Страж-4
 | Эта статья может быть слишком технической для понимания большинства читателей . ( Май 2024 г. ) |
 | |||
| Производитель | Airbus обороны и космоса [1] | ||
|---|---|---|---|
| Оператор | Евметсат | ||
| Приложения | Наблюдение Земли | ||
| Технические характеристики | |||
| Тип космического корабля | Спутник | ||
| Автобус | Meteosat третьего поколения -S, автобус Луксор | ||
| Созвездие | 1 | ||
| Стартовая масса | 3600 кг (7937 фунтов) [2] | ||
| Размеры | 2,280 × 2,760 × 5,170 м (7,5 × 9,1 × 17,0 футов) [2] | ||
| Власть | 2000 Вт [2] | ||
| Дизайн жизни | 8,5 лет | ||
| Производство | |||
| Статус | В разработке | ||
| |||
Sentinel-4 — европейская миссия по наблюдению Земли , разрабатываемая для поддержки программы Европейского Союза «Коперник» . Он будет сосредоточен на мониторинге концентраций следовых газов и аэрозолей в атмосфере для поддержки оперативных услуг, охватывающих приложения по контролю качества воздуха в режиме, близком к реальному времени, протокольный мониторинг качества воздуха и мониторинг климатических протоколов. Конкретная цель Sentinel-4 — поддержать это, уделив большое время повторному посещению Европы. [3] [4]
Обзор
[ редактировать ]Миссии Sentinel -5 Precursor , Sentinel-4 и Sentinel-5 являются дополнительными элементами группировки, предназначенной для обслуживания нужд Службы мониторинга атмосферы Коперник (CAMS). [5] Sentinel-4 будет состоять из двух приборов, интегрированных на борту спутника Meteosat Third Generation Земли Sounder (MTG-S), предназначенного в первую очередь для наблюдения за составом тропосферы .
Собранные данные будут предоставлены программе Copernicus с целью внесения вклада в приложения по контролю качества воздуха с помощью Copernicus AtmSphere Services, а также в усилия по мониторингу качества воздуха в Европе и Северной Африке. [6] Как и другие аспекты программы «Коперник», инициатива Sentinel-4 финансируется в основном через Европейский Союз, а за техническое проектирование и разработку отвечает Европейское космическое агентство (ЕКА).
Основная цель миссии — наблюдение за концентрацией параметров качества воздуха в атмосфере над Европой и Северной Африкой, включая озон , диоксид азота , диоксид серы , глиоксаль и формальдегид . [7] Собранная информация будет использоваться для дальнейшего информирования лиц, принимающих решения. Для обнаружения и измерения этих характеристик атмосферы были разработаны два полезных прибора: мультиспектральный спектрометр ультрафиолетового и ближнего инфракрасного диапазона (S4 UVN) и инфракрасный зонд (IRS). Оба прибора будут установлены на двух спутниках Eumetsat Meteosat Sounder третьего поколения (MTG-S), запуск которых запланирован на 2024 и 2034 годы. [8]
Спутниковая платформа
[ редактировать ]Метеосат третьего поколения (MTG)
[ редактировать ]Meteosat Third Generation — это третье поколение метеорологических спутников, разработанное компанией Thales Alenia Space (TAS) под ответственностью Eumetsat и ESA . [9] Это «следующее поколение» для численного прогнозирования погоды и прогнозирования текущей погоды. Беспрецедентная технология высокого разрешения и профилирования приведет к значительному повышению надежности прогнозов погоды в среднесрочной и долгосрочной перспективе. Eumetsat возглавит работу программы, а также обеспечит предоставление метеорологических данных и услуг европейским и международным пользователям, а также улучшенные возможности визуализации для научного сообщества.
« Целью системы MTG является предоставление непрерывных данных наблюдений с высоким разрешением и геофизических параметров системы Земли, полученных на основе прямых измерений излучений, которые она излучает и отражает, с помощью спутниковых датчиков с геостационарной орбиты. Благодаря достижениям в области технологий MTG, по сравнению с нынешней системой MSG, также предоставит более мощный инструмент, внеся значительные улучшения в существующую службу с помощью улучшенной миссии по съемке и представив новые миссии по зондированию и мониторингу молний с геостационарной орбиты », – цитата из издания MTG [9] произведено и опубликовано OHB System AG .
Спутник зонда третьего поколения Meteosat (MTG-S)
[ редактировать ]Спутники MTG-S составляют 2 из 6 спутников спутникового парка MTG. Спутники MTG-S установлены на обычных 3-осевых стабилизированных платформах и предназначены для зондирования, включая интеграцию полезной нагрузки приборов S4 UVN и IRS. [9] На данный момент MTG-S1 планируется запустить в 2024 году, а MTG-S2 — в 2034 году. [8]
Инструменты
[ редактировать ]Мультиспектральный спектрометр С4 УВН
[ редактировать ]Мультиспектральный спектрометр УВН представляет собой гиперспектральный спектрометр, работающий со спектральными полосами в пределах спектра отражения Солнца. Для части UVVIS диапазон составляет от 305 нм до 500 нм с разрешением 0,5 нм, а для части NIR диапазон составляет от 750 нм до 775 нм с разрешением 0,12 нм. Эти полосы работают в сочетании с низкой поляризационной чувствительностью и высокой радиометрической точностью. Конструкция прибора позволяет проводить повторное сканирование с востока на запад примерно за 1 час, охватывая большую часть Европы и Северной Африки. При наличии около 570 пространственных выборок в пространственном измерении восток-запад возможна соответствующая скорость сканирования (частота пространственной выборки) примерно 8 км каждые 6 секунд (около 1,3 км/с). [6]
При восходе солнца на востоке прибор будет сканировать только освещенную часть Земли, что позволит провести общее время сканирования менее 1 часа. То же самое относится и к западу вечером. В осенне-зимний период зона покрытия дважды смещается на 5 градусов, что оптимизирует освещенные участки, а в зимний-весенний – наоборот. Прибор будет развернут на спутнике MTG, который будет находиться на геостационарной околоземной орбите (GEO) с долготой около 0 градусов и высотой около 36 000 км над экватором. Развертывание на спутнике оптимизировано и обеспечит чистое и беспрепятственное излучение Земли, а также солнечное излучение и тепловые поля зрения. По замыслу, благодаря другим компонентам спутника, другой рассеянный свет от Солнца или Земли сведен к минимуму. Минимизация рассеянного света очень важна для класса этого прибора, включая требования к точности продуктов данных уровней 1B и 2, когда чувствительность к рассеянному свету очень высока. Спутник MTG-S выполняет маневры по рысканию и перевороту на орбите. Равноденствия для оптимизации тепловой среды прибора. Благодаря наличию двух устройств с зарядовой связью (ПЗС) на борту прибора, УФ- и БИК-спектральные элементы могут записываться отдельно. [10] Каждая ПЗС-матрица наблюдает как спектральное измерение, так и пространственное измерение север-юг. Чувствительность прибора к поляризации Земли должна быть менее 1% в зависимости от условий орбиты ГСО. [6]
Прибор также оснащен двумя солнечными рассеивателями, которые сводят к минимуму спектральные и пространственные аномалии и которые в противном случае могли бы помешать обнаружению и извлечению примесей атмосферных газов. Прибор также оснащен источником белого света (WLS) мощностью 5 Вт в составе калибровочного узла. [6]
В диапазоне UVVIS от 315 до 500 нм максимальная относительная погрешность радиометрической спектральной точности при ширине спектрального окна 3 нм должна быть менее 0,05%. Абсолютная радиометрическая точность измерения спектрального излучения Земли и Солнца в полете должна быть лучше 3% при целевом показателе 2%. [10] Все значения применяются с уровнем достоверности одна сигма . По мере старения прибора в космической среде могут возникнуть некоторые заметные ограничения точности к концу ожидаемого в настоящее время срока службы Sentinel-4, составляющего 10 лет. [9]
UVN S4 также является первым космическим спектрометром, в котором используется диэлектрическая отражательная решетка. Этот тип решетки изначально был разработан для управления лазерными импульсами, но Институт прикладной оптики и точного машиностроения Фраунгофера в Йене, Германия, смог преобразовать эту концепцию для использования в спектрометре Sentinel-4. [11]
Инфракрасный эхолот (IRS)
[ редактировать ]Прибор представляет собой спектрометр с преобразованием Фурье . Его задачей будет обнаружение газовой структуры атмосферы Земли и передача данных на землю для использования в более точном и надежном прогнозе погоды. OHB System AG отвечает за проектирование, разработку, закупку, AIT и поставку двух летных моделей (FM) прибора IRS. [9] Полезная нагрузка прибора будет развернута на двух спутниках МТГ-С, аналогично прибору С4-УВН.
IRS, по сути, представляет собой гиперспектральный спектрометр, предназначенный для покрытия всей Земли с целью предоставления данных зондирования в двух диапазонах: длинноволновом инфракрасном диапазоне (LWIR) 700 см-1 – 1210 см-1 и средневолновом инфракрасном диапазоне (MWIR). 1600 – 2175 см-1 со спектральной дискретизацией 0,625 см-1. Профили циркуляции и распределения водяного пара в атмосфере Земли, а также температуры будут собираться и анализироваться послойно. Это позволит глубже понять сложный состав атмосферы Земли, а также ее динамику. Спектральная выборка будет измерять компоненты скорости как часть выборки данных для определения этих профилей на различных высотах над поверхностью Земли и с высокой скоростью пространственной выборки и временным разрешением. [9]
Инструмент IRS сможет сканировать полный круг Земли за 1 час с пространственными размерами выборки 4 х 4 км. [9] с геостационарной околоземной орбиты (GEO) главного спутника зонда третьего поколения Meteosat (MTG-S). Высокая частота дискретизации достигается за счет использования телескопа высокого разрешения и узла сканирующего зеркала, работающего в ИК-диапазоне спектра. [9] Дополнительные конструктивные особенности инструмента включают в себя способность автономно выполнять сценарии наблюдения на борту с предварительно загруженной информацией о сценарии и автономную калибровку, включая изображения черного тела и дальнего космоса. Планирование сценариев наблюдения также позволит обеспечить непрерывную работу, включая возможность предотвращения солнечного света. [9]
Масса IRS составляет 460 кг, номинальная мощность составляет 736,0 Вт, а блок обнаружения имеет криоохлаждение с температурой детектора 56 К. [9]
Ссылки
[ редактировать ]- ^ «Введение в миссию Sentinel-4» . ЕКА . Проверено 23 февраля 2019 г.
- ^ Jump up to: а б с «Описание спутника» . ЕКА . Проверено 23 февраля 2019 г.
- ^ «Страж-4 — Земля Онлайн — ЕКА» . Earth.esa.int . Проверено 23 декабря 2020 г.
- ^ «Страж-4 — Миссии — Sentinel Online» . Sentinel.esa.int . Проверено 23 декабря 2020 г.
- ^ «Страж-4 — Миссии — Sentinel Online» . Sentinel.esa.int . Проверено 21 марта 2020 г.
- ^ Jump up to: а б с д Миссия Sentinel-4, ее компоненты и реализация - Хендрик Р. Старк (1), Герман Людвиг Мёллер, Грегори Базальгетт Курреж-Лакост, Роб Купман, Сильвия Меззасома, Бен Вейхельманн [1]
- ^ «Страж Онлайн: Сентинел-4» . Европейское космическое агентство . Проверено 9 мая 2024 г.
- ^ Jump up to: а б «Серия Meteosat – спутники будущего» . ЕВМЕТСАТ . 21 ноября 2022 г. Проверено 21 ноября 2022 г.
- ^ Jump up to: а б с д и ж г час я дж «Брошюра Meteosat третьего поколения» (PDF) . ОХБ Систем АГ . 2018 . Проверено 15 августа 2021 г.
- ^ Jump up to: а б Прибор Sentinel-4/UVN на борту MTG-S-Grégory Bazalgette Courrèges-Lacoste; Берит Алерс; Бенедикт Гольдиманн; Алекс Шорт; Бен Вейхельманн, Хендрик Старк [2]
- ^ UD Zeitner, А. Камм, Т. Бенкенштейн, Т. Флюгель-Пауль, Г. Лейбелинг, «Разработка моделей полета для блока NIR-решеток Sentinel-4 / UVN», Proc. SPIE 10562, Международная конференция по космической оптике — ICSO 2016, 1056202 (25 сентября 2017 г.);
Библиография
[ редактировать ]- Инфракрасный зонд (IRS) Meteosat третьего поколения - метеорологические спутники следующего поколения. Архивировано 22 августа 2016 г. в Wayback Machine , OHB Publication, OHB System AG.
