аяқталғаннан кейін он жыл ішінде "Эолус 2" деп аталатын жаңа миссия ұшырылатын болады.