ดาวเทียม การให้ความรู้และศึกษาเรื่องการสำรวจเกี่ยวกับหยาดน้ำฟ้า

ดาวเทียม สถานีวิทยุโทรทัศน์กลางแห่งประเทศจีน วันที่ 24 เมษายน เป็นวันอวกาศครั้งที่ 8 ของจีน และธีมปีนี้คือ เรียนรู้เกี่ยวกับสิ่งต่างๆ ธีมท้องฟ้า หมายถึงการศึกษาหลักการของสิ่งต่างๆ อย่างต่อเนื่อง เพื่อรับความรู้เพิ่มเติม และแนะนำให้ประชาชนทั่วไปโดยเฉพาะเยาวชน เรียนรู้ด้วยการกระทำส่งเสริมการกระทำด้วยการรู้ และสำรวจความลึกลับของจักรวาลอย่างต่อเนื่อง

เมื่อมองย้อนกลับไปถึงประวัติศาสตร์การพัฒนาด้านการบินและอวกาศ ไม่ว่าจะเป็นการบินอวกาศที่มีมนุษย์ควบคุม หรือการวิจัยและพัฒนาดาวเทียมสำรวจระยะไกล หัวข้อดังกล่าว ดำเนินไปตลอดเวลา ไม่นานมานี้ ดาวเทียม เฟิงหยุน-3 ได้เพิ่มสมาชิกใหม่ในครอบครัวของดาวเทียมอุตุนิยมวิทยาในวงโคจร ดาวเทียมดวงนี้ มีความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีครั้งสำคัญ ทำให้สถานีวิจัยอุตุนิยมวิทยาก้าวไปสู่ระดับใหม่

เมื่อเวลา 09:36 น. ของวันที่ 16 เมษายน ดาวเทียมเฟิงหยุน-3 ได้เปิดตัวสำเร็จในจิ่วฉวน นี่เป็นดาวเทียมดวงที่ 3 ของโลก และเป็นดาวเทียมดวงแรก มันจะอยู่ในวงโคจรอย่างน้อย 6 ปี ดาวเทียมดวงนี้ มีความสามารถเฉพาะตัว ใช้เวลาเพียง 7 วันในการตรวจจับโครงสร้างโทโมกราฟี 3 มิติ ของการตกตะกอนในละติจูดกลาง และละติจูดต่ำของโลก พูดง่ายๆ ก็คือ เทียบเท่ากับการทำการถ่ายภาพรังสีส่วนตัดอาศัยคอมพิวเตอร์ของเมฆในท้องฟ้า

สำหรับนักวิทยาศาสตร์อุตุนิยมวิทยา การสแกนการถ่ายภาพรังสีส่วนตัดอาศัยคอมพิวเตอร์ครั้งนี้ จะเปิดโลกใหม่ให้กับพวกเขา ฝน หิมะ และลูกเห็บ ปรากฏการณ์สภาพอากาศที่เกี่ยวข้องกับหยาดน้ำฟ้าเหล่านี้ ล้วนอยู่ในขอบเขตการสังเกตของดาวเทียมเร่งรัด การทราบการกระจายเชิงพื้นที่ และการกระจายตัวของเม็ดฝน มีความสำคัญมากสำหรับการพยากรณ์ปริมาณน้ำฝน และการเตือนภัยล่วงหน้า

แม้ว่าจะมีระบบสังเกตการณ์ปริมาณน้ำฝนภาคพื้นดินที่สมบูรณ์อยู่แล้ว แต่ก็ไม่สามารถครอบคลุมมหาสมุทร และพื้นที่ภูเขาที่มีภูมิประเทศซับซ้อนได้ ขณะเดียวกัน ดาวเทียมดั้งเดิม สามารถถ่ายภาพเมฆระนาบสองมิติได้เท่านั้น ซึ่งทำให้เกิดความยากลำบากอย่างมาก ในการทำนายอย่างแม่นยำของหยาดน้ำฟ้า จาง เผิง รองผู้อำนวยการศูนย์อุตุนิยมวิทยาดาวเทียมแห่งชาติและผู้บัญชาการทหารสูงสุด ของระบบภาคพื้นดินของดาวเทียมโคจรรอบขั้วโลก

เฟิงหยุน-3 กล่าวว่า การทราบแน่ชัดว่าที่ไหน เมื่อไร และปริมาณน้ำฝนที่ตกลงมา เป็นปัญหาทั่วโลก ความแม่นยำของการพยากรณ์ เช่น การพยากรณ์อุณหภูมิสามารถสูงถึง 70เปอร์เซ็นต์ ถึง 80เปอร์เซ็นต์ แต่ความแม่นยำของการพยากรณ์ปริมาณน้ำฝน สามารถไปถึงลำดับที่ 20เปอร์เซ็นต์ ถึง 30เปอร์เซ็นต์ เท่านั้น การพยากรณ์ปริมาณน้ำฝนที่แม่นยำ เป็นปัญหาที่เกิดขึ้นทั่วโลก และการเกิดเฟิงหยุน-3 ก็เป็นก้าวสำคัญในการแก้ปัญหานี้

จางเผิง สามารถเข้าใจปริมาณน้ำฝนในระดับโลก ทำให้เราเข้าใจอย่างลึกซึ้งยิ่งขึ้น เกี่ยวกับรูปแบบการเกิดฝนของสภาพอากาศโลก ช่วยให้นักวิทยาศาสตร์เข้าใจกลไกการเกิดฝนได้อย่างแม่นยำ และทำให้คาดการณ์ปริมาณน้ำฝนได้อย่างเป็นวิทยาศาสตร์มากขึ้น สิ่งนี้สำคัญมาก ดาวเทียมวัดปริมาณน้ำฝนนี้ จึงทำการสแกนการถ่ายภาพรังสีส่วนตัดอาศัยคอมพิวเตอร์ของเมฆได้อย่างไร

ความลับอยู่ที่น้ำหนักบรรทุกหลัก ที่บรรทุกโดยดาวเทียมดวงนี้ นั่นคือเรดาร์ตรวจวัดปริมาณน้ำฝนแบบความถี่คู่ เรดาร์ในแถบ KU และเรดาร์ในแถบ KA ขนาดใหญ่หนึ่งอัน และขนาดเล็กหนึ่งอัน ส่งสัญญาณคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าไร้สายของย่านความถี่ต่างๆ กันไปยังชั้นบรรยากาศ และรับสัญญาณที่สะท้อนกลับของอนุภาคหยาดน้ำฟ้า เพื่อสร้างภาพ 3 มิติของหยาดน้ำฟ้าในชั้นบรรยากาศ

เรดาร์ตรวจจับปริมาณน้ำฝน ไม่เพียงแต่ตรวจจับฝนปานกลางถึงหนักเท่านั้น แต่ยังตรวจจับการเปลี่ยนแปลงเล็กน้อย เช่น ฝนตกปรอยๆ ซึ่งอาจกล่าวได้ว่ามีความละเอียดรอบคอบมาก การสังเกตอย่างละเอียดเช่นนี้ ไม่ใช่เรื่องง่ายสำหรับเรดาร์ภาคพื้นดิน เรดาร์ตรวจจับปริมาณน้ำฝนที่อยู่ห่างออกไป 400 กิโลเมตรบนท้องฟ้าทำได้อย่างไร เวลาย้อนกลับไปในปี 2549 ในปีนั้น หลังจากเทคโนโลยีหลักของดาวเทียม ตรวจสภาพอากาศวงโคจรต่ำรุ่นที่ 2 เสร็จสมบูรณ์

นักวิทยาศาสตร์อุตุนิยมวิทยาได้เรียกร้อง จางเผิง นักวิทยาศาสตร์การบินและอวกาศ ถามนักอุตุนิยมวิทยาของเรา ว่าอะไรคือองค์ประกอบที่สำคัญที่สุดในการสังเกตอุตุนิยมวิทยา เราบอกว่ามันคือหยาดน้ำฟ้า เราถามอีกครั้งเพื่อวัดปริมาณน้ำฝนอย่างแม่นยำ เราต้องมีเรดาร์ที่ทำงานอยู่บนท้องฟ้า คุณสามารถรับรู้เทคโนโลยีนี้ได้หรือไม่ เราขอให้ดาวเทียมดวงนี้ทำงานบนท้องฟ้า และมันสามารถวัดปริมาณน้ำฝนได้ 0.2 มิลลิเมตรต่อชั่วโมง ซึ่งเป็นปริมาณน้ำฝนที่ตกปรอยๆ

สำหรับนักวิทยาศาสตร์ด้านการบินและอวกาศ นี่ไม่ใช่ความท้าทายเล็กๆ ในขณะนั้น ต่างประเทศก็มีการวิจัยเทคโนโลยีดังกล่าวเช่นกันแต่ดัชนีประสิทธิภาพไม่สูงนัก เพื่อให้บรรลุดัชนีประสิทธิภาพดังกล่าว จะต้องแก้ปัญหา ซึ่งก็คือการแยกสัญญาณเสียงสะท้อนของฝนที่ตกปรอยๆ ออกจากสัญญาณรบกวนอย่างถูกต้อง

นานาสาระ: การตั้งครรภ์ การให้ความรู้เกี่ยวกับอาการภูมิแพ้ระหว่างตั้งครรภ์ของแม่