Aqua (satelit)

Satelit Aqua de
Observare a Pământului Descrierea acestei imagini, comentată și mai jos Satelitul Aqua în spațiu. Date generale
Organizare NASA
Constructor TRW / Northrop Grumman
Program Sistemul de observare a Pământului (EOS)
Camp Studiul ciclului apei
stare Operațional
Alte nume EOS PM-1
Lansa 4 mai 2002 la 09:55 GMT
Lansator Delta II 7920-10L
Durată 6 ani (misiune primară)
Identificator COSPAR 2002-022A
Site [1]
Caracteristici tehnice
Liturghie la lansare 3.117 kg
Instrumente de masă 1.082 kg
Platformă AB1200
Ergols Hidrazină
Masa de propulsor 102 kg
Controlul atitudinii Stabilizat pe 3 axe
Sursa de energie Panou solar
Energie electrică 4.444 de wați
Orbită
Orbită Heliosincron
Periapsis 673,0 km
Apoapsis 686,0 km
Perioadă 98,4 minute
Înclinare 98,2 °
Principalele instrumente
AMSR-E Radiometru cu microunde
MODIS Spectrometru de imagistică
AMSU-A Senzor cu microunde
AERII Fotometru și spectrometru cu infraroșu
HSB Sonda de înaltă frecvență
CERES Radiometru cu infraroșu

Aqua sau EOS AM-1 este misiunea spațială lansată de NASA în 2002 pentru a studia ciclul apei , adică procesul de precipitații și evaporare. Misiunea folosește un satelit mare de observare a Pământului , de 3 tone, care transportă șase instrumente, dintre care două sunt dezvoltate de Brazilia și Japonia . Instrumentele sale efectuează continuu câteva zeci de tipuri de măsurare referitoare la apa de suprafață a oceanului, evaporarea oceanelor, vaporii de apă prezenți în atmosfera terestră , nori, precipitații, gheață de mare, ghețari și zăpadă. Aqua măsoară, de asemenea, fluxul radiativ, aerosolii, acoperirea plantelor din sol, fitoplanctonul, materia organică dizolvată în oceane, precum și temperatura aerului, a solului și a apei. Aqua ajută la îmbunătățirea prognozei meteo prin măsurarea profilurilor de temperatură și umiditate ale atmosferei.

Aqua este a doua navă spațială din programul Sistemului de Observare a Pământului (EOS), după satelitul Terra lansat în 1999, care studiază suprafața și interacțiunile sale cu atmosfera. Aqua este urmat de Aura lansată în 2004, responsabilă de studierea atmosferei. Face parte dintr - un grup de sateliți plasat în aceeași orbită de soare sincron , astfel încât să se coreleze datele lor și numit poartă numele de A-tren . În cadrul NASA, misiunea face parte din programul NASA Earth Science Enterprise al cărui obiectiv este să înțeleagă mai bine procesele climatice și să prezică și să ofere răspunsuri adecvate la schimbările climatice legate de activitatea umană. Misiunea primară de 6 ani a Aqua este extinsă, iar satelitul este încă operațional în 2019.

Context

De la începutul anilor 1960, NASA a jucat un rol de pionierat în studiul atmosferei, folosind pentru prima dată o navă spațială, TIROS-1 ( Satellite Infrared Observation Satellite ). Combinând utilizarea sateliților și a computerelor, devine posibilă studierea Pământului ca sistem global. Din acel moment, cercetătorii dispun de date care permit o mai bună înțelegere și prezicere a fenomenelor meteorologice pe termen scurt. Dar predicțiile privind evoluția pe termen lung a vremii și a climei sunt foarte dificil de realizat, deoarece necesită în special măsurători foarte precise pe perioade lungi. Schimbările climatice au loc la scări spațiale și temporale mari, ceea ce face dificilă măsurarea și înțelegerea acesteia. Oamenii de știință au nevoie de serii lungi de măsurători pentru a înțelege interacțiunile dintre sistemele biologice și fizice ale Pământului.

Schimbarea climei

Încălzirea globală , creșterea nivelului mării , The deșertificarea , epuizarea stratului de ozon , ploaia acidă , pierderea biodiversității sunt exemple de schimbări de mediu care afectează din ce în ce planeta. Bunăstarea umană depinde din ce în ce mai mult de capacitatea noastră de a înțelege factorii din spatele acestor fenomene, astfel încât să le putem prezice impacturile viitoare și să luăm măsurile adecvate pentru a preveni agravarea situației. Acesta este modul în care cercetările științifice privind ozonul stratosferic din anii 1970 au condus în 1987 la Protocolul de la Montreal impunând eliminarea utilizării clorofluorocarburilor (CFC) pentru a opri distrugerea stratului de ozon .

Crearea programului EOS

Această observație este la originea unei inițiative a președintelui Statelor Unite aprobată de Congresul american care conduce la crearea în 1990 a NASA Earth Science Enterprise (ESE) destinată înțelegerii mai bune a schimbărilor de mediu prin efectuarea de măsurători în același timp folosind instrumente instalate la bordul navelor spațiale, la sol și în aer. Programul ESE este contribuția NASA la un program american mai global, US Global Change Research Program (USGCRP). Programul Sistemului de Observare a Pământului (EOS) formează inima ESE. Obiectivele sale sunt de a determina amploarea, originea și consecințele regionale ale schimbărilor climatice globale. El studiază ciclul apei și energiei, oceanele, chimia troposferei și a stratosferei inferioare , a hidrologiei solului și a proceselor ecosistemice , ghețarii și calota polară , chimia straturilor. Stratosfera medie și superioară, pământul solid.

Dezvoltarea programului EOS

Programul EOS include o componentă științifică, un program de gestionare a datelor colectate și un segment spațial cuprinzând mai mulți sateliți care circulă pe o orbită polară. În 1988, NASA a lansat un apel pentru contribuții pentru selectarea a 30 de instrumente la bord și echipe științifice. În urma constrângerilor bugetare impuse de Congres, programul a fost restructurat în 1991-1992, iar bugetul a fost redus la jumătate, rezultând eliminarea instrumentului HIRIS și reducerea numărului total de instrumente la 17. De la mai mult, sateliții văd dimensiunea lor redusă. . Programul a suferit o reducere suplimentară a bugetului (9%) în 1994, ceea ce a dus la eliminarea misiunii care transporta un radar și un altimetru laser (două misiuni separate au transportat aceste instrumente mai târziu). Aceste reduceri bugetare conduc, de asemenea, la scăderea frecvenței lansărilor de la 5 la 6 ani, în timp ce unele instrumente se angajează în misiuni ale partenerilor NASA ( NASDA , RKA , CNES , ESA ). Unele dintre instrumente sunt în cele din urmă dezvoltate de parteneri internaționali (ASTER, MOPITT, HSB, instrumente OMI) sau ca parte a unui parteneriat cu Regatul Unit (HIRDLS). Este planificată dezvoltarea a trei serii de misiuni: sateliți de dimineață (trecând linia nodului dimineața), sateliți de după-amiază și sateliți dedicați studiului chimiei atmosferice . În 1999, această planificare a fost rafinată și a fost lansată construcția următorilor sateliți: Landsat 7 , QuikSCAT , Terra , ACRIMSAT , Aqua, Aura și ICESat .

Construcție acvatică

Flight Center Goddard Space este centru de cercetare managerul misiunii NASA. Satelitul este construit de TRW (mai târziu Northrop Grumman ) situat în Redondo Beach, California. Numele Aqua provine din cuvântul latin pentru apă .

Obiectivele misiunii

Misiunea Aqua ar trebui să contribuie la răspunsul la următoarele întrebări științifice:

Obiectivele misiunii Aqua includ:

Caracteristici tehnice

Aqua este un satelit greu (3.117  kg ) și mare (2,68 metri pe 2,49 metri pe 6,49 metri în poziția pliată sub carenajul lansatorului său). În spațiu, odată ce panoul solar și antenele sunt instalate, dimensiunea sa totală este de 4,81 metri × 16,70 metri × 8,04 metri. Satelitul folosește o platformă stabilizată în 3 axe AB1200 dezvoltată de producător în scopuri comerciale. Energia este furnizată de un panou solar din siliciu care produce 4.444 kilowați stocat într-un acumulator de nichel-cadmiu . Satelitul este proiectat să funcționeze timp de cel puțin 6 ani.

Instrumente

Aqua poartă șase instrumente științifice pentru studiul ciclului apei la suprafața pământului și în atmosferă:

MODIS

MODIS ( Spectroradiometer Imaging cu rezoluție moderată ) este un radiometru imagistic cu rezoluție medie pentru măsurarea proprietăților norilor și a fluxurilor de energie radiativă. Notează în continuare proprietățile aerosolilor , acoperirea terenului și schimbarea, precum și detectarea incendiilor și a erupțiilor vulcanice . Înregistrează date în 36 de benzi spectrale variind de la 0,4 la 14,4  μm cu o rezoluție spațială de la 250  m la 1  km . Împreună, diferiții spectrometri iau o imagine completă a Pământului la fiecare 1 sau 2 zile. MODIS este conceput pentru a oferi măsurători la scară largă ale fenomenelor globale, cum ar fi variațiile în acoperirea norilor Pământului, bugetul de radiații al Pământului și diferite procese care au loc în oceane, la sol și în atmosfera inferioară. Instrumentul este, de asemenea, instalat la bordul satelitului Terra , o altă misiune a programului Sistemului de observare a Pământului pus pe orbităDecembrie 1999. Ambele instrumente oferă informații suplimentare. Pe măsură ce Terra trece de ecuator la 10:30 a.m. ora locală pe un nod descendent, Aqua trece de ecuator la 13:30 într-un nod ascendent .

MODIS are un unghi de jumătate de deschidere de 55 °, rezultând o bandă de 2.330  km și o acoperire zilnică totală. Acesta efectuează diferitele măsurători folosind un set de senzori CCD . Are 36 de canale spectrale distribuite de la violet (405 nm) la infraroșu termic (14.385 µm). Aceste canale sunt alese pentru a îndeplini diferitele misiuni:

Rezoluția spațială a MODIS depinde de canalele utilizate, variază între:

AERII

AIRS ( Atmospheric Infrared Sounder ) este o sondă cu infraroșu de înaltă rezoluție al cărei obiectiv principal este măsurarea temperaturii și a umidității atmosferice de la suprafață până la o altitudine de 40 km. Instrumentul măsoară radiația în 2382 lungimi de undă distincte: 2378 în infraroșu (între 3,74 și 15,4 µm) și patru în lumină vizibilă / aproape în infraroșu (0,4-1,1 µm). Rezoluția spectrală este de 1200. Rezoluția spațială orizontală variază de la 13,5 (în infraroșu ) la 2,3 km (în lumină vizibilă ) la nadir sub satelit. Rezoluția spațială verticală este de 1 kilometru. Banda este de 1.650 de kilometri. Senzorii instrumentului constau din fotometre pentru radiații vizibile / apropiate în infraroșu și 11 spectrometre cu fantă pentru infraroșu. Detectoarele cu infraroșu sunt răcite la o temperatură de 58 Kelvin printr-un crio-răcitor Stirling în două etape. O oglindă mobilă colectează radiația de pe ambele părți ale liniei solului satelitului. AIRS măsoară 1,17 x 80 x 95,3 cm în poziția pliată și masa sa este de 177 kg. Consumă 220 de wați în funcțiune. Volumul de date generate este de 1,27 gigați pe secundă. Instrumentul AIRS derivă HIRS și MSU încorporate pe sateliții POES pentru NOAA . Instrumentul este fabricat de BAE Systems în numele Jet Propulsion Laboratory al NASA . Măsurătorile efectuate de AIRS se efectuează înainte de lansarea satelitului efectuate folosind eliberări de baloane și instrumente la bordul sateliților, dar cu acoperire foarte parțială asupra oceanelor, în Africa, Asia și America de Nord. AIRS trebuie să asigure acoperirea completă a globului cu o rezoluție spațială îmbunătățită cu un factor de 3.

AMSU-A

AMSU-A ( Advanced Microwave Sounding Unit ) este un senzor cu microunde care măsoară temperatura atmosferei complementară cu cea a AIRS. AMSU este un radiometru cu microunde care măsoară 15 lungimi de undă. Include de fapt două instrumente AMSU-A1 (13 canale) și AMSU-A2 (2 canale). Instrumentul are o masă de 91 kg și consumă 101 wați. Volumul datelor generate este de 2 kilobiți pe secundă. AMSU-A este fabricat de Aerojet, iar realizarea acestuia este supravegheată de Goddard Space Flight Center .

HSB

HSB ( Umiditate Sonda pentru Brazilia ) este un instrument care utilizează banda VHF pentru a efectua măsurători de umiditate atmosferică complementare cu cea a AIRS. HSB este un radiometru cu microunde care măsoară radiația atmosferică pentru a deduce cantitatea de vapori de apă și pentru a detecta precipitațiile sub nori cu o rezoluție nadir orizontală de 1,5 km. Instrumentul efectuează un sunet pasiv în patru lungimi de undă între 150 și 190 GHz ale stratului atmosferic dintre suprafață și o altitudine de 42 km. HSB derivă din instrumentul AMSU-B dezvoltat de Matra Marconi Space cu participarea Equatorial Sistemas din Brazilia. HSB are o masă de 51 kg și consumă 154 de wați. Măsoară 70cm x 65cm x 46cm. Volumul datelor generate este de 4,22 kilobiți pe secundă. Instrumentul este furnizat de centrul brazilian de cercetare spațială Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE).

CERES

CERES ( Clouds and the Earth's Radiant Energy System ) măsoară echilibrul radiativ al Pământului și oferă informații despre nori care permit determinarea rolului acestor nori în fluxurile radiative care lasă suprafața spre vârful atmosferei. CERES are două instrumente identice. Primul colectează date în funcție de modul utilizat deja de instrumente similare (ERBE și TRMM) pentru a asigura continuitatea în raport cu măsurătorile efectuate. Al doilea folosește un mod bi-axial, care oferă informații mai complete.

Instrumentul este un radiometru care măsoară bugetul energetic al Pământului în trei benzi spectrale: măsurarea luminii Soarelui reflectată în apropierea luminii vizibile în infraroșu și vizibilă (0,3-5 microni ) cu o precizie de 1%, măsurând radiațiile emise de Pământ, inclusiv vaporii de apă infraroșul îndepărtat (8-12 microni), o măsură a radiației globale reflectate sau emise de sistemul atmosferă-Pământ în lungimea de undă 0,35-125 microni cu o precizie de 0,3% Rezoluția spațială este de 10-20 km la nadir . Instrumentul include un telescop de tip Cassegrain și un detector de tip bolometru . Cele două instrumente au o masă totală de 100 kg și consumă 103 wați. Împreună generează 20 de kilobiți de date pe secundă. Durata de viață așteptată este de 6 ani.

CERES este dezvoltat de centrul de cercetare Langley , unul dintre unitățile NASA care are o puternică expertiză pe această temă dobândită prin realizarea primei versiuni a CERES la bordul Misiunii de măsurare a precipitațiilor tropicale (TRMM) lansată în 1997 și Terra (1999) pentru programul EOS. Instrumentele identice sunt, de asemenea, transportate ulterior la bordul satelitului Suomi NPP (2011) și JPSS-1 (2017).

AMSR-E

AMSR-E ( Advanced Microwave Scanning Radiometer-EOS ) este un radiometru către microunde furnizat de agenția Japan Aerospace Exploration (JAXA) pentru măsurarea precipitațiilor, proprietățile norilor , temperatura suprafeței mării , viteza vântului în apropierea solului, fluxul de energie radiativă între suprafața apei, gheață și zăpadă. Instrumentul este un radiometru pasiv care efectuează măsurători la 6 frecvențe între 6,9 ​​și 89 GHz. Radiațiile polarizate vertical și orizontal sunt măsurate separat. Radiația este colectată cu o antenă parabolică de 1,6 metri în diametru care se rotește cu o viteză de 40 de rotații pe minut. Instrumentul scanează o suprafață de 1.445 de kilometri lățime pe ambele părți ale liniei solului a satelitului. Rezoluția spațială este de 10 x 10 kilometri. Instrumentul AMSR-E măsoară 1,95mx 1,7mx 2,4m și cutia electronică asociată măsoară 0,8mx 1,0mx 0,6m. Instrumentul are o masă de 314 kg. Consumă 350 de wați în funcțiune. Volumul datelor generate este de 87,4 kilobiți pe secundă. Instrumentul, care este o evoluție a instrumentului AMSR la bordul satelitului japonez ADEOS-II , este construit de compania japoneză Mitsubishi .

Conduita misiunii

Terra a fost pusă pe orbită 4 mai 2002de un lansator Delta II 7920-10L care decolează de pe platforma de lansare Vandenberg . Satelitul este plasat pe o orbită sincronă la soare la o altitudine de 705 km și cu o înclinație orbitală de 98,2 °. Perioada sa orbitală este de 98,8 minute (16 orbite pe zi). Trece linia nodului la 1:30 pm Își retrage pista la sol la fiecare 233 de orbite. Aqua face parte din trenul A, o constelație de sateliți înființată după lansarea Aura, care reunește mai mulți sateliți care circulă pe orbite apropiate, permițând observații simultane făcute de instrumentele acestor nave spațiale diferite care acoperă aceeași regiune. Instrumentul HSB nu reușeșteFebruarie 2008. Ca urmare a problemelor de frecare cu antena rotativă care determină scăderea vitezei de rotație, utilizarea datelor colectate de AMSR-E este întreruptă începând cuoctombrie 2011. Instrumentul AMSR2, o versiune îmbunătățită a AMSR-E, urmează să fie pus pe orbită în 2020 la bordul satelitului japonez GCOM-W2 .Iulie 2018, La 18 ani de la lansare, satelitul și patru dintre instrumentele sale rămân pe deplin operaționale. Satelitul trebuie să funcționeze în continuare până în 2021 pe baza cantității de propulsori disponibili și a evoluției preconizate a stării acumulatorilor. Ca parte a unei evaluări efectuate în 2017 a tuturor misiunilor NASA de observare a Pământului de către un comitet de experți științifici, misiunea este evaluată ca având o importanță foarte mare.

Rezultate

Referințe

  1. (în) „  Fapte NASA: Sistemul de observare a pământului Aqua  ” , spațiul Goddard Flight Center ,2002
  2. (în) John Maurer, „  Prezentare generală a satelitului Terra al NASA  ”
  3. (în) „  Terra  ” pe portalul EO , Agenția Spațială Europeană (accesat la 30 din 2018 )
  4. kit de presă Aqua , p.  9-10
  5. (ro) "  Aqua  " , portal EO (accesat la 18 aprilie 2014 )
  6. kit de presă Aqua , p.  22
  7. Trusa de presă Aqua , p.  11-14
  8. Trusa de presă Aqua , p.  15
  9. Trusa de presă Aqua , p.  16
  10. (în) "  Terra Spacecraft  " pe NASA , NASA (accesat la 30 din 2018 )
  11. (în) „  Terra  ” , portalul EO (accesat la 2 septembrie 2018 )
  12. (în) „  CERES  ” pe CERES , Centrul de Cercetare Langley (accesat la 30 aprilie 2018 )
  13. Trusa de presă Aqua , p.  19-21
  14. (în) „  The Aqua and Terra 2015 Senior Review Ac7vi7es  ” pe MODIS , spațiul Goddard Flight Center ,15 mai 2015
  15. (în) Raportul subcomitetului de revizuire pentru științele pământului NASA NASA - 2017 , NASANoiembrie 1999, 124  p. ( citiți online ) , p.  31 - Evaluarea misiunilor științifice de observare a Pământului efectuate de NASA în 2017

Bibliografie

Vezi și tu

Articole similare

linkuri externe