QuikSCAT
 Konstnärsuppfattning av QuikSCAT
| |
| Typ av uppdrag | Jordobservation |
|---|---|
| Operatör | NASA / JPL |
| COSPAR ID | 1999-034A |
| SATCAT nr. | 25789 |
| Hemsida | |
| Uppdragets varaktighet | 10 år, 4 månader |
| Rymdskeppsegenskaper | |
| Tillverkare | Ball Aerospace |
| Lanseringsmassa | 970 kg (2 140 lb) |
| Kraft | 874 watt |
| Uppdragets början | |
| Lanseringsdag | 19 juni 1999, 02:15:00 UTC |
| Raket | Titan II(23)G |
| Starta webbplats | Vandenberg SLC-4W |
| Slutet på uppdraget | |
| Inaktiverad | 2 oktober 2018 |
| Orbital parametrar | |
| Referenssystem | Geocentrisk |
| Regimen | Solsynkron |
| Halvstor axel | 7 180,8 kilometer (4 461,9 mi) |
| Excentricitet | 0,0001431 |
| Perigeum höjd | 807,9 kilometer (502,0 mi) |
| Apogeum höjd | 809,8 kilometer (503,2 mi) |
| Lutning | 98,6175 grader |
| Period | 100,93 minuter |
| RAAN | 101,8215 grader |
| Argument för perigeum | 71,6425 grader |
| Genomsnittlig anomali | 308,4160 grader |
| Enorm rörelse | 14.27019630 |
| Upprepa intervall | ≈4 dagar (57 omlopp) |
| Epok | 30 september 2013, 12:15:56 UTC |
| Revolution nr. | 74382 |
| Huvudspridningsmätare | |
| namn | SeaWinds |
| Upplösning |
Nominell 25 km standard (5 och 12,5 km special [ förtydligande behövs ] ) |
NASA QuikSCAT ( Quick Scatterometer ) var en jordobservationssatellit som bar SeaWinds scatterometer . Dess primära uppdrag var att mäta vindhastigheten på ytan och rikta över de isfria globala haven via dess effekt på vattenvågor . Observationer från QuikSCAT hade ett brett spektrum av tillämpningar och bidrog till klimatologiska studier, väderprognoser, meteorologi, oceanografisk forskning, havssäkerhet, kommersiellt fiske, spårning av stora isberg och studier av land- och havsis, bland annat. Denna SeaWinds scatterometer kallas QuikSCAT scatterometer för att skilja den från den nästan identiska SeaWinds scatterometer som flögs på ADEOS-2- satelliten.
Uppdragsbeskrivning
QuikSCAT lanserades den 19 juni 1999 med ett första 3-årigt uppdrag. QuikSCAT var ett "snabb återhämtning"-uppdrag som ersatte NASA Scatterometer (NSCAT), som misslyckades i förtid i juni 1997 efter bara 9,5 månader i drift. QuikSCAT överträffade dock vida dessa designförväntningar och fortsatte att fungera i över ett decennium innan ett lagerfel på dess antennmotor gjorde slut på QuikSCATs förmåga att fastställa användbar ytvindinformation den 23 november 2009. QuikSCATs geofysiska dataposter sträcker sig från 19 juli 1999 till 21 november 2009. Även om skålen inte kunde rotera efter detta datum, förblev dess radarkapacitet helt intakt. Den fortsatte att fungera i det här läget tills uppdraget avslutades helt den 2 oktober 2018. Data från detta läge av uppdraget användes för att förbättra noggrannheten hos andra satellitytvinddataset genom att interkalibrera andra Ku-bandsscattterometrar.
QuikSCAT mätte vindar i mätsträckar som var 1 800 km breda centrerade på satellitmarkbanan utan något nadirgap, såsom inträffar med fläktstrålometrar som NSCAT. På grund av dess breda sträng och bristen på mellanrum i strängen kunde QuikSCAT samla in minst en vektorvindmätning över 93 % av världens hav varje dag. Detta förbättrades avsevärt jämfört med den täckning på 77 % som tillhandahålls av NSCAT. Varje dag registrerade QuikSCAT över 400 000 mätningar av vindhastighet och vindriktning. Detta är hundratals gånger fler ytvindmätningar än vad som rutinmässigt samlas in från fartyg och bojar.
QuikSCAT tillhandahöll mätningar av vindhastigheten och riktningen som refereras till 10 meter över havsytan vid en rumslig upplösning på 25 km. Vindinformation kan inte hämtas inom 15–30 km från kusten eller i närvaro av havsis. Nederbörd försämrar i allmänhet vindmätningsnoggrannheten, även om användbar vind- och regninformation fortfarande kan erhållas i medellatitud och tropiska cykloner för övervakningsändamål. Förutom att mäta ytvindar över havet, kan scatterometrar som QuikSCAT också ge information om havsisens delar av täckning, spåra stora isberg (>5 km långa), skilja på typer av is och snö och upptäcka frysning-upptining linje i polarområdena.
Medan den roterande parabolantennen inte längre kan snurra som designad, förblir resten av instrumentet funktionellt och dataöverföringsförmågan förblir intakt, även om den inte kan bestämma ytvektorvinden. Den kan dock fortfarande mäta radarbackscatter vid en fast azimutvinkel. QuikSCAT används i detta reducerade läge för att korskalibrera andra scatterometrar i hopp om att tillhandahålla långsiktiga och konsekventa ytvinddatauppsättningar över flera plattformar för spridningsmätare i omloppsbana, inklusive den operativa Europeiska organisationen för exploatering av meteorologiska satelliter (EUMETSAT) Advanced Scatterometer (ASCAT) på MetOp-A och MetOp-B , Indiens Oceansat-2 scatterometer som drivs av Indian Space Research Organisation (ISRO) och Kinas HaiYang-2A (HY-2A) scatterometer som drivs av Kinas National Satellite Ocean Application Service, som samt framtida NASA scatterometeruppdrag under utveckling. En NASA Senior Review-panel under 2011 godkände fortsättningen av QuikSCAT-uppdraget med dessa modifierade mål till och med 2018. QuikSCAT förklarades helt avvecklat den 2 oktober 2018.
Instrumentbeskrivning
SeaWinds använde en roterande parabolantenn med två punktstrålar som sveper i ett cirkulärt mönster. Antennen består av en roterande skål med en diameter på 1 meter som producerar två punktstrålar som sveper i ett cirkulärt mönster. Den utstrålar 110 W mikrovågspulser med en pulsrepetitionsfrekvens (PRF) på 189 Hz. QuikSCAT arbetar med en frekvens på 13,4 GHz, vilket är i Ku-bandet av mikrovågsfrekvenser. Vid denna frekvens är atmosfären mestadels genomskinlig för icke-utfällande moln och aerosoler, även om regn ger betydande förändringar av signalen.
Rymdfarkosten befinner sig i en solsynkron bana, med ekvatorialkorsningstider för stigande strängar vid cirka 06:00 LST ±30 minuter. Längs ekvatorn är på varandra följande strängar åtskilda av 2 800 km. QuikSCAT kretsar runt jorden på en höjd av 802 km och med en hastighet av cirka 7 km per sekund.
Mätbeskrivning
Noggrannhet för vindmätning
Mätprinciper
Scatterometrar som QuikSCAT sänder ut pulser av lågeffekts mikrovågsstrålning och mäter kraften som reflekteras tillbaka till dess mottagande antenn från den vindruggade havsytan. Gravitation och kapillärvågor på havsytan orsakade av vinden reflekterar eller backscatter kraft som sänds ut från scatterometerradarn främst med hjälp av ett Bragg-resonanstillstånd . Våglängderna för dessa vågor är ungefär 1 cm och är vanligtvis i jämvikt med den lokala ytvinden. Över vattenytor är mikrovågsbackscatter starkt korrelerad med ytvindhastighet och riktning. Ytvågornas speciella våglängd bestäms av våglängden på mikrovågsstrålningen som sänds ut från scatterometerns radar.
00 QuikSCAT består av en aktiv mikrovågsradar som härleder ytvindar från havsytans grovhet baserat på mätningar av radarbackscatter-tvärsnittet, betecknat som σ . σ varierar med ytvindhastighet och riktning i förhållande till antennens azimut, infallsvinkel, polarisation och radarfrekvens. QuikSCAT använder en dubbelstråle, koniskt avsökningsantenn som samplar hela området av azimutvinklar under varje antennvarv. Backscatter-mätningar erhålls vid fasta infallsvinklar på 46° och 54°, vilket ger upp till fyra vyer av varje område av ytan vid olika infallsvinklar.
Standardbearbetning av QuikSCAT-mätningarna ger en rumslig upplösning på cirka 25 km. En högre rumslig upplösning på 12,5 km uppnås också genom specialbearbetning, men har betydligt mer mätbrus. En ännu högre rumslig upplösning på 5 km produceras också, men endast för begränsade regioner och speciella fall.
0 σ- observationerna är kalibrerade till vindhastigheten och vindens riktning på en referenshöjd av 10 meter över havsytan.
Konstruktion och lansering
1996 lanserades NASA Scatterometer (NSCAT) ombord på den japanska Advanced Earth Observing Satellite ( ADEOS-1) . Denna satellit designades för att registrera ytvindar över vatten över hela världen under flera år. Ett oväntat misslyckande 1997 ledde dock till att NSCAT-projektet avslutades tidigt. Efter detta kort framgångsrika uppdrag började NASA bygga en ny satellit för att ersätta den misslyckade. De planerade att bygga den och förbereda den för uppskjutning så snart som möjligt för att begränsa datagapet mellan de två satelliterna. På bara 12 månader konstruerades Quick Scatterometer (QuikSCAT)-satelliten och var redo att skjutas upp, snabbare än något annat NASA-uppdrag sedan 1950-talet.
QuikSCAT-projektet var ursprungligen budgeterat till 93 miljoner dollar, inklusive den fysiska satelliten, uppskjutningsraketen och pågående stöd för dess vetenskapsuppdrag. En serie raketmisslyckanden i november 1998 gjorde att Titan (raketfamiljen) avfyrningsflotta försenades, försenade uppskjutningen av QuikSCAT och lade till 5 miljoner dollar till denna initiala kostnad.
Ett nytt instrument, SeaWinds scatterometer, bars på satelliten. SeaWinds-instrumentet, ett specialiserat mikrovågsradarsystem, mätte både hastigheten och vindriktningen nära havsytan. Den använde två radarer och en snurrande antenn för att registrera data över nio tiondelar av världens hav på en enda dag. Den registrerade ungefär fyrahundratusen vindmätningar dagligen, var och en täcker ett område på 1 800 kilometer (1 100 mi) i bredd. Jet Propulsion Laboratory och NSCAT-teamet ledde tillsammans projektet med att bygga satelliten vid Goddard Space Flight Center . Ball Aerospace & Technologies Corp. levererade materialen för att konstruera satelliten.
I ljuset av den rekordhöga byggtiden tilldelades ingenjörer som arbetade med projektet American Electronics Achievement Award. Detta uppnåddes endast på grund av den nya typen av kontrakt som gjorts specifikt för denna satellit. Istället för det vanliga året som gavs för att välja ett kontrakt och initiera utveckling, var det begränsad till en månad.
Den nybyggda satelliten skulle skjutas upp på en Titan II- raket från Vandenberg Air Force Base i Kalifornien. Raketen lyfte vid 19:15 PDT den 19 juni 1999. Ungefär två minuter och trettio sekunder efter avfyrningen stängdes den första motorn av och den andra kopplades in när den rörde sig över Baja California-halvön . En minut senare delade sig noskonen, längst upp på raketen, i två delar. Sexton sekunder senare omorienterades raketen för att skydda satelliten från solen. Under de följande 48 minuterna flög de två farkosterna över Antarktis och senare över Madagaskar, där raketen nådde sin önskade höjd på 500 mi (800 km).
59 minuter efter uppskjutningen separerade satelliten från raketen och trycktes in i sin cirkulära bana runt jorden. Kort därefter sattes solpanelerna ut och anslutning upprättades med satelliten kl. 20:32 PDT med en spårningsstation i Norge. Under de kommande två veckorna spricker den använda skytteln från sin motor för att finjustera sin plats och korrigera sin kurs till önskad rörelse. Den 7 juli, arton dagar efter start, slogs scatterometern på och ett team på 12 personal gjorde detaljerade genomgångar av funktionen hos QuikSCAT. En månad efter att ha gått in i omloppsbanan slutförde teamet kontrollerna och QuikSCAT började samla in och överföra backscatter-mätningar.
Ansökningar
Väderprognos
Många operativa numeriska väderprognoser började assimilera QuikSCAT-data i början av 2002, med preliminära bedömningar som tyder på en positiv effekt. US National Centers for Environmental Prediction (NCEP) och European Centre for Medium Range Weather Forecasts (ECMWF) ledde vägen genom att initiera assimilering av QuikSCAT-vindar med början den 13 januari 2002 respektive 22 januari 2002. QuikSCAT ytvindar var en viktigt verktyg för analys och prognoser vid US National Hurricane Center sedan det blev tillgängligt i nästan realtid 2000.
QuikSCAT vindfält användes också som ett verktyg i analys och prognoser av extratropiska cykloner och maritimt väder utanför tropikerna vid US Ocean Prediction Center och US National Weather Service .
Data tillhandahölls också i realtid över de flesta av de isfria globala haven, inklusive traditionellt glesa områden i havet där få observationer finns, som i södra oceanen och östra tropiska Stilla havet.
QuikSCAT-observationer tillhandahålls dessa operativa användare i nästan realtid (NRT) i binär universell form för representation av meteorologisk data (BUFR) format av National Oceanic and Atmospheric Administration/National Environmental Satellite, Data and Information Service (NOAA) /NESDIS) . Datalatensmålet är 3 timmar, och nästan all data är tillgänglig inom 3,5 timmar efter mätning. För att uppfylla dessa krav kombinerar QuikSCAT NRT-databearbetningsalgoritmerna de finaste backscatter-mätningarna till färre kompositer än de vetenskapliga dataalgoritmerna. Annars är QuikSCAT NRT-bearbetningsalgoritmerna identiska med vetenskapsdataalgoritmerna.
Oceanografi
Land och havsis
Klimatvariation
Tropiska cykloner
Tillämpningar av QuikSCAT i operativ tropisk cyklonanalys och prognos vid National Hurricane Center inkluderar identifiering och lokalisering av mitten av tropiska cykloner , uppskattning av dess intensitet och vindradieanalys. Scatterometerns förmåga att registrera vindhastigheter på ytan gör det möjligt för meteorologer att avgöra om ett lågtrycksområde bildas och förbättra förmågan att förutsäga plötsliga förändringar i struktur och styrka.
Den första tropiska cyklonen som fångades av SeaWinds-instrumentet var tyfonen Olga i västra Stillahavsbassängen . Systemet övervakades av satelliten från dess generering den 28 juli till dess bortgång i början av augusti.
År 2007 uttalade Bill Proenza , dåvarande chefen för National Hurricane Center , i ett offentligt meddelande att förlusten av QuikSCAT-satelliten skulle skada kvaliteten på orkanprognoserna. Detta följde på en batterianomali där rymdfarkosten tillfälligt inte kunde utföra nominella vetenskapliga observationer på grund av begränsad effekt. Han hävdade att tredagarsprognoser skulle vara ungefär 16 % mindre exakta efter förlusten av QuikSCAT. Denna position var kontroversiell eftersom den förlitade sig på opublicerade data. Även om satelliten hjälper till att förutsäga orkanens position och intensitet, gör den inte det uteslutande.
2009 lagerfel
I mitten av 2009 märktes en gradvis försämring av lagren av antennens rotationsmekanism. Friktion orsakad av denna försämring saktade ner antennens rotationshastighet, vilket ledde till luckor i data som registrerats av QuikSCAT. Antennen misslyckades slutligen den 23 november 2009. När den misslyckades tillkännagavs det att satelliten troligen var i slutet av sitt uppdrag och inte längre skulle användas. Sensorn på satelliten bekräftades ha havererat runt 0700 UTC . Förlusten påverkade bara utrustningen för realtidsskanning; den långsiktiga datainsamlingen förblev intakt och fungerande. Enligt NASA berodde felet på satellitens ålder. Mekanismen som beslagtogs var utformad för att bara hålla i fem år; den förblev dock i drift i ungefär tio år, dubbelt så stor som den förväntade användningen. Den 24 november började NASA-cheferna bedöma hur omfattande påverkan satelliten var och om det var möjligt att starta om den snurrande antennen. Beredskapsplaner för vad som skulle göras i händelse av att QuikSCAT skulle misslyckas gick också igenom.
En ersättning för denna rymdfarkost, ISS-RapidScat , lanserades 2014.
Se även
externa länkar