Shizuku

Shizuku , japansk しずく, Shizuku (Drop [1] ), GCOM-W1 ( Global Change Observation Mission - Water 1 ) er en japansk jordfjernmålingssatellit .  Rumsonden blev opsendt den 18. maj 2012 og var designet til en levetid på fem år. I 2017 annoncerede JAXA den fulde funktionalitet af Shizuku og forlængelsen af ​​enhedens levetid, indtil satellittens ressource er opbrugt. I 2013 blev Shizuku udviklings- og driftsteam tildelt de japanske Nikkei Global Environmental Technology Awards.

Videnskabelige og praktiske problemer

Satellitten giver dig mulighed for at spore vigtige geofysiske parametre relateret til temperaturen af ​​vand, sne, is, fugtighed og fordelingen af ​​fugt på Jordens overflade - alt dette er meget vigtigt for at forstå klimaændringer på planeten [2] . Mikrobølgescanningsradiometer AMSR-2 giver dig mulighed for at måle forskellige parametre for vand, vanddamp og bestemme graden af ​​overfladefugtighed. Observation af jordens fugtindhold giver mulighed for forudsigelser relateret til tørke og afgrødeudbytte. Data om temperaturen af ​​havvandet giver dig mulighed for at bestemme, hvordan du kan forbedre effektiviteten af ​​fiskeriet [3] . Efter svigtet af Aqua-satellitten forblev Shizuku den eneste enhed, der giver sådan information [2] .

Oprettelseshistorie

Shizuku-rumfartøjet blev skabt som en del af GCOM-projektet ( Global  Change Observation Mission ) - overvågning af globale ændringer i jordens atmosfære. Målet med projektet er at spore de globale klimaændringer over en periode på 10-15 år ved hjælp af rumfartøjer opsendt hvert femte år. GCOM-W1 var det første rumfartøj, der blev opsendt under GCOM-projektet. Den anden var " Sikisai ", lanceret den 23. december 2017. Forskning under GCOM-programmet er Japans bidrag til det internationale globale jordobservationssystem GEOSS ( Global Earth Observation System of System ) [4] . 

Arbejdet med Shizuku-satellitten begyndte i 2007 med starten af ​​projektfinansiering: $200 millioner blev tildelt. For at reducere omkostningerne blev det besluttet at bruge enheder og systemer, der tidligere havde bevist sig i allerede implementerede projekter. Især er hovedinstrumentet installeret om bord - AMSR-2 - en forbedret model af instrumentet, der med succes fungerede på Midori-2 og Aqua rumfartøjerne [4] . En foreløbig gennemgang af GCOM-W1-projektet blev gennemført i marts 2008, og i december 2009 blev den kritiske beskyttelsesfase afsluttet [5] . Fra 30. juli til 4. august blev AMSR-2-elementer testet for termiske og lyseffekter under vakuumforhold [6] . Den 2. oktober 2008 blev den vellykkede afslutning af test af GCOM-W1-konstruktionsmodellen på et vibrationsstativ annonceret - testene bekræftede apparatets stabilitet over for overbelastninger, der opstår under opsendelsen af ​​løfteraketten [7] . Den 4. august 2010 blev den vellykkede test af AMSR-2 parabolantenneinstallationssystem [8] annonceret . Den 10. august blev der med succes gennemført test af antennebevægelsesmekanismen, som skulle oscillere med en hastighed på 40 gange i minuttet [9] . Den 26. november meddelte JAXA, at de havde bestået EMC-tests for alt udstyr om bord og for mikrobølgescanningsradiometeret [10] . I 2010 blev satellitten således endelig samlet og allerede i foråret 2011 bestod den de vigtigste jordforsøg, som viste overholdelse af de beregnede parametre [5] . Den 12. januar 2012 blev Shizuku-satellitten præsenteret for journalister på Tsukuba Space Center [11] .

Rumfartøjets navn

I første omgang hed projektet og rumfartøjet GCOM-W1 ( Global  Change Observation Mission - Water 1 ). Den 21. september 2011 blev resultatet af konkurrencen om navnet på det fremtidige rumfartøj offentliggjort. 20.998 forslag deltog i konkurrencen . Det japanske navnしずく(Shizuku, Drop) vandt, hvilket oftest var forbundet med projektets hovedopgave - overvågning af havets parametre og koncentrationen af ​​fugt i atmosfæren og på jordens overflade [12] .

Orbital start og drift

Start

Satellitten blev opsendt den 18. maj 2012 kl. 01:39 Tokyo-tid (JST) fra Yoshinobu Launch Complex i Tanegashima Space Center . Løftefartøjet var en H-IIA i konfiguration 202, den enogtyvende opsendelse af løfteraketten. Ud over SHIZUKU blev den koreanske satellit Arirang-3 (Kompsat-3) og to japanske mikrosatellitter SDS-4 og Horyu-2 [13] sendt ud i rummet .

Lanceringsdatoen blev annonceret den 21. marts 2012: lanceringsvinduet blev angivet den 18. maj fra 01:39 til 01:42 Tokyo-tid. Den 8. maj blev alle satellitter installeret og dækket med en næsebeklædning [til 1] . Forberedelserne til opsendelsen forløb planmæssigt. Opsendelsen blev foretaget i overensstemmelse med det beregnede cyklogram den 18. maj kl. 1:39:22 JST. Efter 16 minutter blev den koreanske satellit adskilt, og efter 22 minutter og 59 sekunder begyndte Shizukus uafhængige flyvning. Telemetri på den første bane blev modtaget af norske stationer: Troll ( Antarktis ) og Svalbard ( Svalbard ) [13] . Et kendetegn ved denne opsendelse var løfterakettens manøvre i driftsfasen af ​​første etape. Manøvren blev udført for at sikre fald af dele af transportøren i de givne områder. Et andet træk var den fortsatte drift af andet trin efter adskillelse af nyttelasten for at udføre flyvetest af de opgraderede motor- og brændstofforsyningssystemer [14] . Samme dag annoncerede JAXA offentliggørelsen af ​​AMRS-2 solpaneler og antenne [15] [16] . Den næste dag var stadiet med kritiske operationer afsluttet, og satellitten begyndte en planlagt overgang til en arbejdsbane [17] .

Den 28. maj, efter en række kredsløbskorrektioner (27.-28. maj, 2.-3. juni og 23.-24. juni), befandt Shizuku sig i en fungerende solsynkron bane med en hældning på 98,19° og en højde på 689 × 710 km med lokal tid for krydsning af ækvator ved den stigende knude 13:30. Efter at have nået denne position var GCOM-W1 blandt de fjernmålings-rumfartøjer, der udgør det såkaldte "dagtidsbanetog" ( engelsk  A-Train ): Aura , Calipso , Cloudsat og Aqua , ved hjælp af forskellige instrumenter til "kvasi-simultaneous" observation af Jorden [4] . Indtil 2014 var det japanske apparat "i spidsen af ​​toget" (foran Aqua), og derefter blev dets plads overtaget af OKO-2-satellitten [5] .

Fungerer

Den 4. juli 2012 præsenterede Japan Space Agency de første billeder transmitteret fra satellitten. Den 10. august blev det annonceret færdiggørelsen af ​​udstyrstest og overgangen til driftstilstand. I september blev der dannet en tidsplan for indsendelse af materialer til interesserede organisationer: Fra januar 2013 begyndte visualiserede temperaturdata at blive leveret, og fra maj geofysiske data. Til dette blev et særligt websted gcom-w1.jaxa.jp lanceret. I oktober blev data opnået af Shizuku gjort tilgængelige for JAMSTEC (Japan Marine Science and Technology Agency) til yderligere meteorologisk brug. Samtidig begyndte samarbejdet med National Institute of Polar Research (NiPR): data om issituationen i Arktis blev leveret fra kredsløb, og NiPR-data om temperaturen på den arktiske is blev brugt til at kalibrere AMSR-2. Siden den 17. maj 2013, efter afslutningen af ​​AMSR-2-kalibreringsperioden, begyndte JAXA at ​​levere otte typer data transmitteret fra kredsløb i behandlet form. Systemet af oceanografiske bøjer, der blev betjent af World Meteorological Organisation, deltog i kalibreringen. Den gennemsnitlige kvadratiske fejl i havtemperaturmålinger var 0,56 °C. Den 12. september blev rekorden for det årlige sommerminimum af arktisk is siden begyndelsen af ​​kontinuerlige rumobservationer (1981) registreret, og i slutningen af ​​september registrerede Shizuku det årlige rekordhøje vintermaksimum for Antarktis havis [5] .

Den 17. oktober 2013 modtog GCOM-projektholdet de prestigefyldte Nikkei Global Environmental Technology Awards for fremragende resultater inden for global jordobservation af Shizuku-rumfartøjet [18] . I februar 2014 annoncerede NOAA brugen af ​​Shizuku-data til at overvåge og studere tropiske cykloner. Siden oktober 2015 er JAXA Realtime Rainfall Watch-systemet til at levere realtidsdata blevet lanceret. Dataene leveres med en fire timers forsinkelse, der er nødvendig for at behandle informationen, der kommer fra satellitten. For adgang er det nok at registrere sig på webstedet for Shizuku-datainformationstjenesten. Den 14. december 2015 annoncerede NASA afslutningen af ​​Aqua -rumfartøjet , som havde været i kredsløb i ni år. Fra det øjeblik forblev AMSR-2-scanningsradiometeret ombord på Shizuka det eneste instrument med en sådan funktionalitet, der fungerede i kredsløb. I maj 2017 blev det annonceret, at på trods af opnåelsen af ​​den planlagte driftslevetid, fungerer Shizuku-rumfartøjet uden kommentarer, og dets levetid forlænges, indtil ressourcen er fuldstændig opbrugt [5] .

Den 12. juni 2017 brød et isbjerg med et areal på omkring 5800 km² af fra Larsen-ishylden ( Antarktisk halvø , Weddellhavet ). Takket være mulighederne i AMSR-2 scanning radiometer, var det muligt at observere dannelsen af ​​et gigantisk isbjerg i "kvasi-realtid" uanset tidspunkt på dagen og vejrforhold [5] .

Enhed og videnskabeligt udstyr

Satellitten er lavet på en standardplatform, som JAXA-eksperter kalder mellemstor: dimensioner med åbne solpaneler og antenner er 5,1 × 17,5 × 3,4 meter. Vægt ved starten af ​​flyvningen 1880 kg, inklusive 151 kg brændstof. EPS - apparatets energisystem - gav ved udgangen af ​​den femårige driftsperiode 4,05 kW, produceret af to solpaneler [4] . EPS har dobbelt redundans og skal sikre driften af ​​satellitten i tilfælde af fejl på ét solcellebatteri [5] . Kapaciteten af ​​de batterier, der giver drift i de skraverede dele af kredsløbet, er 400 Ah [19] .

Triaksial orientering leveres af fire svinghjul, som styres af IRU. IRU'en modtager data fra GPS-enheden og stjernetrackere [5] .

Shizuku transmitterer data i X-båndet 8245 MHz med en hastighed på 10 og 20 Mbps. Til at modtage information benyttes stationerne Svalbard (Norge), Katsuura og Tsukuba (backup) (begge Japan) og det internationale netværk af direkte modtagelsesstationer [4] . Enheden styres via en kommandoradiolink i S-båndet [5] .

AMSR-2

Microwave Scanning Radiometer AMSR-2 ( engelsk  Advanced Microwave Scanning Radiometer - 2 ) er målnyttelasten "Shizuku" [4] .

Målene for AMSR-2-observationen er karakteristika for nedbør, vanddampkoncentrationer, havoverfladetemperatur, vindhastighed, jordfugtighed og sne- og isdækkeparametre. For at gøre dette måler scanneren mikrobølgestråling ved seks frekvenser fra 6,9 til 89 GHz ved hjælp af en parabolantenne med en diameter på 2 m og en masse på 250 kg, som giver scanning af jordens overflade i et bånd på 1450 km bredt (vinkel på incidens 55°) med en periode på 1,5 sek. Det modtagne signal har lodret og vandret polarisering. Det dynamiske område for temperaturmåling er fra 2,7 til 340 K. Opløsningen er fra 5 til 50 km, undersøgelsesperioden for hele planetens overflade er to dage [4] . På tidspunktet for opsendelsen var parabolantennen den største mobilantenne til jordobservation [20] [1] .

Kommentarer

1. ↑ En 4/4D-LC kåbe blev brugt; diameter 4 m, længde 16 m

Noter

1. ↑ 1 2 Mitnick et al., 2013 , s. 135.
2. ↑ 1 2 Masayoshi, Tatsuya, 2013 , s. 35.
3. ↑ Masayoshi, Tatsuya, 2013 , s. 34.
4. ↑ 1 2 3 4 5 6 7 Afanasiev, 2012 , s. 37.
5. ↑ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Kramer .
6. ↑ Emneliste , termisk vakuumtest med sollys blev udført på Engineering Model af højtemperaturstøjkilden (HTS) til AMSR2.
7. ↑ Emneliste , GCOM-W1 sinusformet vibrationstest.
8. ↑ Emneliste , test af implementering af AMSR2 protoflight modelantenne.
9. ↑ Emneliste , AMSR2 protoflight model antenne rotationstest.
10. ↑ Emneliste , EMC-test af protoflight-modellen.
11. ↑ Emneliste , SHIZUKU afslørede for medierne.
12. ↑ Emneliste , "Shizuku" valgt som kaldenavn for Global Change Observation Mission 1st - Water (GCOM-W1).
13. ↑ 1 2 Afanasiev, 2012 , s. 34.
14. ↑ Afanasiev, 2012 , s. 35.
15. ↑ Global Change Observation Mission 1st - Water "SHIZUKU" (GCOM-W1). Billeder af SHIZUKU's Solar Array Paddle Deployment og Orbit Calculation  Resultat . JAXA (18. maj 2012). Hentet 20. april 2018. Arkiveret fra originalen 9. juni 2016.
16. ↑ Global Change Observation Mission 1st - Water "SHIZUKU" (GCOM-W1). AMSR2-  antenneinstallationsbilleder . JAXA (18. maj 2018). Hentet 28. marts 2018. Arkiveret fra originalen 1. januar 2019.
17. ↑ Global Change Observation Mission 1st - Water " SHIZUKU " (GCOM-W1) Kritisk operationsperiode afsluttet  . JAXA (19. maj 2012). Hentet 28. marts 2018. Arkiveret fra originalen 1. januar 2019.
18. ↑ SHIZUKU vinder 2013 Nikkei Global Environmental Technology  Award . JAXA (17. oktober 2013). Hentet 18. april 2018. Arkiveret fra originalen 1. januar 2019.
19. ↑ Masayoshi, Tatsuya, 2013 , s. 33.
20. ↑ Verdens største roterende rumantenne AMSR2  . Global Change Observation Mission - Vand "SHIZUKU" (GCOM-W) . JAXA. Hentet 17. april 2018. Arkiveret fra originalen 17. april 2018.

Litteratur

• I. Afanasiev. Tre "japanske" og "koreanske" i kredsløb // Cosmonautics News  : Journal. - 2012. - Februar ( bind 22 , nr. 7 (354) ). - S. 34-38 .
• Kawaguchi Masayoshi, Yoshida Tatsuya. Regelmæssig observation af Global Change Observation Mission 1st-Water GCOM-W1 (SHIZUKU  )  // NEC Technical Journal : journal. - 2013. - September ( bind 8 , nr. 1 ). - S. 32-35 . Arkiveret fra originalen den 21. april 2018.
• Mitnik L.M., Mitnik M.L., Zabolotskikh E.V. Japansk satellit GCOM-W1: modellering, kalibrering og de første resultater af genopbygning af hav- og atmosfæreparametre  // Moderne problemer med fjernmåling af Jorden fra rummet: tidsskrift. - 2013. - T. 10 , nr. 3 . - S. 135-141 . Arkiveret fra originalen den 21. april 2018.

Links

• Herbert J. Kramer. GCOM (Global Change Observation Mission-Water  ) . EOportal.org. Dato for adgang: 17. april 2018.
• GCOM W1  (engelsk) . N2YO.com. Dato for adgang: 18. april 2018.
• NOAA Operationelt GCOM-W1 AMSR-2  produktsystem . NOAA . Dato for adgang: 19. april 2018.
• GCOM-W1  (engelsk) . EORC. Dato for adgang: 19. april 2018.
• Emneliste  . _ Global Change Observation Mission - Vand "SHIZUKU" (GCOM-W): Emneliste . JAXA (21. april 2018). Hentet 28. marts 2018. Arkiveret fra originalen 21. april 2018.