SAGE III на МКС

SAGE III на МКС — это четвертое поколение серии инструментов НАСА для наблюдения за Землей, известных как Эксперимент по стратосферному аэрозолю и газу . Первый прибор SAGE III был запущен на российском спутнике Метеор-3М . Недавно обновленный SAGE III был установлен на Международной космической станции , где он использует уникальную точку обзора МКС для проведения долгосрочных измерений озона , аэрозолей , водяного пара и других газов в атмосфере Земли .

История наследия SAGE

Первый прибор SAGE был запущен 18 февраля 1979 года для сбора данных о различных газах в атмосфере, включая озон. Земли Данные, собранные с помощью SAGE I и последующего прибора SAGE II, который начал проводить измерения в октябре 1984 года, имели решающее значение для открытия озоновой дыры и создания Монреальского протокола 1987 года , который запретил озоноразрушающие вещества, такие как хлорфторуглерод ( КФК).

SAGE III на МКС — это почти точная копия SAGE III на Метеоре-3М, отправленном на орбиту в 2001 году на российском спутнике. SAGE III на Метеоре-3М вышел из строя в марте 2006 года, когда на спутнике перестало работать электропитание. Новый прибор был построен в ожидании присоединения к космической станции в 2005 году. Однако изменение конструкции МКС приостановило эти планы. Прибор хранился в чистом помещении класса 100 в герметичном транспортном контейнере под постоянной продувкой газообразным азотом. Благодаря продувке внутри прибора оставался чистый и сухой «воздух».

Недавно появилась возможность разместить SAGE III на МКС и использовать обширные данные о стратосферных газах, созданные его предшественниками. На неделе 14 февраля 2011 года ученые из Исследовательского центра НАСА в Лэнгли извлекли прибор из хранилища, чтобы начать первоначальные испытания и калибровки в рамках подготовки к его запуску. ^[1]

SAGE III на МКС готовится к сканированию Луны 17 февраля 2011 года. Команда SAGE прибыла в полночь, чтобы продолжить испытания прибора, который будет прикреплен к космической станции для измерения озона, водяного пара и аэрозолей в атмосфере Земли.

Наука, лежащая в основе SAGE III на МКС

Прибор SAGE III массой 76 кг (168 фунтов) представляет собой решеточный спектрометр , измеряющий ультрафиолетовую и видимую энергию. ^[2] Он основан на проверенных в полете конструкциях, используемых в приборе для измерения стратосферных аэрозолей (SAM I), а также в первом и втором приборах SAGE. Конструкция SAGE III включает в себя матричные детекторы с зарядовой связью (CCD) и 16-битный аналого-цифровой преобразователь. В совокупности эти устройства позволяют выполнять калибровку длины волны, самосогласованное определение геометрии наблюдения, измерения лунного затмения и расширенный диапазон длин волн.

Сенсорный блок SAGE III состоит из подсистем наведения и формирования изображений, а также спектрометра УФ/видимого диапазона. Системы наведения и визуализации используются для получения света от Солнца или Луны путем вертикального сканирования объекта. В спектрометре используется линейная ПЗС-матрица из 800 элементов, обеспечивающая непрерывный спектральный охват в диапазоне от 290 до 1030 нм. Дополнительная информация об аэрозолях предоставляется дискретным фотодиодом на длине волны 1550 нм. Эта конфигурация позволяет SAGE III выполнять многократные измерения характеристик поглощения целевых газообразных частиц и многоволновые измерения широкополосного ослабления аэрозолями.

Компоненты атмосферы, изученные SAGE III на МКС

Миссия SAGE III является важной частью системы наблюдения Земли НАСА и предназначена для выполнения основной научной задачи по получению высококачественных глобальных измерений ключевых компонентов состава атмосферы и их долгосрочной изменчивости. Основное внимание SAGE III на МКС будет сосредоточено на изучении аэрозолей, облаков, водяного пара, давления и температуры, диоксида азота, триоксида азота и диоксида хлора .

Аэрозоли

Аэрозоли играют важную роль в радиационных и химических процессах, которые определяют климат Земли. Поскольку с 1979 года нагрузка стратосферных аэрозолей изменилась в 30 раз, решающее значение имеет долгосрочный мониторинг тропосферных и стратосферных аэрозолей. Измерения аэрозолей SAGE III внесут важный вклад в область исследований аэрозолей.

Облака

Облака играют важную роль в определении баланса солнечной и длинноволновой энергии планеты и, таким образом, играют важную роль в управлении климатом Земли . SAGE III обеспечит измерения облаков среднего и высокого уровня, включая тонкие или «субвизуальные» облака, которые не обнаруживаются пассивными дистанционными датчиками надира. Эти наблюдения важны, поскольку низкие облака в основном отражают поступающую солнечную радиацию обратно в космос (охлаждая планету), а облака среднего и высокого уровня усиливают « парниковый эффект », улавливая инфракрасное излучение (согревая планету). Также наличие тонкого облака вблизи тропопаузы может играть значительную роль в гетерогенных химических процессах, приводящих к разрушению озона в средних широтах.

Водяной пар

Водяной пар является доминирующим парниковым газом и играет решающую роль в регулировании глобальной климатической системы. Лучшее понимание глобального распределения водяного пара может расширить нашу способность понимать роль воды в климатических процессах. Измерения водяного пара SAGE III внесут важный вклад в долгосрочное воздействие этого парникового газа.

Озон

Исследования озона остаются на переднем крае науки об атмосфере на протяжении многих лет, поскольку стратосферный озон защищает поверхность Земли (и ее обитателей) от вредного ультрафиолетового излучения. Поскольку недавнее снижение содержания стратосферного озона было связано с деятельностью человека, точные долгосрочные измерения содержания озона по-прежнему имеют решающее значение.

Важно следить за уровнем озона в нижней стратосфере и верхней тропосфере, поскольку на этих высотах наблюдаемые тенденции являются наиболее масштабными и наиболее плохо изученными. Высокое вертикальное разрешение и долговременная стабильность SAGE III делают его исключительно подходящим для проведения таких измерений. SAGE III также может изучать взаимосвязь между аэрозолями, облаками и химическими процессами, влияющими на озон, и аргументирует необходимость одновременных измерений этих составляющих атмосферы (например, тех, которые проводятся SAGE III).

Давление и температура

Измерения температуры SAGE III предоставят уникальный набор данных для мониторинга и понимания изменений температуры атмосферы. В частности, долгосрочная стабильность и возможности самокалибровки SAGE III могут позволить обнаруживать тенденции в стратосферной и мезосферной температуре, что будет важной диагностикой изменения климата. Измерения температуры SAGE III в верхней стратосфере и мезосфере станут новым источником долгосрочных измерений температуры в этой области атмосферы в дополнение к существующим долгосрочным измерениям, выполняемым спутниками (MLS, ACE, SABRE) и наземными лидарными системами. Измерения температуры SAGE III также позволят отслеживать периодические изменения температуры, например, связанные с солнечным циклом и квази-двухгодичными колебаниями, а также эффекты радиационного воздействия аэрозолей.

Диоксид азота, триоксид азота и диоксид хлора

Диоксид азота (NO ₂ ), триоксид азота (NO ₃ ) и диоксид хлора (OClO) играют решающую роль в химии стратосферы и каталитических циклах, разрушающих стратосферный озон. Измерения диоксида азота с помощью SAGE III важны, поскольку процессы, которые происходят зимой и весной в Антарктике и приводят к образованию озоновой дыры, эффективно преобразуют NO ₂ в азотную кислоту (HNO ₃ ). Таким образом, NO ₂ является важным индикатором химии озоновых дыр. Поскольку он измеряется как во время солнечных, так и лунных затмений, наблюдения NO ₂ с помощью SAGE III улучшат наше понимание сильных суточных (суточных) циклов в стратосферных процессах. Кроме того, SAGE III позволит проводить практически уникальные измерения триоксида азота (NO ₃ ). недолговечен в присутствии солнечного света, он _{Хотя NO 3} играет активную роль в химии других активных форм азота, таких как NO ₂ и пятиокись азота (N ₂ O ₅ ), и, таким образом, косвенно в химии озона. Поскольку других измерений NO ₃ доступно немного, измерения SAGE III, которые проводятся во время лунного затмения (ночное время), обеспечат решающее подтверждение нашего нынешнего понимания химии реактивного азота.

Запуск

SAGE III был запущен в рамках миссии SpaceX CRS-10 с использованием Falcon 9 с Dragon . SAGE III путешествовал в негерметичном багажнике Dragon, спущенного на воду 19 февраля 2017 года. ^[3] По прибытии НАСА использовало Dextre для установки прибора на платформу ExPRESS Logistics Carrier на МКС. ^[4]^[5]

Международные партнеры

Исследовательский центр НАСА в Лэнгли, расположенный в Хэмптоне, штат Вирджиния , возглавляет миссию SAGE III. Корпорация Ball Aerospace & Technologies построила прибор SAGE III-ISS в Боулдере, штат Колорадо , а Европейское космическое агентство (ESA) и Thales Alenia Space - Italy (TAS-I) со штаб-квартирой во Франции предоставляют шестиподставку для хранения инструмента. указывая правильное направление во время маневров МКС в космосе.

Примечания

^ Финнеран, Майкл (3 марта 2011 г.). «SAGE III — МКС готовится к запуску космической станции» . Физорг.com . Проверено 8 января 2012 г.
^ Свитак, Эми (18 апреля 2011 г.). «После многих лет хранения Ozone Mapper готов к выпуску в 2014 году» . Космические новости. Архивировано из оригинала 8 октября 2011 года . Проверено 8 января 2012 г.
^ Кларк, Стивен (31 октября 2016 г.). «SpaceX надеется, что исправление процедуры позволит возобновить запуски Falcon 9» . Космический полет сейчас. Представители НАСА также ожидают, что следующая миссия SpaceX по пополнению запасов на Международную космическую станцию стартует не позднее середины января.
^ Хардинг, Пит (14 июня 2011 г.). «Технические демонстрации: НАСА готовится к полному использованию МКС в эпоху после Шаттлов» . NASASpaceFlight.com . Проверено 8 января 2012 г.
^ «Время летать: SAGE III — МКС готовится к запуску космической станции» . НАСА. 1 марта 2011 года. Архивировано из оригинала 12 мая 2011 года . Проверено 8 января 2012 г. В данную статью включен текст из этого источника, находящегося в свободном доступе .

Ссылки

Внешние ссылки

SAGE III на МКС на сайте NASA.gov
SAGE III на МКС от Исследовательского центра Лэнгли
Описание эксперимента SAGE III

[1] Финнеран, Майкл (3 марта 2011 г.). «SAGE III — МКС готовится к запуску космической станции» . Физорг.com . Проверено 8 января 2012 г.

[2] Свитак, Эми (18 апреля 2011 г.). «После многих лет хранения Ozone Mapper готов к выпуску в 2014 году» . Космические новости. Архивировано из оригинала 8 октября 2011 года . Проверено 8 января 2012 г.

[sfn-20161031-3] Кларк, Стивен (31 октября 2016 г.). «SpaceX надеется, что исправление процедуры позволит возобновить запуски Falcon 9» . Космический полет сейчас. Представители НАСА также ожидают, что следующая миссия SpaceX по пополнению запасов на Международную космическую станцию стартует не позднее середины января.

[4] Хардинг, Пит (14 июня 2011 г.). «Технические демонстрации: НАСА готовится к полному использованию МКС в эпоху после Шаттлов» . NASASpaceFlight.com . Проверено 8 января 2012 г.

[5] «Время летать: SAGE III — МКС готовится к запуску космической станции» . НАСА. 1 марта 2011 года. Архивировано из оригинала 12 мая 2011 года . Проверено 8 января 2012 г. В данную статью включен текст из этого источника, находящегося в свободном доступе .

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]