Jednym z najważniejszych wyzwań stojących obecnie przed światem, jest walka z postępującym ociepleniem klimatu. Na całym świecie intensywnie odchodzi się od paliw kopalnych i przechodzi na zeroemisyjne odnawialne źródła energii. Świat zmienia się szybciej niż kiedykolwiek wcześniej, ale też i sytuacja jest poważna. Obserwowane już zmiany wskazują bowiem na bardzo niepewną przyszłość. Coraz częstsze huragany, zaburzenia prądów oceanicznych, ekstremalne zimy, upalne lata, powodzie, susze, zmiany ekosystemów, powstawanie obszarów, w których dosłownie całymi miesiącami nie będzie się dało żyć. To wszystko nas czeka, jeżeli nie uda nam się zahamować zmian klimatu — tak przynajmniej wskazują modele klimatyczne.
Naukowcy od lat starają się zrozumieć niezwykle skomplikowany system zależności, jakim jest klimat Ziemi. Problem jednak w tym, że wciąż nie dysponujemy pełnią wiedzy na temat wszystkich procesów zachodzących w ziemskiej atmosferze. Satelity PREFIRE, o których mowa w niniejszym artykule, będą miały za zadanie wypełnienie jednej z istotnych luk w naszej wiedzy.
Czytaj także: Niepokojący wyciek spod lodów Arktyki ma tysiące lat i nie mieliśmy o nim pojęcia
Co do zasady, badając budżet energetyczny Ziemi, naukowcy starają się zrozumieć i obliczyć ile promieniowania cieplnego dociera do naszej planety i ile jest z niej ponownie wypromieniowywane w przestrzeń kosmiczną. Różnica między tymi dwiema wartościami pozwala nam ustalić zarówno temperaturę na powierzchni naszej planety, jak i zmiany zachodzące w jej klimacie.
Problem jednak w tym, że za odprowadzanie ciepła w przestrzeń kosmiczną odpowiadają głównie obszary okołobiegunowe naszej planety. To tam bowiem w wodzie i powietrzu dociera ciepło z tropików i to tam właśnie jest ono emitowane w przestrzeń jako termiczne promieniowanie podczerwone. Tymczasem jak dotąd nie mamy wiarygodnych pomiarów tego, ile ciepła faktycznie reemitowane jest w przestrzeń kosmiczną z obszarów biegunowych naszej planety. W efekcie w modelach klimatu istnieje poważna luka. Naukowcy szacują, że nawet 60 proc. energii uciekającej w przestrzeń kosmiczną w postaci promieniowania w dalekiej podczerwieni nigdy nie zmierzono, a tym samym nie uwzględnia się w badaniach klimatu. To właśnie braki w naszej wiedzy o ilości promieniowania uciekającego z atmosfery Ziemi w przestrzeń kosmiczną w okolicach północnego i południowego bieguna naszej planety, odpowiadają za większość niepewności w prognozach klimatycznych.
Satelity PREFIRE (skrót od Polar Radiant Energy in the Far-InfraRed Experiment) zostały wyposażone w sprzęt do badania utraty ciepła z atmosfery, który — co ciekawe — został już sprawdzony w sondach marsjańskich (instrument Mars Climate Sounder na pokładzie sondy Mars Reconnaissance Orbiter). Obie sondy zostaną wystrzelone na orbitę okołoziemską w odstępie dwóch tygodni od siebie z centrum kosmicznego w Nowej Zelandii. Najważniejszym instrumentem na pokładzie sondy będzie spektrometr do pomiaru ilości emitowanego promieniowania termicznego. Dzięki nowoczesnym rozwiązaniom instrument udało się zminiaturyzować na tyle, że swobodnie mieści się on na pokładzie sondy o rozmiarach pudełka na buty, a jego masę ograniczono do zaledwie trzech kilogramów.
Czytaj także: Antarktyda przeżywa kryzys. Powrót do zdrowia zajmie jej sporo czasu
Obie sondy będą okrążały Ziemię po różnych orbitach, zbliżając się do siebie co kilka godzin w okolicach biegunów Ziemi, gdzie będą wykonywać większość swojej pracy.
Można spytać, dlaczego akurat bieguny Ziemi są tak ważne. Rzeczywistość jest jednak taka, że to właśnie w Arktyce i na Antarktydzie ocieplenie jest najsilniejsze. Szacuje się, że w ciągu ostatnich pięciu dekad obszary te ocieplały się trzy razy szybciej niż jakiekolwiek inne obszary na Ziemi. Efekty tego procesu widoczne są aż nadto. Z roku na rok zmniejsza się ilość lodu morskiego w obszarach okołobiegunowych. Zarówno Antarktyda, jak i Grenlandia tracą olbrzymie ilości lodu. Im mniejsza pokrywa lodowa, która przecież najskuteczniej odbija światło w przestrzeń kosmiczną, tym większa powierzchnia oceanu, która pochłania ciepło. Co więcej, woda z topniejących lodowców wpływa bezpośrednio na temperaturę i zasolenie oceanów, co z kolei ma wpływ na globalną cyrkulację wód w oceanach, nie mówiąc już o podnoszącym się poziomie mórz i oceanów. W efekcie to, co się dzieje z dala od ludzkich oczu w obszarach biegunowych naszej planety, ma wpływ na klimat, którego doświadcza cała ludzkość.
Satelity PREFIRE, mimo swoich niepozornych rozmiarów, badając ilość ciepła uciekającego w przestrzeń kosmiczną z biegunów Ziemi, pozwolą nam doprecyzować modele klimatu. Dzięki temu wkrótce dowiemy się, jak faktycznie wygląda nasza sytuacja i widoki na przyszłość.