Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Страж-4
ПроизводительAirbus Defence and Space [1]
ОператорEumetsat
ПриложенияНаблюдение Земли
Характеристики
Тип космического корабляспутник
АвтобусMeteosat Third Generation -S, автобус Luxor
Созвездие1
Стартовая масса3 600 кг (7 937 фунтов) [2]
Размеры2,280 × 2,760 × 5,170 м (7,5 × 9,1 × 17,0 футов) [2]
Мощность2000 Вт [2]
Дизайн жизни8,5
Производство
Положение делВ разработке
←  Страж-3Предшественник Sentinel-5 →

Sentinel-4 - это европейская миссия по наблюдению за Землей, разработанная для поддержки программы Европейского Союза Copernicus по мониторингу Земли. Основное внимание уделяется мониторингу следовых концентраций газов и аэрозолей в атмосфере для поддержки оперативных услуг, охватывающих приложения для контроля качества воздуха в режиме, близком к реальному времени, мониторинг протокола качества воздуха и мониторинг протокола климата. Конкретная цель Sentinel-4 - поддержать это с большим временем пересмотра над Европой. [3] [4]

Предшественник Sentinel-5, Sentinel-5 и Sentinel-4 представляет собой элементы, дополняющие группировку, предназначенную для обслуживания потребностей Службы мониторинга атмосферы Copernicus (CAMS). [5] Sentinel-4 будет использовать 2 прибора с полезной нагрузкой, встроенные в спутник Meteosat третьего поколения Sounder (MTG-S), для наблюдения в первую очередь за тропосферным составом атмосферы Земли. Данные будут собраны и предоставлены программе Copernicus с целью внесения вклада в приложения по контролю качества воздуха, такие как Copernicus Atmosphere Services, а также для мониторинга качества воздуха в регионах Европы и Северной Африки. [6]Как и в случае с другими аспектами программы Copernicus, инициатива Sentinel-4 финансируется в основном через ЕС, а ответственность за технический дизайн и разработку возложена на Европейское космическое агентство (ESA).

Цель миссии, как указано на официальном сайте Европейского космического агентства, состоит в том, чтобы наблюдать за количеством твердых частиц в воздухе над Европой и Северной Африкой. Они стремятся контролировать такие соединения, как O 3 (озон), NO 2 (диоксид азота), SO 2 (диоксид серы), HCHO (формальдегид) и другие. Информация, полученная со спутника, затем будет использована для внедрения европейских законов в свою пользу.

Для обнаружения и измерения характеристик атмосферы были разработаны два прибора для полезной нагрузки; мультиспектральный спектрометр в ультрафиолетовом и ближнем инфракрасном диапазоне (S4 UVN) и инфракрасный зонд (S4 IRS). Эти два прибора будут установлены на двух спутниках Eumetsat Meteosat Third Generation Sounder (MTG-S), которые должны быть запущены в 2023 и 2030 годах [7].

Спутниковая платформа [ править ]

Метеосат третьего поколения (MTG) [ править ]

Как следует из названия, Meteosat Third Generation является третьим поколением метеорологических спутников и разработан Thales Alenia Space (TAS) под ответственностью Eumetsat и ESA . [8] Это «следующее поколение» для численного прогнозирования погоды и прогнозирования текущей погоды. Беспрецедентная технология высокого разрешения и профилирования позволит значительно повысить надежность 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 получения изображений для научного сообщества.

« Целью системы MTG является обеспечение непрерывных данных наблюдений с высоким разрешением и геофизических параметров земной системы, полученных на основе прямых измерений излучения, которое она излучает и отражает с помощью спутниковых датчиков с геостационарной орбиты. Благодаря достижениям в технологиях, MTG, по сравнению с нынешней системой MSG, также предоставит более мощный инструмент, внося существенные улучшения в существующий сервис с улучшенной съемкой изображений и введением новых миссий по зондированию и молнии с геостационарной орбиты » цитата из публикации MTG [8], выпущенной и опубликованной OHB System AG .

Спутник Meteosat третьего поколения (MTG-S) [ править ]

Спутники MTG-S составляют 2 из 6 спутников в парке спутников MTG. Спутники MTG-S устанавливаются на обычных 3-осевых стабилизированных платформах и предназначены для зондирования, включая интеграцию S4 UVN и полезной нагрузки прибора IRS. [8] MTG-S1 в настоящее время планируется запустить в начале 2023 года, а MTG-S2 - в конце 2030 года. [7]

Инструменты полезной нагрузки [ править ]

Мультиспектральный спектрометр S4 UVN [ править ]

Мультиспектральный спектрометр UVN - это гиперспектральный спектрометр, работающий со спектральными полосами в пределах спектра солнечного отражения. 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 повторять сканирование с востока на запад примерно за 1 час, охватывая большую часть Европы и Северной Африки. При примерно 570 пространственных выборках в пространственном измерении восток-запад возможна соответствующая частота сканирования (пространственная частота дискретизации) примерно 8 км каждые 6 секунд (около 1,3 км / с). [6]

На восходе солнца на востоке инструмент будет сканировать только освещенную часть Земли, обеспечивая общее время сканирования менее 1 часа. То же самое и на западе вечером. Осенью-зимой зона покрытия сдвигается на 5 градусов дважды, что оптимизирует для освещенных участков, а зимой-весной - наоборот. Инструмент устанавливается на спутник MTG, который будет находиться на геостационарной околоземной орбите (GEO) с долготой около 0 градусов при ориентации в районе 36000 км над экватором. Развертывание на спутнике оптимизировано и обеспечит ясность и отсутствие препятствий для излучения Земли, а также солнечного излучения и тепловых полей обзора. По замыслу, через другие компоненты спутника, другой рассеянный светот Солнца или Земли сведено к минимуму. Сведение к минимуму паразитного света очень важно по отношению к классу этого прибора, включая требование к точности продукта данных уровня 1B и 2, где чувствительность к паразитному свету очень высока. Спутник MTG-S выполняет маневры рыскания и переворота в равноденствиях , чтобы оптимизировать тепловую среду прибора. Благодаря наличию двух устройств с зарядовой связью (ПЗС) на борту прибора, спектральные элементы УФ и БИК могут регистрироваться отдельно. [9] Каждая ПЗС-матрица учитывает как спектральное измерение, так и пространственное измерение Север-Юг. Чувствительность прибора к поляризации Земли должна быть менее 1% по отношению к условиям орбиты на ГСО. [6]

Инструмент также оснащен двумя солнечными диффузорами, которые минимизируют спектральные и пространственные аномалии и которые в противном случае помешали бы обнаружению и извлечению атмосферных микрогазов. Инструмент также оснащен источником белого света мощностью 5 Вт (WLS) как часть 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 меньше 0,05%. Абсолютная радиометрическая точность в полете спектральной яркости Земли и солнечной освещенности должна быть лучше 3% с целью 2%. [9] Все значения относятся к уровню достоверности одна сигма . По мере того, как прибор стареет в космической среде, к концу ожидаемого в настоящее время срока службы Sentinel-4, составляющего 10 лет, могут возникнуть некоторые обнаруживаемые ограничения на точность. [8]

UVN S4 также является первым космическим спектрометром, в котором используется диэлектрическая отражающая решетка. Этот тип решетки был первоначально разработан для управления лазерными импульсами, но Институт прикладной оптики и точного машиностроения им. Фраунгофера в Йене, Германия, смог преобразовать концепцию для использования на спектрометре Sentinel-4. [10]

Инфракрасный эхолот (IRS) [ править ]

Прибор представляет собой спектрометр с преобразованием Фурье . Его задачей будет обнаружение газовой структуры атмосферы Земли и передача данных на землю для использования в более точных и надежных прогнозах погоды. OHB System AG отвечает за проектирование, разработку, закупку, AIT и поставку двух летных моделей (FM) прибора IRS. [8] Полезная нагрузка прибора будет размещена на двух спутниках MTG-S, аналогично прибору S4-UVN.

IRS - это, по сути, гиперспектральный спектрометр, предназначенный для покрытия всей Земли с миссией по предоставлению данных зондирования в двух диапазонах: длинноволновый инфракрасный (LWIR) от 700 см-1 до 1210 см-1 и средневолновый инфракрасный (MWIR). 1600 - 2175 см-1 со спектральной дискретизацией 0,625 см-1. Профили циркуляции и распределения водяного пара и температуры в атмосфере Земли будут собираться и анализироваться на послойной основе. 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 частотой пространственной выборки и временным разрешением. [8]

Инструмент IRS сможет сканировать полный круг Земли в течение 1 часа с пространственными размерами выборки 4 км x 4 км [8] с геостационарной околоземной орбиты (GEO) ведущего зонда Meteosat третьего поколения (MTG-S). спутник. Высокая частота дискретизации достигается за счет использования телескопа высокого разрешения и узла сканирующего зеркала, работающего в ИК-диапазоне. [8] Дополнительные конструктивные особенности прибора включают возможность автономного выполнения сценариев наблюдений на борту с предварительно загруженной информацией о сценариях и автономной калибровкой, включая изображения черного тела и дальний космос. Планирование сценария наблюдений также обеспечит непрерывную работу, включая возможность защиты от солнца. [8]

Масса IRS составляет 460 кг, он будет потреблять 736,0 Вт номинально, а его узел обнаружения криоохлаждается с температурой детектора 56 К. [8]

Ссылки [ править ]

  1. ^ "Введение в миссию Sentinel-4" . ЕКА . Проверено 23 февраля 2019 .
  2. ^ a b c "Описание спутника" . ЕКА . Проверено 23 февраля 2019 .
  3. ^ "Sentinel-4 - Earth Online - ESA" . earth.esa.int . Проверено 23 декабря 2020 .
  4. ^ "Sentinel-4 - Миссии - Sentinel Online" . sentinel.esa.int . Проверено 23 декабря 2020 .
  5. ^ "Sentinel-4 - Миссии - Sentinel Online" . sentinel.esa.int . Проверено 21 марта 2020 .
  6. ^ a b c d Миссия Sentinel-4, ее компоненты и реализация - Хендрик Р. Старк (1), Герман Людвиг Мёллер, Грегори Базальгетт Курреж-Лакост, Роб Купман, Сильвия Меццасома, Бен Вейхельманн [1]
  7. ^ a b «Метеосат третьего поколения» . ЕВМЕТСАТ . Проверено 13 октября 2019 .
  8. ^ a b c d e f g h i j Meteosat третьего поколения, OHB System AG (OHB SE) [ постоянная мертвая связь ]
  9. ^ a b Прибор Sentinel-4 / UVN на борту MTG-S - Грегори Базальжетт Курреж-Лакост; Берит Алерс; Бенедикт Гульдиманн; Алекс Шорт; Бен Вейхельманн, Хендрик Старк [2]
  10. ^ UD Zeitner, A. Kamm, T. Benkenstein, T. Flügel-Paul, G. Leibeling, "Разработка летных моделей для блока NIR-решетки Sentinel-4 / UVN", Proc. SPIE 10562, Международная конференция по космической оптике - ICSO 2016, 1056202 (25 сентября 2017 г.);

Библиография [ править ]

  • Инфракрасный зонд (IRS) Meteosat третьего поколения - метеоспутники следующего поколения , публикация OHB, OHB System AG