NOAA-15 , также известный как NOAA-K до запуска, является действующим, полярно-орбитальным спутником серии Television Infrared Observation Satellite (TIROS), предоставленным NASA , для прогнозирования погоды, эксплуатируемым Национальным управлением океанических и атмосферных исследований (NOAA). NOAA-15 был последним в серии Advanced TIROS-N (ATN). Он оказывал поддержку мониторингу окружающей среды , дополняя программу геостационарных эксплуатационных экологических спутников NOAA/NESS (GOES). [2]
Он был запущен ракетой -носителем Titan 23G 13 мая 1998 года в 15:52:04 UTC с авиабазы Ванденберг , на космодроме Ванденберг 4 (SLW-4W), NOAA-15 заменил выведенный из эксплуатации NOAA-12 на послеобеденной орбите, пересекающей экватор , и в 2021 году находится в полурабочем состоянии на солнечно-синхронной орбите (SSO) на высоте 808,0 км над Землей , совершая оборот каждые 101,20 минуты. [6]
Целью полярно-орбитальной программы NOAA/NESS является предоставление выходных продуктов, используемых в метеорологическом прогнозировании и предупреждении, океанографических и гидрологических службах и мониторинге космической среды. Космический аппарат NOAA-I Advanced TIROS-N основан на космическом аппарате Defense Meteorological Satellite Program (DMSP Block 5D) и является модифицированной версией космического аппарата TIROS-N ( NOAA-1 to NOAA-5 ). Структура космического аппарата состоит из четырех компонентов: 1° Поддержка системы реакции (RSS); 2° Модуль поддержки оборудования (ESM), который был расширен по сравнению с конструкцией TIROS-N; 3° Платформа крепления приборов (IMP); и 4° Солнечная батарея (SA). [2]
Все приборы расположены на ESM и IMP. Питание космического корабля обеспечивается системой прямой передачи энергии от одной солнечной батареи, которая состоит из восьми панелей солнечных элементов . Система питания для Advanced TIROS-N была модернизирована по сравнению с предыдущей конструкцией TIROS-N . Подсистема определения и управления ориентацией на орбите (ADACS) обеспечивает трехосное управление наведением путем управления крутящим моментом в трех взаимно ортогональных колесах импульса с входными данными от узла датчика Земли (ESA) для обновления тангажа, крена и рыскания. ADACS управляет ориентацией космического корабля таким образом, чтобы ориентация трех осей поддерживалась в пределах ± 0,2°, а тангаж, крен и рыскание в пределах 0,1°. ADACS состоит из узла датчика Земли (ESA), узла датчика Солнца (SSA), четырех узлов реактивных колес (RWA), двух катушек крена/рыскания (RYC), двух катушек крутящего момента тангажа (PTC), четырех гироскопов и компьютерного программного обеспечения для обработки данных. [7]
Инструменты были запущены для получения изображений и измерения атмосферы Земли , ее поверхности и облачного покрова , включая излучение Земли, атмосферный озон, распределение аэрозолей, температуру поверхности моря , вертикальную температуру и профили воды в тропосфере и стратосфере; измерение потока протонов и электронов на высоте орбиты и сбор данных с удаленной платформы, а также для SARSAT . Они включали: 1° усовершенствованный шестиканальный усовершенствованный радиометр с очень высоким разрешением (AVHRR/3); 2° усовершенствованный инфракрасный зонд высокого разрешения (HIRS/3); 3° поисково-спасательная спутниковая система слежения ( SARSAT ), которая состоит из поисково-спасательного ретранслятора (SARR) и поисково-спасательного процессора (SARP-2); 4° предоставленная Францией/CNES усовершенствованная система сбора данных ARGOS (DCS-2); и 5° усовершенствованные микроволновые зондирующие устройства (AMSU), которые заменили предыдущие приборы MSU и SSU и стали первыми в серии NOAA, поддерживающими специализированные микроволновые измерения температуры, влажности, поверхности и гидрологические исследования в облачных регионах, где возможности видимых и инфракрасных приборов снизились. [8]
AVHRR/3 на усовершенствованной серии TIROS-N NOAA KN метеорологических спутников на полярной орбите является улучшенным инструментом по сравнению с предыдущими AVHRR. AVHRR/3 добавляет шестой канал и является сканирующим инструментом поперечного направления, обеспечивающим получение изображений и радиометрических данных в видимом, ближнем ИК и инфракрасном диапазонах одной и той же области на Земле . Данные из видимого и ближнего ИК каналов предоставляют информацию о растительности, облаках, снеге и льду. Данные из ближнего ИК и теплового каналов предоставляют информацию о температуре поверхности суши и океана и радиационных свойствах облаков. Одновременно может передаваться только пять каналов, при этом каналы 3A и 3B переключаются для работы день/ночь. Инструмент выдает данные в режиме передачи изображений высокого разрешения (HRPT) с разрешением 1,1 км или в режиме автоматической передачи изображений (APT) с пониженным разрешением 4 км. AVHRR/3 сканирует 55,4° на линию сканирования по обе стороны орбитальной трассы и сканирует 360 линий в минуту. Шесть каналов: 1) канал 1, видимый (0,58–0,68 мкм); 2) канал 2, ближний ИК (0,725–1,0 мкм); 3) канал 3A, ближний ИК (1,58–1,64 мкм); 4) канал 3B, инфракрасный (3,55–3,93 мкм); 5) канал 4, инфракрасный (10,3–11,3 мкм); и 6) канал 5 (11,5–12,5 мкм). [9]
Улучшенный инфракрасный зонд High Resolution Infrared Sounder/3 (HIRS/3) на усовершенствованной серии метеорологических спутников NOAA KN серии Advanced TIROS-N (ATN) представляет собой 20-канальный спектрометр с пошаговым сканированием в видимом и ИК-диапазоне, предназначенный для определения профилей температуры и влажности атмосферы. Прибор HIRS/3 в основном идентичен прибору HIRS/2, использовавшемуся на предыдущих космических аппаратах, за исключением изменений в шести спектральных диапазонах для повышения точности зондирования. HIRS/3 используется для определения содержания водяного пара , озона и жидкой воды в облаках . Прибор сканирует 49,5° по обе стороны орбитальной траектории с разрешением на местности в надире 17,4 км. Прибор производит 56 IFOV для каждой линии сканирования длиной 1125 км на расстоянии 42 км между IFOV вдоль траектории. Прибор состоит из 19 ИК- и 1 видимого канала с центрами на 14,95, 14,71, 14,49, 14,22, 13,97, 13,64, 13,35, 11,11, 9,71, 12,45, 7,33, 6,52, 4,57, 4,52, 4,47, 4,45, 4,13, 4,0, 3,76 и 0,69 мкм. [10]
AMSU — это новый инструмент на серии операционных метеорологических спутников Advanced TIROS-N (ATN) NOAA KN. AMSU состоит из двух функционально независимых блоков, AMSU-A и AMSU-B. AMSU-A — это инструмент линейного сканирования, предназначенный для измерения яркости сцены в 15 каналах в диапазоне от 23,8 до 89 ГГц для получения профилей температуры атмосферы от поверхности Земли до высоты давления около 3 миллибар . Инструмент представляет собой систему полной мощности с полем зрения (FOV) 3,3° в точках половинной мощности. Антенна обеспечивает поперечное сканирование 50 градусов по обе стороны от орбитальной траектории в надире с общим количеством 30 IFOV на линию сканирования. AMSU-A калибруется на борту с использованием черного тела и космоса в качестве эталонов. AMSU-A физически разделен на два отдельных модуля, которые независимо взаимодействуют с космическим аппаратом. AMSU-A1 содержит все 5-мм кислородные каналы (каналы 3-14) и канал 80 ГГц. Модуль AMSU-A2 состоит из двух низкочастотных каналов (каналы 1 и 2). 15 каналов имеют центральную частоту (ГГц) на: 23,8, 31,4, 50,3, 52,8, 53,6, 54,4, 54,94, 55,5, шесть на 57,29 и 89. [11]
AMSU — это новый инструмент на серии операционных метеорологических спутников Advanced TIROS-N (ATN) NOAA KN. AMSU состоит из двух функционально независимых блоков, AMSU-A и AMSU-B. AMSU-B — это инструмент линейного сканирования, предназначенный для измерения яркости сцены в пяти каналах в диапазоне от 89 ГГц до 183 ГГц для расчета профилей водяного пара в атмосфере. AMSU-B — это система полной мощности с полем обзора 1,1° в точках половинной мощности. Антенна обеспечивает поперечное сканирование, сканируя 50° по обе стороны орбитальной траектории с 90 IFOV на линию сканирования. Бортовая калибровка выполняется с использованием черных мишеней и пространства в качестве опорных точек. Каналы AMSU-B на центральной частоте (ГГц): 90, 157 и 3 канала на 183,31. [12]
SEM-2 на усовершенствованной серии TIROS-N (ATN) NOAA KN метеорологических спутников на полярной орбите обеспечивает измерения для определения населения радиационных поясов Земли и данные об осадках заряженных частиц в верхних слоях атмосферы в результате солнечной активности . SEM-2 состоит из двух отдельных датчиков: детектора полной энергии (TED) и детектора протонов/электронов средней энергии (MEPED). Кроме того, SEM-2 включает в себя общий блок обработки данных (DPU). TED использует восемь запрограммированных электростатических анализаторов изогнутых пластин для выбора типа и энергии частиц и детекторы Channeltron для измерения интенсивности в выбранных энергетических диапазонах. Диапазон энергий частиц составляет от 50 эВ до 20 кэВ. MEPED обнаруживает протоны , электроны и ионы с энергиями от 30 кэВ до нескольких десятков МэВ. MEPED состоит из четырех направленных твердотельных детекторных телескопов и четырех всенаправленных датчиков. DPU сортирует и подсчитывает события, а результаты мультиплексируются и включаются в спутниковую телеметрическую систему. После получения на земле данные SEM-2 отделяются от остальных данных и отправляются в Лабораторию космической среды NOAA в Боулдере, штат Колорадо , для обработки и распространения. [13]
SBUV /2 на усовершенствованной серии метеорологических спутников NOAA KN серии Advanced TIROS-N (ATN) представляет собой двойной монохроматорный ультрафиолетовый решетчатый спектрометр для измерений стратосферного озона. SBUV/2 предназначен для измерения яркости сцены и солнечной спектральной освещенности в ультрафиолетовом спектральном диапазоне от 160 до 406 нм. Измерения проводятся в дискретном режиме или режиме развертки. В дискретном режиме измерения проводятся в 12 спектральных диапазонах, из которых выводятся общее содержание озона и вертикальное распределение озона. В режиме развертки непрерывное спектральное сканирование от 160 до 406 нм выполняется в первую очередь для расчета ультрафиолетовой солнечной спектральной освещенности. 12 спектральных каналов (мкм): 252,0, 273,61, 283,1, 287,7, 292,29, 297,59, 301,97, 305,87, 312,57, 317,56, 331,26 и 339,89. [14]
SARSAT на усовершенствованной серии TIROS-N NOAA KN метеорологических спутников на полярной орбите предназначен для обнаружения и определения местоположения аварийных локаторов (ELT) и аварийных радиомаяков-указателей местоположения (EPIRB). Приборы SARSAT состоят из двух элементов: поисково-спасательного ретранслятора (SARR) и поисково-спасательного процессора (SARP-2). SARR представляет собой радиочастотную (РЧ) систему, которая принимает сигналы от аварийных наземных передатчиков в трех диапазонах очень высоких частот (VHF/ UHF ) (121,5 МГц, 243 МГц и 406,05 МГц) и преобразует, мультиплексирует и передает эти сигналы на частоте L-диапазона (1,544 ГГц) на местные поисково-спасательные станции (LUT или локальные пользовательские терминалы) на земле. Местоположение передатчика определяется путем извлечения доплеровской информации из ретранслируемого сигнала на LUT. SARP-2 — это приемник и процессор, который принимает цифровые данные от аварийных наземных передатчиков на УВЧ и демодулирует, обрабатывает, сохраняет и передает данные в SARR, где они объединяются с тремя сигналами SARR и передаются через частоту L-диапазона на местные станции. [15]
DCS-2 на усовершенствованной серии метеорологических спутников NOAA KN TIROS-N (ATN) представляет собой систему произвольного доступа для сбора метеорологических данных с платформ in situ (подвижных и стационарных). DCS-2 ARGOS собирает телеметрические данные с помощью односторонней радиочастотной связи с платформ сбора данных (таких как буи, свободно плавающие шары и удаленные метеостанции) и обрабатывает входные данные для хранения на борту и последующей передачи с космического корабля. Для свободно плавающих платформ система DCS-2 определяет положение с точностью от 5 до 8 км RMS и скорость с точностью от 1,0 до 1,6 м/с RMS. DCS-2 измеряет частоту и время входящего сигнала. Отформатированные данные хранятся на спутнике для передачи на станции NOAA. Данные DCS-2 извлекаются из данных GAC с помощью NOAA/ NESDIS и отправляются в центр Argos в CNES во Франции для обработки, распространения среди пользователей и архивирования. [16]
TIP форматирует низкоскоростные приборы и телеметрию на ленточные магнитофоны и прямое считывание. MIRP обрабатывает высокоскоростные данные AVHRR на ленточные магнитофоны (GAC) и прямое считывание (HRPT и LAC). Бортовые магнитофоны могут хранить 110 минут GAC, 10 минут HRPT и 250 минут TIP. [17]
Частота передачи автоматической передачи изображений (APT) составляет 137,62 МГц. Из-за проблем с антеннами с высоким коэффициентом усиления передатчика S-диапазона , NOAA-15 был настроен на передачу изображений с высоким разрешением (HRPT) с использованием всенаправленной антенны передатчика S-диапазона № 2 (1702,5 МГц). [18] Проблемы с антеннами были связаны с термическим напряжением, вызывающим поломку внутренних компонентов. [19]
22 июля 2019 года NOAA-15 начал передавать поврежденные данные. [20] Причиной, по-видимому, является нестабильность сканирующего двигателя датчика AVHRR. [21] Согласно официальному пресс-релизу NOAA, 23 июля 2019 года в 04:00 UTC потребление тока этим двигателем резко возросло, как и температура двигателя. Кроме того, датчик перестал выдавать данные. NOAA заявляет, что это соответствует остановке двигателя и может быть постоянным. [21] 25 июля 2019 года двигатель AVHRR самопроизвольно восстановился. 30 июля 2019 года двигатель AVHRR потерпел еще одну поломку, соответствующую остановке двигателя. [22] Согласно предыдущему заявлению NOAA, восстановление маловероятно:
По состоянию на ~00:00 UTC 30 июля 2019 года (День года (DOY) 211) ток двигателя AVHRR снова начал резко расти, достигнув насыщения выше 302 мА в ~06:00 UTC. Прибор снова больше не выдает данные и может быть остановлен. Текущий план — оставить прибор включенным, поскольку эта проблема может быть прерывистой.
AVHRR работал в штатном режиме и выдавал качественные данные до 18 октября 2022 года, когда снова возникла проблема с двигателем сканирования AVHRR. [23]
Ток двигателя сканирования NOAA-15 AVHRR начал демонстрировать признаки нестабильности 18 октября примерно в 18:00Z, когда ток начал постепенно расти с примерно 205 мА до примерно 250 мА, где он оставался до 24 октября. Примерно в 00:00Z 24 октября ток снова начал расти в течение дня, достигнув пика около 302 мА 25 октября. Температура двигателя сканирования начала расти примерно в то же время и в настоящее время устойчиво составляет ~29 °C. Прибор все еще выдает данные, но он сильно деградировал. Такое поведение может быть признаком надвигающейся остановки двигателя сканирования, но требует дальнейшего изучения. Варианты восстановления ограничены.
В данной статье использован текст из этого источника, находящегося в общественном достоянии .В данной статье использован текст из этого источника, находящегося в общественном достоянии .В данной статье использован текст из этого источника, находящегося в общественном достоянии .В данной статье использован текст из этого источника, находящегося в общественном достоянии .В данной статье использован текст из этого источника, находящегося в общественном достоянии .В данной статье использован текст из этого источника, находящегося в общественном достоянии .В данной статье использован текст из этого источника, находящегося в общественном достоянии .В данной статье использован текст из этого источника, находящегося в общественном достоянии .В данной статье использован текст из этого источника, находящегося в общественном достоянии .В данной статье использован текст из этого источника, находящегося в общественном достоянии .В данной статье использован текст из этого источника, находящегося в общественном достоянии .В данной статье использован текст из этого источника, находящегося в общественном достоянии .В данной статье использован текст из этого источника, находящегося в общественном достоянии . В статье использован текст из этого источника, находящегося в общественном достоянии .В данной статье использован текст из этого источника, находящегося в общественном достоянии .