stringtranslate.com

Объединенная полярная спутниковая система

Художественная иллюстрация спутника NOAA-20

Объединенная полярная спутниковая система ( JPSS ) — это последнее поколение американских полярно-орбитальных, негеосинхронных экологических спутников. JPSS будет предоставлять глобальные экологические данные, используемые в числовых моделях прогнозирования погоды для прогнозов, и научные данные, используемые для мониторинга климата. JPSS поможет в выполнении миссии Национального управления океанических и атмосферных исследований США (NOAA) , агентства Министерства торговли . Данные и изображения, полученные от JPSS, повысят своевременность и точность предупреждений и прогнозов населения о климатических и погодных явлениях, тем самым сокращая потенциальные потери человеческих жизней и имущества и продвигая национальную экономику. JPSS разработана Национальным управлением по аэронавтике и исследованию космического пространства (NASA) для Национального управления океанических и атмосферных исследований (NOAA), которое отвечает за работу JPSS. Планируется, что для созвездия спутников JPSS будет от трех до пяти спутников. Спутники JPSS будут запускаться, а научные данные с JPSS будут обрабатываться системой JPSS – Common Ground System (JPSS-CGS).

Первым спутником в JPSS стал спутник Suomi NPP , запущенный 28 октября 2011 года. За ним последовал JPSS-1, запущенный 18 ноября 2017 года, на три года позже, чем первоначально предполагалось при заключении контракта в 2010 году. [1] 21 ноября 2017 года, после выхода на финальную орбиту, JPSS-1 был переименован в NOAA-20 . [2] Третий спутник был запущен 10 ноября 2022 года [3], и планируется запустить еще два спутника. [4] [5]

Кроме того, эксперимент по передаче калибровки TSI, запущенный на спутнике 3 (STPSat-3) Программы космических испытаний ВВС США 19 ноября 2013 года, также является частью JPSS.

История

В Соединенных Штатах было две основные программы полярно-орбитальных спутников, обе из которых начались в 1960-х годах. Серия POES (Polar Orbiting Operational Environmental Satellite) NOAA и DMSP (Defense Metrological Satellite Program) ВВС США. [6] JPSS была создана Белым домом в феврале 2010 года [7] после реструктуризации роспуска программы Национальной полярно-орбитальной экологической спутниковой системы (NPOESS) . Первоначальная концепция спутниковой орбиты из программы NPOESS была разделена между двумя спонсорскими агентствами: NOAA была поручена ответственность за дневную орбиту, в то время как измерения окружающей среды с утренней орбиты должны были быть получены с помощью Системы метеорологических спутников обороны (DWSS). DWSS была отменена в апреле 2012 года. Военные будут продолжать полагаться на созвездие спутников Программы метеорологических спутников обороны ВВС (DMSP) до тех пор, пока спутники Weather System Follow-on не будут введены в эксплуатацию.

Независимая группа по обзору (IRT) была назначена для проведения независимой оценки всего спутникового предприятия NOAA, включая JPSS. Ее выводы были опубликованы в 2012 году. [8]

Цель

Данные изображений, полученные с помощью Объединенной полярной спутниковой системы, повысят своевременность и точность предупреждений для населения, таких как прогнозы климата, погоды и стихийных бедствий, что позволит сократить потенциальные потери человеческих жизней, имущества и будет способствовать развитию национальной экономики.

JPSS заменит текущие Polar-orbiting Operational Environmental Satellites (POES) , управляемые NOAA, и компонент наземной обработки как POES, так и Defense Meteorological Satellite Program (DMSP) . Эксплуатационные экологические требования с полярной орбиты также удовлетворяются подготовительным проектом NPOESS (NPP) (теперь называемым Suomi National Polar-orbiting Partnership или Suomi NPP или S-NPP), который был запущен 28 октября 2011 года.

Правительство Соединенных Штатов должно предоставить данные из системы JPSS в свободный доступ внутренним и международным пользователям в поддержку обязательств США по Глобальной системе систем наблюдения за Землей (GEOSS) .

Ball Aerospace проводит интеграционное и эксплуатационное тестирование

Инструменты

Спутники JPSS будут нести набор датчиков, предназначенных для сбора метеорологических, океанографических, климатологических и солнечно-геофизических данных о земной поверхности, океанах, атмосфере и околоземном космическом пространстве.

Датчики/инструменты JPSS: [4]

Комплект радиометров для получения видимых инфракрасных изображений (VIIRS)
проводит глобальные видимые и инфракрасные наблюдения параметров суши, океана и атмосферы с высоким временным разрешением. Разработанный на основе прибора MODIS , установленного на спутниках Aqua и Terra Earth Observing System , он имеет значительно лучшую производительность, чем радиометр AVHRR, установленный ранее на спутниках NOAA. [9]
Инфракрасный зондировщик поперечного направления (CrIS)
производит трехмерные профили температуры, давления и влажности с высоким разрешением. Эти профили будут использоваться для улучшения моделей прогнозирования погоды и будут способствовать как краткосрочному, так и долгосрочному прогнозированию погоды. В более длительных временных масштабах они помогут улучшить понимание климатических явлений, таких как Эль-Ниньо и Ла-Нинья . Это совершенно новый инструмент с прорывной производительностью. [10] CrIS представляет собой значительное усовершенствование по сравнению с устаревшим инфракрасным зондом NOAA — инфракрасными зондами высокого разрешения (HIRS) и призван стать аналогом инфракрасного интерферометра атмосферного зондирования (IASI).
Микроволновый эхолот с усовершенствованной технологией (ATMS)
сканер поперечного пути с 22 каналами, обеспечивает зондирующие наблюдения, необходимые для получения профилей температуры и влажности атмосферы для гражданского оперативного прогнозирования погоды, а также непрерывность этих измерений для целей мониторинга климата. Это облегченная версия предыдущих инструментов AMSU и MHS , которые летали на предыдущих спутниках NOAA и NASA, без новых возможностей производительности. [11]
Пакет картографирования и профилирования озонового слоя (OMPS)
Расширенный набор из трех гиперспектральных инструментов расширяет 25-летние записи общего содержания озона и профиля озона. Эти записи используются исследователями по оценке озона и политиками для отслеживания состояния озонового слоя. Улучшенное вертикальное разрешение продуктов данных OMPS позволяет лучше тестировать и контролировать сложную химию, участвующую в разрушении озона вблизи тропосферы. Продукты OMPS в сочетании с прогнозами облачности также помогают производить более точные прогнозы ультрафиолетового индекса. [12] OMPS продолжает давнюю традицию космических измерений озона, начатую в 1970 году со спутника Nimbus 4 и продолжающуюся приборами Solar Backscatter Ultraviolet (SBUV и SBUV/2), Total Ozone Mapping Spectrometer (TOMS) и Ozone Monitoring Instrument (OMI) на различных спутниках NASA, NOAA и международных спутниках. За более чем 30-летний период эксплуатации эти приборы предоставили очень подробную и важную долгосрочную информацию о глобальном распределении озона.
Облака и система лучистой энергии Земли (CERES)
воспринимает как отраженное солнцем, так и испускаемое Землей излучение от верхней части атмосферы до поверхности Земли. Свойства облаков определяются с помощью одновременных измерений другими инструментами JPSS, такими как VIIRS, и приведут к лучшему пониманию роли облаков и энергетического цикла в глобальном изменении климата. [13]
Инструмент радиационного баланса (RBI)
будет измерять отраженный солнечный свет и тепловое излучение, испускаемое Землей. Измерения RBI, который должен был быть запущен на JPSS-2 через JPSS-4, продолжили бы запись, начатую с эксперимента по измерению радиационного баланса Земли и продолженную семью приборами CERES, запущенными между 1998 и 2017 годами . [ требуется обновление ] . Проект был отменен 26 января 2018 года; NASA сослалось на технические, финансовые и временные проблемы, а также на влияние ожидаемого роста стоимости RBI на другие программы. [14]
Эксперимент по переносу калибровки (TCTE) для измерения общей солнечной радиации (TSI)
TCTE — это прибор, измеряющий выход энергии Солнца. Он был размещен на борту спутника US Air Force Space Test Program Satellite-3 (STPSat-3) и запущен 19 ноября 2013 года с космодрома Уоллопс NASA, Уоллопс-Айленд, штат Вирджиния. JPSS смогла воспользоваться этой возможностью совместного использования, чтобы обеспечить недорогой способ поддержания непрерывности наблюдений TSI.
Либера
является продолжением инструментов CERES и назван в честь Либеры, дочери Цереры, римской богини земледелия. Он будет наблюдать за радиационным балансом Земли, анализируя солнечное излучение, входящее в атмосферу Земли, и количество, которое поглощается, отражается или испускается. Это важно для определения того, нагревается ли Земля, охлаждается или находится в равновесии. Либера поможет поддерживать 40-летнюю запись данных о балансе солнечного излучения. [15]

Операции

Наземная система связи и обработки для JPSS известна как JPSS Common Ground System (JPSS CGS) и состоит из сегмента управления, контроля и связи (C3S) и сегмента обработки интерфейсных данных (IDPS). Оба разработаны Raytheon Intelligence and Information Systems (IIS) . IDPS будет обрабатывать спутниковые данные JPSS для предоставления продуктов данных об окружающей среде (также известных как записи данных об окружающей среде или EDR) в центры обработки NOAA и DoD, управляемые правительством США. IDPS обрабатывала EDR, начиная с NPP, и, как планируется, продолжит делать это в течение всего срока службы систем JPSS и WSF-M .

C3S отвечает за управление всеми миссиями JPSS (и потенциально WSF-M) от контроля и статуса космических и наземных активов до обеспечения доставки своевременных, высококачественных данных из космических сегментов (SS) в IDPS для обработки. Кроме того, C3S предоставляет глобально распределенные наземные активы, необходимые для сбора и транспортировки данных миссии, телеметрии и команд между спутниками и местами обработки.

Система JPSS Common Ground System (CGS) объединяет наземные системы гражданской полярной экологической спутниковой программы NOAA-NASA, подготовительного проекта NPOESS (NPP) и системы оборонных метеорологических спутников ВВС (DWSS) в единую общую систему, которая удовлетворит потребности США и партнеров в международных спутниках мониторинга окружающей среды с полярной орбиты.

Спутники

В настоящее время действуют два спутника NOAA-20 и NOAA-21 , которые были разработаны в рамках JPSS, но с этой программой связаны и два других спутника.

Суоми Национальное полярно-орбитальное партнерство

Национальное полярно-орбитальное партнерство Суоми ( Suomi NPP ), ранее известное как подготовительный проект ( NPP ) Национальной полярно-орбитальной эксплуатационной экологической спутниковой системы ( NPOESS ) и NPP-Bridge, имеет почти идентичную конструкцию с NOAA-20 и разделяет с ним некоторые наземные системы, но оно не было разработано как часть JPSS. Первоначально оно было предложено как спутник для проверки концепции, а теперь поддерживает операции NOAA и DoD. Suomi NPP был запущен с авиабазы ​​Ванденберг в Калифорнии 28 октября 2011 года в 09:48 по Гринвичу. [16] [17] Это первое использование в полете наземной системы JPSS и ключевых датчиков, которые находятся на NOAA-20, и это послужило как снижением риска, так и ранней возможностью полета для программы JPSS.

Эксперимент по переносу калибровки полного солнечного излучения

Кроме того, эксперимент по передаче калибровки полного солнечного излучения (TSI) , запущенный на спутнике US Air Force Space Test Program Satellite-3 ( STPSat-3 ) 19 ноября 2013 года, является экспериментальной полезной нагрузкой в ​​системе JPSS. Это инструмент, который измеряет выход солнечной энергии и был запущен в качестве возможности совместного использования для поддержания непрерывности наблюдений TSI.

JPSS-1 / NOAA-20

NOAA-20 (JPSS-1) запущен 18 ноября 2017 года. На NOAA-20 размещены следующие инструменты: (1) VIIRS, (2) CrIS, (3) ATMS, (4) OMPS-N и (5) CERES. [4]

JPSS-2 / NOAA-21

NOAA-21 (JPSS-2) запущен 10 ноября 2022 года. На NOAA-21 размещены следующие инструменты: (1) VIIRS, (2) CrIS, (3) ATMS и (4) OMPS-N. [4]

ДЖПСС-4

Запуск JPSS-4 запланирован на 2027 год. [18] JPSS-4 будет нести обновленные версии: (1) VIIRS, (2) CrIS, (3) ATMS, (4) OMPS-N и (5)Libera.

ДЖПСС-3

Запуск JPSS-3 запланирован на 2032 год. [18] Как и JPSS-4, JPSS-3 будет нести обновленные версии: (1) VIIRS, (2) CrIS, (3) ATMS и (4) OMPS-N.

Крупные подрядчики

Болл Аэрокосмический

Корпорация Ball Aerospace & Technologies Corp. (BATC) из Боулдера, штат Колорадо, является подрядчиком по созданию космических аппаратов для спутника JPSS-1 [19] и прибора Ozone (OMPS) по программе JPSS и NPP. [20]

Нортроп Грумман

Компания Northrop Grumman Innovation Systems из Даллеса, штат Вирджиния, была выбрана для строительства космического корабля JPSS-2. [19]

Компания Northrop Grumman Aerospace Systems (NGAS) из Азусы, штат Калифорния, является разработчиком и производителем усовершенствованного микроволнового зонда (ATMS), устаревшего прибора, который ранее использовался в миссии NPP. [21]

Компания Northrop Grumman Aerospace Systems (NGAS) из Редондо-Бич, штат Калифорния, является разработчиком и производителем Системы измерения энергии облаков и излучения Земли (CERES), устаревшего прибора, ранее использовавшегося на спутниках Системы наблюдения за Землей (EOS) НАСА. [22]

Компания Raytheon

Компания Raytheon Intelligence and Information Systems (IIS) из Авроры, штат Колорадо, является генеральным подрядчиком для JPSS Common Ground System (CGS), основные компоненты которой, необходимые для работы космического корабля NPP, были доставлены. Системы обработки интерфейсных данных (IDPS) были установлены на двух правительственных обрабатывающих объектах США, известных как метеорологические центры.

Компания Raytheon Space and Airborne Systems (SAS) из Эль-Сегундо, штат Калифорния, является разработчиком и производителем набора радиометров для визуализации в видимом инфракрасном диапазоне (VIIRS). [23]

L3Харрис

Подразделение L3Harris Technologies в Форт-Уэйне, штат Индиана , является разработчиком и производителем прибора Cross-track Infrared Sounder (CrIS), который планируется запустить в первой и второй совместных полярных спутниковых системах (JPSS-1 и JPSS-2). [24]

Ссылки

  1. ^ "Joint Polar Satellite System Launch News". 16 ноября 2017 г. Получено 17 ноября 2017 г.
  2. ^ "JPSS-1 получил новое имя: NOAA-20" . Получено 1 декабря 2017 г. .
  3. ^ Гебхардт, Крис (10 ноября 2022 г.). «Ракета Atlas прощается с Калифорнией, пока ULA готовится к Vulcan». NASASpaceFlight . Получено 10 ноября 2022 г.
  4. ^ abcd "JPSS Mission and Instruments". NESDIS . NOAA . Получено 12 ноября 2022 г. .
  5. ^ Foust, Jeff (30 мая 2018 г.). "NOAA объявляет о запуске первого метеорологического спутника JPSS". Spacenews . Получено 8 июня 2018 г.
  6. ^ "NOAA-20 - Спутниковые миссии - Каталог eoPortal". directory.eoportal.org . Получено 22.03.2018 .
  7. ^ "Реструктуризация Национальной полярно-орбитальной системы эксплуатационных экологических спутников" (PDF) . NOAA . 1 февраля 2010 г. Архивировано из оригинала (PDF) 2013-02-14.
  8. ^ "Отчет независимой группы экспертов NOAA NESDIS" (PDF) . 1 июля 2012 г. Архивировано из оригинала (PDF) 27.12.2012.
  9. ^ «The Visible Infrared Imaging Radiometer Suite». NASA Goddard Spaceflight Center. Получено: 22 июня 2017 г.
  10. ^ "The Cross-track Infrared Sounder." Архивировано 2011-08-07 в Wayback Machine NASA Goddard Spaceflight Center. Получено: 22 июня 2017.
  11. ^ Передовая технология микроволнового зондирования NASA Goddard Spaceflight Center. Получено: 22 июня 2017 г.
  12. ^ "Ozone Mapper Profiler Suite". NASA Goddard Spaceflight Center. Получено: 22 июня 2017 г.
  13. ^ "Clouds and Earth's Radiant Energy System". Архивировано 20 октября 2011 г. в Wayback Machine NASA Goddard Spaceflight Center. Получено: 22 июня 2017 г.
  14. ^ "NASA отменяет запуск датчика Earth Science в 2021 году". NASA.gov . 26 января 2018 г. . Получено 28 января 2018 г. .
  15. ^ "Либера" . Проверено 15 декабря 2022 г.
  16. ^ "Suomi NPP Launch Information". NASA . 2011-10-28 . Получено 2016-12-19 .
  17. ^ Амос, Джонатан (28 октября 2011 г.). "Запуски метеорологических и климатических спутников NPP". BBC News . Получено 28 октября 2011 г.
  18. ^ ab "NOAA-21 работает". NOAA . 8 ноября 2023 г. . Получено 8 ноября 2023 г. .
  19. ^ ab "Orbital ATK Snatches JPSS Business From Ball". SpaceNews. Получено: 24 марта 2015 г.
  20. ^ "Ozone Mapping and Profiler Suite". NOAA . Получено: 6 апреля 2014 г.
  21. ^ "Advanced Technology Microwave Sounder". NOAA . Получено: 5 апреля 2014 г.
  22. ^ "Первый спутниковый прибор JPSS-1, интегрированный с космическим аппаратом". NOAA . Получено: 5 апреля 2014 г.
  23. ^ "Спутниковый прибор NOAA JPSS-1 для получения изображений успешно интегрирован на космический аппарат". NOAA . Получено: 5 апреля 2014 г.
  24. ^ "Инфракрасный зондировщик поперечного направления". NOAA . Получено: 6 апреля 2014 г.

Дальнейшее чтение

  1. Национальная служба экологических спутниковых данных и информации - Объединенная полярная спутниковая система (архив)
  2. Хекманн, Гэри (2011-01-26). "Особенности развернутой системы общего заземления NPP-JPSS-DWSS". Американское метеорологическое общество . Получено 2016-12-18 .
  3. http://www.ll.mit.edu/publications/journal/pdf/vol18_no2/18_2_4_Fischer.pdf
  4. [1]
  5. https://web.archive.org/web/20110725062022/http://www.oso.noaa.gov/history/future-polar.htm

Внешние ссылки