Shizuku

Shizuku , Japanese しずく, Shizuku (Drop [1] ), GCOM-W1 ( Global Change Observation Mission - Water 1 ) on japanilainen maan kaukokartoitussatelliitti .  Avaruusalus laukaistiin 18. toukokuuta 2012 ja se oli suunniteltu viideksi vuodeksi. Vuonna 2017 JAXA ilmoitti Shizukun täydellisestä toimivuudesta ja laitteen käyttöiän pidentämisestä, kunnes satelliitin resurssit ovat loppuneet. Vuonna 2013 Shizukun kehitys- ja käyttötiimi palkittiin japanilaisen Nikkei Global Environmental Technology Awards -palkinnolla.

Tieteelliset ja käytännön ongelmat

Satelliitin avulla voit seurata tärkeitä geofysikaalisia parametreja, jotka liittyvät veden, lumen, jään, kosteuden lämpötilaan ja kosteuden jakautumiseen maan pinnalla - kaikki tämä on erittäin tärkeää planeetan ilmastonmuutoksen ymmärtämiseksi [2] . Mikroaaltopyyhkäisyradiometri AMSR-2 antaa sinun mitata erilaisia ​​veden, vesihöyryn parametreja ja määrittää pinnan kosteusasteen. Maaperän kosteuspitoisuuden havainnointi mahdollistaa kuivuuteen ja satoon liittyvien ennusteiden tekemisen. Valtameren veden lämpötilaa koskevien tietojen avulla voit määrittää, kuinka kalastuksen tehokkuutta voidaan parantaa [3] . Aqua-satelliitin epäonnistumisen jälkeen Shizuku oli ainoa laite, joka tarjoaa tällaista tietoa [2] .

Luontihistoria

Shizuku-avaruusalus luotiin osana GCOM ( Global  Change Observation Mission ) -projektia, joka seuraa maapallon ilmakehän globaaleja muutoksia. Hankkeen tavoitteena on seurata globaalia ilmastonmuutosta 10-15 vuoden ajan viiden vuoden välein laukaisuilla. GCOM-W1 oli ensimmäinen avaruusalus, joka laukaistiin GCOM-projektin puitteissa. Toinen oli " Sikisai ", joka julkaistiin 23. joulukuuta 2017. GCOM-ohjelman mukainen tutkimus on Japanin panos kansainväliseen maailmanlaajuiseen maanhavainnointijärjestelmään GEOSS ( Global Earth Observation System of System ) [4] . 

Shizuku-satelliitin rakentaminen alkoi vuonna 2007, kun hankerahoitus alkoi: 200 miljoonaa dollaria myönnettiin. Kustannusten vähentämiseksi päätettiin käyttää laitteita ja järjestelmiä, jotka ovat osoittautuneet jo toteutuneissa projekteissa. Erityisesti alukseen asennettu pääinstrumentti - AMSR-2 - on parannettu malli instrumentista, joka toimi menestyksekkäästi Midori-2- ja Aqua - avaruusaluksissa [4] . GCOM-W1-projektin alustava arviointi tehtiin maaliskuussa 2008, ja kriittinen suojausvaihe saatiin päätökseen joulukuussa 2009 [5] . 30. heinäkuuta - 4. elokuuta AMSR-2-elementtien lämpö- ja valovaikutukset testattiin tyhjiöolosuhteissa [6] . 2. lokakuuta 2008 ilmoitettiin GCOM-W1 rakennemallin testauksen onnistuneesta päätökseen värähtelytelineessä - testit vahvistivat laitteen stabiilisuuden kantoraketin laukaisun aikana tapahtuvia ylikuormituksia vastaan ​​[7] . 4. elokuuta 2010 ilmoitettiin AMSR-2-parabolisen antennin asennusjärjestelmän [8] onnistuneesta testistä . Elokuun 10. päivänä suoritettiin onnistuneesti testit antennin liikemekanismille, jonka pitäisi värähdellä nopeudella 40 kertaa minuutissa [9] . JAXA ilmoitti 26. marraskuuta läpäisevänsä EMC-testit kaikille aluksella oleville laitteille ja mikroaaltopyyhkäisyradiometrille [10] . Siten vuonna 2010 satelliitti koottiin lopulta ja jo keväällä 2011 se läpäisi tärkeimmät maatestit, jotka osoittivat laskettujen parametrien mukaisuuden [5] . 12. tammikuuta 2012 Shizuku-satelliitti esiteltiin toimittajille Tsukuban avaruuskeskuksessa [11] .

Avaruusaluksen nimi

Aluksi projektin ja avaruusaluksen nimi oli GCOM-W1 ( Global  Change Observation Mission - Water 1 ). 21. syyskuuta 2011 julkistettiin tulevan avaruusaluksen nimikilpailun tulos. Kilpailuun osallistui 20 998 ehdotusta . Japanilainen nimiしずく(Shizuku, Drop) voitti, joka liittyi useimmiten projektin päätehtävään - valtameren parametrien ja kosteuspitoisuuden seurantaan ilmakehässä ja maan pinnalla [12] .

Orbital laukaisu ja toiminta

Käynnistä

Satelliitti laukaistiin 18. toukokuuta 2012 klo 01.39 Tokion aikaa (JST) Tanegashiman avaruuskeskuksen Yoshinobu Launch Complexista . Kantoraketti oli H-IIA kokoonpanossa 202, tämän kantoraketin 21. laukaisu . SHIZUKUN lisäksi avaruuteen laukaistiin korealainen satelliitti Arirang-3 (Kompsat-3) ja kaksi japanilaista mikrosatelliittia SDS-4 ja Horyu-2 [13] .

Laukaisupäivä julkistettiin 21. maaliskuuta 2012: laukaisuikkuna ilmoitettiin 18. toukokuuta klo 01.39-01.42 Tokion aikaa. Toukokuun 8. päivänä kaikki satelliitit asennettiin ja peitettiin nokkasuojalla [to 1] . Valmistelut laukaisuun sujuivat suunnitelmien mukaan. Laukaisu suoritettiin lasketun syklogrammin mukaan 18. toukokuuta kello 1:39:22 JST. 16 minuutin kuluttua korealainen satelliitti erottui, ja 22 minuutin 59 sekunnin kuluttua alkoi Shizukun itsenäinen lento. Telemetriaa ensimmäisellä kiertoradalla vastaanottivat norjalaiset asemat: Troll ( Antarktis ) ja Svalbard ( Svalbard ) [13] . Tämän laukaisun piirre oli kantoraketin ohjailu ensimmäisen vaiheen toimintavaiheessa. Ohjaus suoritettiin, jotta varmistetaan kantoaluksen osien putoaminen annetuilla alueilla. Toinen piirre oli toisen vaiheen toiminnan jatkaminen hyötykuorman erottamisen jälkeen päivitetyn moottorin ja polttoaineen syöttöjärjestelmien lentokokeiden suorittamiseksi [14] . Samana päivänä JAXA ilmoitti paljastavansa AMRS-2-aurinkopaneelit ja antennin [15] [16] . Seuraavana päivänä kriittisten toimintojen vaihe saatiin päätökseen ja satelliitti aloitti suunnitellun siirtymisen työkiertoradalle [17] .

Toukokuun 28. päivänä sarjan ratakorjausten jälkeen (27.–28. toukokuuta, 2.–3. kesäkuuta ja 23.–24. kesäkuuta) Shizuku löysi olevansa toimivalla auringon synkronisella kiertoradalla, jonka kaltevuus oli 98,19 ° ja korkeus 689 × 710 km päiväntasaajan ylitysaika nousevassa solmukohdassa klo 13:30. Saavutettuaan tähän asemaan GCOM-W1 kuului kaukokartoitusavaruusaluksiin, jotka muodostivat niin sanotun "päiväkiertoratajunan" ( englanniksi  A-Train ): Aura , Calipso , Cloudsat ja Aqua , käyttämällä erilaisia ​​​​instrumentteja "lähes samanaikaiseen" Maan havainnointi [4] . Vuoteen 2014 asti japanilainen laite oli "junan kärjessä" (Aquan edessä), ja sitten sen paikan otti OKO-2-satelliitti [5] .

Toimiva

4. heinäkuuta 2012 Japanin avaruusjärjestö esitteli ensimmäiset satelliitista lähetetyt kuvat. Elokuun 10. päivänä ilmoitettiin laitetestauksen valmistumisesta ja siirtymisestä käyttötilaan. Syyskuussa muodostettiin aikataulu materiaalien toimittamiselle kiinnostuneille organisaatioille: tammikuusta 2013 alkaen alettiin toimittaa visualisoituja lämpötilatietoja ja toukokuusta geofysikaalisia tietoja. Tätä varten käynnistettiin erityinen sivusto gcom-w1.jaxa.jp. Lokakuussa Shizukun keräämät tiedot asetettiin JAMSTEC:n (Japan Marine Science and Technology Agency) saataville myöhempää meteorologista käyttöä varten. Samaan aikaan aloitettiin yhteistyö National Institute of Polar Researchin (NiPR) kanssa: arktisen jäätilanteen tiedot saatiin kiertoradalta ja arktisen jään lämpötilan NiPR-tietoja käytettiin AMSR-2:n kalibroinnissa. 17. toukokuuta 2013 lähtien, AMSR-2:n kalibrointijakson päätyttyä, JAXA alkoi tarjota kahdeksan tyyppistä kiertoradalta lähetettyä dataa käsitellyssä muodossa. Kalibrointiin osallistui Maailman ilmatieteen järjestön operoima valtameripoijujärjestelmä. Valtameren lämpötilamittausten neliövirhe oli 0,56 °C. Syyskuun 12. päivänä rekisteröitiin arktisen jään vuotuisen kesäminimin ennätys jatkuvien avaruushavaintojen alusta (1981) lähtien, ja syyskuun lopussa Shizuku kirjasi Etelämantereen merijään vuotuisen talven ennätysmaksimin [5] .

GCOM-projektiryhmä sai 17. lokakuuta 2013 arvostetun Nikkei Global Environmental Technology Awards -palkinnon erinomaisista saavutuksista Shizuku-avaruusaluksen maailmanlaajuisessa Maan havainnoinnissa [18] . Helmikuussa 2014 NOAA ilmoitti käyttävänsä Shizuku-dataa trooppisten syklonien seurantaan ja tutkimiseen. Lokakuusta 2015 lähtien on otettu käyttöön JAXA Realtime Rainfall Watch -järjestelmä reaaliaikaisten tietojen tarjoamiseksi. Tiedot toimitetaan neljän tunnin viiveellä, joka tarvitaan satelliitista tulevan tiedon käsittelemiseksi. Pääsyä varten riittää rekisteröityminen Shizuku-tietopalvelun verkkosivustolle. 14. joulukuuta 2015 NASA ilmoitti lopettavansa Aqua - avaruusaluksen , joka oli ollut kiertoradalla yhdeksän vuotta. Siitä hetkestä lähtien Shizukassa oleva AMSR-2-pyyhkäisyradiometri pysyi ainoana kiertoradalla toimivana instrumenttina, jolla oli tällainen toiminto. Toukokuussa 2017 ilmoitettiin, että suunnitellun käyttöiän saavuttamisesta huolimatta Shizuku-avaruusalus toimii kommentoimatta ja sen käyttöikää pidennetään, kunnes resurssi on täysin ehtynyt [5] .

Kesäkuun 12. päivänä 2017 Larsenin jäähyllystä ( Antarktiksen niemimaa , Weddell-meri ) irtosi noin 5 800 km²:n jäävuori . AMSR-2-pyyhkäisyradiometrin ominaisuuksien ansiosta oli mahdollista tarkkailla jättimäisen jäävuoren muodostumista "lähes reaaliajassa" vuorokaudenajasta ja sääolosuhteista riippumatta [5] .

Laitteet ja tieteelliset laitteet

Satelliitti on valmistettu vakioalustalle, jota JAXA-asiantuntijat kutsuvat keskikokoiseksi: mitat avoimilla aurinkopaneeleilla ja antenneilla ovat 5,1 × 17,5 × 3,4 metriä. Paino lennon alussa 1880 kg, sisältäen 151 kg polttoainetta. Laitteen energiajärjestelmä EPS antoi viiden vuoden käyttöjakson lopussa kahden aurinkopaneelin tuottaman tehon 4,05 kW [4] . EPS:llä on kaksoisredundanssi ja sen on varmistettava satelliitin toiminta yhden aurinkopariston vian sattuessa [5] . Radan varjostetuissa osissa toimintaa tarjoavien akkujen kapasiteetti on 400 Ah [19] .

Kolmiakselinen suuntaus saadaan aikaan neljällä vauhtipyörällä, joita ohjaa IRU. IRU vastaanottaa tietoja GPS-yksiköstä ja tähtien seurantalaitteista [5] .

Shizuku lähettää dataa X-kaistalla 8245 MHz nopeudella 10 ja 20 Mbps. Tiedon vastaanottamiseen käytetään asemia Svalbard (Norja), Katsuura ja Tsukuba (vara) (molemmat Japani) sekä kansainvälistä suorien vastaanottoasemien verkostoa [4] . Laitetta ohjataan komentoradiolinkin kautta S-kaistalla [5] .

AMSR-2

Microwave Scanning Radiometer AMSR-2 ( englanniksi  Advanced Microwave Scanning Radiometer - 2 ) on kohdehyötykuorma "Shizuku" [4] .

AMSR-2-havainnon tavoitteina ovat sademäärän, vesihöyrypitoisuuksien, merenpinnan lämpötilan, tuulen nopeuden, maaperän kosteuden sekä lumi- ja jääpeiteparametrien ominaisuudet. Tätä varten skanneri mittaa mikroaaltosäteilyä kuudella taajuudella 6,9 - 89 GHz halkaisijaltaan 2 m ja 250 kg painavalla parabolisella antennilla, joka mahdollistaa maan pinnan skannauksen 1450 km leveällä kaistalla (kulma ilmaantuvuus 55°) 1,5 sekunnin ajanjaksolla. Vastaanotetulla signaalilla on pysty- ja vaakapolarisaatio. Lämpötilamittauksen dynaaminen alue on 2,7 - 340 K. Resoluutio on 5 - 50 km, planeetan koko pinnan tutkimusjakso on kaksi päivää [4] . Laukaisuhetkellä parabolinen antenni oli suurin liikkuva antenni Maan havainnointiin [20] [1] .

Kommentit

1. ↑ Käytettiin 4/4D-LC-suojaa; halkaisija 4 m, pituus 16 m

Muistiinpanot

1. ↑ 1 2 Mitnick et ai., 2013 , s. 135.
2. ↑ 1 2 Masayoshi, Tatsuya, 2013 , s. 35.
3. ↑ Masayoshi, Tatsuya, 2013 , s. 34.
4. ↑ 1 2 3 4 5 6 7 Afanasiev, 2012 , s. 37.
5. ↑ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Kramer .
6. ↑ Aiheluettelo , Lämpötyhjiötesti aurinkovalolla suoritettiin AMSR2 :n korkean lämpötilan melulähteen (HTS) suunnittelumallilla.
7. ↑ Aiheluettelo , GCOM -W1 Sinusoidaalinen tärinätesti.
8. ↑ Aiheluettelo , AMSR2 protolentomallin antennin käyttöönottotesti.
9. ↑ Aiheluettelo , AMSR2 protolentomallin antennin pyörimistesti.
10. ↑ Aiheluettelo , EMC-testi protolentomallin mukaan.
11. ↑ Aiheluettelo , SHIZUKU paljasti medialle.
12. ↑ Aiheluettelo , "Shizuku" valittu lempinimeksi Global Change Observation Mission 1st - Water (GCOM-W1).
13. ↑ 1 2 Afanasiev, 2012 , s. 34.
14. ↑ Afanasiev, 2012 , s. 35.
15. ↑ Globaalin muutoksen tarkkailutehtävä 1. - Vesi "SHIZUKU" (GCOM-W1). Kuvia SHIZUKUN Solar Array Mela -asennuksesta ja kiertoradan laskennan  tuloksista . JAXA (18. toukokuuta 2012). Haettu 20. huhtikuuta 2018. Arkistoitu alkuperäisestä 9. kesäkuuta 2016.
16. ↑ Globaalin muutoksen tarkkailutehtävä 1. - Vesi "SHIZUKU" (GCOM-W1). AMSR2-antennin  käyttöönottokuvat . JAXA (18. toukokuuta 2018). Haettu 28. maaliskuuta 2018. Arkistoitu alkuperäisestä 1. tammikuuta 2019.
17. ↑ Maailmanlaajuisen muutoksen tarkkailutehtävä 1. - Vesi " SHIZUKU " (GCOM-W1) kriittinen toimintajakso päättynyt  . JAXA (19. toukokuuta 2012). Haettu 28. maaliskuuta 2018. Arkistoitu alkuperäisestä 1. tammikuuta 2019.
18. ↑ SHIZUKU voitti vuoden 2013 Nikkei Global Environmental Technology  Award -palkinnon . JAXA (17. lokakuuta 2013). Haettu 18. huhtikuuta 2018. Arkistoitu alkuperäisestä 1. tammikuuta 2019.
19. ↑ Masayoshi, Tatsuya, 2013 , s. 33.
20. ↑ Maailman suurin pyörivä avaruusantenni AMSR2  . Globaali muutoksen tarkkailutehtävä - Vesi "SHIZUKU" (GCOM-W) . JAXA. Haettu 17. huhtikuuta 2018. Arkistoitu alkuperäisestä 17. huhtikuuta 2018.

Kirjallisuus

• I. Afanasjev. Kolme "japanilaista" ja "korealaista" kiertoradalla // Cosmonautics News  : Journal. - 2012. - Helmikuu ( osa 22 , nro 7 (354) ). - S. 34-38 .
• Kawaguchi Masayoshi, Yoshida Tatsuya. Global Change Observation Mission 1st-Water GCOM-W1 (SHIZUKU  ) säännöllinen tarkkailu  // NEC Technical Journal : Journal. - 2013. - syyskuu ( osa 8 , nro 1 ). - s. 32-35 . Arkistoitu alkuperäisestä 21. huhtikuuta 2018.
• Mitnik L.M., Mitnik M.L., Zabolotskikh E.V. Japanilainen satelliitti GCOM-W1: mallinnus, kalibrointi ja valtameren ja ilmakehän parametrien jälleenrakennuksen ensimmäiset tulokset  // Maan kaukokartoituksen nykyaikaiset ongelmat avaruudesta: päiväkirja. - 2013. - T. 10 , nro 3 . - S. 135-141 . Arkistoitu alkuperäisestä 21. huhtikuuta 2018.

Linkit

• Herbert J. Kramer. GCOM (Global Change Observation Mission-Water  ) . EOportal.org. Käyttöönottopäivä: 17.4.2018.
• GCOM W1  (englanniksi) . N2YO.com. Käyttöönottopäivä: 18.4.2018.
• NOAA Operatiivinen GCOM-W1 AMSR-2  -tuotejärjestelmä . NOAA . Käyttöönottopäivä: 19.4.2018.
• GCOM-W1  (englanniksi) . EORC. Käyttöönottopäivä: 19.4.2018.
• Aiheluettelo  . _ Globaali muutoksen tarkkailutehtävä - Vesi "SHIZUKU" (GCOM-W): Aiheluettelo . JAXA (21. huhtikuuta 2018). Haettu 28. maaliskuuta 2018. Arkistoitu alkuperäisestä 21. huhtikuuta 2018.