16 апреля 2022 г. в 02:16 по пекинскому времени (15 апреля в 18:16 UTC) с пусковой установки площадки №9 Центра запусков спутников Тайюань был произведен пуск РН «Чанчжэн-4C» (CZ-4C №Y28) с специализированным аппаратом для мониторинга атмосферы Земли «Даци-1». Спутник был успешно выведен на солнечно-синхронную орбиту с начальными параметрами:
- наклонение – 98.13°;
- минимальная высота – 681.0 км;
- максимальная высота – 690.2 км;
- период обращения – 98.47 мин.
В американском космическом каталоге аппарат получил номер 52257 и международное обозначение 2022-039A.
Название «Даци-1» (大气一号, Daqi-1, DQ-1) буквально переводится как «атмосфера». Используется также полное описательное наименование 大气环境监测卫星 (читается даци хуаньцзин цзяньцэ вэйсин, спутник мониторинга атмосферной среды).
Аппарат массой около 2600 кг спроектирован и изготовлен Шанхайской исследовательской академией космической техники SAST, по всей вероятности – на базе спутника «Гаофэнь-5», в рамках Национального средне- и долгосрочного плана развития гражданской космической инфраструктуры на 2015–2025 гг. Как и прототип, «Даци-1» имеет корпус в форме параллелепипеда с размещением целевой аппаратуры на надирной плоскости и получает питание от одной четырехсекционной солнечной батареи.
Официально заявленные задачи спутника – осуществлять мониторинг качества воздуха и среды обитания по регионам, поставлять данные для улучшения общекитайской системы полноценного мониторинга атмосферы, исследований в области глобальных изменений климата, оценки урожайности и отслеживания сельскохозяйственных бедствий и решения других прикладных задач.
«Даци-1» – первый в мире спутник, который будет использовать лидар для повседневного высокоточного определения содержания углекислого газа в атмосфере с точностью лучше 1 ppm (одной части на миллион). Тем самым он обеспечит поставку данных для планирования и контроля поставленных КНР целей пройти в 2030 г. пик выбросов CO2 и выйти к 2060 г. на углеродную нейтральность. Кроме этого, с помощью все то же лидара «Даци-1» будет выполнять своего рода «томографию» атмосферы и получать трехмерное распределение аэрозольных частиц, определяя их форму и размеры и оптическую плотность. Остальные приборы позволят выявлять газообразные примеси в атмосфере (NO2, SO2, O3 и др.), а также наблюдать за экологическим состоянием земной поверхности.
Зачем все это нужно? В 2020 г. Китай заявил о намерении, во исполнение Парижского соглашения по климату от 12 декабря 2015 г., достичь углеродной нейтральности, то есть сократить до нуля выбросы углекислого газа и его аналогов в процессе производственной деятельности или компенсировать эти выбросы за счет углеродно-отрицательных проектов. Достижение этой цели к 2060 г. подразумевает кардинальную перестройку всей инфраструктуры добычи энергии и ее использования в народном хозяйстве, причем Китаю будет труднее других, так как страна с крупнейшей в мире реальной экономикой все еще получает огромную долю энергии путем сжигания угля. Понятно, что КНР абсолютно необходима собственная информация о содержании углекислоты в атмосфере Земли, в том числе и в региональном разрезе, что позволяет выявить и указать ее реальные источники и «стоки». Это и есть основная задача «Даци-1», его предшественников и последователей.
В качестве предшественников «Даци-1» следует назвать еще три китайских КА:
- Специализированный малый спутник «Таньсат» со спектрометром ИК-диапазона для мониторинга уровня углекислого газа в атмосфере Земли, запущенный 22 декабря 2016 г. (см. «Новости космонавтики» №2, 2017);
- Большой КА «Гаофэнь-5», запущенный 9 мая 2018 г. для гиперспектральной съемки земной поверхности и мониторинга земной атмосферы («Новости космонавтики» №7, 2018);
- Аналогичный ему «Гаофэнь-5» №02, выведенный на орбиту 7 сентября 2021 г. (https://novosti-kosmonavtiki.ru/articles/81249.html).
Проектные работы по специализированному спутнику мониторинга атмосферной среды начались в январе 2015 г., а решение о его создании было принято в августе 2017 г. и объявлено в 2018 г. в связи с запуском «Гаофэня-5». В марте 2021 г. сообщалось, что спутник «Даци-1» будет закончен производством уже в июле и запущен во второй половине года. В реальности приемка КА на предприятии-изготовителе состоялась 12 января 2022 г., а пуск – спустя еще три месяца.
Полезная нагрузка КА «Даци-1» классифицируется как активно-пассивная и состоит из пяти инструментов.
Лидар обнаружения аэрозолей и углекислого газа ACDL (англ. Aerosol and Carbon Dioxide Detection Lidar) используется для круглосуточного вертикального зондирования атмосферы Земли. Излучается лазерный сигнал с длиной волны 1572 нм, энергией импульса 75 мДж, продолжительностью 15 нс и частотой следования 200 мкс, попеременно в двух состояниях, off-line и on-line. Отраженный сигнал принимается через телескоп системы Шмидта–Кассегрена с апертурой 1 м и полем зрения 0.2 мрад (0.7’), что соответствует 140 м на поверхности Земли и проходит через систему регистрации, определяющую дифференциальное поглощение на интегральном пути вследствие прохождения лазерного луча через облачность и аэрозоли в присутствии углекислого газа. По сравнению с пассивными приборами лидар дает высокое пространственное разрешение и менее чувствителен к присутствию облаков и аэрозолей, но требует высокой точности изготовления и сложной обработки данных.
Широкополосная камера-спектрометр WSI (англ. Wide Spectral Imager) ведет съемку в 21 спектральном канале в диапазоне от видимого до теплового ИК-диапазона в полосе шириной 2300 км с наилучшим разрешением 75 м, ежесуточно формируя глобальный «портрет» Земли. Прибор обнаруживает аэрозоли и тонкую пыль, смог, дым от горящей травы, облачность.
Многоугольная поляризационная камера DPC-II (англ. Directional Polarization Camera) является модификацией прибора DPC спутника «Гаофэнь-5», а он, в свою очередь, был усовершенствованным вариантом прибора POLDER-3 на французском спутнике Parasol (НК №2, 2005). Инструмент ведет многоугольные и мультиспектральные поляризационные измерения для получения характеристик аэрозолей в атмосфере Земли (оптическая плотность, коэффициент обратного рассеяния и др.), общего содержания водяного пара и данных по облачному покрову.
Сканирующий поляриметр аэрозолей POSP (англ. Particulate Observing Scanning Polarization) работает в диапазоне от 410 до 2250 нм и умеет «разделять» процессы поляризации, связанные с характеристиками поверхности и атмосферы, что позволяет более точно измерить атмосферную составляющую и получить более надежные данные по концентрации аэрозольных частиц вплоть до поверхности Земли. Как правило, он работает в паре с DPC-II, используя одинаковые диапазоны измерений и имея одно и то же поле зрения, так что два прибора взаимно дополняют друг друга.
Гиперспектрометр малых компонентов для экологических исследований EMI-II (англ. Environmental Trace Gas Monitoring Instrument) является модификацией прибора EMI спутника «Гаофэнь-5», построенного как аналог инструмента OMI на американском КА Aura (НК №9, 2004). Прибор ведет измерения в ультрафиолетовом и видимом диапазоне, по которым определяются глобальное распределение малых составляющих атмосферы (O3, NO, NO2, SO2, HCHO, BrO, OClO и других соединений) с пространственным разрешением 24 км и их динамика.
Разработчиком лидара КА DQ-1 является Шанхайский институт оптики и точной механики. Оптическую систему лидара и широкополосную камеру-спектрометр создали в Шанхайском институте технической физики. Остальные три инструмента поставил Аньхойский институт оптики и точной механики Хэфэйской исследовательской академии физических наук Китайской АН.
Руководителем («командующим») при создании спутника «Даци-1» был Лу Лицин (吕利清), главным конструктором – Чжу Вэй (朱维).
За организацию и управление проектом «Даци-1» отвечала Китайская национальная космическая администрация, являющаяся гражданским «лицом» Государственного управления оборонной науки, техники и промышленности. Создание прикладной системы было поручено Министерству охраны окружающей среды, Китайской метеорологической администрации, Министерству сельского хозяйства и сельских дел и другим ведомствам в соответствии с их сферами ответственности. За создание наземной системы приема и обработки информации отвечали Центр приложений китайских природноресурсных спутников и Исследовательская академия аэрокосмической информации Китайской АН. Академия SAST отвечает за создание как спутника, так и ракеты-носителя, а Главное управление запусков, контроля и управления спутниками – за выведение на орбиту и управление КА в полете.
«Даци-1» выведен на солнечно-синхронную орбиту начальной высотой 685 км с прохождением нисходящего узла в 01:35 местного времени. Точно такой же была начальная орбита «Гаофэня-5», только в первые дни после старта он поднялся до условной средней высоты 700.5 км (705 км в принятой в КНР системе расчетов). Время узла этого КА за три с половиной года после старта менялось очень мало и сейчас находится на отметке 01:31. Нет сомнений, что «Даци-1» также должен подняться до 700.5 км – при этом условии достигается точное повторение наземной трассы через 51 сутки (743 витка) с межвитковым расстоянием на экваторе 53.9 км.
Добавим, что «Гаофэнь-5» №02 находится в другой орбитальной плоскости с прохождением нисходящего узла в 10:20 местного времени. «Таньсат» изначально был очень близок к остальным двум по положению плоскости, но за пять с лишним лет она «ушла» на отметку 02:15. Кроме того, «Таньсат» все время летает немного выше «Гаофэня-5» – сегодня эта разница составляет 2.8 км – а следовательно, их движение вокруг Земли не синхронизировано.
В течение 14-й пятилетки (2021–2025 гг.) планируется дополнить существующую группировку «атмосферных» КА полярным метеоспутником с гиперспектрометром для регулярного измерения концентрации т.н. «парниковых» газов, то есть малых компонентов, задерживающих уходящее ИК-излучение Земли и способствующих повышению температуры на планете. Кроме того, в рамках строительства Национальной космической инфраструктуры планируется изготовить и запустить второй специализированный аппарат «Даци-2» с лидаром и гиперспектрометром – опять же с целью регулярного мониторинга парниковых газов активным и пассивным методами.
Это был 454-й китайский космический пуск, 416-й для ракет семейства «Чанчжэн» («Великий поход»), 157-й для носителей шанхайского производства и 90-й для ракет типа «Чанчжэн-4B».
Автор: Liss
