Shizuku

Shizuku , japoneză しずく, Shizuku (Drop [1] ), GCOM-W1 ( Misiunea de observare a schimbărilor globale - Apa 1 ) este un satelit japonez de teledetecție a Pământului .  Nava spațială a fost lansată pe 18 mai 2012 și a fost proiectată pentru o viață de cinci ani. În 2017, JAXA a anunțat operabilitatea completă a lui Shizuku și prelungirea duratei de viață a dispozitivului până la epuizarea resurselor satelitului. În 2013, echipa de dezvoltare și operare Shizuku a primit premiul japonez Nikkei Global Environmental Technology Awards.

Probleme științifice și practice

Satelitul vă permite să urmăriți parametri geofizici importanți legați de temperatura apei, zăpezii, gheții, umidității și distribuția umidității pe suprafața Pământului - toate acestea sunt foarte importante pentru înțelegerea schimbărilor climatice de pe planetă [2] . Radiometrul cu scanare cu microunde AMSR-2 vă permite să măsurați diferiți parametri ai apei, vaporilor de apă și să determinați gradul de umiditate a suprafeței. Observarea conținutului de umiditate a solului permite predicții legate de secete și randamentele culturilor. Datele privind temperatura apei oceanului vă permit să determinați cum să îmbunătățiți eficiența pescuitului [3] . După eșecul satelitului Aqua, Shizuku a rămas singurul dispozitiv care furnizează astfel de informații [2] .

Istoricul creației

Nava spațială Shizuku a fost creată ca parte a proiectului GCOM ( Global  Change Observation Mission ) - monitorizarea schimbărilor globale în atmosfera Pământului. Scopul proiectului este de a urmări schimbările climatice globale pe o perioadă de 10-15 ani, folosind nave spațiale lansate la fiecare cinci ani. GCOM-W1 a fost prima navă spațială lansată în cadrul proiectului GCOM. Al doilea a fost „ Sikisai ”, lansat pe 23 decembrie 2017. Cercetarea în cadrul programului GCOM este contribuția Japoniei la Sistemul internațional de observare a Pământului GEOSS ( Global Earth Observation System of System ) [4] . 

Lucrările la satelitul Shizuku au început în 2007 odată cu începerea finanțării proiectului: au fost alocate 200 de milioane de dolari. Pentru a reduce costurile, s-a decis să se utilizeze dispozitive și sisteme care și-au dovedit anterior în proiectele deja implementate. În special, instrumentul principal instalat la bord - AMSR-2 - este un model îmbunătățit al instrumentului care a funcționat cu succes pe nava spațială Midori-2 și Aqua [4] . O revizuire preliminară a proiectului GCOM-W1 a fost efectuată în martie 2008, iar în decembrie 2009 a fost finalizată faza critică de protecție [5] . Din 30 iulie până în 4 august, elementele AMSR-2 au fost testate pentru efectele termice și luminoase în condiții de vid [6] . Pe 2 octombrie 2008, a fost anunțată finalizarea cu succes a testării modelului structural GCOM-W1 pe un suport de vibrații - testele au confirmat stabilitatea aparatului la suprasarcini care apar în timpul lansării vehiculului de lansare [7] . Pe 4 august 2010, a fost anunțată testarea cu succes a sistemului de desfășurare a antenei parabolice AMSR-2 [8] . Pe 10 august au fost efectuate cu succes teste ale mecanismului de mișcare a antenei, care ar trebui să oscileze cu o viteză de 40 de ori pe minut [9] . Pe 26 noiembrie, JAXA a anunțat că a trecut cu succes testele EMC pentru toate echipamentele de la bord și pentru radiometrul cu scanare cu microunde [10] . Astfel, în 2010 satelitul a fost în sfârșit asamblat și deja în primăvara lui 2011 a trecut principalele teste la sol, care au demonstrat conformitatea cu parametrii calculați [5] . Pe 12 ianuarie 2012, satelitul Shizuku a fost prezentat jurnaliştilor la Centrul Spaţial Tsukuba [11] .

Numele navei spațiale

Inițial, proiectul și nava spațială au fost numite GCOM-W1 ( Misiunea de observare a schimbărilor globale  - Water 1 ). Pe 21 septembrie 2011 a fost anunțat rezultatul competiției pentru numele viitoarei nave spațiale. La concurs au participat 20.998 de propuneri . Numele japonez しずく(Shizuku, Drop) a câștigat, care a fost cel mai adesea asociat cu sarcina principală a proiectului - monitorizarea parametrilor oceanului și a concentrației de umiditate în atmosferă și pe suprafața pământului [12] .

Lansare și operare orbitală

Lansare

Satelitul a fost lansat pe 18 mai 2012, la ora 01:39, ora Tokyo (JST), de la Complexul de Lansare Yoshinobu al Centrului Spațial Tanegashima . Vehiculul de lansare a fost un H-IIA în configurația 202, cea de-a douăzeci și prima lansare a acestui vehicul de lansare. Pe lângă SHIZUKU, satelitul coreean Arirang-3 (Kompsat-3) și doi microsateliți japonezi SDS-4 și Horyu-2 [13] au fost lansate în spațiu .

Data lansării a fost anunțată pe 21 martie 2012: fereastra de lansare a fost indicată pe 18 mai de la 01:39 la 01:42 ora Tokyo. Pe 8 mai, toți sateliții au fost instalați și acoperiți cu un caren de nas [la 1] . Pregătirile pentru lansare au decurs conform planului. Lansarea a fost făcută în conformitate cu ciclograma calculată pe 18 mai la 1:39:22 JST. După 16 minute, satelitul coreean s-a separat, iar după 22 de minute și 59 de secunde a început zborul independent al lui Shizuku. Telemetria de pe prima orbită a fost recepționată de stațiile norvegiene: Troll ( Antarctica ) și Svalbard ( Svalbard ) [13] . O caracteristică a acestei lansări a fost manevra vehiculului de lansare în etapa de funcționare a primei etape. Manevra a fost efectuată pentru a asigura căderea unor părți ale transportorului în zonele date. O altă caracteristică a fost funcționarea continuă a celei de-a doua etape după separarea sarcinii utile pentru a efectua teste de zbor ale motorului și sistemelor de alimentare cu combustibil modernizate [14] . În aceeași zi, JAXA a anunțat dezvăluirea panourilor solare AMRS-2 și a antenei [15] [16] . A doua zi, etapa operațiunilor critice a fost finalizată și satelitul a început o tranziție planificată către o orbită de lucru [17] .

Pe 28 mai, după o serie de corecții de orbită (27-28 mai, 2-3 iunie și 23-24 iunie), Shizuku s-a trezit pe o orbită sincronă cu soarele de lucru, cu o înclinare de 98,19 ° și o altitudine de 689 × 710. km cu ora locală de trecere a ecuatorului la nodul ascendent 13:30. Ajuns în această poziție, GCOM-W1 a fost printre navele spațiale cu teledetecție care alcătuiesc așa-numitul „tren orbital de zi” ( în engleză  A-Train ): Aura , Calipso , Cloudsat și Aqua , folosind diverse instrumente pentru „cvasi-simultan” observarea Pământului [4] . Până în 2014, aparatul japonez a fost „în capul trenului” (în fața lui Aqua), iar apoi locul lui a fost luat de satelitul OKO-2 [5] .

Funcționare

Pe 4 iulie 2012, Agenția Spațială Japoneză a prezentat primele imagini transmise de pe satelit. Pe 10 august a fost anunțată finalizarea testării echipamentelor și trecerea la modul operațional. În septembrie s-a format un program de depunere a materialelor către organizațiile interesate: din ianuarie 2013 au început să fie furnizate date de temperatură vizualizate, iar din mai, date geofizice. Pentru aceasta, a fost lansat un site special gcom-w1.jaxa.jp. În octombrie, datele obținute de Shizuku au fost puse la dispoziția JAMSTEC (Japan Marine Science and Technology Agency) pentru utilizare meteorologică ulterioară. În același timp, a început cooperarea cu Institutul Național de Cercetare Polară (NiPR): au fost furnizate date despre situația gheții din Arctica de pe orbită, iar datele NiPR privind temperatura gheții arctice au fost folosite pentru calibrarea AMSR-2. Din 17 mai 2013, după încheierea perioadei de calibrare AMSR-2, JAXA a început să furnizeze opt tipuri de date transmise de pe orbită în formă procesată. La calibrare a participat sistemul de geamanduri oceanografice operat de Organizația Meteorologică Mondială. Eroarea pătrată medie în măsurătorile temperaturii oceanului a fost de 0,56 °C. Pe 12 septembrie s-a înregistrat recordul minimului anual de vară de gheață arctică de la începutul observațiilor spațiale continue (1981), iar la sfârșitul lunii septembrie, Shizuku a înregistrat maximul anual de iarnă record al gheții marine din Antarctica [5] .

Pe 17 octombrie 2013, echipa de proiect GCOM a primit prestigiosul Nikkei Global Environmental Technology Awards pentru realizările remarcabile în observarea globală a Pământului de către sonda spațială Shizuku [18] . În februarie 2014, NOAA a anunțat utilizarea datelor Shizuku pentru a monitoriza și studia ciclonii tropicali. Din octombrie 2015, a fost lansat sistemul JAXA Realtime Rainfall Watch pentru furnizarea de date în timp real. Datele sunt furnizate cu o întârziere de patru ore necesară procesării informațiilor provenite de la satelit. Pentru acces, este suficient să vă înregistrați pe site-ul serviciului de informare a datelor Shizuku. Pe 14 decembrie 2015, NASA a anunțat încetarea navei spațiale Aqua , care se afla pe orbită timp de nouă ani. Din acel moment, radiometrul de scanare AMSR-2 de la bordul Shizuka a rămas singurul instrument cu o astfel de funcționalitate care funcționează pe orbită. În mai 2017, s-a anunțat că, în ciuda realizării duratei de funcționare planificate, nava spațială Shizuku funcționează fără comentarii și durata de viață a acesteia este prelungită până la epuizarea totală a resursei [5] .

Pe 12 iunie 2017, un aisberg cu o suprafață de aproximativ 5800 km² s-a desprins de pe platforma de gheață Larsen ( Peninsula Antarctică , Marea Weddell ). Datorită capacităților radiometrului de scanare AMSR-2, a fost posibilă observarea formării unui aisberg gigant în „cvasi-real timp” indiferent de ora din zi și de condițiile meteorologice [5] .

Dispozitiv și echipamente științifice

Satelitul este realizat pe o platformă standard, pe care experții JAXA o numesc de dimensiuni medii: dimensiunile cu panouri solare deschise și antene sunt de 5,1 × 17,5 × 3,4 metri. Greutate la începutul zborului 1880 kg, inclusiv 151 kg combustibil. EPS - sistemul energetic al aparatului - a dat la sfârșitul perioadei de cinci ani de funcționare 4,05 kW, produs de două panouri solare [4] . EPS are dublă redundanță și trebuie să asigure funcționarea satelitului în cazul defectării unei baterii solare [5] . Capacitatea bateriilor care asigură funcționarea în părțile umbrite ale orbitei este de 400 Ah [19] .

Orientarea triaxială este asigurată de patru volante, care sunt controlate de IRU. IRU primește date de la unitatea GPS și trackere de stele [5] .

Shizuku transmite date în banda X de 8245 MHz la o viteză de 10 și 20 Mbps. Pentru a primi informații se folosesc stațiile Svalbard (Norvegia), Katsuura și Tsukuba (de rezervă) (ambele Japonia) și rețeaua internațională de stații de recepție directă [4] . Dispozitivul este controlat printr-o legătură radio de comandă în banda S [5] .

AMSR-2

Radiometrul cu scanare cu microunde AMSR-2 ( radiometru cu scanare cu microunde în limba engleză  - 2 ) este sarcina utilă țintă „Shizuku” [4] .

Obiectivele observației AMSR-2 sunt caracteristicile precipitațiilor, concentrațiile de vapori de apă, temperatura suprafeței mării, viteza vântului, umiditatea solului și parametrii stratului de zăpadă și gheață. Pentru a face acest lucru, scanerul măsoară radiația cu microunde la șase frecvențe de la 6,9 la 89 GHz folosind o antenă parabolică cu un diametru de 2 m și o masă de 250 kg, care asigură scanarea suprafeței Pământului într-o bandă de 1450 km lățime (unghi de incidenta 55°) cu o perioada de 1,5 sec. Semnalul primit are polarizare verticală și orizontală. Intervalul dinamic de măsurare a temperaturii este de la 2,7 la 340 K. Rezoluția este de la 5 la 50 km, perioada de cercetare a întregii suprafețe a planetei este de două zile [4] . La momentul lansării, antena parabolică era cea mai mare antenă mobilă pentru observarea Pământului [20] [1] .

Comentarii

1. ↑ A fost folosit un caren 4/4D-LC; diametru 4 m, lungime 16 m

Note

1. ↑ 1 2 Mitnick și colab., 2013 , p. 135.
2. ↑ 1 2 Masayoshi, Tatsuya, 2013 , p. 35.
3. ↑ Masayoshi, Tatsuya, 2013 , p. 34.
4. ↑ 1 2 3 4 5 6 7 Afanasiev, 2012 , p. 37.
5. ↑ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Kramer .
6. ↑ Lista de subiecte , Testul de vid termic cu lumină solară a fost efectuat pe modelul de inginerie al sursei de zgomot de înaltă temperatură (HTS) pentru AMSR2.
7. ↑ Lista de subiecte , GCOM-W1 Sinusoidal Vibration Test.
8. ↑ Lista de subiecte , testul de implementare a antenei model protoflight AMSR2.
9. ↑ Lista de subiecte , testul de rotație a antenei model protoflight AMSR2.
10. ↑ Lista de subiecte , test EMC după modelul protoflight.
11. ↑ Lista de subiecte , SHIZUKU a dezvăluit presei.
12. ↑ Lista de subiecte , „Shizuku” selectat ca poreclă pentru Misiunea de observare a schimbărilor globale 1st - Water (GCOM-W1).
13. ↑ 1 2 Afanasiev, 2012 , p. 34.
14. ↑ Afanasiev, 2012 , p. 35.
15. ↑ Misiunea 1 de observare a schimbărilor globale - Apă „SHIZUKU” (GCOM-W1). Imagini cu desfășurarea paletei SHIZUKU și  rezultatul calculului orbitei . JAXA (18 mai 2012). Consultat la 20 aprilie 2018. Arhivat din original pe 9 iunie 2016.
16. ↑ Misiunea 1 de observare a schimbărilor globale - Apă „SHIZUKU” (GCOM-W1).  Imagini de implementare a antenei AMSR2 . JAXA (18 mai 2018). Preluat la 28 martie 2018. Arhivat din original la 1 ianuarie 2019.
17. ↑ Misiunea 1 de observare a schimbărilor globale - Apă „ SHIZUKU ” (GCOM-W1) Finalizarea perioadei critice de operațiune  . JAXA (19 mai 2012). Preluat la 28 martie 2018. Arhivat din original la 1 ianuarie 2019.
18. ↑ SHIZUKU a câștigat 2013 Nikkei Global Environmental Technology  Award . JAXA (17 octombrie 2013). Preluat la 18 aprilie 2018. Arhivat din original la 1 ianuarie 2019.
19. ↑ Masayoshi, Tatsuya, 2013 , p. 33.
20. ↑ Cea mai mare antenă spațială rotativă AMSR2 din lume  . Misiunea de observare a schimbărilor globale - Apă „SHIZUKU” (GCOM-W) . JAXA. Consultat la 17 aprilie 2018. Arhivat din original pe 17 aprilie 2018.

Literatură

• I. Afanasiev. Trei „japonezi” și „coreeni” pe orbită // Cosmonautics News  : Journal. - 2012. - Februarie ( vol. 22 , Nr. 7 (354) ). - S. 34-38 .
• Kawaguchi Masayoshi, Yoshida Tatsuya. Observare regulată de către Misiunea de observare a schimbărilor globale 1st-Water GCOM-W1 (SHIZUKU  )  // Jurnal tehnic NEC : jurnal. - 2013. - Septembrie ( vol. 8 , nr. 1 ). - P. 32-35 . Arhivat din original pe 21 aprilie 2018.
• Mitnik L.M., Mitnik M.L., Zabolotskikh E.V. Satelitul japonez GCOM-W1: modelare, calibrare și primele rezultate ale reconstrucției parametrilor oceanului și atmosferei  // Probleme moderne de teledetecție a Pământului din spațiu: jurnal. - 2013. - T. 10 , Nr. 3 . - S. 135-141 . Arhivat din original pe 21 aprilie 2018.

Link -uri

• Herbert J. Kramer. GCOM (Global Change Observation Mission-Water  ) . EOportal.org. Data accesului: 17 aprilie 2018.
• GCOM W1  (engleză) . N2YO.com. Data accesului: 18 aprilie 2018.
•  Sistemul de produse GCOM-W1 AMSR-2 operațional NOAA . NOAA . Data accesului: 19 aprilie 2018.
• GCOM-W1  (engleză) . EORC. Data accesului: 19 aprilie 2018.
• Lista  de subiecte . Misiunea de observare a schimbărilor globale - Apă „SHIZUKU” (GCOM-W): Listă de subiecte . JAXA (21 aprilie 2018). Preluat la 28 martie 2018. Arhivat din original la 21 aprilie 2018.