Коперник (научная программа)

История программы берёт начало 19 мая 1998 года, когда группа экспертов подписала в Бавено (Италия) манифест о создании европейской программы по экологическому мониторингу. Документ призывал Европу взять на себя ключевую роль в решении глобальных проблем по изучению и охране окружающей среды. Реализация программы под первоначальным названием Global Monitoring for Environment and Security (GMES) началась в 1999 году.

В 2004 году Европейская комиссия подписала с Европейским космическим агентством соглашение о создании космического компонента программы в виде искусственных спутников Земли серии Sentinel. В 2012 году программа получила своё современное название — «Коперник». В том же году заработали службы по наблюдению за землёй и по управлению чрезвычайными ситуациями. В 2013 году принят регламент, согласно которому все данные, полученные в ходе программы, должны находиться в открытом доступе.

3 апреля 2014 года запущен первый целевой спутник программы — Sentinel-1A, предназначенный для радиолокационной съёмки местности, что положило начало развёртыванию космического компонента программы. 23 июня 2015 года выведен на орбиту второй спутник — Sentinel-2A, способный осуществлять многоспектральные наблюдения Земли с высоким разрешением. В том же году заработали службы по наблюдению за морской средой и атмосферой. В 2016 и 2018 годах заработали службы по безопасности и по наблюдению за изменениями климата соответственно^[3].

Целью программы является обеспечение глобальных, непрерывных, автономных и высококачественных возможностей для наблюдений Земли в широком диапазоне электромагнитного спектра. Точная, своевременная и легкодоступная информация, полученная в рамках программы, может быть использована в различных целях, в том числе для достижения лучшего понимания эффектов глобального изменения климата и обеспечения общественной безопасности. Данные свободно и бесплатно предоставляются гражданам, поставщикам услуг, правительственным, международным и коммерческим организациям с основной целью улучшения качества жизни людей в Европе и за её пределами^[4].

В рамках программы собираются огромные объёмы глобальных данных со специальных искусственных спутников Земли (семейства Sentinel), из вспомогательных космических миссий (ранее запущенных коммерческих и общественных спутников), а также с многочисленных датчиков, расположенных на наземных станциях, воздушных и морских системах наблюдения. Далее эти массивы информации преобразуются путём обработки и анализа данных, что придаёт им дополнительную ценность. Программа позволяет с лёгкостью осуществлять поиск и сравнивать данные из наборов, охватывающих годы и целые десятилетия, тем самым упрощая задачи наблюдения за изменениями характеристик окружающей среды.

Получаемые данные имеют широкий спектр приложений, включая охрану окружающей среды, управление городскими территориями, региональное и местное планирование, сельское хозяйство, лесное хозяйство, рыбную ловлю, здравоохранение, транспорт, анализ изменения климата, гражданскую оборону и туризм. К ключевым пользователям услуг программы относятся государственные служащие и органы власти на европейском, национальном и региональном уровнях, которым нужна информация для разработки законодательства и политики в области охраны окружающей среды или для принятия критических решений в случае чрезвычайных ситуаций, таких как стихийные бедствия или гуманитарные катастрофы^[5].

Программой руководит Европейская комиссия в сотрудничестве с государствами — членами Европейского союза и европейскими научными организациями, среди которых^[1]:

• Европейское космическое агентство (ESA);
• Европейская организация спутниковой метеорологии (EUMETSAT);
• Европейское агентство по окружающей среде (EEA);
• Европейский центр среднесрочных прогнозов погоды (ECMWF);
• Спутниковый центр Европейского союза (англ. European Union Satellite Centre, EU SatCen);
• Объединённый исследовательский центр (JRC);
• агентство Frontex, занимающееся обеспечением безопасности внешних границ Европейского союза;
• некоммерческая организация Mercator Ocean (с 2022 года находящаяся в процессе преобразования в межправительственную организацию), предоставляющая научно-информационные услуги по цифровому мониторингу состояния Мирового океана^[6].

Европейское космическое агентство (ESA) в качестве основного партнёра выполнило большую часть проектирования, а также занимается наблюдением и финансирует разработку миссий Sentinel-1, Sentinel-2, Sentinel-3, Sentinel-4, Sentinel-5 и Sentinel-6, причём каждая миссия Sentinel предполагает использование как минимум двух спутников. Некоторые миссии, как например Sentinel-1, используют 4 спутника. ESA также предоставит инструменты для метеорологических спутников Meteosat 3-го поколения и MetOp-SG Европейской организации спутниковой метеорологии (EUMETSAT). Кроме того, ESA и EUMETSAT будут координировать получение данных более чем с 30 спутников, которые составляют вспомогательные миссии программы «Коперник».

Программа «Коперник» включает в себя два компонента, различающихся способом наблюдений:

• Космический компонент — искусственные спутники для дистанционного зондирования Земли из космоса и связанный с ними наземный сегмент. В задачи этого компонента входит наблюдение за наземными, атмосферными и океанографическими параметрами окружающей среды. Включает в себя два типа спутников: спутники серии Sentinel, разработанные и запущенные Европейским космическим агентством специально для программы «Коперник»; а также вспомогательные государственные и коммерческие спутники, которые управляются другими космическими агентствами. С момента запуска спутника Sentinel-1A в 2014 году Европейский союз запустил процесс размещения на орбите группировки из почти 20 дополнительных спутников до 2030 года^[2].

• In Situ-компонент — системы мониторинга, использующие сети наземных, морских и воздушных датчиков (расположенных на вышках, судах, буях, метеозондах и т. д.), производящие измерения параметров окружающей среды непосредственно на месте (in situ) и предоставляющих информацию соответственно о континентальной поверхности Земли, океанах и атмосфере^[7].

По тематике исследований программа включает в себя несколько служб, доступных пользователям и относящихся к шести основным взаимосвязанным категориям: атмосфера, море, земля, климат, чрезвычайные ситуации и безопасность^[8]:

• Служба по наблюдению за атмосферой предоставляет непрерывные данные и прогнозы о составе атмосферы Земли^[9];

• Служба по наблюдению за морской средой предоставляет регулярную информацию о физическом и биогеохимическом состоянии, разнообразии и динамике океана и морских экосистем^[10];

• Служба по наблюдению за землёй предоставляет географическую информацию о растительном покрове и его изменениях, об использовании земельных ресурсов и природном круговороте воды^[11];

• Служба по наблюдению за изменениями климата предоставляет общественности достоверную информацией о прошлом, настоящем и будущем климата в Европе и за её пределами^[12];

• Служба по безопасности предназначена для информационной поддержки политики Европейского союза по проблемам безопасности (включая охрану границ, наблюдение за морем, обеспечение безопасности судоходства, контроль рыбной ловли, борьбу с загрязнением морской среды и обеспечение соблюдения законов на море)^[13];

• Служба по чрезвычайным ситуациям предоставляет точную геопространственную информацию лицам, участвующим в оперативной работе, связанной со стихийными бедствиями, чрезвычайными ситуациями и гуманитарными катастрофами^[14].

Расходы на программу в период с 1998 по 2020 годы оцениваются в 6,7 млрд евро, из которых около 4,3 млрд было потрачено в период с 2014 по 2020 годы из средств Европейского союза (67%) и Европейского космического агентства (33%). Прибыль от полученных данных для экономики Европейского союза оценивается в 30 млрд евро к началу 2030 года^[5].