В освоении космоса и развитии космических сервисов проявляется двойное призвание спутников. Во-первых, они работают как шахтеры: в безмолвии космоса добывают главное сокровище современной космонавтики – данные. Именно эти данные питают индустрию услуг, чье стремительное развитие еще четверть века назад мало кто мог себе представить. Во-вторых, эти небесные часовые всегда готовы прийти на помощь при чрезвычайной ситуации в любой точке планеты. Спутники неустанно следуют своим точным, неизменным орбитам. Они – верные свидетели происходящего: измеряют, наблюдают и служат связующим звеном для спасательных операций.
Но одного реагирования на катастрофы уже мало. Данные, которые мы получаем из космоса, должны служить не только для прогноза катастроф. Наши небесные стражи и созданные на базе их наблюдений сервисы должны подсказать нам, что мы должны сделать, чтобы не погибнуть. Как врач следит за пульсом пациента, так мы должны отслеживать жизненные показатели планеты, замечая и хронические недуги Земли, и новые угрозы ее здоровью. Только так мы сможем дать политикам инструмент для принятия верных решений: какое лечение необходимо нашей планете и какие привычки человечества пора менять, пока не стало слишком поздно.
Никто, кроме космоса, не может поставить точный диагноз нашей планете. И уже одного этого достаточно, чтобы понять простую истину: все разговоры об устойчивом развитии бессмысленны, если не принимать в расчет космические технологии. Без космоса у Земли нет будущего.
Информационные богатства, которые добывают наши космические рудокопы, постепенно складываются в цифровое зеркало планеты. Каждый снимок, каждый замер, каждое наблюдение с орбиты или с Земли – все это становится штрихами в виртуальном портрете нашего мира. Океаны, материки и атмосфера, превращенные в бесконечный поток данных, создают новую реальность – необъятную и прекрасную. Пусть немного хаотичную, но все же более упорядоченную, чем оригинал.
Одни только спутники наблюдения за Землей программы «Коперник» Европейского космического агентства, ежедневно отправляют на Землю более 250 ТБ данных[177]. А ведь это всего лишь небольшая часть армии космических наблюдателей, которые кружат над нашими головами. Под их недремлющим оком Земля живет своей жизнью: движется, дышит, закручивает вихри и грозно рокочет. И сколько бы человечество ни тешило свое самолюбие, мы не можем обойти законы этой исполинской экосистемы. Скорее наоборот – это нам приходится учиться жить по новым правилам, которые она диктует.
Орбитальные радары словно рентгеновским зрением пронизывают облака. Они не только следят за наводнениями, но и измеряют толщину льдов – от полярных шапок до ледников Альп и Анд. Снимок за снимком они ведут летопись движения этих ледяных гигантов, замечают малейшие подвижки почвы, гор, оползней. Наша планета – живой организм, она постоянно меняется, и карты этих изменений рассказывают, где и как пульсирует земная твердь. В этой геометрии перемен уместилось все: и угрожающе нависший склон гигантского рудника в Южной Америке, и засеянные поля рядом с итальянским городком Порденоне, и радужные пятна нефти в океане, и влажность каждого клочка земли.
Стоит лишь переключиться с радаров на высокочастотные датчики, и мы можем изучать не только количество, но и качество материи – саму ее суть, ее состав. Взять хотя бы инфракрасные камеры спутников Landsat – группировки космических аппаратов, первые из которых отправились в космос больше полувека назад, – или камеры некоторых спутников Sentinel. Они позволяют оценить не только наличие растительности на Земле, но и ее состояние. Эти приборы измеряют все: от влажности почвы до температуры земной поверхности.
На борту Международной космической станции проводят эксперимент ECOSTRESS, в рамках которого с помощью инфракрасной камеры измеряется температура планеты. Изначально ученые создали эту камеру, чтобы следить за тем, как растения справляются с волнами жары – одним из опасных последствий изменения климата. Но прибор преподнес сюрприз: он оказался незаменим и для городских исследований.
В 2021 г. ECOSTRESS сделал любопытное открытие в Лос-Анджелесе: посреди багрово-красного от жары города обнаружился прохладный островок. Это оказался квартал, где местные власти решились на необычный эксперимент – покрасили здания в белый цвет, чтобы они отражали солнечные лучи. Такую практику в Лос-Анджелесе начали применять еще в 2017 г., когда мэр Эрик Гарсетти включил борьбу с городской жарой в свой амбициозный «Зеленый курс»[178].
Теперь у города появился новый инструмент – его цифровой двойник. На этой виртуальной модели можно проверить любую идею, прежде чем воплощать ее в жизнь: где лучше разбить парк или как превратить унылый район парковок, магазинов и офисов в зеленый бульвар.
Спутники, оснащенные похожими инфракрасными камерами, создают тепловые портреты городов по всему миру. Эти данные помогают ответственным руководителям выявлять так называемые тепловые острова и принимать меры по снижению температуры – будь то в Милане, Риме или Римини, – чтобы защитить горожан, особенно из самых уязвимых слоев населения.
Вот что прекрасно в спутниках: забросив их однажды в космос, мы получаем неутомимых наблюдателей, способных заглянуть в любой уголок планеты. Они неутомимо движутся по своим траекториям, постоянно собирая бесценные данные, доступные нам в любой момент. С каждым часом, минутой, секундой фильм о нашей планете становится длиннее: новые снимки, замеры и кадры складываются в подробную цифровую копию нашего мира.
О срочности этих исследований говорить не приходится. Взять хотя бы выбросы углекислого газа – они продолжают расти, несмотря на все усилия человечества. Концентрация CO2 уже превышает 416 ppm. Это данные глобального мониторинга, который ведут и наземные датчики, и спутники, способные «принюхиваться» к составу атмосферы с помощью особых приборов – спектрометров. Эти устройства, словно призмы, раскладывают свет на спектр частот и находят в определенных диапазонах следы газов, через которые прошел луч света. Именно так работают спутник NASA OCO–2 и Sentinel–5, который тем же методом выискивает в воздухе аэрозоли и парниковые газы вроде метана. В помощь Sentinel–5 были запущены другие спутники, поменьше и пошустрее, – аппараты GHGSat. Они могут приблизить картинку настолько, что способны найти даже одиночный источник загрязнения.
Океаны и моря, как и углекислый газ в атмосфере, находятся под пристальным оком космических наблюдателей. Тридцать космических спутников вместе день за днем пополняют данными систему Copernicus Marine Service. Эта система – наш дозорный на морских границах: она следит за тем, как поднимается уровень океана и какую угрозу это несет прибрежным городам. Она же изучает, как Мировой океан поглощает энергию, которую щедро поставляют в атмосферу человечество и Солнце. Спутники измеряют температуру и соленость воды, помогая понять, как таяние полярных льдов меняет систему океанических течений, а вместе с ней – и климат многих регионов мира. В том числе и Средиземноморья, где климат тесно связан с Гольфстримом. Избыток тепла и энергии не только питает ураганы в Карибском море, но и порождает новое явление – средиземноморские ураганы, или медикейны.
А в 2018 г. в космос отправился спутник Aeolus, открывший новую главу в изучении ветров. За пять лет работы этот экспериментальный аппарат собрал уникальные данные – никогда прежде мы не могли измерять воздушные потоки с такой точностью и глубиной. Это позволило вывести метеопрогнозы на невиданный уровень точности[179]. Сердцем Aeolus был лидар – прибор, посылающий к Земле лазерный луч и считывающий через телескоп свет, отраженный молекулами атмосферы. Это первый случай установки такого прибора (созданного, кстати, в итальянских лабораториях Leonardo) на спутнике. По оценкам Европейского центра среднесрочных прогнозов погоды, включение собранных Aeolus данных о ветрах в модели краткосрочного прогнозирования существенно повысило их точность[180].
Литосфера, гидросфера и атмосфера составляют единую сложную систему. Сейчас мы переводим эту систему в цифровой формат, создавая виртуальный двойник планеты – такой же, какой использует мэр Лос-Анджелеса для своего города. На этой модели можно будет проводить эксперименты, чтобы понять, как взаимодействие природы и человека порождает глобальные изменения климата.
Не хватает лишь одного – важного фрагмента цифровой мозаики. Математик и метеоролог Эдвард Нортон Лоренц сформулировал знаменитый тезис: «Взмах крыльев бабочки в Бразилии может вызвать торнадо в Техасе». Чтобы понять, как это работает, нужно дать накопленным в космосе данным то, чего им пока не хватает, – беспрецедентные вычислительные мощности для сравнения и анализа информации. Впрочем, ситуация понемногу меняется: количество суперкомпьютеров неуклонно растет. Яркий тому пример – компьютер нового Центра обработки данных Европейского метеорологического центра в Болонье мощностью 30 петафлопс, предназначенный для повышения точности прогнозов погоды[181].
Данные со спутников – это лишь основа цифровой модели, ее фундамент и источник жизни. Благодаря колоссальной мощи суперкомпьютеров создаются все более точные симуляции, и этот процесс будет только набирать обороты. Ученые получат возможность как бы нажать кнопку ускоренной перемотки и, зная начальные условия, заглянуть на 10, 30 или даже 50 лет вперед. Они увидят, например, сможем ли мы сократить выбросы. И самое главное – сумеет ли космическая инфраструктура не только диагностировать состояние пациента по имени Земля, но и способствовать его исцелению.