Sentinel-3 — серия тяжелых спутников наблюдения Земли, разработанная Европейским космическим агентством в рамках программы «Коперник» . [4] [5] [6] В настоящее время (по состоянию на 2020 год) состоит из 2 спутников: Sentinel-3A и Sentinel-3B . После первоначального ввода в эксплуатацию каждый спутник был передан ЕВМЕТСАТ для выполнения обычного этапа эксплуатации миссии. Два повторяющихся спутника — Sentinel-3C и Sentinel-3D — появятся примерно в 2025 и 2028 годах соответственно, чтобы обеспечить непрерывность миссии Sentinel-3. [7]
Каждый спутник Sentinel-3 рассчитан на работу в течение семи лет на солнечно-синхронной низкой околоземной орбите и использует несколько датчиков для измерения топографии, температуры, морских экосистем, качества воды, загрязнения и других характеристик для прогнозирования состояния океана, а также мониторинга окружающей среды и мониторинга.
14 апреля 2008 года Европейское космическое агентство и Thales Alenia Space подписали контракт на сумму 305 миллионов евро на строительство первого GMES Sentinel-3 в Космическом центре Манделье в Каннах . [8] Бруно Беррути возглавлял команду, которая отвечала за доставку спутников Copernicus Sentinel-3 с чертежной доски на орбиту. [9] Спутниковая платформа была доставлена во Францию для окончательной интеграции в 2013 году. [10] Системы связи были завершены компанией Thales Alenia Space España в начале 2014 года. [11]
Впоследствии Sentinel-3A был запущен 16 февраля 2016 года на корабле «Рокот» с космодрома Плесецк , расположенного недалеко от Архангельска, Россия. [12] [13] За этим первым запуском последовал запуск Sentinel-3B 25 апреля 2018 года, также на борту «Рокота». [14] Каждый спутник рассчитан на работу в течение 7 лет. [15]
Основная цель миссии Sentinel-3 — точное измерение топографии морской поверхности , температуры суши и морской поверхности , а также цвета поверхности суши и океана для поддержки систем прогнозирования состояния океана, а также для мониторинга окружающей среды и климата. [4] [6] [5] Sentinel-3 основывается непосредственно на наследии спутников ERS-2 и Envisat . Данные в режиме, близком к реальному времени, будут предоставляться для прогнозирования состояния океана, составления карт морского льда и услуг по обеспечению безопасности на море о состоянии поверхности океана, включая температуру поверхности, морские экосистемы , качество воды и мониторинг загрязнения . [6]
Пара спутников Sentinel-3 обеспечит короткое время повторного посещения — менее двух дней для инструмента OLCI и менее одного дня для SLSTR на экваторе. Это будет достигнуто за счет совместного использования спутников Sentinel-3A и Sentinel-3B. [12] Орбита спутника обеспечивает 27-дневное повторение топографического пакета с 4-дневным подциклом. [6]
Цели миссии: [4] [6]
Sentinel-3 использует несколько сенсорных инструментов: [4] [6]
SLSTR (Радиометр температуры поверхности моря и суши) определяет глобальную температуру поверхности моря с точностью лучше 0,3 К (0,3 ° C; 0,5 ° F). Он осуществляет измерения в девяти спектральных каналах и двух дополнительных диапазонах, оптимизированных для мониторинга пожаров. Первые шесть спектральных диапазонов охватывают видимый и ближний инфракрасный спектр (VNIR), а также коротковолновый инфракрасный спектр (SWIR); VNIR для диапазонов с 1 по 3 и SWIR для диапазонов с 4 по 6. [16] Эти шесть диапазонов имеют пространственное разрешение 500 м (1600 футов), а диапазоны с 7 по 9, а также два дополнительных диапазона имеют пространственное разрешение 1 км (0,6 мили). [16] Для прибора SLSTR на Sentinel 3 бортовая калибровка является одной из наиболее вредных задач для тепловых и инфракрасных каналов. Этот инструмент имеет два черных тела , которые были выбраны: одно с более низкой температурой, чем предполагалось, и одно с более высокой температурой. Следовательно, диапазон между высокими и низкими температурами этих черных тел измеряет температуру поверхности океана. [17]
OLCI (инструмент цвета океана и суши) — это спектрометр среднего разрешения , который использует пять камер для обеспечения широкого поля зрения. OLCI представляет собой сканер вдоль пути или «метлой» , что означает, что массив датчиков расположен перпендикулярно траектории полета. [18] Этот метод по существу устраняет искажение масштаба вблизи края изображения, которое характерно для сканеров, расположенных поперек трека или сканеров с метлой . OLCI имеет 21 спектральный диапазон с длинами волн от оптического до ближнего инфракрасного диапазона. [19] Полосы различаются по ширине от 400 до 1020 нм и служат для различных целей, включая измерение поглощения водяного пара , уровня аэрозолей и поглощения хлорофилла . [19] SLSTR и OLCI — это оптические приборы с перекрытием траектории полосы обзора, что позволяет использовать новые комбинированные приложения. Из-за факторов изменения климата внутренние прибрежные районы стали предметом повышенного беспокойства, и с 2002 по 2012 год спектрометр визуализации среднего разрешения (MERIS) предоставлял качественные наблюдения для анализа. OLCI является усовершенствованием MERIS, поскольку он оснащен шестью дополнительными спектральными диапазонами, более высоким соотношением сигнал/шум (SNR), уменьшенным солнечным светом, максимальным пространственным разрешением 300 м и увеличенным покрытием земли, что позволяет ему определять уровни цианобактерий. во внутренних прибрежных экосистемах. [20] В настоящее время это единственный датчик в космосе, способный обнаруживать цианобактерии . [1]
SRAL ( Радарный высотомер с синтезированной апертурой ) является основным топографическим инструментом, обеспечивающим точные измерения топографии морского льда, ледяных щитов, рек и озер. Он использует двухчастотный диапазон K u и C и поддерживается микроволновым радиометром (MWR) для атмосферной коррекции и приемником DORIS для позиционирования на орбите. Это позволяет прибору, основанному на устаревших миссиях, таких как CryoSat и миссии Джейсон, [21] обеспечивать разрешение 300 метров и общую ошибку дальности 3 см. [22] Прибор работает на частоте повторения импульсов 1,9 кГц (режим низкого разрешения - LRM, радар с реальной апертурой ) и 17,8 кГц (радар с синтезированной апертурой - SAR). [22]
DORIS (допплеровская орбитография и радиопозиционирование, интегрированное со спутника) — это приемник для орбитального позиционирования.
MWR (микроволновой радиометр) измеряет содержание водяного пара и воды в облаках, а также тепловое излучение, излучаемое Землей. Датчик MWR имеет радиометрическую точность 3,0 К (3,0 °C; 5,4 °F). [23]
LRR ( лазерный ретрорефлектор ) точно определяет местонахождение спутника на орбите с помощью системы лазерной локации. При использовании в сочетании с SRAL, DORIS, MWR они позволяют получать подробные топографические измерения океана и внутренних вод.
GNSS ( Глобальная навигационная спутниковая система ) обеспечивает точное определение орбиты и может отслеживать несколько спутников одновременно.
Sentinel-3 эксплуатируется Европейским центром космических операций (ESA) и Eumetsat . Орбитальные операции Sentinel-3 координирует Eumetsat в Дармштадте, Германия . Это включает в себя мониторинг состояния спутника и приборов, а также координацию телеметрии и команд в главном центре управления полетом в Дармштадте, Германия. ЕКА имеет резервный центр управления полетами на наземной станции в Кируне, Швеция . Кроме того, ЕКА управляет базовой станцией X-диапазона на Шпицбергене , Норвегия. Эта станция отвечает за прием данных, собранных Sentinel-3. [24] Затем данные анализируются совместным наземным сегментом Sentinel и компилируются в космический компонент Copernicus (CSC). CSC — это программа наблюдения Земли, проводимая ЕКА с целью обеспечения высококачественного непрерывного мониторинга Земли. [6]
Применение Sentinel-3 разнообразно. Используя набор датчиков на борту Sentinel-3, он способен определять температуру океана и суши, а также изменение цвета. Прибор цвета океана и суши (OLCI) имеет разрешение 300 м (980 футов) и 21 отдельный диапазон, что позволяет обеспечить глобальное покрытие менее чем за четыре дня. Этот датчик затем может быть использован исследователями для исследования качества воды и мониторинга земель. [25] Спутник также имеет возможность контролировать температуру моря, суши и льда с помощью радиометра температуры поверхности моря и суши (SLSTR). Sentinel-3 также имел возможность обнаруживать изменения высоты морской поверхности и морского льда с помощью радиовысотомера с синтезированной апертурой и микроволнового радиометра , двух самых сложных датчиков на спутнике. [25]
Наблюдения, полученные миссией, будут использоваться совместно с другими миссиями по наблюдению за океаном для внесения вклада в Глобальную систему наблюдения за океаном (GOOS), целью которой является создание постоянной системы наблюдения за океаном. [25]
