Революційний підхід: австрійські науковці використовують Starlink для моніторингу кліматичних змін

Австрійські науковці з Інституту геодезії Технічного університету Граца здійснили прорив у сфері кліматичного моніторингу, розробивши інноваційний підхід до використання супутникових сигналів. Вчені успішно адаптували сигнали комерційних супутників Starlink та інших мереж для спостереження за кліматичними змінами на нашій планеті в режимі реального часу.

До недавнього часу тисячі супутників, що обертаються навколо Землі, залишалися невикористаним ресурсом для кліматичних досліджень. Проте в рамках проєкту FFG Estimation австрійські вчені змогли перетворити цей недолік на перевагу, створивши новий механізм моніторингу змін навколишнього середовища.

"Ми розробили метод, який дозволяє використовувати супутникові сигнали, що раніше вважалися 'прихованими', для отримання цінної інформації про зміни клімату," – пояснюють дослідники проєкту. "Це відкриває абсолютно нові можливості для розуміння процесів, що відбуваються на нашій планеті."

Принцип роботи: використання ефекту Доплера для аналізу орбітальних змін

Супутникове спостереження за Землею базується на виявленні змін рівня моря, ґрунтових вод та інших екологічних факторів. Ці зміни впливають на гравітаційне поле Землі, що, в свою чергу, незначно змінює траєкторії руху супутників. Саме ці мікрозміни в орбітальному русі і стали об'єктом дослідження австрійських вчених.

Дослідницька група застосувала ефект Доплера для аналізу зсуву частоти постійних тонів у супутникових сигналах. Коли супутники рухаються відносно приймача на Землі, частота їхніх сигналів змінюється. Ретельний аналіз цих змін дозволяє науковцям отримувати важливу інформацію про стан навколишнього середовища.

"Це схоже на звук сирени швидкої допомоги, що змінюється, коли автомобіль наближається або віддаляється," – наводить аналогію один із дослідників. "Тільки в нашому випадку ми працюємо з надзвичайно точними вимірюваннями радіосигналів."

Переваги використання комерційних супутників для кліматичних досліджень

Філіп Берглез з Інституту геодезії підкреслює унікальні переваги використання комерційних супутникових мереж: "Зростаюча доступність супутникового інтернету означає, що в нашому розпорядженні є величезна кількість сигналів зв'язку, які за кількістю і силою значно перевершують сигнали навігаційних супутників."

Ця особливість надає дослідникам ряд важливих переваг:

• Найкраща доступність сигналу в будь-якій точці планети
• Значно вища часова роздільна здатність завдяки великій кількості супутників
• Можливість спостерігати короткострокові зміни в навколишньому середовищі
• Здатність відстежувати погодні явища та зміни рівня моря в режимі реального часу

За словами вчених, такий підхід дозволяє не лише визначати зміни в гравітаційному полі Землі, які є критично важливими для кліматичних досліджень, але й моніторити різноманітні погодні явища, такі як сильні опади чи коливання рівня моря, практично моментально після їх виникнення.

Виклики та подальші кроки в розробці технології

Незважаючи на значний прогрес, дослідники стикаються з рядом серйозних викликів. Однією з ключових проблем є те, що оператори комерційних супутників, включаючи Starlink, OneWeb та Amazon Kuiper, не розкривають структуру своїх сигналів, яка до того ж постійно модифікується.

Крім того, науковці не мають точних даних про орбітальне положення та відстань до цих супутників, що може призводити до похибок у розрахунках. Наразі дослідницькій групі вдалося визначати місцезнаходження супутників з точністю до 54 метрів, що є значним досягненням, але недостатнім для повноцінного застосування в геодезичних дослідженнях.

"Тепер вся річ у підвищенні точності," – наголошує Філіп Берглез. "Як тільки ми досягнемо цього, ми зможемо ще точніше зрозуміти, які зміни зазнає наш світ."

Наукова група вже розробляє нові підходи для вдосконалення своєї технології:

1. Створення спеціальних антен, здатних слідкувати за супутниками або приймати сигнали з різних напрямків
2. Проведення синхронних вимірювань у кількох географічних точках для підвищення точності
3. Розробка нових методів обробки сигналів для фільтрації більш точних даних

При цьому Берглез окремо підкреслює: "Ми аналізуємо сигнали зв'язку, але ми не можемо і не хочемо знати їхнього змісту. Ми використовуємо їх лише для позиціонування та спостереження за орбітами, щоб визначити гравітаційне поле Землі."

Потенційний вплив на кліматичні дослідження

Успішна реалізація проєкту може революціонізувати підхід до збору даних про кліматичні зміни. Чим більше джерел інформації доступно дослідникам, тим точніші висновки вони можуть робити щодо змін, які відбуваються на нашій планеті.

"Надійні супутникові дані є одним з найбільш цінних джерел у наукових дослідженнях щодо кліматичних змін," – зазначають експерти в галузі кліматології. "Інноваційний підхід австрійських вчених може значно розширити наші можливості у спостереженні за важливими екологічними процесами".

В перспективі такі дослідження можуть допомогти у створенні більш точних кліматичних моделей, раннього попередження про екстремальні погодні явища та моніторингу підвищення рівня Світового океану — одного з найсерйозніших наслідків глобального потепління.

З розвитком комерційних супутникових мереж та вдосконаленням методології обробки їхніх сигналів, роль подібних технологій у кліматичних дослідженнях, ймовірно, буде тільки зростати. Поєднуючи ці дані з іншими джерелами інформації, науковці зможуть створити безпрецедентно точну картину кліматичних змін на нашій планеті.

Більше новин читайте на GreenPost.