Исследование выполнено при финансовой поддержке РФФИ в рамках научных проектов №№ 17-01-00220, 18-01-00609.

Когда уже начались работы по проекту, была сделана заявка на настоящий доклад и шла подготовка настоящей публикации, 29 июля 2018 г., НАСА на сайте опубликовало информацию [1] о новых системах глобального наблюдения за динамикой Земли:

«В новом исследовании используются данные, полученные с помощью прибора NASA Earth Polychromatic Imaging Camera (EPIC), установленного на Американском космическом аппарате для наблюдения за Солнцем и Землей под названием Deep Space Climate Observatory (DSCOVR). DSCOVR идет вокруг Солнца в точке 1 Лагранжа, которая обеспечивает EPIC постоянным видом на солнечную поверхность нашей родной планеты. EPIC наблюдает за Землей непрерывно с июня 2015 года, создавая детализированные карты поверхности планеты на нескольких длинах волн и помогая в исследованиях климата и погоды.

Камера EPIC фиксирует отраженный от Земли свет в 10 разных длинах волн, или цветах. Таким образом, каждый раз, когда EPIC «делает снимок» Земли, он фактически захватывает 10 изображений. Новое исследование усредняет каждое изображение до одного среднего значения яркости, то есть создает эквивалент «однопиксельного» изображения для каждой длины волны. Один однопиксельный снимок планеты дает очень мало информации о ее поверхности. Но в новом исследовании авторы проанализировали набор данных, содержащих однопиксельные изображения, получаемые несколько раз в день на 10 длинах волн в течение длительного периода. Несмотря на то, что вся планета была сведена к одной точке света, авторы смогли идентифицировать водные облака в атмосфере и измерить скорость вращения планеты (продолжительность ее дня).»

Авторы статьи независимо развивают идею о глобальных моделях радиационного поля Земли, начиная с участия в работах по «Лунной программе» в СССР [2-7], и в апреле 2018 г. издали публикацию [8], подтверждающую приоритет тематики исследований. С 2004 года более 50 стран участвуют в международном проекте GEOSS – Глобальная Система Наблюдений Земли (ГСНЗ). В повестке дня современной цивилизации ведущее место занимают проблемы экологии и климата. Эти фундаментальные международные проекты почти такого же масштаба, как проект освоения и покорения космоса, и для их реализации чрезвычайно важно использовать приобретенный опыт и в теории и в практике при создании комплексных систем ПРО и ПВО, включая системы оперативного «землеобзора» и глобального мониторинга, принятия решения и управления с использованием суперкомпьютеров, информационных технологий и технологий Интернет, ГРИД, «облачных», ГЛОНАСС и т.п.

Великие советские ученые многогранно изучали альбедо нашей планеты. Весомый вклад внесли академик В.Г.Фесенков [9] и Н.П.Барабашов [10]. Герой Социалистического Труда (1969) академик Барабашов Николай Павлович (1894-1971) – один из авторов и редактор первого «Атласа обратной стороны Луны» (1960), который составлен по фотографиям, полученным автоматической межпланетной станцией «Луна-3». Более 15 лет возглавлял Комиссию по физике планет Астрономического совета АН СССР.

В связи с началом исследования Луны космическими аппаратами нидерландский и американский астроном Койпер Джерард Петер (Kuiper, Gerard Peter) (1905–1973) проводил многочисленные фотографические наблюдения ее поверхности. Койпер был руководителем программы фотографирования Луны с космических аппаратов серии «Рейнджер», создания фотографических атласов Луны. Койпер был инициатором создания коллективных монографий «Солнечная система» (в 4-х томах, 1953–1961) и «Звезды и звездные системы» (в 9 томах, издание начато в 1960), которые подводили итог накопленным к середине 20 века данным по астрономии, астрофизике и геофизике.

В 1963 году под редакцией В.И.Мороза (работал в ИКИ АН СССР) на русском языке вышло издание «Солнечная система» [11], которое позволило оперативно найти уникальные результаты по измерениям «пепельного света» Луны на американских «солнечных станциях» и восстановления наблюдаемой «фазовой кривой» Земли. Помогли результаты A.Danjon [12].

Доклад посвящается 65-летию ПЕРВОГО в мире Института прикладной математики – ИНСТИТУТА КЕЛДЫША (1953-2018) [13] и его достижениям в советской «Лунной программе», которые несомненно полезны для будущих «Лунных проектов». Институт Келдыша был создан специально для решения больших задач атомно-водородного и ракетно-космического проектов и создания «ракетно-ядерного щита» с использованием электронно-вычислительных машин (ЭВМ). М.В.Келдыш и С.П.Королев – ОБА ПОКОРИТЕЛИ КОСМОСА [2-15]. Институту Келдыша принадлежит ведущая роль в реализации советской «Лунной программы» [14-22]. В.В.Ивашкин [5]: «Это, в первую очередь, фундаментальная работа В.А.Егорова по теории лунных траекторий [4]. Далее, это работы по определению траекторий первых «лунников»: КА Луна-1 «Мечта» (запуск 02.01.1959) с первым пролетом у Луны, КА Луна-2 (запуск 12.09.1959) с первым попаданием в Луну и КА Луна-3 (запуск 04.10.1959), впервые облетевшего Луну, сделавшего фотографии ее обратной стороны и передавшего эти фото на Землю» (КА - космический аппарат).

В рамках «Лунной программы» было запущено 24 КА [2]. Баллистические расчеты и навигационные средства всех отечественных «лунных» КА обеспечили в Институте Келдыша. На Луну были доставлены два «лунохода» (1970, 1973); три ракеты стартовали с Луны и доставили лунный грунт на Землю (1970, 1972, 1976); с 1966 по 1974 гг. запущены семь искусственных спутников Луны (ИСЛ); Автоматические межпланетные станции (АМС) «Зонд 5»-«Зонд 8» (1968-1970) облетели Луну и доставили уникальные многочисленные данные фото- и кино-съемок Земли и Луны. В Мемориальном музее-кабинете академика М.В.Келдыша хранятся макеты «глобуса Луны» и «лунохода».

На всю жизнь осталось незабываемое впечатление, когда расчетные значения «звездной величины» Земли качественно совпали с наблюдаемыми и позволили оценить «коридор» её изменений при разработке и создании «звездного датчика» в «Лунной программе». Проект был реализован успешно: три ракеты вернулись на Землю. Уникальные расчеты яркости и звездной величины Земли в условиях возвращения ракет с Луны на Землю, когда Земля проходила все стадии освещенности от полной фазы до узких «серпиков», проводила Т.А.Сушкевич в Институте Келдыша совместно с Г.В.Розенбергом и А.Б.Сандомирским [23-34].

В масштабах планеты стоит актуальная проблема создания международного глобального мониторинга Земли с целью исследования её эволюции и прогнозирования естественно-природных стихийных бедствий и антропогенно-техногенных катастрофических процессов, а также экологических и климатических изменений в локальных и глобальных масштабах. Впереди новые «Лунные проекты» [35].

Это ГРАНДИОЗНЫЕ ЗАДАЧИ, которые охватывают ряд важных направлений фундаментальных исследований в разных областях знаний (математика, физика, химия, биология, геофизика, метеорология, инженерно-конструкторские разработки, информационные технологии), имеющих междисциплинарный характер и тематически объединяемых задачами комплексного изучения окружающей природной, космической и техногенной среды с использованием кинетической теории переноса излучения, спектральных методов молекулярной физики, методов и средств космических исследований и космического землеведения с использованием перспективных гиперспектральных технологий дистанционного зондирования и нанодиагностики, математического моделирования и эффективных численных методов с распараллеливанием супервычислений на современных и перспективных суперкомпьютерах.

Список литературы
1. NASA uses Earth as laboratory to study distant worlds. June 29, 2018 by Calla Cofield, NASA. https://phys.org/news/2018-06-nasa-earth-laboratory-distant-worlds.html#jCp
2. Прикладная небесная механика и управление движением. Сборник статей, посвященный 90-летию со дня рождения Д.Е.Охоцимского / Составители: Т.М.Энеев, М.Ю.Овчинников, А.Р.Голиков. // Труды ИПМ им. М.В. Келдыша РАН. М.: ИПМ им. М.В. Келдыша, 2010. 368 с. http://keldysh.ru/memory/okhotsimsky/index.htm
3. Аким Э.Л., Энеев Т.М. Движение искусственных спутников Земли. Межпланетные полеты. С. 7-17. http://keldysh.ru/memory/okhotsimsky/akim.pdf
4. Егоров В.А. О некоторых задачах динамики полета к Луне // Успехи физических наук, 1957. Т. 63, вып. 1а. С. 73-117. https://ufn.ru/ufn57/ufn57_9/Russian/r579f.pdf
5. Ивашкин В.В. Лунные траектории космических аппаратов: пионерские работы в Институте прикладной математики и их развитие. С. 73-106. http://keldysh.ru/memory/okhotsimsky/ivashkin.pdf
6. Лаврова Н.П., Сандомирский А.Б. Фотометрия планеты Земля с космических станций «Зонд» // Изв. вузов. Геодезия и аэрофотосъемка. 1972. Вып. 4. С. 109-114.
7. Лаврова Н.П., Сандомирский А.Б. Яркостные карты Земли, составленные по фотографическим данным АМС «Зонд» // Изв. вузов. Геодезия и аэрофотосъемка. 1973. Вып. 3. С. 75-85.
8. Сушкевич Т.А., Стрелков С.А., Максакова С.В. Альбедо планеты как индикатор эволюции климата Земли (65-летию ИПМ имени М.В.Келдыша и достижениям «Лунной программы» посвящается) // Препринты ИПМ им. М.В.Келдыша. 2018. № 88. 28 с. doi:10.20948/prepr-2018-88, http://keldysh.ru/papers/2018/prep2018_88.pdf
9. Fessenkoff B. Détermination de l'albedo de la Terre // Сообщения Харьковского математического общества. Вторая серия. 1915. Т. 14, выпуск 5. С. 229-238. (Фесенков В.Г. Опредѣленiе альбедо земли) http://mi.mathnet.ru/rus/khmo/v14/i5/p229
10. Барабашов Н.П. Определение альбедо земного шара // Русский Астрономический журнал. 1924. Т. 1. Вып. 3-4. С. 58-67.
11. Солнечная система: Пер. с англ. под ред. В.И.Мороза / Коллективная монография под ред. Дж. Койпера. Т. 3. Планеты и спутники / Под ред. Дж.П.Койпера, Б.М.Миддльхерст. М.: Изд-во Иностранной литературы, 1963. 520 с. (Kuiper and Middlehurst, Chicago, 1961.
12. Danjon A. The Earth as a Planet / ed. Kuiper G.P. Chicago, The University of Chicago Press. 1954. Chаp. 15, Sec. 3. 751 p. (Серия The Solar System. V. 3)
13. Ю.П.Попова на 50-летии Института Келдыша. http://keldysh.ru; http://www.keldysh.ru/grants/rffi//50_years/; ИПМ им. М.В. Келдыша РАН http://keldysh.ru/httpd/kiam-info_fr.html.
14. Творческое наследие академика Сергея Павловича Королева. Избранные труды и документы / Под ред. М.В.Келдыша. М.: Наука, 1980. 591 с.
15. Келдыш М.В., Маров М.Я. Космические исследования. М.: Наука, 1981. 192 с.
16. Келдыш М.В. Избранные труды. Математика. М.: Наука, 1985. 447 с.
17. Келдыш М.В. Избранные труды. Механика. М.: Наука, 1985. 567 с.
18. Келдыш М.В. Избранные труды. Общие вопросы развития науки. М.: Наука, 1985. 703 с.
19. Келдыш М.В. Избранные труды. Ракетная техника и космонавтика. М.: Наука, 1988. 493 с.
20. Келдыш М.В. Творческий портрет по воспоминаниям современников. М.: Наука, 2001. 398 с.
21. Сушкевич Т.А. Главный Теоретик М.В.Келдыш и Главный Конструктор космонавтики С.П.Королев покорители космоса // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2011. Т. 8, № 1. С. 9-25.
22. Сушкевич Т.А. М.В.Келдыш организатор международного сотрудничества в космосе и первой советско-американской Программы «Союз-Аполлон» (ЭПАС) // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2011. Т. 8, № 4. С. 9-22.
23. Сушкевич Т.А. Осесимметричная задача о распространении излучения в сферической системе // Труды ИПМ АН СССР. О-572-66. М.: ИПМ АН СССР, 1966. 180 с.
24. Сушкевич Т.А. Математические модели переноса излучения. М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2005. 661 с.
25. Розенберг Г.В., .Сандомирский А.Б., Сушкевич Т.А., Альтовская Н.П. Поле яркости зари, наблюдаемой с космических кораблей // Изв. АН СССР. Физика атмосферы и океана. 1971. Т. 7. № 3. С. 279-290.
26. Розенберг Г.В., Сандомирский А.Б., Сушкевич Т.А., Альтовская Н.П. Некоторые результаты фотометрических исследований дневного горизонта Земли с космических кораблей «Союз-4» и «Союз-5» // Изв. АН СССР. Физика атмосферы и океана. 1971. Т. 7. № 6. С. 590-598.
27. Розенберг Г.В., Сандомирский А.Б. Оптическая стратификация атмосферного аэрозоля // Изв. АН СССР. Физика атмосферы и океана. 1971. Т. 7. № 7. С. 737-749.
28. Розенберг Г.В., Сандомирский А.Б., Сушкевич Т.А., Матешвили Ю.Д. Исследование стратификации аэрозоля в стратосфере по программе «Союз-Аполлон» // Изв. АН СССР. Физика атмосферы и океана. 1980. Т. 16. № 8. С. 861-864.
29. Сушкевич Т.А. Численное решение задач атмoсферной оптики // Научные труды ИПМ им. М.В.Келдыша АН СССР. М.: ИПМ им. М.В.Келдыша АН СССР, 1984. 234 с.
30. Сушкевич Т.А. О решении задач атмосферной коррекции спутниковой информации // Исслед. Земли из космоса. 1999. № 6. С. 49-66.
31. Сушкевич Т.А. О сферической модели излучения Земли // Вычислительная математика и математическое моделирование. Труды международной конференции, посвященной 75-летию академика Г.И. Марчука и 20-летию Института вычислительной математики РАН / Под ред. академика В.П. Дымникова. Т. 1. М.: ИВМ РАН, 2000. С. 168-191.
32. Сушкевич Т.А. О моделировании переноса солнечного излучения в сферической атмосфере Земли и облаках // Оптика атмосферы и океана. 1999. Т. 12, № 3. С. 251-257. (Sushkevich T.A. Simulating solar radiation transfer in the Earth's spherical atmosphere and clouds // J. Atmosphere and ocean optics. 1999. Vol. 12, № 3. P. 251-257. Translated from russian publ.)
33. Sushkevich T.A. Pioneering remote sensing in the USSR. 1. Radiation transfer in the optical wavelength region of the electromagnetic spectrum // International Journal of Remote Sensing. 2008. Vol. 29. P. 2585-2597.
34. Sushkevich T.A. Pioneering Remote Sensing in the USSR. 2. Global spherical models of radiation transfer // International Journal of Remote Sensing. 2008. Vol. 29. P. 2599-2613.
35. Путешествия к Луне. Электронная книга. Издано «КулЛиб – Классная библиотека», 2009. 461 с. Авторы: Владимир Георгиевич Сурдин, Александр Евгеньевич Марков, Жанна Федоровна Родинова, Вадим Иванович Чикмачёв, Вячеслав Владимирович Шевченко. Добавлена: 24.12.2012 Версия 1. ISBN: 978-5-9221-1105-8 . М.: Издательство «Физико–математическая литература» МАИК «Наука/Интерпериодика», 2012. https://coollib.net/b/227304