ماهواره آب های سطحی و توپوگرافی اقیانوس (SWOT) در ماه جاری به پایگاه نیروی فضایی وندنبرگ در کالیفرنیا رسید. در اینجا، تیم‌ها آماده‌سازی نهایی را برای پرتاب فضاپیما در دسامبر با موشک فالکون 9 اسپیس ایکس از مرکز پرتاب فضایی-4 شرق آغاز خواهند کرد.

SWOT اولین ماموریت ماهواره ای است که تقریباً تمام آب های سطح زمین را رصد می کند.

وظایف کلیدی

وظایف کلیدی آن شامل اندازه گیری ارتفاع آب در دریاچه ها، رودخانه ها، مخازن و اقیانوس های سیاره است. ابزارهای SWOT قادر خواهند بود ویژگی‌های اقیانوسی مانند جریان‌ها و گرداب‌ها را با عرض کمتر از 60 مایل (100 کیلومتر) – کوچک‌تر از آن‌هایی که ماهواره‌های قبلی سطح دریا می‌توانستند مشاهده کنند، شناسایی کنند. همچنین بیش از 95 درصد از دریاچه‌های زمین با وسعت بیش از 15 هکتار (6 هکتار) و عرض رودخانه‌های بیش از 330 فوت (100 متر) را اندازه‌گیری می‌کند.

آزمایشگاه پیشرانه جت ناسا در جنوب کالیفرنیا محموله علمی را ساخت. در ژوئن 2021، JPL محموله را به فرانسه ارسال کرد، جایی که یک تیم چند ملیتی تداخل سنج رادار باند Ka (KaRIn) و سایر ابزارهای تنظیم شده دقیق را با اتوبوس ماهواره ای یکپارچه کردند. در هفته‌های آینده، SWOT مراحل بسیاری را برای آماده‌سازی برای بلند کردن پشت سر خواهد گذاشت. تیم ها باید ماهواره را در یک محموله محافظ محصور کنند، آن را با موشک جفت کنند، و قبل از آماده شدن برای پرتاب به فضا، آن را به سکوی پرتاب منتقل کنند.

هنگامی که SWOT در مدار قرار گرفت، داده‌هایی را از اقیانوس جمع‌آوری می‌کند و به محققان کمک می‌کند تا درک بهتری از چگونگی جذب آب دریا گرما و کربن جوی داشته باشند، فرآیندی که بر دمای جهانی و تغییرات آب و هوایی تأثیر می‌گذارد. این داده ها همچنین به محققان کمک می کند تا سطح دریاهای ساحلی را بهتر درک کنند و در نهایت، چگونه ارتفاع سطح دریا با آب و هوای در حال تغییر برای تأثیرگذاری بر مواردی مانند موج های طوفان، تعامل خواهد داشت.

اولین نظرسنجی جامع

SWOT همچنین اولین بررسی جامع جهانی دریاچه‌ها، رودخانه‌ها و مخازن آب شیرین را از فضا ارائه خواهد کرد. ماهواره ارتفاع آب در این توده های آبی و همچنین سطح یا وسعت آنها را اندازه گیری می کند. این داده ها با کمک به ردیابی تغییرات حجم آب در طول زمان، دانشمندان و مدیران منابع آب را بهتر برای نظارت بر میزان جریان آب به داخل و خارج از بدنه های آب شیرین زمین مجهز می کند.

تاملین پاولسکی، سرپرست علوم آب شیرین ناسا برای SWOT، مستقر در دانشگاه کارولینای شمالی، چاپل هیل، گفت: پایگاه‌های اطلاعاتی کنونی ممکن است اطلاعاتی درباره چند هزار دریاچه در سراسر جهان داشته باشند. SWOT این عدد را بین 2 تا 6 میلیون خواهد رساند.

SWOT همراه با اندازه‌گیری ارتفاع آب – چه در دریاچه، رودخانه یا مخزن باشد – وسعت یا سطح آن را نیز اندازه‌گیری می‌کند. این اطلاعات حیاتی دانشمندان را قادر می سازد تا محاسبه کنند که چه مقدار آب در بدنه های آب شیرین حرکت می کند. لی-لونگ فو، دانشمند پروژه SWOT در آزمایشگاه رانش جت ناسا در جنوب کالیفرنیا، گفت: زمانی که به حجم آب دست پیدا کردید، می توانید بودجه آب یا میزان جریان آب به داخل و خارج از یک منطقه را بهتر ارزیابی کنید. که بخش ایالات متحده از مأموریت را مدیریت می کند.

این مهم است زیرا تغییرات آب و هوایی چرخه آب زمین را تسریع می کند. دمای گرمتر به این معنی است که اتمسفر می تواند آب بیشتری (به شکل بخار آب) در خود نگه دارد، که می تواند باعث شود، برای مثال، طوفان های بارانی قوی تر از آن چیزی باشد که معمولاً یک منطقه می بیند. این به نوبه خود می تواند مزارع را خراب کند و به محصولات آسیب برساند. چنین تغییرات سریعی می تواند مدیریت منابع آب یک جامعه را دشوارتر کند.

با تشدید چرخه آب زمین، پیش‌بینی رویدادهای شدید آینده مانند سیل و خشکسالی مستلزم نظارت بر تغییرات عرضه آب از اقیانوس و تقاضا و مصرف آب در خشکی است. نادیا وینوگرادوا شیفر، دانشمند برنامه SWOT در مقر ناسا در واشنگتن.

SWOT داده های تغییر دهنده بازی خود را با استفاده از ابزار جدیدی به نام تداخل سنج رادار باند Ka (KaRIn) ارائه می کند که پالس های راداری را از سطح آب منعکس می کند و سیگنال بازگشت را با دو آنتن به طور همزمان دریافت می کند. آنتن‌ها در فاصله 33 فوتی (10 متری) روی یک بوم قرار گرفته‌اند و محققان را قادر می‌سازد تا اطلاعاتی را در طول تقریباً 75 مایل (عرض 120 کیلومتر) سطح زمین جمع‌آوری کنند – مسیری وسیع‌تر از مسیرهای پیشینیان ماهواره.

مهندسی مشکل

مهندسی مورد نیاز برای این نوع سیستم دشوار است، زیرا چنین بوم آنتنی به پایداری باورنکردنی نیاز دارد، و به این دلیل که محققان برای اندازه‌گیری آب‌های شیرین و اقیانوس‌های زمین به محاسبات بسیار دقیق نیاز دارند. پاولسکی گفت: «ایده اصلی SWOT به اواخر دهه 1990 برمی‌گردد، اما تبدیل این مفهوم به واقعیت – تمام آن مهندسی – زمان و تلاش زیادی را طلب کرد.

ماهواره‌هایی که از قبل در مدار هستند می‌توانند ارتفاع آب – در اقیانوس، دریاچه‌های بسیار بزرگ، و رودخانه‌های بسیار وسیع – یا سطح یک بدنه آبی را اندازه‌گیری کنند. اما برای محاسبه تغییرات حجم در طول زمان، دانشمندان باید وسعت و اندازه‌گیری ارتفاع را که ابزارهای مختلف در روزهای مختلف انجام می‌دادند، مطابقت دهند. این امر تعیین جزئیات اساسی را دشوار می کند، مانند اینکه چقدر آب از رودخانه های جهان می گذرد و این حجم چقدر متفاوت است. پاولسکی گفت: “شما فکر می کنید که ما قبلاً این را می دانستیم.” اما برای بسیاری از رودخانه‌های جهان، از این نوع اندازه‌گیری‌ها تعداد زیادی وجود ندارد.»

SWOT نیاز به جمع آوری اطلاعات وسعت و ارتفاع از ماهواره های مختلف را از بین می برد و در عین حال این ماهواره به محققان یک دید جهانی از آب های سطحی زمین ارائه می دهد. Sylvain Biancamaria، عضو تیم علمی SWOT و محقق آب شیرین در Laboratoire d’Études en Géophysique et Océanographie Spatiales در تولوز، فرانسه می گوید: «این یک تغییر فوق العاده در دانش و درک ما از آب شیرین خواهد بود.

درک بهتر

برخی از مطالعات، از جمله مطالعه‌ای که سال گذشته در Nature منتشر شد، از اندازه‌گیری سطح آب برای بررسی چگونگی تغییر دریاچه‌ها و رودخانه‌های سراسر جهان در طول زمان استفاده کرده‌اند. با این حال، داده‌هایی که محققان از SWOT انتظار دارند، درک بهتری از سطح آب و مساحت سطح را فراهم می‌کند، که هر دو نمونه‌برداری مکرر و در منطقه بزرگ‌تری از زمین انجام خواهند شد. هنگامی که SWOT در مدار قرار گرفت، روزانه حدود یک ترابایت داده پردازش نشده را ارسال می کند.

دانشمندانی مانند Biancamaria و Pavelsky به ویژه مشتاق به دست آوردن اطلاعات در سطح حوضه، یا منطقه خشک شده توسط یک دریاچه یا یک رودخانه و شاخه های آن هستند. Biancamaria می‌گوید: «از دیدگاه اجتماعی – چه به آب آشامیدنی، ناوبری و کنترل سیل نگاه کنید – آب باید در مقیاس حوضه مدیریت شود. بنابراین، مشاهداتی که کل حوضه را پوشش می دهد مورد نیاز است و SWOT چنین مجموعه داده هایی را ارائه خواهد کرد.