ICESat-2 - ICESat-2 - Wikipedia

ICESat-2
Модель космического корабля ICESat-2.png
Изображение художника от спутника ICESat-2 на орбите
Тип миссииДистанционное зондирование
ОператорНАСА
COSPAR ID2018-070A
SATCAT нет.43613
Интернет сайтicesat-2.gsfc.nasa.gov
Продолжительность миссииПланируется: 3 года
Прошло: 2 года, 3 месяца, 7 дней
Свойства космического корабля
АвтобусLEOStar-3[1]
ПроизводительОрбитальные науки /Орбитальный АТК[1]
Стартовая масса1514 кг (3338 фунтов)[2]
Масса полезной нагрузки298 кг (657 фунтов)[3]
РазмерыНа старте: 2,5 × 1,9 × 3,8 м (8,2 × 6,2 × 12,5 футов)[2]
Мощность1200 Вт
Начало миссии
Дата запуска15 сентября 2018, 13:02 (2018-09-15UTC13: 02) универсальное глобальное время[4]
РакетаДельта II 7420-10C[5][6]
Запустить сайтВанденберг SLC-2W[6]
ПодрядчикUnited Launch Alliance
Параметры орбиты
Справочная системаГеоцентрический
РежимНизкая Земля
Большая полуось6,859,07 км (4,262,03 миль)
Эксцентриситет0.0002684
Высота перигея479,10 км (297,70 миль)
Высота апогея482,78 км (299,99 миль)
Наклон92.0002°
Период94,22 мин.
Скорость6,9 км / с (4,3 миль / с)[8]
Эпоха8 марта 2019, 15:04:15 UTC[7]
ICESat-2 logo.png 

ICESat-2 (Спутник для измерения высоты льда, облаков и земли 2), часть НАСА с Система наблюдения Земли, это спутник миссия для измерения ледяной покров высота и толщина морского льда, а также земля топография, характеристики растительности и облака.[9] ICESat-2, продолжение ICESat миссия, запущена 15 сентября 2018 г. База ВВС Ванденберг В Калифорнии,[4] в почти круглую, почти круглуюполярная орбита на высоте примерно 496 км (308 миль). Он был рассчитан на работу в течение трех лет и нести достаточно топлива на семь лет.[10] Спутник вращается вокруг Земли со скоростью 6,9 километров в секунду (4,3 мили / с).[8]

Миссия ICESat-2 предназначена для получения данных о высоте, необходимых для определения ледникового покрова. баланс массы а также растительный покров Информация. Он будет обеспечивать измерения топографии городов, озер и водохранилищ, океанов и поверхности суши по всему земному шару, в дополнение к полярному покрытию. ICESat-2 также может обнаруживать топографию морского дна на глубине до 100 футов (30 м) от поверхности в чистых обводненных прибрежных районах.[11] Поскольку большие изменения полярного ледяного покрова в глобальное потепление не определены количественно, одной из основных целей ICESat-2 является измерение изменения высоты ледникового покрова с помощью его лазерной системы и лидара для количественной оценки влияния таяния ледяного покрова на повышение уровня моря. Кроме того, высокая точность множественных импульсов позволяет собирать измерения высоты морской лед проанализировать скорость его изменения во времени.[12]

Космический аппарат ICESat-2 был построен и испытан Инновационные системы Northrop Grumman в Гилберте, Аризона,[13] в то время как бортовой прибор ATLAS был построен и управляется Центр космических полетов Годдарда в Гринбелт, Мэриленд. Инструмент ATLAS был разработан и построен центром, а автобус был построен и интегрирован с инструментом Орбитальные науки (потом Орбитальный АТК ).[14] Спутник был запущен на Дельта II ракета предоставлена United Launch Alliance.[15] Это был последний запуск ракеты Delta II.

Спутниковые инструменты

Интеграция прибора ATLAS на ICESat-2

Единственным прибором на ICESat-2 является усовершенствованная система топографического лазерного высотомера (ATLAS), космическая лидар. Он был спроектирован и построен в Центре космических полетов Годдарда с использованием систем генерации и обнаружения лазера, предоставленных Fibertek.[16][17] ATLAS измеряет время прохождения лазерных фотонов от спутника до Земли и обратно; компьютерные программы используют время прохождения нескольких импульсов для определения высоты.[18]

ATLAS излучает видимые лазерные импульсы с длиной волны 532 нм. На орбите ICESat-2 ATLAS генерирует шесть лучей, расположенных в трех парах, чтобы лучше определять наклон поверхности и обеспечивать большее покрытие земли. Его предшественник, ICESat, имел только один лазерный луч. Большее количество лазеров позволяет улучшить покрытие поверхности Земли.[8] Каждая пара лучей находится на расстоянии 3,3 км (2,1 мили) друг от друга по траектории луча, и каждый луч в паре разделен на 2,5 км (1,6 мили) по траектории луча. Лазерная решетка поворачивается на 2 градуса от наземной траектории спутника, так что траектория пары лучей разделяется примерно на 90 м (300 футов). Частота лазерных импульсов в сочетании со скоростью спутника приводит к тому, что ATLAS измеряет высоту каждые 70 см (28 дюймов) вдоль наземной траектории спутника.[17][19][20]

Лазер срабатывает с частотой 10 кГц. Каждый импульс испускает около 200 триллионов фотонов, почти все из которых рассеиваются или отклоняются, когда импульс движется к поверхности Земли и отражается обратно на спутник. Около дюжины фотонов от каждого импульса возвращаются в прибор и собираются с помощью 79 см (2,6 фута). бериллий телескоп.[21] Бериллий имеет высокую удельная сила и сохраняет свою форму в широком диапазоне температур. Телескоп собирает фотоны с длиной волны 532 нм, таким образом отфильтровывая посторонний свет в атмосфере. Компьютерные программы дополнительно идентифицируют фотоны с длиной волны 532 нм в наборе данных, только отраженные фотоны лазера сохраняются для анализа.[22]

Примечательным атрибутом ATLAS является то, что инженеры позволили спутнику контролировать его положение в пространстве, что актуально, потому что ATLAS записывает расстояние от себя до земли, и если его положение отключено, измерение высоты Земли будет отключено. также. Инженеры также сконструировали лазерную систему отсчета, которая подтверждает, что лазер настроен в соответствии с телескопом. Если либо телескоп, либо лазер выключены, спутник может внести соответствующие корректировки.[23]

В Национальный центр данных по снегу и льду Центр распределенного активного архива управляет научными данными ICESat-2.[24]

Миссия науки

ICESat-2 преследует четыре научные цели:[25][26]

  1. Количественно оценить полярный ледяной покров вклад в текущее и недавнее изменение уровня моря и связь с климатическими условиями;
  2. Количественная оценка региональных признаков изменений ледникового покрова для оценки механизмов, вызывающих эти изменения, и улучшения прогнозных моделей ледникового покрова; это включает количественную оценку региональной эволюции изменений ледникового покрова, например, как изменения на выходных концах ледника распространяются внутрь;
  3. Оценить толщину морского льда для изучения обмена энергией, массой и влагой лед / океан / атмосфера;
  4. Измерьте высоту растительного покрова как основу для оценки крупномасштабных изменений биомассы и биомассы. Для этой миссии данные о высоте растительного покрова являются очень точными благодаря использованию многолучевой системы и технологии лидара с микроимпульсами (подсчета фотонов) в усовершенствованной системе топографического лазерного высотомера (ATLAS).[27]

Кроме того, ICESat-2 будет проводить измерения облаков и аэрозолей, высоты океанов, внутренних водоемов, таких как водохранилища и озера, городов, а также движения земли после таких событий, как землетрясения или оползни.[25]

Разработка проекта

Запуск ICESat-2

ICESat-2 является продолжением первоначальной миссии ICESat, которая была выведена из эксплуатации в 2010 году. Когда проект вступил в свою первую фазу в 2010 году, ожидалось, что он будет готов к запуску уже в 2015 году. В декабре 2012 года НАСА сообщило, что они ожидали, что проект будет запущен в 2016 году. В последующие годы технические проблемы с единственным бортовым прибором миссии, ATLAS, еще больше задержали миссию, отодвинув ожидаемый запуск с конца 2016 года на май 2017 года.[28] В июле 2014 года НАСА представило в Конгресс отчет с подробным описанием причин задержки и прогнозируемого перерасхода бюджета, как того требует закон для проектов НАСА, которые превышают бюджет как минимум на 15%. Чтобы профинансировать перерасход бюджета, НАСА отвлекло средства от других запланированных спутниковых миссий, таких как Планктон, Аэрозоль, Облако, Экосистема океана (ПАСЕ) спутник.[29]

Запуск ICESat-2 состоялся 15 сентября 2018 г. в 15:02 UTC с База ВВС Ванденберг Космический стартовый комплекс 2 на борту Дельта II 7420-10С.[4] Для поддержания непрерывности данных между выводом из эксплуатации ICESat и запуском ICESat-2, бортовой системы НАСА. Операция IceBridge использовал различные самолеты для сбора полярной топографии и измерения толщины льда с помощью комплектов лазерных высотомеров, радаров и других систем.[30][31]

Приложения

Программа приложений ICESat-2 предназначена для привлечения людей и организаций, которые планируют использовать данные до запуска спутника. Эта команда по определению науки, отобранная из числа претендентов, представляет экспертов в самых разных областях науки, включая гидрологию, науку об атмосфере, океанографию и науку о растительности.[32] Первые участники программы, в том числе ледовые ученые, экологи и военно-морской флот, работают с командой приложений ICESat-2, чтобы предоставить информацию о том, как можно использовать спутниковые наблюдения.[33] Цель этой группы - сообщить об обширных возможностях миссии ICESat-2 широкому научному сообществу с целью диверсификации и внедрения новых методов и технологий на основе собранных данных. Например, ученые в области экологии смогут использовать измерения высоты растительности, биомассы и растительного покрова, полученные с помощью лидара подсчета фотонов (PCL) ICESat-2.[34]

Весной 2020 года НАСА выбрало научную группу ICESat-2 на конкурсной основе, чтобы заменить команду по определению науки перед запуском.[35] Эта группа действует как консультативный совет после запуска миссии, стремясь обеспечить выполнение требований научной миссии.

Смотрите также

  • КриоСат - Европейское космическое агентство (ESA), эквивалент Operation IceBridge и ICESat
  • КриоСат-2 - Последующая миссия на CryoSat

Рекомендации

  1. ^ а б Хилл, Джеффри (2 сентября 2011 г.). «Орбитальные науки получают контракт NASA ICESat-2 на сумму 135 миллионов долларов». Через спутник. Получено 23 сентября 2018.
  2. ^ а б «IceSat-2: Измерение высоты земного льда из космоса» (PDF). НАСА. NP-2018-07-231-GSFC. Получено 9 сентября 2018.
  3. ^ «Инструмент: АТЛАС». Получено 25 августа 2020.
  4. ^ а б c Кларк, Стивен (15 сентября 2018 г.). «Рано утром запуск закрывает книгу о наследии Delta 2, насчитывающем почти 30 лет». Космический полет сейчас. Получено 16 сентября 2018.
  5. ^ «Дельта 2 запускает ICESat-2». United Launch Alliance. 2018 г.. Получено 9 сентября 2018.
  6. ^ а б Грэм, Уильям (14 сентября 2018 г.). «Delta II завершает удивительное наследие запуском ICESat-2». NASASpaceFlight.com. Получено 18 сентября 2018.
  7. ^ «ICESat-2 - Орбита». Небеса-выше. 8 марта 2019 г.. Получено 8 марта 2019.
  8. ^ а б c "Как это устроено". ICESat-2. НАСА. Получено 9 марта 2019.
  9. ^ "ICESAT-2". НАСА. Получено 14 октября 2011.
  10. ^ "ICESat-2" (PDF). Орбитальный АТК. 2014. Архивировано с оригинал (PDF) 25 октября 2016 г.
  11. ^ «Обнародованы первые глобальные данные ICESat-2: лед, леса и многое другое | Icesat-2». icesat-2.gsfc.nasa.gov. Получено 2020-03-02.
  12. ^ Абдалати, Валид; Звалли, Х. Джей; Биндшадлер, Роберт; Csatho, Bea; Фаррелл, Шинейд Луиза; Фрикер, Хелен Аманда; Хардинг, Дэвид; Квок, Рональд; Лефски, Майкл; Маркус, Торстен; Маршак, Александр (май 2010 г.). "Миссия лазерной альтиметрии ICESat-2". Труды IEEE. 98 (5): 735–751. Дои:10.1109 / jproc.2009.2034765. ISSN  0018-9219.
  13. ^ «Как это работает | Icesat-2». icesat-2.gsfc.nasa.gov. Получено 2020-03-02.
  14. ^ Рамсайер, Кейт (28 февраля 2018 г.). «Космический лазер НАСА завершил путешествие длиной 2000 миль». НАСА. Получено 14 октября 2018.
  15. ^ "НАСА выбирает ракету Delta II" Рабочую лошадку "United Launch Alliance для миссии ICESat-2". United Launch Alliance. 22 февраля 2013 г.. Получено 25 октября 2016.
  16. ^ Рамсайер, Кейт (3 июня 2014 г.). «Как НАСА создает космический лазер». НАСА. Получено 14 октября 2018.
  17. ^ а б «НАСА запускает лазерный высотомер ICESat-2». Optics.org. 17 сентября 2018 г.. Получено 14 октября 2018.
  18. ^ «ICESat-2: Космические лазеры». НАСА. Получено 3 ноября 2016.
  19. ^ Пальма, Стив; Ян, Йукуи; Херцфельд, Юте (16 июня 2018 г.). "Теоретический базовый документ алгоритма ICESat-2 для атмосферы, Часть I: Продукты данных Уровня 2 и 3" (PDF). 7.5. НАСА: 8–12. Цитировать журнал требует | журнал = (помощь)
  20. ^ Нойеншвандер, Эми (июнь 2018 г.). «Спутник для определения высот над льдом, облаками и рельефом суши (ICESat-2): теоретический базовый документ алгоритма (ATBD) для продукции« Земля-растительность вдоль пути »(ATL08)» (PDF). Цитировать журнал требует | журнал = (помощь)
  21. ^ Рамсайер, Кейт (3 ноября 2014 г.). "НАСА готовит телескоп лазерной ловушки ICESat-2". НАСА. Получено 3 ноября 2016.
  22. ^ Гарнер, Роб (10.07.2015). "О спутнике ICESat-2". НАСА. Получено 2020-03-05.
  23. ^ "Как это устроено". ICESat-2. НАСА / Центр космических полетов Годдарда. Получено 21 февраля 2019.
  24. ^ «NSIDC: ICESat-2». Национальный центр данных по снегу и льду. Получено 3 ноября 2016.
  25. ^ а б "Наука". ICESat-2. НАСА. Получено 14 октября 2018.
  26. ^ «Миссия ICESat-1: требования уровня 1 и критерии успеха миссии» (PDF). 4.0. НАСА. 8 июля 2013 г.. Получено 3 ноября 2016. Цитировать журнал требует | журнал = (помощь)
  27. ^ Херцфельд, Уте Кристина; Макдональд, Брайан У .; Валлин, Брюс Ф .; Neumann, Thomas A .; Маркус, Торстен; Бреннер, Анита; Филд, Кристофер (апрель 2014 г.). «Алгоритм обнаружения земной поверхности и покровного покрова в данных микроимпульсного фотонного лидарного высотомера при подготовке к миссии ICESat-2». IEEE Transactions по наукам о Земле и дистанционному зондированию. 52 (4): 2109–2125. Bibcode:2014ITGRS..52.2109H. Дои:10.1109 / tgrs.2013.2258350. HDL:2060/20150001451. ISSN  0196-2892.
  28. ^ Леоне, Дэн (16 апреля 2014 г.). «GAO подробно описывает проблемы с датчиком ICESat-2». Космические новости. Получено 16 марта 2018.
  29. ^ Леоне, Дэн (1 сентября 2014 г.). «Плата за превышение установленного режима IceSat-2 задерживает запуск международных программ по наукам о Земле». Космические новости. Получено 16 марта 2018.
  30. ^ Димер, Кейси (19 мая 2017 г.). «Миссия НАСА IceBridge завершила свой лучший год в истории'". Space.com. Получено 5 октября 2018.
  31. ^ «IceBridge - Самолеты, приборы, спутники». НАСА. Получено 14 октября 2018.
  32. ^ "ICESat-2: Команда определения науки". НАСА. 12 июля 2017 г.. Получено 19 апреля 2018.
  33. ^ «ICESat-2: Приложения». НАСА. Получено 3 ноября 2016.
  34. ^ «Лидарные приложения для изучения экосистем с помощью лаборатории дистанционного зондирования». Техасский университет A&M. Получено 19 апреля 2018.
  35. ^ «Научная группа ICESat-2, 2020». НАСА. Получено 6 июн 2020.

внешняя ссылка

  • ICESat-2 на NASA.gov
  • ICESat-2 Центром космических полетов имени Годдарда НАСА
  • ICESat-2 на eoPortal ЕКА