Shizuku

Shizuku , Japanese しずく, Shizuku (Drop [1] ), GCOM-W1 ( Global Change Observation Mission - Water 1 ) egy japán földi távérzékelő műhold .  Az űrrepülőgépet 2012. május 18-án bocsátották fel, és ötéves élettartamra tervezték. 2017-ben a JAXA bejelentette a Shizuku teljes működőképességét és az eszköz élettartamának meghosszabbítását a műhold erőforrásainak kimerüléséig. 2013-ban a Shizuku fejlesztő és üzemeltető csapata elnyerte a japán Nikkei Global Environmental Technology Awards díját.

Tudományos és gyakorlati problémák

A műhold lehetővé teszi a víz, a hó, a jég hőmérsékletével, a páratartalommal és a nedvesség földfelszíni eloszlásával kapcsolatos fontos geofizikai paraméterek nyomon követését – mindez nagyon fontos a bolygó éghajlatváltozásának megértéséhez [2] . Mikrohullámú pásztázó AMSR-2 radiométer lehetővé teszi a víz, a vízgőz különféle paramétereinek mérését és a felületi nedvesség mértékének meghatározását. A talaj nedvességtartalmának megfigyelése lehetővé teszi az aszályokkal és a terméshozamokkal kapcsolatos előrejelzéseket. Az óceán vizének hőmérsékletére vonatkozó adatok lehetővé teszik annak meghatározását, hogyan javítható a halászat hatékonysága [3] . Az Aqua műhold meghibásodása után a Shizuku maradt az egyetlen eszköz, amely ilyen információkat szolgáltat [2] .

Létrehozási előzmények

A Shizuku űrszonda a GCOM ( Global  Change Observation Mission ) projekt részeként jött létre, amely a Föld légkörének globális változásait figyeli. A projekt célja a globális klímaváltozás nyomon követése 10-15 éven keresztül ötévente felbocsátott űrhajók segítségével. A GCOM-W1 volt az első űrszonda, amelyet a GCOM projekt keretében indítottak útnak. A második a 2017. december 23-án indult " Sikisai " volt. A GCOM program keretében végzett kutatás Japán hozzájárulása a GEOSS ( Global Earth Observation System of System ) nemzetközi globális Föld-megfigyelési rendszerhez [4] . 

A Shizuku műhold munkálatai 2007-ben kezdődtek a projektfinanszírozás kezdetével: 200 millió dollárt különítettek el. A költségek csökkentése érdekében úgy döntöttek, hogy olyan eszközöket és rendszereket alkalmaznak, amelyek korábban már bevált projektekben beváltak. Különösen a fedélzetre szerelt fő műszer - AMSR-2 - a műszer továbbfejlesztett modellje, amely sikeresen működött a Midori-2 és az Aqua űrhajókon [4] . 2008 márciusában elvégezték a GCOM-W1 projekt előzetes felülvizsgálatát, 2009 decemberében pedig a kritikus védelmi szakasz lezárult [5] . Július 30. és augusztus 4. között az AMSR-2 elemek hő- és fényhatásait vizsgálták vákuum körülmények között [6] . 2008. október 2-án bejelentették a GCOM-W1 szerkezeti modell vibrációs állványon történő tesztelésének sikeres befejezését - a tesztek megerősítették a berendezés stabilitását a hordozórakéta indításakor fellépő túlterhelésekkel szemben [7] . 2010. augusztus 4-én jelentették be az AMSR-2 parabola antenna bevetési rendszer [8] sikeres tesztjét . Augusztus 10-én sikeresen elvégezték az antenna mozgási mechanizmusának tesztelését, amelynek percenként 40-szeres sebességgel kell rezegnie [9] . November 26-án a JAXA bejelentette, hogy sikeresen teljesítette az EMC-teszteket a fedélzeten lévő összes berendezésre és a mikrohullámú pásztázó radiométerre vonatkozóan [10] . Így 2010-ben a műholdat végül összeszerelték, és már 2011 tavaszán átment a fő földi teszteken, amelyek igazolták a számított paramétereknek való megfelelést [5] . 2012. január 12-én a Shizuku műholdat bemutatták az újságíróknak a Tsukuba Űrközpontban [11] .

Űrhajó neve

Kezdetben a projektet és az űreszközt GCOM-W1-nek ( Global  Change Observation Mission - Water 1 ) hívták. 2011. szeptember 21-én hirdették ki a leendő űrhajó nevére kiírt pályázat eredményét. A pályázaton 20 998 pályázat vett részt . A japán névしずく(Shizuku, Csepp) nyert, amelyet leggyakrabban a projekt fő feladatához kapcsoltak - az óceán paramétereinek, valamint a légkörben és a föld felszínén lévő nedvességkoncentráció figyeléséhez [12] .

Orbitális indítás és működés

Indítsa el a

A műholdat 2012. május 18-án, tokiói idő szerint (JST) 01:39-kor bocsátották fel a Tanegashima Űrközpont Yoshinobu Launch Complexéből . A hordozórakéta egy H-IIA volt a 202-es konfigurációban, ennek a hordozórakétának a huszonegyedik kilövése. A SHIZUKU mellett a koreai Arirang-3 (Kompsat-3) műholdat és két japán mikroműholdat, az SDS-4- et és a Horyu-2- t [13] bocsátották a világűrbe .

A kilövés dátumát 2012. március 21-én hirdették ki: az indítóablak május 18-án volt feltüntetve 01:39 és 01:42 között tokiói idő szerint. Május 8-án az összes műholdat felszerelték, és orrburkolattal lefedték [1-ig] . Az indulás előkészületei a tervek szerint zajlottak. A kilövés a számított cikogram szerint történt május 18-án 1:39:22-kor JST. 16 perc elteltével a koreai műhold elvált, 22 perc 59 másodperc múlva pedig megkezdődött a Shizuku önálló repülése. Az első pályán lévő telemetriát a norvég állomások vették: Troll ( Antarktisz ) és Svalbard ( Svalbard ) [13] . Ennek a kilövésnek a jellemzője volt a hordozórakéta manőverezése az első szakasz működési szakaszában. A manővert annak érdekében hajtották végre, hogy az adott területeken biztosítsák a hordozó alkatrészeinek leesését. Egy másik jellemző volt a második lépcső további üzemeltetése a hasznos teher leválasztása után a korszerűsített hajtómű és üzemanyag-ellátó rendszerek repülési tesztjei elvégzése érdekében [14] . Ugyanezen a napon a JAXA bejelentette az AMRS-2 napelemek és antennák nyilvánosságra hozatalát [15] [16] . Másnap a kritikus műveletek szakasza befejeződött, és a műhold megkezdte a tervezett átállást működő pályára [17] .

Május 28-án egy sor pályakorrekciót követően (május 27-28., június 2-3. és június 23-24.) Shizuku működő napszinkron pályán találta magát, 98,19°-os dőlésszöggel és 689 × 710-es tengerszint feletti magassággal. km, helyi idő szerint az Egyenlítőn a felszálló csomópontnál 13:30. Ezt a pozíciót elérve a GCOM-W1 azon távérzékelő űrszondák közé tartozott, amelyek az úgynevezett "nappali orbitális vonatot" ( angolul  A-Train ) alkotják: Aura , Calipso , Cloudsat és Aqua , különféle műszereket használva a "kvázi szimultán" a Föld megfigyelése [4] . 2014-ig a japán apparátus „a vonat élén” (az Aqua előtt) állt, majd helyét az OKO-2 műhold vette át [5] .

Működő

2012. július 4-én a Japán Űrügynökség bemutatta a műholdról továbbított első képeket. Augusztus 10-én jelentették be a berendezések tesztelésének befejezését és az üzemi módra való átállást. Szeptemberben kialakult az érdeklődő szervezetekhez való anyagok beküldésének ütemezése: 2013 januárjától megkezdődött a vizualizált hőmérsékleti, májustól a geofizikai adatok szolgáltatása. Ehhez egy speciális webhelyet indítottak el, a gcom-w1.jaxa.jp. Októberben a Shizuku által megszerzett adatokat a JAMSTEC (Japán Tengerészeti Tudományos és Technológiai Ügynökség) rendelkezésére bocsátották további meteorológiai felhasználás céljából. Ezzel párhuzamosan megkezdődött az együttműködés az Országos Sarkkutató Intézettel (NiPR) is: az Északi-sarkvidék jéghelyzetére vonatkozó adatokat a pályáról szolgáltatták, az AMSR-2 kalibrálásához pedig az északi-sarkvidéki jég hőmérsékletére vonatkozó NiPR-adatokat használták fel. 2013. május 17. óta, az AMSR-2 kalibrációs időszakának lejárta után, a JAXA nyolcféle pályáról továbbított adatot kezdett szolgáltatni feldolgozott formában. A kalibrálásban a Meteorológiai Világszervezet által üzemeltetett oceanográfiai bóják rendszere vett részt. Az óceánhőmérséklet méréseinek négyzetes középhibája 0,56 °C volt. Szeptember 12-én rögzítették az északi-sarkvidéki jég éves nyári minimumának rekordját a folyamatos űrmegfigyelések kezdete (1981) óta, szeptember végén pedig a Shizuku az antarktiszi tengeri jég éves téli maximumát [5] .

2013. október 17-én a GCOM projektcsapata megkapta a rangos Nikkei Global Environmental Technology Awards díját a Shizuku űrszonda által a globális Föld-megfigyelés terén elért kiemelkedő eredményekért [18] . 2014 februárjában a NOAA bejelentette a Shizuku adatok felhasználását a trópusi ciklonok megfigyelésére és tanulmányozására. 2015 októbere óta elindult a JAXA Realtime Rainfall Watch rendszer, amely valós idejű adatokat szolgáltat. A műholdról érkező információk feldolgozásához szükséges négy órás késleltetéssel kapják meg az adatokat. A hozzáféréshez elegendő regisztrálni a Shizuku adatinformációs szolgáltatás honlapján. 2015. december 14-én a NASA bejelentette a kilenc éve keringő Aqua űrszonda leállítását. Ettől a pillanattól kezdve a Shizuka fedélzetén lévő AMSR-2 pásztázó radiométer maradt az egyetlen ilyen funkcióval rendelkező műszer, amely a pályán működött. 2017 májusában bejelentették, hogy a tervezett üzemidő elérése ellenére a Shizuku űrszonda kommentár nélkül üzemel, élettartamát pedig az erőforrás teljes kimerüléséig meghosszabbítják [5] .

2017. június 12-én egy körülbelül 5800 km²-es jéghegy szakadt le a Larsen-jégpolcról ( Antarktiszi-félsziget , Weddell-tenger ). Az AMSR-2 pásztázó radiométer képességeinek köszönhetően a napszaktól és az időjárási viszonyoktól függetlenül "kvázi valós időben" lehetett megfigyelni egy óriási jéghegy keletkezését [5] .

Készülék és tudományos felszerelés

A műhold szabványos platformon készült, amelyet a JAXA szakértői közepes méretűnek neveznek: a mérete nyitott napelemekkel és antennákkal 5,1 × 17,5 × 3,4 méter. Súly a repülés elején 1880 kg, beleértve 151 kg üzemanyagot. Az EPS - a berendezés energiarendszere - az ötéves működési időszak végén 4,05 kW-ot adott le, amelyet két napelem állított elő [4] . Az EPS kettős redundanciával rendelkezik, és egy napelem meghibásodása esetén biztosítania kell a műhold működését [5] . A pálya árnyékolt részein működést biztosító akkumulátorok kapacitása 400 Ah [19] .

A triaxiális orientációt négy lendkerék biztosítja, amelyeket az IRU vezérel. Az IRU adatokat kap a GPS egységtől és a csillagkövetőktől [5] .

A Shizuku az X-sávban, 8245 MHz-en továbbítja az adatokat 10 és 20 Mbps sebességgel. Az információk fogadására a Svalbard (Norvégia), Katsuura és Tsukuba (tartalék) állomásokat (mindkettő Japán), valamint a közvetlen vételi állomások nemzetközi hálózatát [4] használják . A készülék vezérlése az S-sávban [5] található parancsrádió kapcsolaton keresztül történik .

AMSR-2

Microwave Scanning Radiometer AMSR-2 ( angolul  Advanced Microwave Scanning Radiometer - 2 ) a "Shizuku" célterhelés [4] .

Az AMSR-2 megfigyelés célja a csapadék, a vízgőz koncentráció, a tengerfelszín hőmérséklet, a szélsebesség, a talajnedvesség, valamint a hó- és jégtakaró paraméterek jellemzői. Ehhez a szkenner hat frekvencián, 6,9 és 89 GHz között méri a mikrohullámú sugárzást egy 2 m átmérőjű és 250 kg tömegű parabolaantenna segítségével, amely 1450 km széles sávban biztosítja a Föld felszínének letapogatását. incidencia 55°) 1,5 másodperces időtartammal. A vett jel függőleges és vízszintes polarizációval rendelkezik. A hőmérsékletmérés dinamikus tartománya 2,7-340 K. A felbontás 5-50 km, a bolygó teljes felszínének felmérési periódusa két nap [4] . Az indításkor a parabolaantenna volt a legnagyobb mobil antenna a Föld-megfigyeléshez [20] [1] .

Megjegyzések

1. ↑ 4/4D-LC burkolatot használtunk; átmérője 4 m, hossza 16 m

Jegyzetek

1. ↑ 1 2 Mitnick et al., 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. ↑ Témakörök listája , Termikus vákuumtesztet szoláris fénnyel végeztek az AMSR2 magas hőmérsékletű zajforrásának (HTS) műszaki modelljén.
7. ↑ Témakörök listája , GCOM-W1 szinuszos vibrációs teszt.
8. ↑ Témakörök listája , AMSR2 protorepülési modell antenna telepítési tesztje.
9. ↑ Témakörök listája , AMSR2 protorepülési modell antennaforgatási tesztje.
10. ↑ Témakörök listája , EMC-teszt a protorepülési modell szerint.
11. ↑ Témakörök listája , a SHIZUKU felfedte a médiát.
12. ↑ Témakörök listája , „Shizuku” becenévként a Global Change Observation Mission 1st – Water (GCOM-W1) számára.
13. ↑ 1 2 Afanasiev, 2012 , p. 34.
14. ↑ Afanasjev, 2012 , p. 35.
15. ↑ Globális Változásfigyelő Misszió 1. – Víz "SHIZUKU" (GCOM-W1). Képek a SHIZUKU napelemes lapátjának telepítéséről és a pályaszámítás  eredményéről . JAXA (2012. május 18.). Letöltve: 2018. április 20. Az eredetiből archiválva : 2016. június 9..
16. ↑ Globális Változásfigyelő Misszió 1. – Víz "SHIZUKU" (GCOM-W1). AMSR2 antennatelepítési  képek . JAXA (2018. május 18.). Letöltve: 2018. március 28. Az eredetiből archiválva : 2019. január 1..
17. ↑ Globális változásmegfigyelési küldetés 1. – Víz " SHIZUKU " (GCOM-W1) A kritikus műveleti időszak befejezése  . JAXA (2012. május 19.). Letöltve: 2018. március 28. Az eredetiből archiválva : 2019. január 1..
18. ↑ A SHIZUKU elnyerte a 2013-as Nikkei Global Environmental Technology  Award díját . JAXA (2013. október 17.). Letöltve: 2018. április 18. Az eredetiből archiválva : 2019. január 1..
19. ↑ Masayoshi, Tatsuya, 2013 , p. 33.
20. ↑ A világ legnagyobb forgó űrantennája AMSR2  . Globális Változásmegfigyelő Misszió – Víz "SHIZUKU" (GCOM-W) . JAXA. Letöltve: 2018. április 17. Az eredetiből archiválva : 2018. április 17..

Irodalom

• I. Afanasjev. Három „japán” és „koreai” keringő pályán // Cosmonautics News  : Journal. - 2012. - február ( 22. évf. , 7. szám (354) ). - S. 34-38 .
• Kawaguchi Masayoshi, Yoshida Tatsuya. Rendszeres megfigyelés a Global Change Observation Mission 1st-Water GCOM-W1 (SHIZUKU  ) által  // NEC Technical Journal : folyóirat. - 2013. - szeptember ( 8. évf . 1. sz .). - P. 32-35 . Archiválva az eredetiből 2018. április 21-én.
• Mitnik L.M., Mitnik M.L., Zabolotskikh E.V. Japán GCOM-W1 műhold: modellezés, kalibrálás és az óceáni és légköri paraméterek rekonstrukciójának első eredményei  // A Föld űrből történő távérzékelésének modern problémái: folyóirat. - 2013. - T. 10 , 3. sz . - S. 135-141 . Archiválva az eredetiből 2018. április 21-én.

Linkek

• Herbert J. Kramer. GCOM (Global Change Observation Mission-Water  ) . EOportal.org. Hozzáférés időpontja: 2018. április 17.
• GCOM W1  (angol) . N2YO.com. Hozzáférés időpontja: 2018. április 18.
•  NOAA operatív GCOM -W1 AMSR-2 termékrendszer . NOAA . Hozzáférés időpontja: 2018. április 19.
• GCOM-W1  (angol) . EORC. Hozzáférés időpontja: 2018. április 19.
•  Témakörök listája . Globális változásmegfigyelő misszió – Víz "SHIZUKU" (GCOM-W): Témakörök listája . JAXA (2018. április 21.). Letöltve: 2018. március 28. Az eredetiből archiválva : 2018. április 21.