Poseidon海洋环流测量卫星,Terra对地观测卫星

2019-11-17 04:19栏目:武器装备
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NASA Shifts Climate Studies to Water With Aqua Satellite"阿奎"是NASA"地球观测系统"计划中3颗卫星中的第二颗卫星,主要用于观测地球的海洋、冰和云,以便研究这些因素对气候的影响。"阿奎"是一颗很复杂的卫星,其复杂性主要来自软件开发,而不是硬件。为了收集地球系统依赖水的情况,"阿奎"上安装了各种仪器为研究全球环境变化,NASA计划用15年时间建立一个内容更广泛的数据库,这项"地球观测系统"计划共需要3颗卫星,其第一颗卫星"泰拉"已于1999年12月送上太空。现在,NASA准备用EOS三驾马车中的第二颗卫星"阿奎"观测地球的海洋、冰和云,研究这些因素对气候的影响。EOS的新成员"阿奎"是TRW公司为NASA戈达德航天飞行中心制造的极轨道卫星。这颗卫星的发展费用为9.52亿美元,工作寿命为6年,已在美国范登堡空军基地用一枚"德尔塔"Ⅱ型运载火箭发射。在临发射前曾担心其太阳屏对于保护卫星的星体跟踪器导航设备是否足够长。这个问题已获解决,因为波尔宇航公司制造了一个比原来太阳屏长5.08米的新的太阳屏安装在卫星上。"阿奎"被发射到690千米的轨道,以便给任务计划人员提供某些裕量,把它调整到最后的705米工作高度,这样可使其轨道周期与"泰拉"卫星同步,以保证它与"泰拉"交叉参考数据组的完整性。洛克希德·马丁公司制造的"泰拉"的5个紧密耦合的科学仪器将主要研究地球的陆地,尽管它还可帮助科学家们研究范围很广的其他课题。"阿奎"和"泰拉"这两颗卫星的轨道倾角都是98.2度,但轮班工作。"泰拉"是上午星,在上午10点半跨过赤道并向下飞;"阿奎"则是下午星,在3小时以后的1点半以上升轨道跨越赤道。TRW公司已制造第三颗EOS卫星"奥拉"。它是在"阿奎"的同一构架上制造的,但装有不同的仪器组件,其中一个仪器用于大气,特别是臭氧层的研究。"奥拉"定于2004年发射。结构和操作系统在其天线和仪器收藏起来进行发射的时候,"阿奎"的尺寸为6.49米×2.47米×2.68米,其重量为3078千克。打开后,它变成长6.68米,高4.79米。其4.57米×13.7米的太阳电池板可把其宽度展开到17米。这个太阳电池板是由福克宇航公司制造的,可在其寿命结束时产生4600瓦的功率,足以使所有卫星操作系统及其8个仪器连续工作,而仍能保留30%的功率裕量。"阿奎"的寿命主要不由保存的功率、102千克肼的定位燃料及卫星系统的耐久性确定,其所带仪器寿命被认为是最可能限制"阿奎"寿命的因素。"阿奎"卫星是TRW公司在地球成像卫星较早引入石墨环氧系列构架的一颗卫星。这种构架系列中最早的一种是用于"吉奥赖特"卫星的T-310构架,Geolite是为美国国家侦察办公室研究地球同步轨道上的先进激光指向测量仪器而制造的,其尺寸只有"阿奎"的一半。"阿奎"和"奥拉"卫星都采用较大的T-330构架。TRW打算把卫星建成具有极大刚度的石墨环氧中心件,它与经过考验的卫星系统一起,可使任务计划人员在确定卫星上要装哪些仪器方面具有更大的灵活性。T系列构架的一个重大优点是其有效载荷与结构质量之比较大。在"阿奎"这种情况,有效载荷与卫星净质量之比为34%,比传统金属构架提高约50%。这种设计还可减少制造时间,因为它可把卫星的工作功能放在一个矩形箱子中。航空电子设备、数据、制导和其他系统通过一系列带铰链的折下板很容易检修,因此它们之中任何一个系统发生问题,不会影响作为有效载荷的仪器就能进行检修。"阿奎"的有效载荷是8个分开的仪器,共有6种类型,设在箱体以外,在一个大体为2.44米×6.40米的光学基准上。由于仪器是模块式的,它们基本上可插入到卫星中。这意味着它们与卫星操作系统的集成次序并不特别重要。这就可解决计划中许多令人头痛的问题,如果任何一个仪器的发展拖了进度,对总的计划安排影响不大。虽然TRW公司的T-330构架是新的,其卫星操作系统却强调采用现有的设备。卫星所采用的摩托罗拉的转发器、利顿公司的惯性基准装置、古德里奇公司的制导与导航控制装置、尖端电子公司的大功率控制电子装置和福克宇航公司的太阳电池阵列都是经过考验的系统。余度措施包括采用一个额外的陀螺与反作用轮,它可用来取代保持姿态控制所用的三个正选装置中的任何一个。"阿奎"的基本遥测通过TDRS卫星网在S波段中进行。科学数据将以X波段发送到设在挪威的斯瓦尔巴德和阿拉斯加的波克弗拉特的极区地面站,这两个站也为"泰拉"卫星服务。数据的速发以150兆位/秒的猝发速率进行。"阿奎"可在星上储存两组有价值的数据(132吉位用于科研,104吉位用于任务要求)。任务数据则由戈达德航天飞行中心发送。软件开发"阿奎"是一颗很复杂的卫星。其复杂性主要来自软件开发,而不是硬件。因为上世纪90年代处理机的容量和能力不断扩展,戈达德航天飞行中心的"阿奎"项目办公室想要确保"阿奎"的软件开发得到较早和不断的注意。TRW公司十分了解软件开发愈来愈复杂这一事实。美国在上世纪90年代初期起日益强调"更快、更好、更便宜"地发展卫星。虽然"阿奎"项目花了近10亿美元,要满足这一要求仍花了好大一番功夫。TRW公司认为应把重点放在任务成功,而不是更快、更好、更便宜。为保证系统可靠性,TRW公司开始大量地进行纸上审查,细到二进制位的水平。这种审查方法包含全仪表运行的大量寿命期仿真。尽管卫星设计现在一般采用计算机进行,TRW公司却选择不依靠计算机仿真来预测仪器或系统与代码有关的故障,而是广泛进行测试来检测故障。 这种广泛的测试方法包括"阿奎"的故障管理系统。其内装的工作保安措施包括自动设定到一种地球指向模式,以满足卫星在2级威胁下仍能工作的要求,如果"阿奎"发生威胁其电源的3级故障,则退到太阳指向模式。TRW公司的软件小组为"阿奎"的分布式处理机/控制器编写了55000行代码,对卫星进行电力、制导/控制、仪器及指挥与遥测控制。上述代码差不多在这些系统中均匀地分布。装备的科研仪器"阿奎"在拉丁语中的含义是水的意思,它主要用于对地球的水进行观测;而"泰拉"则主要用于监测地球陆地的情况。"阿奎"强调监测水蒸气、大气中以云中水滴形式出现的液体水、大气中冰粒形式的固体水、海洋中的液体和海冰形式的水及陆地上表面湿气和冰川形式的水。因此,"阿奎"上安装的仪器将收集对于了解地球系统依赖水的情况,如陆地上植被的生长和海洋中浮游植物很重要的数据。"阿奎"携带的仪器有两种与"泰拉"上的相同:桑塔·巴巴拉公司制造的中分辨率成像式光谱辐射计和TRW公司制造的云和地球辐射能系统。CERES采用宽波段扫描辐射测量法来实现其对地球辐射进行预测的主要目标。这样做的一种方法是将CERES的发现与来自MODIS的数据组合,以便对云的形成有更多的了解。云会束缚住地球的能量辐射,还把太阳能量反射回太空中。这方面的平衡将会影响地球的气候。CERES的研究已导致科学家们作出以下结论:热带地区的动态变化比以前所想象的大得多。NASA兰利研究中心的科学家们观察到其变化的时间尺度短到只有10年,这是自然起伏还是气候重大变化的证据,还需要作进一步研究。MODIS获得的地球表面和云的图像对植被研究特别有用。其中等分辨率的36个波段可以1千米的分辨率测量陆地和海洋表面温度,这对制定气候变化模型特别有价值。MODIS也是研究人员研究近海气候变化的重要工具。它是一种很好的用于监视海冰的传感器,科学家们已用它来监视一块像旧金山湾三角洲那样大的称为拉森B的冰洲离开南极洲的情况。装在其他卫星上的MODIS的数据曾揭示,在过去5年内缓慢断裂的拉森B突然碎裂。仅仅在几周时间内,它就变成在韦德尔海中漂流的成千上万座冰山。"阿奎"卫星上的MODIS还可使科罗拉多大学的冰研究小组研究冰山在白天溶化和夜晚冻结的情况。"阿奎"上携带的由洛克希德·马丁公司为NASA喷气推进实验室制造的大气红外探测器可能也很有用。这种新一代仪器极大地扩展了科学家们可用来测量红外辐射上涌的波长带的个数。AIRS的2378个红外波长(加上可见光光谱中的4个波长)的读数将与来自航空喷气公司为戈达德航天飞行中心发展的微波探测装置以及马特拉·马可尼航天公司为巴西航天局制造的巴西湿度探测器得到的数据组合,从对流层到平流层对全球大气温度进行扫描。其测量精度在1℃以内,美国国家海洋和大气局只有采用气球探测才能达到这个标准。除用于气候研究外,这些全球大气扫描得到的数据将是用于气象预报的另一重要的数据组,预计戈达德中心将在"阿奎"获取更新的温度读数后3小时以内公布其数据。NOAA自己的卫星上载有AMSU和与HSB相似的湿度跟踪器,但NOAA需利用气球探测来获得精确的温度读数。然而,AIRS将从分布面比气球更宽的区域采样,故它能更确地描述大气情况。"阿奎"上的第六种仪器先进微波扫描辐射计是三菱电气公司为日本国家空间开发厅发展的。AMSR/E以6个微波频率测量降雨速率、水蒸气含量和表面湿气含量。"阿奎"卫星已成为TRW公司未来卫星的开路产品。因为其"奥拉"卫星将采用同样的有效载荷质量、指向和数据系统,它的制造成本将只有"阿奎"的一半。

  • 名称:TRMM热带降雨测量任务卫星
  • 制造商:NASA哥达德航天中心
  • 发射日期:1997年10月28日
  • 发射地点:日本,种子岛
  • 轨道:403公里(250英里),倾角35°
  • 运载火箭:H-ⅡF6
  • 名称:Terra对地观测卫星
  • 制造商:洛克希德·马丁导弹和空间系统公司
  • 发射日期:1999年12月18日
  • 发射地点:加利福尼亚州,范登堡
  • 轨道:702公里(436英里),倾角98.2°(太阳同步轨道)
  • 运载火箭:阿特拉斯-2AS
  • 名称:Topex/Poseidon海洋环流测量卫星
  • 制造商:仙童空间有限公司
  • 发射日期:1992年8月10日
  • 发射地点:法属圭亚那,库鲁
  • 轨道:1336公里(830英里),轨道倾角66°
  • 运载火箭:阿丽亚娜42P

有效载荷

  • 测雨雷达(PR),微波成像仪(TMI),云和地球辐射能量系统(CERES),闪电成像传感器(LIS),可见光和红外扫描仪(VIRS)

有效载荷

  • 高级星载地球热发射和反照辐射计(ASTER),云和地球辐射能量测量系统(CERES),中分辨率成像光谱仪(MODIS),对流层污染测量仪(MOPITT),多角度成像光谱辐射计(MISR)

有效载荷

  • NASA双频(C波段和Ku波段)高度计,微波辐射计,全球卫星定位系统(GPS),激光反射器,卫星多普勒轨道成像和无线电定位集成系统(DORIS)

结构尺寸

  • 5米×3.5米(16.4英尺×11.5英尺)

TRMM热带降雨测量任务卫星合作开发美国图片 5日本图片 6

  TRMM是NASA和日本宇宙航空研究开发机构(以前称日本国家空间发展署)的合作项目,是NASA地球科学计划中的航天任务。日本提供运载火箭和测雨雷达,而由NASA提供卫星、4台仪器和卫星运行系统。

结构尺寸

  • 6.8米×3.5米(22.3英尺×11.5英尺)

  TERRA(以前称EOS/AM-1)是NASA地球观测计划的旗舰卫星。这个项目包含了与日本和加拿大的合作。NASA负责提供卫星、火箭发射和3台仪器云和地球辅射能量测量系统、多角度成像光普辅射计和中分辩率成像光普仪。高级星载地球热发射和反照辐射计由日本通产省提供,对流层污染测量仪它由加拿大空间局提供。

结构尺寸

  • 2.8米×5.5米×6.6米(9.2英尺×18英尺×21.7英尺)

Topex/Poseidon海洋环流测量卫星合作开发美国图片 7法国图片 8

  美国和法国联合发射Topex/Poseidon卫星是NASA海洋卫星的改进型。“Topex”是“海洋地形学实验”的英文缩写,“Poseidon”是“海洋动力学监测、观察与综合研究”的法文缩写。NASA提供卫星、高度计、一个微波辐射计、一个试验卫星跟踪接收机和不同的卫星子系统;法国国家空间研究中心提供发射装置、一个固态高度计和一个多普勒跟踪接收机。

结构特点使用情况

结构特点使用情况

结构特点使用情况

结构特点

TRMM卫星是三轴稳定的,它使用地球传感器组件和陀螺仪进行主要的姿态测定。两个太阳能电池板提供1100瓦电能。云和地球辐射能量系统(CERES)在只进行了9个月科学测量后,遭受了一次电压转换异常,从而停止运行。然而,其他仪器已返回关于热带暴风雨和降水的数据,比如地球水循环的数据,这都是空前的。

结构特点

Terra是三轴稳定设计,具有一组单排可旋转、柔性外壳的太阳能电池阵列。数据传送借助Ku波段和x波段的TDRS(数据中继卫星)系统。一个高增益天线安装于卫星顶面。一个固态数据存储器能够储存高达140吉字节的数据。

结构特点

Topex/Poseidon海洋环流测量卫星包括MMS平台(载有主要的子系统)和一个仪器舱(装有传感器)。单排太阳能阵列可产生3.4千瓦的电能。卫星使用雷达脉冲测量它距离地球表面的高度。每隔10天高度计测量一次海平面其测高精度达到10厘米(4英寸)以内。这些数据用于研究与大气和气候模式相关的海洋流变化。辐射计的测量值用于估计地球大气中总水蒸气含量。

使用情况

TRMM卫星发射进入一个高350公里(217英里)的非太阳同步循环轨道,但是于2001年8月被助推到高403公里(250英里)的轨道,目的是将卫星寿命延长两年。2004年,NASA通知日本宇宙航空研究开发机构,打算停止TRMM卫星在轨运行,但是,经过科学团体的呼吁,NASA决定延长卫星运行期。2005年9月28日,NASA同意延长TRMM卫星的科学运行到2009年。未来的延长计划认为在2009年底。

使用情况

Terra搭载5台仪器能够同时研究云层、水蒸气、大气微粒、烟雾、地球陆地和海洋特性。每隔一到两天,仪器收集可见光和红外波长内整个地球表面的数据。卫星穿过赤道降交点的时间是当地时间上午10:30。设计寿命是6年。

使用情况

卫星的设计基于仙童公司多任务模块卫星星体,也被用于SMM太阳峰年美国科学卫星和Landsat-4(陆地卫星)和Landsat-5。

设计寿命是5年,当Topex/Poseidon卫星运行到2005年10月时,它已经不能自主操纵。它是迄今运行最长的地球轨道雷达任务。到1998年12月为止,Topex/Poseidon卫星也是首次实现NASA自主导航操纵。

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