АДМ-Эол
Имена | Миссия по динамике атмосферы-Эол |
---|---|
Тип миссии | Метеорологический спутник |
Оператор | ЕКА / ESOC |
ИДЕНТИФИКАТОР КОСПЭРЭ | 2018-066А |
САТКАТ нет. | 43600 |
Продолжительность миссии | 5 лет (достигнуто) |
Свойства космического корабля | |
Производитель | Airbus обороны и космоса |
Стартовая масса | 1366 кг (3012 фунтов) |
Сухая масса | 1200 кг (2600 фунтов) |
Размеры | 1,74 × 1,9 × 2 м (5 футов 9 дюймов × 6 футов 3 дюйма × 6 футов 7 дюймов) |
Власть | 2300 Вт |
Начало миссии | |
Дата запуска | 22 августа 2018 г., 21:20 UTC [1] |
Ракета | Вега |
Запуск сайта | Гайанский космический центр , ELV |
Подрядчик | Арианспейс |
Конец миссии | |
Утилизация | Спущен с орбиты |
Последний контакт | 1 июля 2023 г. |
Дата распада | 28 июля 2023 г. |
Орбитальные параметры | |
Справочная система | Геоцентрическая орбита |
Режим | Солнечно-синхронная орбита |
Высота | 320 км (200 миль) [2] |
Наклон | 97.0° |
Транспондеры | |
Группа | S-диапазон (поддержка TT&C) X-диапазон (сбор научных данных) |
Пропускная способность | 8 кбит/с (S-диапазон) Загрузка Загрузка 10 Мбит/с (X-диапазон) Загрузка 2 кбит/с (S-диапазон) |
Инструменты | |
Атмосферный лазерный доплеровский прибор (АЛАДИН) | |
Aeolus , или, полностью, Atmocultural Dynamics Mission-Aeolus ( ADM-Aeolus ), был спутником наблюдения Земли , управляемым Европейским космическим агентством (ЕКА). Он был построен компанией Airbus Defence and Space и запущен 22 августа 2018 года. [1] и работал до тех пор, пока не был спущен с орбиты и снова вошел в атмосферу над Антарктидой 28 июля 2023 года. [3] ADM-Aeolus был первым спутником с оборудованием, способным выполнять глобальные наблюдения за профилем компонентов ветра и предоставлять столь необходимую информацию для улучшения прогнозирования погоды . [4] Эол был первым спутником, способным наблюдать за тем, что делают ветры на Земле , с поверхности планеты и в стратосфере на высоте 30 км.
Спутник был назван в честь Эола , бога из греческой мифологии , повелителя ветров.
Программа
[ редактировать ]Первоначально программа была одобрена в 1999 году для запуска в 2007 году, но технологические препятствия привели к 11-летней задержке, поскольку она была запущена 22 августа 2018 года. [5] При ориентировочной стоимости программы в 481 миллион евро (568 миллионов долларов США) с марта или апреля 2019 года планировалось предоставлять 64 000 ежедневных профилей. Высота над уровнем моря составляла всего 320 км (200 миль) для достаточной чувствительности к обратному рассеянному свету. [2] вызывая короткую продолжительность жизни (3 года). [6]
Миссия
[ редактировать ]Aeolus был пятым запланированным спутником в программе «Живая планета» (LPP) Европейского космического агентства. Основной целью этой миссии было дальнейшее развитие знаний об Земли атмосфере и погодных системах . Записывая и отслеживая погоду в разных частях мира, Эол позволил ученым построить сложные погодные модели , которые затем можно было использовать для прогнозирования того, как эта окружающая среда будет вести себя в будущем. Эти прогнозы были полезны в краткосрочной перспективе, поскольку их можно было применить к численному прогнозу погоды , чтобы сделать прогнозы более точными. Таким образом, миссия расширила знания о всех видах погодных явлений, от глобального потепления до последствий загрязнения воздуха . Aeolus рассматривался как миссия, которая проложила путь к будущим оперативным метеорологическим спутникам, предназначенным для изучения профилей ветра на Земле .
Спутник
[ редактировать ]Космический корабль был построен компанией Airbus Defence and Space . [7] В 2014 году завершилась интеграция прибора АЛАДИН и начались вакуумные и вибрационные испытания. [8] : 70 7 сентября 2016 года ЕКА и Arianespace подписали контракт на обеспечение запуска спутника Aeolus. [9]
Научная полезная нагрузка
[ редактировать ]Профили компоненты ветра измерялись с помощью атмосферного лазерного доплеровского прибора (ALADIN).
ИЗУЧАТЬ
[ редактировать ]Прибор АЛАДИН (атмосферный лазерный доплеровский прибор) представлял собой ультрафиолетовый лазерный лидар прямого обнаружения , состоящий из трех основных элементов: передатчика, комбинированного приемника обратного рассеяния Ми и Рэлея и телескопа Кассегрена диаметром 1,5 м (4 фута 11 дюймов). [9] Архитектура передатчика была основана на импульсном Nd:YAG-лазере с диодной накачкой мощностью 150 мДж , частота которого утроена света мощностью 60 миллиджоулей для обеспечения импульсов ультрафиолетового на длине волны 355 нм. [9] Эта частота была выбрана из-за повышенного рэлеевского рассеяния в ультрафиолетовой области спектра и потому, что она безопасна для глаз на расстояниях более нескольких сотен метров. [9] [10] Приемник Ми состоял из интерферометра Физо с разрешением 100 МГц (что эквивалентно 18 м/с). Полученный сигнал обратного рассеяния создает линейную полосу, положение которой напрямую связано со скоростью ветра; скорость ветра определялась по положению центроида полосы с точностью более десятой части разрешения (1,8 м/с). [9] с двойным фильтром В приемнике Рэлея использовался интерферометр Фабри – Перо с разрешением 2 ГГц и интервалом 5 ГГц. Он анализировал крылья спектра Рэлея с помощью ПЗС-матрицы; эталон был разделен на две зоны, которые отображаются на детекторе отдельно. [9] Лидар был направлен под углом 35° от надира и 90° к траектории спутника (со стороны от Солнца). [9]
Обработка сигналов обратного рассеяния позволяла получать профили компонентов ветра на прямой видимости над густыми облаками или вниз к поверхности в ясном воздухе вдоль трассы спутника каждые 200 км (120 миль). Также была доступна информация о ветре в тонких облаках или на вершинах толстых облаков; В результате обработки данных также можно извлечь информацию о других элементах, таких как облака и аэрозоли. Данные были распространены в основные центры численного прогноза погоды в режиме, близком к реальному времени.
Разработка инструмента ALADIN была проблематичной. Ультрафиолетовый лазер повреждал оптические поверхности в вакууме. Ученые ЕКА обратились к НАСА за поддержкой; однако НАСА имело минимальный опыт работы с лидаром такой конструкции. Технология, необходимая для спутника, расширяла технологические границы; поэтому после проблемной разработки ЕКА попросило Airbus провести дополнительные полномасштабные испытания модели в вакууме, прежде чем продолжить разработку миссии. Общие сложности, связанные с инструментом, привели к перерасходу окончательной стоимости примерно на 50%, поэтому ЕКА пришлось найти дополнительное финансирование для проекта. [11]
Запуск
[ редактировать ]Aeolus был разработан для совместимости со многими ракетами-носителями малой мощности, такими как «Вега» , «Рокот» или «Днепр» . [12] В ноябре 2013 года ЕКА запланировало запуск VEGA в рамках одного из пяти полетов программы VERTA. [7] [13] но в 2015 году запуск был перенесен на август 2018 года из-за проблем с разработкой лидара . [11] Контракт на запуск на сумму 32,57 миллиона евро с Arianespace был подписан 7 сентября 2016 года. [14] Запуск наконец состоялся 22 августа 2018 года на ракете-носителе «Вега» из Французской Гвианы в 18:20 по местному времени. [15]
Операции
[ редактировать ]Спутник был запущен 22 августа 2018 года. Перед включением данных в погодные модели было проведено три месяца испытаний . [16] Один год использования привел к снижению мощности основного лазера. После переключения на второй лазер прибор достиг целей миссии. [17]
В середине 2019 года ЕКА определило, что УФ-лазер теряет мощность: после достижения орбиты он начинал с импульсов в 65 миллиджоулей , но эта энергия снизилась на 20–30% за первые девять месяцев, а в мае теряла один миллиджоуль в неделю. 2019. Затем ЕКА решило перейти на резервный лазер, который не использовался, что дало возможность завершить ожидаемый трехлетний срок службы спутника. Отчет [18] также сообщил, что орбита спутника высотой 320 км требует перезагрузки каждую неделю, что ограничивает срок службы спутника имеющимся топливом.
Спутник был поддержан общеевропейским сотрудничеством Aeolus DISC (Кластер данных, инноваций и науки), целью которого является улучшение качества данных. Aeolus DISC действительно пролетел тысячи километров от Гренландии до Кабо-Верде, чтобы откалибровать и проверить данные, полученные Aeolus. [19] Aeolus также получила поддержку международного сотрудничества JATAC (Joint Aeolus Tropical Atlantic Campaign), которое проводило измерения с помощью наземных инструментов дистанционного зондирования , особенно лидаров , дронов и радиозондов, прикрепленных к метеозондам . Эти измерения были использованы для калибровки и проверки измерений Эола. [20]
30 апреля 2023 года все номинальные операции были завершены в рамках подготовки к серии мероприятий по завершению срока эксплуатации. Планировался управляемый вход в атмосферу. [19] ESOC провел «возвращение в атмосферу с помощью», используя сочетание естественного сопротивления воздуха и команды delta-v . [21] Эол снова вошел в атмосферу над Антарктидой 28 июля 2023 года. [22] [23]
Влияние
[ редактировать ]В 2020 году сообщалось, что измерения с Aeolus позволили ECMWF частично компенсировать сокращение измерений с коммерческих самолетов в начале вспышки COVID-19 . [24]
В сентябре 2021 года, с момента запуска три года назад, Aeolus намного превзошел все ожидания и часто отмечал выдающийся успех. Он был разработан в качестве исследовательской миссии и призван продемонстрировать, как новая лазерная технология может создавать вертикальные профили земного ветра. Эти измерения были очень необходимы, например, Всемирной метеорологической организации , Глобальной системе наблюдений которая представляет собой скоординированную систему методов и средств для проведения метеорологических и экологических наблюдений в глобальном масштабе. [9]
Эол улучшил краткосрочные прогнозы , особенно в тропиках и средних широтах . [25] Это может даже улучшить прогнозы ураганов , особенно в Тихом и Индийском океанах , где данные разведывательных самолетов недоступны. [26]
С тех пор как ECMWF начал усваивать данные Aeolus в 2020 году, спутник стал одним из существующих инструментов с самым высоким показателем воздействия на каждое наблюдение. [19] Эол принес Европе экономическую выгоду в размере 3,5 миллиардов евро. [27] Менеджер миссии Aeolus Томмазо Парринелло назвал Aeolus «одной из самых успешных миссий, когда-либо проводившихся ЕКА». Последующая миссия под названием Aeolus-2 будет запущена через десять лет после завершения миссии. [19]
См. также
[ редактировать ]- БИОМАССА
- Криосат и Криосат-2
- EarthCARE
- ГИБКИЙ
- Исследование гравитационного поля и стационарной циркуляции океана (GOCE)
- Влажность почвы и соленость океана (SMOS)
- Рой
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Jump up to: а б «Эол заправленный» . ЕКА . Проверено 5 августа 2018 г.
- ^ Jump up to: а б Операции ADM-Aeolus , ЕКА, доступ 12 июня 2018 г.
- ^ «Эол: исторический конец новаторской миссии» . www.esa.int . Проверено 31 июля 2023 г.
- ^ Каллин, Эрланд (2008). «Специальный выпуск рукописей, связанных с миссией ЕКА по динамике атмосферы / Эол» . Теллус А: Динамическая метеорология и океанография . 60 (2): 189–190. Бибкод : 2008TellA..60..189K . дои : 10.1111/j.1600-0870.2007.00296.x .
- ^ «Запущен ветровой спутник ЕКА Aeolus» . Европейское космическое агентство . Проверено 28 августа 2018 г.
- ^ Тьерри Дюбуа (12 июня 2018 г.). «Спутник ЕКА Aeolus будет измерять ветер во всем мире» . Неделя авиации и космических технологий.
- ^ Jump up to: а б «Эол: мониторинг ветра» . Airbus Defense and Space. Архивировано из оригинала 24 сентября 2015 года . Проверено 30 мая 2015 г.
- ^ «Бюллетень ЕКА 161 (1 квартал 2015 г.)» . ESRO / Бюллетень CERS/CECLES . ЕКА. 2015. ISSN 0376-4265 . Проверено 30 мая 2015 г.
- ^ Jump up to: а б с д и ж г час «ADM-Aeolus (Миссия по динамике атмосферы)» . ЕКА. 2021 . Проверено 30 октября 2021 г.
- ^ Сандип Пал, Андреас Берендт, Маркус Радлах, Торстен Шаберль и Фолькер Вульфмейер. Безопасный для глаз сканирующий аэрозольный лидар на длине волны 355 нм.
- ^ Jump up to: а б де Сельдинг, Питер Б. (22 мая 2015 г.). «Проблемы стоимости и графика двух миссий лидара вынуждают ЕКА изменить процедуры контракта» . Космические новости . Проверено 4 июня 2015 г.
- ^ «Операции АДМ-Эол» . ЕКА. 7 декабря 2012 года . Проверено 30 мая 2015 г.
- ^ «Программа ВЕРТА» . ЕКА. 20 ноября 2013 года. Архивировано из оригинала 19 октября 2015 года . Проверено 30 мая 2015 г.
- ^ «Вега» запускает ветровую миссию ЕКА . ЕКА. 7 сентября 2016 г. Проверено 7 сентября 2016 г.
- ^ «Спутник: АДМ-Эол» . Всемирная метеорологическая организация. Архивировано из оригинала 20 сентября 2017 года . Проверено 19 сентября 2017 г.
- ↑ Эол: космический лазер начинает преследовать ветер Джонатан Амос, BBC News , 6 сентября 2018 г.
- ^ «Второй лазер усиливает мощь Эола» . ЕКА. 23 июля 2019 г.
Однако с момента запуска почти год назад часть прибора, лазерный передатчик, медленно теряет энергию. В результате ЕКА решило переключиться на второй лазер инструмента – и миссия вернулась в прежнюю форму.
- ^ Резервный лазер для возрождения спутника измерения ветра Aeolus Джефф Хехт, IEEE Spectrum , 27 июня 2019 г.
- ^ Jump up to: а б с д «Первопроходческая миссия Эола завершается» . www.esa.int . Проверено 18 апреля 2023 г.
- ^ «Дроны присоединяются к кампании по проверке данных Эола — Earth Online» . Earth.esa.int . Проверено 18 апреля 2023 г.
- ^ «Пламенная кончина Эола станет стандартом безопасного возвращения в атмосферу» . www.esa.int . Проверено 29 июля 2023 г.
- ^ «Эол: исторический конец новаторской миссии» . www.esa.int . Проверено 29 июля 2023 г.
- ^ Грей, Чарльз (30 июля 2023 г.). «Миссия Aeolus Wind: успешное возвращение в атмосферу Земли» . Новости ВОЗДУШНОГО ПРОСТРАНСТВА . Проверено 30 июля 2023 г.
- ^ «COVID-19: Эол и прогнозы погоды» . www.esa.int . Проверено 15 мая 2022 г.
- ^ «Эол улучшает измерения ветра» . www.esa.int . Проверено 18 апреля 2023 г.
- ^ «Миссия ЕКА по ветру могла бы помочь в прогнозировании тропических штормов – Earth Online» . Earth.esa.int . Проверено 18 апреля 2023 г.
- ^ «Оценка ветровой миссии ESA Eolus» . www.esa.int . Проверено 18 апреля 2023 г.