Глобальная навигационная спутниковая система циклона
![]() Концепт -искусство Cygnss выше урагана | |
Тип миссии | Исследование погоды |
---|---|
Оператор | НАСА |
Cospar Id | 2016-078a , 2016-078b , 2016-078c , 2016-078d , 2016-078e , 2016-078f , 2016-078g , 2016-078h |
Саткат нет. | 41884, 41885, 41886, 41887, 41888, 41889, 41890, 41891 |
Веб -сайт | Cygnss-Michigan |
Продолжительность миссии | Запланировано: 2 года Прошло: 7 лет, 9 месяцев, 6 дней |
Свойства космического корабля | |
Производитель | |
Запустить массу | 28,9 кг (64 фунта) каждый [ 1 ] [ 2 ] |
Размеры | 163,5 × 52,1 × 22,9 см (64,4 × 20,5 × 9,0 дюйма) [ 1 ] (L x W x D) |
Власть | 34,7 Вт |
Начало миссии | |
Дата запуска | 15 декабря 2016 г., 13:37:21 UTC [ 4 ] |
Ракета | Пегас XL F43 [ 2 ] |
Сайт запуска | Мыс Канаверал ( Stargazer ) |
Подрядчик | Орбитальный АТК |
Введенный сервис | 23 марта 2017 года [ 3 ] |
Орбитальные параметры | |
Справочная система | Геоцентрический |
Режим | Низкая земля |
Полу мажорская ось | 6 903 км (4,289 миль) |
Эксцентриситет | 0.00162 |
Высота перигея | 514 км (319 миль) |
Apogee Высота | 536 л.с. (333 миль) |
Склонность | 35 градусов |
Период | 95,1 минуты |
Эпоха | 15 апреля 2017 г., 22:21:25 UTC [ 5 ] |
Инструменты | |
Задержка доплеровского картирования инструмента | |
( Глобальная навигационная спутниковая система Cyclone CYGNSS ) -это космическая система, разработанная Мичиганским университетом и юго-западным исследовательским институтом, с целью улучшения прогнозирования ураганов путем лучшего понимания взаимодействия между морем и воздухом вблизи ядра шторма.
В июне 2012 года НАСА спонсировала проект за 152 миллиона долларов, а Мичиганский университет возглавил свое развитие. [ 6 ] [ 7 ] Другими участниками развития Cygnss являются Юго -западный исследовательский институт , корпорацию Sierra Nevada и спутниковую технологию Surrey . [ 8 ]
The plan was to build a constellation of eight micro-satellites to be launched simultaneously in a single launch vehicle[ 9 ] на низкую орбиту Земли , [ 7 ] [ 10 ] на высоте 500 км. [ 11 ] Программа должна была запустить 12 декабря 2016 года, а затем соблюдать два сезона ураганов. [ 12 ] [ 13 ] Проблемы с насосом на запуске самолета предотвратили этот первый запуск, но вторая попытка запуска была успешно проведена 15 декабря 2016 года. В 2022 году один из спутников FM06 внезапно прекратил операции. [ 14 ]
Обзор
[ редактировать ]Прогнозирование треков тропических циклонов с 1990 года улучшилось примерно на 50%; Однако в тот же период не было соответствующего улучшения в прогнозировании интенсивности этих штормов. Лучшее понимание внутреннего ядра тропических штормов может привести к лучшим прогнозам; Однако датчики тока не могут собрать достаточное качество данных во внутреннем ядре из -за запотечной от дождевых полос, окружающих его, и до нечастого отбора проб. Чтобы улучшить модели, используемые в прогнозах интенсивности, требуются лучшие данные. [ 15 ] [ 16 ]
Cygnss будет измерять поле поверхностного ветра океана, используя метод битатической рассеянности, основанную на глобальных навигационных спутниковых системах (GNSS), в первую очередь GPS . [ 15 ] [ 16 ] Каждый спутник получает как прямые сигналы GPS, так и сигналы, отраженные от поверхности Земли; Прямые сигналы определяют положение микросателлита и обеспечивают ссылку на время, в то время как отраженные или «рассеянные» сигналы предоставляют информацию о состоянии поверхности моря. Шероховатость поверхности моря соответствует скорости ветра. [ 11 ] Использование сети из восьми небольших спутников обеспечивает частые наблюдения: прогнозируется среднее время повторения, составит 7 часов. [ 15 ] [ 16 ] Восемь микросателлитов орбиты при наклоне 35 °, и каждый способен измерять 4 одновременных отражения, что приводит к 32 измерениям ветра в секунду по всему миру. [ 11 ]
Cygnss является первым из космических миссий NASA Earth Venture Claceborne, частью программы Pathfinder NASA Science System System; [ 8 ] Предыдущие выборы EV были разделены на пять воздушных дистанционных миссий. Двухлетняя миссия началась 15 декабря 2016 года, после отложений с ноября 2016 года, [ 17 ] и 12 декабря 2016 года. [ 12 ] [ 18 ]
Научная цель
[ редактировать ]Целью науки Cygnss является понимание связи между свойствами поверхности океана, влажной атмосферной термодинамикой, радиацией и конвективной динамикой во внутреннем ядре тропического циклона. [ 11 ] Для достижения этой цели система будет измерять скорость ветра океана во всех условиях ускоряющихся условий, в том числе те, которые испытывали в Eyewall . Миссия также будет измерять скорость поверхностного ветра океана во внутреннем ядре шторма с достаточной частотой для разрешения Genesis и быстрой интенсификации. В качестве второстепенной цели, проект будет поддерживать сообщество прогнозов оперативного урагана, производя и предоставляя продукты Data Speed Data Speed Data Speed Data. [ 11 ]
Инструменты
[ редактировать ]Каждый спутник Cygnss несет в себе инструмент отображения доплеровского доплеровского доплеров (DDMI), состоящий из:
- Приемник отображения задержки (DMR)
- Две надирские антенны
- одна зенита, указывающая на антенну
Инструмент получает сигналы GPS , разбросанные по поверхности океана для целей битатической рассеянной рассеянной . [ 11 ]
Запуск и ранние операции на орбите
[ редактировать ]
Миссия Cygnss была запущена 15 декабря 2016 года в 13:37:21 UTC из одной ракеты Pegasus XL , запускаемой воздухом. Ракета была развернута из индивидуального самолета Lockheed L-1011 , Orbital Atk Stargazer , с позиции 201 километров (125 миль) от побережья мыса Канаверал, штат Флорида . [ 4 ] [ 19 ] Попытка запуска 12 декабря была прервана из -за проблем с гидравлической системой, которая отделяет ракету Pegasus от самолета -носителя. [ 20 ] После запуска восемь микросатов были выпущены на орбиту, начиная с 13:50 UTC и заканчивались в 13:52 UTC модулем развертывания, прикрепленным к третьей стадии Pegasus. Успешный радиоприемник с первым микросатом был сделан в 16:42 UTC. [ 21 ] Восьмой микросат был успешно связан с 20:30 UTC. [ 22 ] К концу дня 15 декабря во всех восьми микросатах были развернуты свои солнечные батареи, и они были поставлены на солнце с зарядными батареями в безопасном состоянии, готовых начать инженерное введение в эксплуатацию. [ 23 ]
Использование дифференциального перетаскивания для корректировки пастбищного расстояния
[ редактировать ]
Ранние операции миссии были сосредоточены на техническом вводе в эксплуатацию спутников [ 24 ] и корректировки между ними между ними. Их относительное расстояние важно для достижения желаемой пространственной и временной выборки. [ 25 ] Межзателлитное расстояние контролируется путем настройки ориентации космического корабля и, в результате, разница в атмосферном сопротивлении между спутниками. Эта техника называется дифференциальным сопротивлением. Увеличение сопротивления снижает высоту спутника и увеличивает его орбитальную скорость. [ 26 ] Расстояние между космическим кораблем изменяется в результате их относительных скоростей. Это альтернативный способ управления расстоянием между созвездием спутников, в отличие от использования традиционного активного движения, и является значительно меньшей стоимостью. Это позволяет строить больше спутников для той же чистой стоимости, что приводит к более частой выборке коротких, экстремальных погодных явлений, таких как тропические циклоны. [ 16 ] Дифференциальные маневры Drag были проведены в течение первых полутора лет операций на орбите и привели к хорошо измельченному созвездиям, которое способно провести измерения с желаемыми свойствами отбора проб. [ 27 ] [ 28 ]
Наблюдения за ветром над океаном
[ редактировать ]Измерения скорости ветра проводятся с помощью Cygnss способом, аналогичными предыдущих радарам из чувствительного ветра в пространстве океана, путем обнаружения изменений шероховатости поверхности, вызванных напряжением ветра вблизи поверхностного ветра. [ 29 ] [ 30 ] Качество измерений определяется по сравнению с почти совпадающими наблюдениями другими датчиками ветра. Сравнения при низких или умеренных скоростях ветра (ниже 20 м/с, 45 миль в час, 72 км/ч) выполняются в продукт ветряного ветра NOAA глобальной системы ассимиляции данных и указывают на неопределенность в ветрах Cygnss 1,4 м/с (3 миль. ; 5 км/ч), с более высокой неопределенностью при высоких скоростях ветра. [ 31 ] Выше 45 миль в час, и, в частности, для измерений, проведенных в тропических циклонах, сравниваются почти совпадающие наблюдения с помощью инструментов для чувствительности ветра на самолетах Hurricane Hunter NOAA P-3, которые были доставлены в ураганы в координации со спутниковыми выпечками с помощью Cygnss. [ 32 ] Сравнения указывают на неопределенность в ветрах Cygnss 11%. [ 33 ] Как и в случае с более низкой скоростью ветра, неопределенность увеличивается с скоростью ветра. Cygnss измерения скорости ветра океана в настоящее время включаются в модели числовых прогнозов урагана [ 34 ] [ 35 ] [ 36 ] [ 37 ] и модели штормовых наголов [ 38 ] Оценить улучшение их работы. Изображения недавних и архивных измерений ветра океана, как во всем мире, так и сосредоточенных на отдельных штормах, доступны в [1] архивировании 21 января 2019 года на машине Wayback . Численные файлы данных измерений скорости ветра океана доступны в [2] .
Наблюдения за землей
[ редактировать ]
Cygnss работает непрерывно, как над океаном, так и на земле, а измерения земли также содержат полезную информацию. Измерения чувствительны к поверхностной влажности почвы и к присутствию и масштабам внутренних водоемов. [ 27 ] Влажность почвы была оценена с использованием данных Cygnss на многочисленных участках в континентальной части США и, как установлено, находится в тесном согласии с независимыми измерениями, сделанными наземными датчиками и другим спутником. [ 39 ] [ 40 ] Численные файлы данных измерений влажности почвы доступны в [3] . Способность данных о земле Cygnss обнаруживать и отображать степень затопления наводнений под плотными лесными навесами также была продемонстрирована [ 41 ] И эта возможность использовалась для производства времени наводнения в Хьюстоне и Гаване после выхода из Харви и Ирмы , соответственно. [ 42 ]
Смотрите также
[ редактировать ]
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Jump up to: а беременный "Cygnss Press Kit" (PDF) . НАСА. 16 декабря 2016 года. Архивировано из оригинала (PDF) 8 мая 2018 года . Получено 17 апреля 2017 года .
- ^ Jump up to: а беременный Грэм, Уильям (15 декабря 2016 г.). «Пегас запускает Cygnss Constellation после выпуска Stargazer» . Космический полете НАСА . Получено 17 апреля 2017 года .
- ^ «Спутниковое созвездие NASA Cygnss входит в фазу научных операций» . НАСА. 31 марта 2017 года. Архивировано с оригинала 29 июня 2017 года . Получено 16 апреля 2017 года .
- ^ Jump up to: а беременный Кларк, Стивен (15 декабря 2016 г.). «Стол« Микросатов », запущенный для измерения ветров внутри ураганов» . Космический полет сейчас . Получено 16 апреля 2017 года .
- ^ "Cygnss - орбита" . Небеса. 15 апреля 2017 года.
- ^ «Ум, чтобы возглавить спутниковой проект НАСА в 152 миллиона долларов» . Ассошиэйтед Пресс . 19 июня 2012 г. Получено 22 июня 2012 года .
- ^ Jump up to: а беременный Кларк, Стивен (21 июня 2012 г.). «Миссия Спутника НАСА по измерению ураганных ветров» . Spaceflightnow . Получено 22 июня 2012 года .
- ^ Jump up to: а беременный «НАСА выбирает низкую стоимость, высококанаскую эллинг -систему» . НАСА . 18 июня 2012 г. Получено 24 июня 2012 года .
- ^ «Ум, чтобы возглавить проект прогнозирования ураганов НАСА в 150 миллионов долларов» . Мичиганский университет . 19 июня 2012 года. Архивировано с оригинала 23 июня 2012 года . Получено 14 ноября 2016 года .
- ^ Олдридж, Джеймс (21 июня 2012 г.). «НАСА постукивает SWRI по исследованиям в исследованиях, чтобы отобразить ураганы» . Сан -Антонио Бизнес Журнал . Получено 22 июня 2012 года .
- ^ Jump up to: а беременный в дюймовый и фон «Фактный лист Cygnss октябрь 2014 года». Архивировано 4 августа 2016 года в . Мичиганском университете Получено: 27 сентября 2015 года.
- ^ Jump up to: а беременный "Миссия Cygnss" . Мичиганский университет . Получено 11 февраля 2016 года .
- ^ «Мичиганский университет, НАСА объединится для проекта спутникового урагана» . Мичиганское радио . 19 июня 2012 г. Получено 11 апреля 2023 года .
- ^ «Заметки с поля - Счастливого шестого дня рождения созвездия Cygnss» . НАСА Земля Обсерватория . 15 декабря 2022 года . Получено 3 октября 2023 года .
- ^ Jump up to: а беременный в "Cygnss." Архивировано 15 марта 2013 года в Университете Мичигана Уэйкбека . Получено: 15 августа 2015 г.
- ^ Jump up to: а беременный в дюймовый Руф, Кристофер С.; Атлас Роберт; Чан, Пол С.; Клариция, Мария Паола; Гаррисон, Джеймс Л.; Глисон, Скотт; Кацберг, Стивен Дж.; Джеленак, Зорана; Джонсон, Джоэл Т. (26 июня 2015 г.). «Новая спутниковая миссия океана, чтобы исследовать ураганы и тропическую конвекцию» . Бюллетень Американского метеорологического общества . 97 (3): 385–395. Bibcode : 2016bams ... 97..385r . doi : 10.1175/bams-d-14-00218.1 . ISSN 0003-0007 . S2CID 10991111 .
- ^ «Миссии - Cygnss» . НАСА . 30 апреля 2013 года. Архивировано с оригинала 7 апреля 2014 года . Получено 8 сентября 2013 года .
- ^ Леоне, Дэн (19 июня 2012 г.). «НАСА для финансирования мониторирования ветра Smallsat Constellation» . Космические новости . Архивировано из оригинала 3 февраля 2013 года . Получено 22 июня 2012 года .
- ^ «Спутники науки НАСА урагана, отправленные на орбиту, запускаемой воздухом ракетой Пегаса» . Spaceflight 101 . 15 декабря 2016 года . Получено 16 апреля 2017 года .
- ^ « Valiant Устранение неполадок в воздухе» - Миссия урагана Cygnss » . blogs.nasa.gov . 12 декабря 2016 года . Получено 12 декабря 2016 года .
- ^ Аллен, Боб (15 декабря 2016 г.). «Первый микроатчеллит Cygnss-это здорово!» Полем НАСА . Получено 16 апреля 2017 года .
- ^ Аткинсон, Джозеф (15 декабря 2016 г.). "Восемь за восемь! Все спутники связались!" Полем НАСА . Получено 16 апреля 2017 года .
- ^ Руф, Крис (15 декабря 2016 г.). «Сообщение от основного исследователя Cygnss Криса Руфа» . НАСА . Получено 16 апреля 2017 года .
- ^ Киллоу, Ронни; Шеррер, Джон; Роуз, Рэндалл; Броди, Антонина; Редферн, Джиллиан; Смит, Кит; Руф, Кристофер; Да, Терранс (9 августа 2017 г.). «Запуск Cygnss и ранние OPS: воспитание восьмолетов» . Конференция AIAA/USU по небольшим спутникам .
- ^ Bussy-Virat, CD; RUF, CS; Ридли, AJ (2018). «Взаимосвязь между временным и пространственным разрешением для созвездия спутников GNSS-R». IEEE Журнал отдельных тем в прикладных наблюдениях Земли и дистанционном зондировании . 12 : 16–25. doi : 10.1109/jstars.2018.2833426 . ISSN 1939-1404 . S2CID 19175653 .
- ^ Finley, T.; Роуз Д. (2014). Astrodynamics 2013: Материалы Специализированной специалисты AAS/AIAA Astrodynamics состоялись 11-15 августа 2013 года, Hilton Head, Южная Каролина, США . Тол. 150. Американский институт аэронавтики и астронавтики. С. 1397–1411. ISBN 978-087703605-0 .
- ^ Jump up to: а беременный Руф, Кристофер; Ридли, Аарон; Неф, Кайл; Моррис, Мэри Г.; Ланг, Тимоти; Чу, Клара; Баласубраманиам, Раджесвари (8 июня 2018 г.). «Новая парадигма в мониторинге окружающей среды Земли с небольшим спутниковым созвездием Cygnss» . Научные отчеты . 8 (1): 8782. BIBCODE : 2018NATSR ... 8.8782R . doi : 10.1038/s41598-018-27127-4 . ISSN 2045-2322 . PMC 5993737 . PMID 29884899 .
- ^ Bussy-Virat, CD; Ридли, AJ; Masher, A.; Неф, К.; Intelisano, M. (2018). «Оценка дифференциальных операций маневрирования Drag на созвездии Cygnss». IEEE Журнал отдельных тем в прикладных наблюдениях Земли и дистанционном зондировании . 12 : 7–15. doi : 10.1109/jstars.2018.2878158 . ISSN 1939-1404 . S2CID 59234996 .
- ^ Джонс, В. Линвуд; Шредер, Лайл С.; Boggs, Dale H.; Bracalente, Emedio M.; Браун, Роберт А.; Купол, Джордж Дж.; Пирсон, Уиллард Дж.; Венц, Фрэнк Дж. (1982). «Спутниковой рассеяние Seasat-A: геофизическая оценка дистанционных векторов ветра над океаном». Журнал геофизических исследований: океаны . 87 (C5): 3297–3317. Bibcode : 1982jgr .... 87.3297j . doi : 10.1029/jc087ic05p03297 . ISSN 2156-2202 .
- ^ Zavorotny, VU; Voronovich, AG (2000). «Разброс сигналов GPS из океана с применением дистанционного зондирования ветра» (PDF) . IEEE транзакции на геоссауке и дистанционном зондировании . 38 (2): 951–964. Bibcode : 2000tgrs..38..951Z . doi : 10.1109/36,841977 . ISSN 0196-2892 .
- ^ RUF, CS; Глисон, с.; McKague, DS (2018). «Оценка неопределенности извлечения скорости ветра Cygnss» (PDF) . IEEE Журнал отдельных тем в прикладных наблюдениях Земли и дистанционном зондировании . 12 : 87–97. doi : 10.1109/jstars.2018.2825948 . ISSN 1939-1404 . S2CID 13966928 .
- ^ «Примечания с поля - летать в ураган Харви» . EarthObservatory.nasa.gov . 20 января 2019 года . Получено 20 января 2019 года .
- ^ «Примечания с поля - двухлетняя годовщина Cygnss на орбите» . EarthObservatory.nasa.gov . 20 января 2019 года . Получено 20 января 2019 года .
- ^ Zhang, S.; Пу, З. (2017). «Влияние скорости ветра океана Cygnss на численное моделирование урагана в экспериментах по моделированию системы наблюдения» . Журнал атмосферных и океанических технологий . 34 (2): 375–383. Bibcode : 2017Jatot..34..375Z . doi : 10.1175/jtech-d-16-0144.1 .
- ^ Annane, Bachir (2018). «Изучение анализа HWRF и прогнозируемого воздействия реалистично моделируемых наблюдений Cygnss, ассимилированных как скалярные скорости ветра и как векторы ветра VAM» . Ежемесячный обзор погоды . 146 (7): 2221–2236. Bibcode : 2018mwrv..146.2221a . doi : 10.1175/mwr-d-17-0240.1 .
- ^ Лейднер С. (2018). «Вариационный анализ моделируемых поверхностных ветров океана из циклона глобальной навигационной спутниковой системы (CYGNS) и оценки с использованием регионального Osse» . Журнал атмосферных и океанических технологий . 35 (8): 1571–1584. Bibcode : 2018Jatot..35.1571L . doi : 10.1175/jtech-d-17-0136.1 .
- ^ Cui, Z., Z. Pu, C. Ruf, V. Tallapragada, 2019a: Влияние данных Cygnss на анализ и прогнозы тропических циклонов с использованием оперативного HWRF. 23-я конференция IOAS-ALOS, ежегодная MTG AMS, 6-10 января 2019, Феникс, Аризона.
- ^ Warnock, апрель; Руф, Крис; Моррис, Мэри (2017). «Прогноз штормовых наголов с ветрами Cygnss». 2017 IEEE International Geoscience и Симпозиум дистанционного зондирования (IGARSS) . С. 2975–2978. doi : 10.1109/igars.2017.8127624 . ISBN 978-1-5090-4951-6 Полем S2CID 25898619 .
- ^ Ким, Хёнглок; Лакшми, Венкат (2018). «Использование наблюдения за циклонами глобальной навигационной спутниковой системы (CYGNSS) для оценки влаги почвы» . Геофизические исследования . 45 (16): 8272–8282. Bibcode : 2018georl..45.8272K . doi : 10.1029/2018GL078923 . ISSN 1944-8007 . S2CID 53379291 .
- ^ Жевание, CC; Маленький, EE (5 мая 2018 г.). «Ощущение влажности почвы с использованием космических отражений GNSS: сравнение отражательной способности Cygnss с влажностью SMAP почвы» . Геофизические исследования . 45 (9): 4049–4057. Bibcode : 2018georl..45.4049c . doi : 10.1029/2018GL077905 . ISSN 0094-8276 . S2CID 134962064 .
- ^ Дженсен, Кэтрин; Макдональд, Кайл; Подвеста, Эрика ; Родригес-Альварес, Нереада; Хорна, Вивиана; Штайнер, Николас (7 сентября 2018 г.). «Оценка LSS-рефлектометрия GNSS-Reflectometry и визуализации для обнаружения динамики затопления субпанопии в комплексе тропических водно-болотных угодий» . Дистанционное зондирование . 10 (9): 1431. Bibcode : 2018Rems ... 10.1431J . doi : 10.3390/rs10091431 . ISSN 2072-4292 .
- ^ Чу, Клара; Реагер, Джон Т.; Маленькая, Эрика (19 июня 2018 г.). «Cygnss Data Map затопление затопления во время атлантического сезона ураганов 2017 года» . Научные отчеты . 8 (1): 9336. BIBCODE : 2018NATSR ... 8.9336C . doi : 10.1038/s41598-018-27673-x . ISSN 2045-2322 . PMC 6008409 . PMID 29921941 .