Misja pomiaru opadów tropikalnych - Tropical Rainfall Measuring Mission

Misja pomiaru opadów tropikalnych
TRMM SATELITA.blurred.medium.jpg
Koncepcja artystyczna satelity TRMM
Typ misji Badania środowiskowe
Operator NASA
ID COSPAR 1997-074A
SATCAT nr. 25063
Czas trwania misji 18 lat
Właściwości statku kosmicznego
Rozpocznij masę 3524 kg
Sucha masa 2634 kg
Moc 1100 watów
Początek misji
Data uruchomienia 27 listopada 1997, 21:27 UTC
Rakieta H-II
Uruchom witrynę Tanegashima , LA-Y1
Kontrahent Mitsubishi Heavy Industries
Koniec misji
Sprzedaż Zejść z orbity
Dezaktywowany 15 kwietnia 2015
Data rozpadu 6 czerwca 2015, 06:54 UTC
Parametry orbitalne
System odniesienia Orbita geocentryczna
Reżim Niska orbita okołoziemska
Wysokość perygeum 366 km (227 mil)
Wysokość apogeum 381 km (237 mil)
Nachylenie 35,0°
Okres 92,0 minuty
Program sondy Ziemi NASA
 

Tropical Opady Mission pomiarowe ( TRMM ) była wspólna misja przestrzeń między NASA a Japan Aerospace Exploration Agency JAXA przeznaczony do monitorowania i badania tropikalne deszcze . Termin ten odnosi się zarówno do samej misji, jak i do satelity , którego misja wykorzystała do zbierania danych. TRMM był częścią misji NASA na planetę Ziemię , długoterminowego, skoordynowanego wysiłku badawczego mającego na celu zbadanie Ziemi jako systemu globalnego. Satelita został uruchomiony w dniu 27 listopada 1997 roku z Centrum Kosmicznego Tanegashima w Tanegashima , Japonia . TRMM działał przez 17 lat, w tym kilka przedłużeń misji, zanim został wycofany z eksploatacji 15 kwietnia 2015 r. TRMM ponownie wszedł w ziemską atmosferę 16 czerwca 2015 r.

Tło

Opady tropikalne są parametrem trudnym do zmierzenia ze względu na duże zróżnicowanie przestrzenne i czasowe. Jednak zrozumienie opadów tropikalnych jest ważne dla prognozowania pogody i klimatu, ponieważ opady te zawierają trzy czwarte energii napędzającej cyrkulację wiatru atmosferycznego. Przed TRMM rozkład opadów na całym świecie był znany tylko z 50% pewności.

Koncepcja TRMM została po raz pierwszy zaproponowana w 1984 r. Cele naukowe, jak zaproponowano po raz pierwszy, były następujące:

  • Pogłębienie wiedzy na temat globalnych obiegów energii i wody poprzez zapewnienie rozkładu opadów i utajonego ogrzewania w globalnych tropikach.
  • Zrozumienie mechanizmów, poprzez które zmiany w tropikalnych opadach wpływają na globalną cyrkulację, oraz poprawa zdolności do modelowania tych procesów w celu przewidywania globalnych cyrkulacji i zmienności opadów w miesięcznych i dłuższych ramach czasowych.
  • Zapewnienie dystrybucji deszczu i utajonego ogrzewania w celu usprawnienia inicjalizacji modeli, począwszy od prognoz 24-godzinnych, a skończywszy na zmianach klimatu o krótkim zasięgu.
  • Aby pomóc zrozumieć, zdiagnozować i przewidzieć początek i rozwój oscylacji El Niño , El Niño-Southern Oscillation oraz propagację 30- do 60-dniowych oscylacji w tropikach .
  • Aby pomóc w zrozumieniu wpływu opadów deszczu na cyrkulację termohalinową oceanu i strukturę górnej części oceanu.
  • Aby umożliwić kalibrację krzyżową między TRMM a innymi czujnikami, których oczekiwana żywotność przekracza żywotność samego TRMM.
  • Ocena dziennej zmienności opadów tropikalnych na świecie.
  • Ocena kosmicznego systemu do pomiarów opadów.

Japonia dołączyła do wstępnych badań nad misją TRMM w 1986 roku. Rozwój satelity stał się wspólnym projektem agencji kosmicznych Stanów Zjednoczonych i Japonii , przy czym Japonia dostarczyła radar opadowy (PR) i pojazd nośny H-II , a Stany Zjednoczone Państwa dostarczające magistralę satelitarną i pozostałe instrumenty. Projekt otrzymał formalne wsparcie Kongresu Stanów Zjednoczonych w 1991 roku, a następnie w latach 1993-1997 zbudowano statek kosmiczny. TRMM wystrzelony z Centrum Kosmicznego Tanegashima 27 listopada 1997 roku.

Statek kosmiczny

Tropical Rainfall Measurement Mission (TRMM), jeden ze statków kosmicznych w serii satelitów badawczych NASA Earth Probe, to wysoce skoncentrowany, ograniczony celowo program, którego celem jest mierzenie miesięcznych i sezonowych opadów deszczu w globalnych tropikach i strefach podzwrotnikowych. TRMM to wspólny projekt USA i Japonii, którego celem jest pomiar opadów pomiędzy 35,0° północy a 35,0° południa na wysokości 350 km.

Rozszerzenia misji i deorbitacja

Aby przedłużyć żywotność misji TRMM poza jej podstawową misję, NASA zwiększyła wysokość orbity sondy do 402,5 km w 2001 roku.

W 2005 r. dyrektor NASA Michael Griffin postanowił ponownie rozszerzyć misję, używając paliwa pierwotnie przeznaczonego do kontrolowanego opadania. Nastąpiło to po przeglądzie ryzyka NASA z 2002 r., w którym prawdopodobieństwo urazu lub śmierci spowodowanej niekontrolowanym ponownym wejściem TRMM w powietrze wynosi 1 na 5000, co stanowi około dwukrotność ryzyka wypadku uznanego za dopuszczalne w przypadku ponownego wejścia na satelity NASA; oraz kolejne zalecenie panelu National Research Council , aby misja została przedłużona pomimo ryzyka niekontrolowanego wejścia.

Problemy z baterią zaczęły ograniczać statek kosmiczny w 2014 roku, a zespół operacyjny misji musiał podjąć decyzje dotyczące racjonowania energii. W marcu 2014 r. przyrządy VIRS zostały wyłączone, aby przedłużyć żywotność baterii.

W lipcu 2014 roku, gdy paliwo na TRMM wyczerpuje się, NASA zdecydowała o zaprzestaniu manewrów utrzymywania stacji i umożliwieniu powolnego rozpadu orbity statku kosmicznego, jednocześnie kontynuując zbieranie danych. Pozostałe paliwo, początkowo zarezerwowane w celu uniknięcia kolizji z innymi satelitami lub śmieciami kosmicznymi, zostało wyczerpane na początku marca 2015 r. Pierwotnie oczekiwano na ponowne wejście w okresie od maja 2016 r. do listopada 2017 r., ale nastąpiło wcześniej z powodu zwiększonej aktywności słonecznej. Główny czujnik sondy, radar opadowy, został po raz ostatni wyłączony 1 kwietnia 2015 r., a ostatni czujnik naukowy, LIS, został wyłączony 15 kwietnia 2015 r. Ponowne wejście nastąpiło 16 czerwca 2015 r. o godzinie 06:54 UTC.

Instrumenty na pokładzie TRMM

Radar opadów

Radar opadowy (PR) był pierwszym kosmicznym instrumentem zaprojektowanym do tworzenia trójwymiarowych map struktury burzowej. Pomiary dostarczyły informacji o natężeniu i rozkładzie opadów, o rodzaju deszczu, głębokości burzy i wysokości, na której śnieg przechodzi w deszcz. Oszacowania ciepła uwalnianego do atmosfery na różnych wysokościach na podstawie tych pomiarów można wykorzystać do ulepszenia modeli globalnej cyrkulacji atmosferycznej. PR działał na częstotliwości 13,8 GHz i mierzył trójwymiarowy rozkład opadów deszczu na powierzchniach lądowych i oceanicznych. Zdefiniowała głębokość percepcji, a tym samym zmierzyła opady, które faktycznie osiągnęły utajone ciepło atmosfery. Miał rozdzielczość 4,3 km w promieniach z pokosem 220 km.

Mikrofalowa kamera TRMM

TRMM Microwave Imager (TMI) był pasywnym czujnikiem mikrofalowym zaprojektowanym do dostarczania ilościowych informacji o opadach deszczu na szerokim pokosie pod satelitą TRMM. Dzięki starannemu pomiarowi niewielkich ilości energii mikrofalowej emitowanej przez Ziemię i jej atmosferę , TMI był w stanie określić ilościowo parę wodną , wodę w chmurach oraz intensywność opadów w atmosferze . Był to stosunkowo niewielki instrument, który zużywał niewiele energii. To, w połączeniu z szerokim pokosem i danymi ilościowymi dotyczącymi opadów deszczu, sprawiło, że TMI stał się „wół roboczym” pakietu pomiarowego deszczu w misji pomiaru opadów deszczu tropikalnego. TMI nie jest nowym instrumentem. Opiera się na konstrukcji bardzo udanej specjalnej mikrofali z czujnikiem/Imager (SSM/I), która nieprzerwanie lata na satelitach meteorologicznych obronnych od 1987 roku. TMI mierzy intensywność promieniowania na pięciu oddzielnych częstotliwościach: 10,7, 19,4, 21,3, 37,0, 85,5 GHz. Częstotliwości te są podobne do tych z SSM/I, z wyjątkiem tego, że TMI ma dodatkowy kanał 10,7 GHz zaprojektowany tak, aby zapewnić bardziej liniową odpowiedź na wysokie natężenia opadów typowe dla opadów tropikalnych. Inna główna poprawa, której oczekuje się od TMI, wynika z lepszej rozdzielczości podłoża. Ta poprawa nie jest jednak wynikiem jakichkolwiek ulepszeń przyrządu, ale raczej funkcją mniejszej wysokości TRMM 402 km w porównaniu do 860 km SSM/I). TMI ma na powierzchni pokos o szerokości 878 km. Wyższa rozdzielczość TMI na TRMM, a także dodatkowa częstotliwość 10,7 GHz sprawiają, że TMI jest lepszym instrumentem niż jego poprzednicy. Dodatkowe informacje dostarczane przez radar opadowy dodatkowo pomagają ulepszyć algorytmy. Ulepszone produkty opadów deszczu na szerokim pokosie będą służyć zarówno TRMM, jak i ciągłym pomiarom wykonywanym przez SSM/I i radiometry lecące na satelitach NASA EOS-PM ( Aqua (satelita) ) i japońskim ADEOS II .

Skaner widzialny i na podczerwień

Skaner widzialny i na podczerwień (VIRS) był jednym z trzech instrumentów w pakiecie do pomiaru deszczu i służy jako bardzo pośredni wskaźnik opadów. VIRS, jak sama nazwa wskazuje, wyczuł promieniowanie docierające z Ziemi w pięciu zakresach widmowych, od widzialnego do podczerwonego lub od 0,63 do 12 mm . VIRS został włączony do podstawowego pakietu narzędzi z dwóch powodów. Pierwszą była jego zdolność do wyznaczania opadów. Drugim, a nawet ważniejszym powodem było służenie jako standard transferu do innych pomiarów, które są rutynowo wykonywane przy użyciu satelitów Polar Operational Environmental Satellite (POES) i Geostacjonarnych Operacyjnych Satelitów Środowiskowych (GOES). Intensywność promieniowania w różnych obszarach widmowych (lub pasmach) może być wykorzystana do określenia jasności (widzialna i bliska podczerwień) lub temperatury (podczerwień) źródła.

Chmury i czujnik energii promieniowania Ziemi

Chmury i ziemski system energii promienistej (CERES) mierzyły energię w górnej części atmosfery , a także oszacowały poziomy energii w atmosferze i na powierzchni Ziemi. Instrument CERES został oparty na udanym eksperymencie Earth Radiation Budget Experiment (ERBS), który wykorzystał trzy satelity do dostarczenia pomiarów globalnego budżetu energetycznego w latach 1984-1993. Wykorzystując informacje z instrumentów obrazowania chmur o bardzo wysokiej rozdzielczości na tym samym statku kosmicznym, CERES określa właściwości chmur, w tym ilość chmur, wysokość , grubość i rozmiar cząstek chmur. Pomiary te są ważne dla zrozumienia całego systemu klimatycznego Ziemi i udoskonalenia modeli prognozowania klimatu.

Działał tylko w okresie styczeń-sierpień 1998 r. i marzec 2000 r., więc dostępne dane są dość krótkie (chociaż później przyrządy CERES latały na innych misjach, takich jak Earth Observing System (EOS) AM (Terra) i PM (Aqua) satelity.)

Czujnik obrazowania wyładowań atmosferycznych

Lightning Imaging Sensor (LIS) był małym, wysoce wyrafinowanym instrumentem, który wykrywa i lokalizuje błyskawice nad tropikalnym regionem globu. Detektor wyładowań atmosferycznych stanowił kompaktową kombinację elementów optycznych i elektronicznych, w tym wizjera, zdolnego do lokalizowania i wykrywania wyładowań atmosferycznych podczas poszczególnych burz. Pole widzenia urządzenia do obrazowania pozwoliło czujnikowi obserwować punkt na Ziemi lub chmurę przez 80 sekund, wystarczająco dużo czasu, aby oszacować tempo migania, które mówiło naukowcom, czy burza narasta, czy zanika.

Zobacz też

Bibliografia

Zewnętrzne linki