Специальный сенсорный микроволновый/визуализатор (SSM/I) представляет собой семиканальную, четырехчастотную, линейно поляризованную пассивную микроволновую радиометрическую систему. [1] Он установлен на борту спутников Блок 5D-2 Программы метеорологических спутников обороны ВВС США (DMSP). Прибор измеряет поверхностные/атмосферные микроволновые яркостные температуры (TBs) на частотах 19,35, 22,235, 37,0 и 85,5 ГГц. Четыре частоты дискретизируются как в горизонтальной, так и в вертикальной поляризации , за исключением 22 ГГц, которая дискретизируется только в вертикальной. [2]
SSM/I был очень успешным инструментом, заменив конструкции поперечных и Дике радиометров предыдущих систем. Его комбинация конструкции вращающегося сканирования с постоянным углом и радиометра полной мощности стала стандартом для пассивных микроволновых визуализаторов, например, TRMM Microwave Imager, AMSR.
Его предшественник, сканирующий многоканальный микроволновый радиометр (SMMR), предоставил схожую информацию. Его преемник, специальный сенсорный микроволновый визуализатор / зонд ( SSMIS ), представляет собой усовершенствованную одиннадцатиканальную восьмичастотную систему.
Наряду со своим предшественником SMMR, SSM/I пополняет архив мировых разработок в области пассивной микроволновой продукции с конца 1978 года по настоящее время.
Информация в измерениях SSM/I TBs позволяет извлекать четыре важных метеорологических параметра над океаном: скорость ветра у поверхности (обратите внимание, скаляр, а не вектор ), общий столбчатый водяной пар , общий столбчатый жидкий облачный поток ( жидкий путь воды ) и осадки. Однако точное и количественное измерение этих параметров из SSM/I TBs является нетривиальной задачей. Изменения в метеорологических параметрах значительно изменяют TBs. Наряду с извлечениями в открытом океане также возможно извлечь количественно надежную информацию о морском льде , [3] снежном покрове на суше и осадках над сушей.
Спутники Block 5D-2 находятся на круговых или почти круговых солнечно-синхронных и околополярных орбитах на высоте 833 км с наклонениями 98,8° и орбитальными периодами 102,0 минуты, каждый из которых совершает 14,1 полных оборота в день. Направление сканирования слева направо с активными измерениями сцены, лежащими на ± 51,2 градуса относительно направления движения космического корабля F8 вперед (F10–F15) или назад (F8). Это приводит к номинальной ширине полосы обзора 1394 км, что позволяет частое наземное покрытие, особенно на более высоких широтах. Все части земного шара на широтах более 58° покрываются по крайней мере дважды в день, за исключением небольших неизмеренных круговых секторов 2,4° вокруг полюсов. Крайние полярные регионы (> 72° с.ш. или ю.ш.) получают покрытие с двух или более пролетов как с восходящей, так и с нисходящей орбиты каждый день.
Скорость вращения SSM/I обеспечивает период 1,9 с, в течение которого точка подспутника космического аппарата DMSP проходит 12,5 км. Каждое сканирование 128 дискретных, равномерно распределенных радиометрических выборок берутся на двух каналах 85 ГГц, а при альтернативном сканировании 64 дискретных выборки берутся на оставшихся 5 каналах с более низкой частотой. Разрешение определяется пределом Найквиста и вкладом поверхности Земли в полосу пропускания 3 дБ сигнала на заданной частоте (см. таблицу). Направление радиометра пересекает поверхность Земли под номинальным углом падения 53,1 градуса, измеренным от локальной нормали к Земле.
SMMR был запущен на спутниках Seasat и NASA Nimbus 7 в 1978 году. Seasat проработал всего несколько месяцев, пока на спутнике не произошло короткое замыкание, которое прервало миссию, в то время как Nimbus 7 неожиданно проработал 9 лет, передавая данные до 1987 года.
SSM/I работал практически непрерывно на полетах Block 5D-2 F8-F15 (не F9) с июня 1987 года. Опасения по поводу производительности радиометра во всем диапазоне условий космической среды привели к отключению прибора F8 в начале декабря 1987 года, чтобы избежать перегрева. Канал вертикальной поляризации 85 ГГц не включился в январе 1988 года. Анализ показал недостаточную теплозащиту радиометров датчика из-за чрезмерного нагрева в перигелии . Горизонтальная поляризация 85 ГГц впоследствии имела значительное увеличение радиометрических ошибок и была отключена летом 1988 года.
Запуск следующего SSM/I на борту спутника F10 состоялся 1 декабря 1990 года, но не был полностью успешным. Взрыв ракеты-носителя оставил F10 на эллиптической орбите. Угол падения оси прицеливания F10 SSM/I будет меняться по отношению к Земле на каждом витке, и это также изменит площадь поверхности Земли, наблюдаемую радиометром. Отклонения угла падения до 1,4° были довольно большими и могли бы изменить отклики нескольких геофизических алгоритмов, если бы их не принимать во внимание. Кроме того, связанные с этим изменения ширины полосы обзора от минимума 1226 км в перигее до 1427 км в апогее изменили количество излучения, наблюдаемого радиометрами F10 SSM/I. Некруговая орбита также вызвала небольшую прецессию времени пересечения экватора F10 на 50 секунд в неделю.
Запуск тепловизора F12 был отложен (космический аппарат не входил в последовательность сборки DMSP) из-за неисправного SSM/I. Однако дополнительное время и затраты, потраченные на устранение проблемы, не помогли. SSM/I не смог «раскрутиться» после запуска, и, следовательно, данные с этого прибора были недоступны. SSM/I на F11, F13, F14 и F15 предоставили превосходные данные.
До того, как F8 был выведен из эксплуатации, он помогал в исследованиях по измерению пассивных микроволн при более высоких углах падения на Землю (т.е. > 51 градуса). Увеличение угла позволило бы использовать большую ширину полосы обзора, что дало бы большее покрытие на поверхности Земли. Эксперимент по наклону F8 (см. ссылки) проводился с 25 июня по 13 июля 1993 года.
F17, F18 и F19 оснащены SSMIS .
{{cite web}}: CS1 maint: неподходящий URL ( ссылка )