QuikSCAT - QuikSCAT
 QuikSCAT'in sanatçı anlayışı
| |
| Görev türü | Dünya gözlemi |
|---|---|
| Şebeke | NASA / JPL |
| COSPAR kimliği | 1999-034A |
| SATCAT numarası | 25789 |
| İnternet sitesi | rüzgarlar |
| Görev süresi | 10 yıl 4 ay |
| uzay aracı özellikleri | |
| Üretici firma | Top Havacılık |
| kitle başlatmak | 970 kilogram (2.140 lb) |
| Güç | 874 watt |
| Görevin başlangıcı | |
| Lansman tarihi | 19 Haziran 1999, 02:15:00 UTC |
| Roket | Titan II(23)G |
| Siteyi başlat | Vandenberg SLC-4W |
| Görevin sonu | |
| devre dışı | 2 Ekim 2018 |
| yörünge parametreleri | |
| Referans sistemi | Yermerkezli |
| rejim | Güneş-senkron |
| Yarı büyük eksen | 7.180.8 kilometre (4.461.9 mi) |
| eksantriklik | 0.0001431 |
| Yerberi yüksekliği | 807,9 kilometre (502,0 mi) |
| apoje yüksekliği | 809,8 kilometre (503,2 mil) |
| Eğim | 98.6175 derece |
| dönem | 100.93 dakika |
| RAAN | 101.8215 derece |
| perigee argümanı | 71.6425 derece |
| ortalama anomali | 308.4160 derece |
| ortalama hareket | 14.27019630 |
| Tekrar aralığı | ≈4 gün (57 yörünge) |
| çağ | 30 Eylül 2013, 12:15:56 UTC |
| Devrim No. | 74382 |
| Ana Saçılımölçer | |
| isim | Deniz Rüzgarları |
| çözüm | Nominal 25 km Standart (5 ve 12,5 km özel) |
NASA QuikSCAT ( Hızlı Saçınımölçer ) bir oldu Dünya gözlem uydusu Seawinds taşıyan Saçınımölçer . Birincil görevi, buzsuz küresel okyanuslar üzerindeki yüzey rüzgar hızını ve yönünü ölçmekti. QuikSCAT gözlemlerinin çok çeşitli uygulamaları vardı ve klimatolojik çalışmalara, hava tahminlerine, meteorolojiye, oşinografik araştırmalara, deniz güvenliğine, ticari balıkçılığa, büyük buzdağlarının izlenmesine ve diğerlerinin yanı sıra kara ve deniz buzu çalışmalarına katkıda bulundu. Bu SeaWinds dağılım ölçeri, onu ADEOS-2 uydusunda uçan neredeyse aynı SeaWinds dağılım ölçerden ayırt etmek için QuikSCAT dağılım ölçer olarak adlandırılır .
Görev tanımı
QuikSCAT, 19 Haziran 1999'da ilk 3 yıllık görev şartıyla başlatıldı. QuikSCAT, yalnızca 9,5 ay çalıştıktan sonra Haziran 1997'de zamanından önce başarısız olan NASA Dağılımölçerinin (NSCAT) yerini alan bir "hızlı kurtarma" göreviydi . Ancak QuikSCAT, bu tasarım beklentilerini fazlasıyla aştı ve anten motorundaki bir yatak arızası QuikSCAT'in 23 Kasım 2009'da yararlı yüzey rüzgar bilgilerini belirleme yeteneklerini sona erdirmeden önce on yıldan fazla bir süre çalışmaya devam etti. QuikSCAT jeofizik veri kaydı 19 Temmuz 1999'dan 19 Temmuz 1999'a kadar uzanır. 21 Kasım 2009. Çanak bu tarihten sonra dönemezken, radar yetenekleri tam olarak bozulmadan kaldı. 2 Ekim 2018'de tam görev sona erene kadar bu modda çalışmaya devam etti. Görevin bu modundan elde edilen veriler, diğer Ku-bant saçılımölçerler arası kalibre edilerek diğer uydu yüzey rüzgar veri kümelerinin doğruluğunu artırmak için kullanıldı.
QuikSCAT rüzgarları, NSCAT gibi fan-ışınlı saçılımölçerlerde olduğu gibi, en düşük boşluk olmaksızın uydu yer izi üzerinde merkezlenmiş 1800 km genişliğindeki ölçüm alanlarında ölçtü. Geniş alanı ve alan içi boşlukların olmaması nedeniyle QuikSCAT, her gün Dünya Okyanuslarının %93'ünde en az bir vektör rüzgar ölçümü toplamayı başardı. Bu, NSCAT tarafından sağlanan %77 kapsamın üzerinde önemli ölçüde iyileşti. QuikSCAT her gün 400.000'den fazla rüzgar hızı ve yönü ölçümü kaydetti. Bu, gemilerden ve şamandıralardan rutin olarak toplanan yüzey rüzgar ölçümlerinden yüzlerce kat daha fazladır.
QuikSCAT, 25 km'lik bir uzaysal çözünürlükte deniz yüzeyinin 10 metre yukarısına atıfta bulunulan rüzgar hızı ve yönünün ölçümlerini sağladı. Rüzgar bilgisi 15-30 km kıyı şeridinde veya deniz buzu varlığında alınamaz. Yağış genellikle rüzgar ölçüm doğruluğunu bozar, ancak izleme amacıyla orta enlemlerde ve tropikal siklonlarda faydalı rüzgar ve yağmur bilgileri hala elde edilebilir. Okyanus üzerindeki yüzey rüzgarlarını ölçmeye ek olarak, QuikSCAT gibi saçılımölçerler ayrıca deniz buzunun kesirli kapsamı hakkında bilgi sağlayabilir, büyük buzdağlarını (>5 km uzunluğunda), buz ve kar türlerini ayırt edebilir ve donma-çözülmeyi tespit edebilir. kutup bölgelerinde çizgi.
Dönen çanak anten artık tasarlandığı gibi dönemezken, cihazın geri kalanı işlevsel kalır ve yüzey vektör rüzgarını belirleyemese de veri iletim yetenekleri bozulmadan kalır. Ancak yine de sabit bir azimut açısında radar geri saçılımını ölçebilir. QuikSCAT, operasyonel Avrupa Meteorolojik Uydulardan Yararlanma Örgütü (EUMETSAT) Gelişmiş Dağılımölçer de dahil olmak üzere, birden fazla yörüngede saçılım ölçer platformu üzerinde uzun vadeli ve tutarlı yüzey rüzgar veri kümeleri sağlama umuduyla diğer saçılımölçerleri çapraz kalibre etmek için bu azaltılmış modda kullanılıyor. (ASCAT) , Hindistan Uzay Araştırmaları Kurumu (ISRO) tarafından işletilen Hindistan'ın Oceansat-2 saçılım ölçeri ve Çin'in Ulusal Uydu Okyanus Uygulama Servisi tarafından işletilen Çin'in HaiYang-2A (HY-2A) saçılım ölçeri, MetOp-A ve MetOp-B'de . Gelecekteki NASA dağılım ölçer misyonlarının yanı sıra geliştirilmekte olan. 2011 yılında bir NASA Kıdemli İnceleme paneli, QuikSCAT misyonunun 2018 yılına kadar bu değiştirilmiş hedeflerle devam etmesini onayladı. QuikSCAT, 2 Ekim 2018'de tamamen hizmet dışı bırakıldı.
Enstrüman açıklaması
SeaWinds, dairesel bir düzende süpüren iki nokta ışınlı dönen bir çanak anten kullandı. Anten, dairesel bir düzende süpürülen iki nokta ışını üreten 1 metre çapında dönen bir çanaktan oluşur. 189 Hz'lik bir darbe tekrarlama frekansında (PRF) 110 W mikrodalga darbeleri yayar. QuikSCAT , mikrodalga frekanslarının Ku-bandında bulunan 13.4 GHz frekansında çalışır . Bu frekansta, yağmur sinyalde önemli değişikliklere neden olsa da, atmosfer çoğunlukla yağışsız bulutlara ve aerosollere karşı şeffaftır.
Uzay aracı, yükselen şeritlerin ekvatoral geçiş süreleri yaklaşık 06:00 LST ±30 dakika ile güneşle eş zamanlı bir yörüngededir. Ekvator boyunca birbirini takip eden namlular 2800 km ile ayrılır. QuikSCAT, Dünya yörüngesinde 802 km yükseklikte ve saniyede yaklaşık 7 km hızla.
Ölçüm açıklaması
Rüzgar ölçüm doğruluğu
Ölçüm prensipleri
QuikSCAT gibi saçılımölçerler, düşük güçlü mikrodalga radyasyon darbeleri yayar ve rüzgarın sertleştirdiği deniz yüzeyinden alıcı antenine geri yansıyan gücü ölçer. Rüzgarın neden olduğu deniz yüzeyindeki yerçekimi ve kılcal dalgalar, öncelikle bir Bragg rezonans koşulu aracılığıyla saçılımölçer radarından yayılan gücü yansıtır veya geri saçar . Bu dalgaların dalga boyları kabaca 1 cm'dir ve genellikle yerel yüzey rüzgarıyla dengededir. Su yüzeyleri üzerinde, mikrodalga geri saçılımı, yüzey rüzgar hızı ve yönü ile yüksek oranda ilişkilidir. Yüzey dalgalarının belirli dalga boyu, saçılımölçerin radarından yayılan mikrodalga radyasyonunun dalga boyu tarafından belirlenir.
QuikSCAT, σ 0 olarak belirtilen radar geri saçılım kesiti ölçümlerine dayalı olarak deniz yüzeyinin pürüzlülüğünden yüzey rüzgarlarını çıkaran aktif bir mikrodalga radarından oluşur . σ 0 , anten azimutuna, geliş açısına, polarizasyona ve radar frekansına göre yüzey rüzgar hızına ve yönüne göre değişir. QuikSCAT, her anten dönüşü sırasında tüm azimut açılarını örnekleyen çift ışınlı, konik taramalı bir anten kullanır. Geri saçılım ölçümleri, 46° ve 54°'lik sabit geliş açılarında elde edilir ve farklı geliş açılarında yüzeyin her bölgesinin dört adede kadar görünümünü sağlar.
QuikSCAT ölçümlerinin standart işlenmesi, yaklaşık 25 km'lik bir uzamsal çözünürlük sağlar. Özel işleme yoluyla 12,5 km'lik daha yüksek bir uzaysal çözünürlük de elde edilir, ancak önemli ölçüde daha fazla ölçüm gürültüsüne sahiptir. 5 km'lik daha da yüksek bir uzaysal çözünürlük de üretilir, ancak yalnızca sınırlı bölgeler ve özel durumlar için.
σ 0 gözlemleri, deniz yüzeyinden 10 metrelik bir referans yükseklikte rüzgar hızına ve rüzgar yönüne göre kalibre edilir.
İnşaat ve lansman
1996 yılında, NASA Scatterometer (NSCAT), Japon Gelişmiş Dünya Gözlem Uydusu ( ADEOS-1 ) ile fırlatıldı . Bu uydu, birkaç yıl boyunca dünya çapında su üzerindeki yüzey rüzgarlarını kaydetmek için tasarlandı. Ancak, 1997'de beklenmedik bir başarısızlık, NSCAT projesinin erken sonlandırılmasına yol açtı. Bu kısa süreli başarılı görevin ardından NASA, başarısız olan uydunun yerine yeni bir uydu inşa etmeye başladı. İki uydu arasındaki veri boşluğunu sınırlamak için onu inşa etmeyi ve mümkün olan en kısa sürede fırlatmaya hazırlamayı planladılar. Sadece 12 ayda, Quick Scatterometer (QuikSCAT) uydusu inşa edildi ve 1950'lerden bu yana diğer NASA görevlerinden daha hızlı bir şekilde fırlatılmaya hazır.
QuikSCAT projesi başlangıçta fiziksel uydu, fırlatma roketi ve bilim görevi için devam eden destek dahil olmak üzere 93 milyon dolar olarak bütçelendi. Kasım 1998'deki bir dizi roket arızası Titan (roket ailesi) fırlatma filosunu durdurdu, QuikSCAT'in fırlatılmasını geciktirdi ve bu başlangıç maliyetine 5 milyon dolar ekledi.
SeaWinds scatterometer adlı yeni bir alet uyduda taşındı. Özel bir mikrodalga radar sistemi olan SeaWinds cihazı, okyanus yüzeyine yakın rüzgarların hem hızını hem de yönünü ölçtü. Tek bir günde dünya okyanuslarının onda dokuzunda veri kaydetmek için iki radar ve dönen bir anten kullandı. Her biri 1.800 kilometre (1.100 mi) genişliğinde bir alanı kapsayan, günlük yaklaşık dört yüz bin rüzgar ölçümü kaydetti. Jet Propulsion Laboratory ve NSCAT ekibi, Goddard Uzay Uçuş Merkezi'ndeki uydunun yapım projesini ortaklaşa yönetti . Ball Aerospace & Technologies Corp. , uyduyu inşa etmek için gerekli malzemeleri sağladı.
Rekor kıran inşaat süresi ışığında projede çalışan mühendislere Amerikan Elektronik Başarı Ödülü verildi. Bu, yalnızca bu uydu için özel olarak yapılan yeni sözleşme türü nedeniyle sağlandı. Bir sözleşme seçmek ve geliştirmeyi başlatmak için verilen olağan yıl yerine, bir ayla sınırlandırıldı.
Yeni inşa edilen uydu, California'daki Vandenberg Hava Kuvvetleri Üssü'nden bir Titan II roketiyle fırlatılacak şekilde ayarlandı . Roket 19 Haziran 1999'da PDT 19 :15'te havalandı. Fırlatmadan yaklaşık iki dakika otuz saniye sonra, ilk motor kapatıldı ve ikincisi Baja California Yarımadası üzerinde hareket ederken devreye alındı . Bir dakika sonra roketin tepesindeki burun konisi iki parçaya ayrıldı. On altı saniye sonra roket, uyduyu güneşten korumak için yeniden yönlendirildi. Sonraki 48 dakika boyunca, iki gemi Antarktika üzerinde ve daha sonra Madagaskar üzerinde uçtu ve roketin istenen 500 mil (800 km) irtifasına ulaştı.
Fırlatmadan 59 dakika sonra, uydu roketten ayrıldı ve Dünya etrafındaki dairesel yörüngesine itildi. Kısa bir süre sonra, güneş panelleri konuşlandırıldı ve Norveç'te bir izleme istasyonu ile 20:32 PDT'de uydu ile bağlantı kuruldu. Sonraki iki hafta boyunca mekik, konumuna ince ayar yapmak ve rotasını istenen harekete göre düzeltmek için motorundan gelen patlamaları kullandı. Kalkıştan on sekiz gün sonra 7 Temmuz'da saçılımölçer açıldı ve 12 kişilik bir ekip QuikSCAT'in işlevinin ayrıntılı incelemelerini yaptı. Yörüngeye girdikten bir ay sonra ekip kontrolleri tamamladı ve QuikSCAT geri saçılma ölçümlerini toplamaya ve iletmeye başladı.
Uygulamalar
Hava Durumu tahmini
Pek çok operasyonel sayısal hava tahmin merkezi , 2002'nin başlarında QuikSCAT verilerini özümsemeye başladı ve ön değerlendirmeler olumlu bir etki gösterdi. ABD Ulusal Çevresel Tahmin Merkezleri (NCEP) ve Avrupa Orta Menzilli Hava Tahminleri Merkezi (ECMWF), sırasıyla 13 Ocak 2002 ve 22 Ocak 2002'de başlayarak QuikSCAT rüzgarlarının asimilasyonunu başlatarak öncülük etti. QuikSCAT yüzey rüzgarları, 2000 yılında neredeyse gerçek zamanlı olarak kullanıma sunulduğundan beri ABD Ulusal Kasırga Merkezinde analiz ve tahmin için önemli bir araçtır .
QuikSCAT rüzgar alanları ayrıca ABD Okyanus Tahmin Merkezi ve ABD Ulusal Hava Servisi'nde tropik dışı siklonların ve tropiklerin dışındaki deniz havasının analizi ve tahmininde bir araç olarak kullanıldı .
Veriler ayrıca, Güney Okyanusu ve doğu tropikal Pasifik Okyanusu gibi birkaç gözlemin bulunduğu okyanusun geleneksel olarak veri seyrek bölgeleri de dahil olmak üzere, buzsuz küresel okyanusların çoğunda gerçek zamanlı olarak sağlandı .
QuikSCAT gözlemleri, bu operasyonel kullanıcılara Ulusal Okyanus ve Atmosfer İdaresi/Ulusal Çevre Uydu, Veri ve Bilgi Servisi (NOAA ) tarafından meteorolojik verilerin (BUFR) gösterimi için ikili evrensel biçimde neredeyse gerçek zamanlı (NRT) olarak sağlanır. /NESDIS) . Veri gecikmesi hedefi 3 saattir ve neredeyse tüm veriler ölçümden sonraki 3,5 saat içinde kullanılabilir hale gelir. Bu gereksinimleri karşılamak için QuikSCAT NRT veri işleme algoritmaları, en ince taneli geri saçılım ölçümlerini bilim veri algoritmalarından daha az bileşik halinde birleştirir. Aksi takdirde QuikSCAT NRT işleme algoritmaları, bilim verisi algoritmalarıyla aynıdır.
oşinografi
Kara ve Deniz Buzu
İklim Değişkenliği
Tropikal Siklonlar
QuikSCAT'in Ulusal Kasırga Merkezi'ndeki operasyonel tropikal siklon analizi ve tahmininde uygulamaları, tropikal siklonların merkezinin belirlenmesini ve bulunmasını, yoğunluğunun tahmin edilmesini ve rüzgar yarıçapı analizini içerir. Saçılımölçerin yüzeydeki rüzgar hızlarını kaydetme yeteneği, meteorologların bir alçak basınç alanının oluşup oluşmadığını belirlemesine ve yapı ve kuvvetteki ani değişiklikleri tahmin etme yeteneğini geliştirmesine olanak tanır.
SeaWinds cihazı tarafından yakalanan ilk tropikal siklon , batı Pasifik havzasındaki Typhoon Olga idi . Sistem, 28 Temmuz'daki oluşumundan Ağustos ayının başlarındaki ölümüne kadar uydu tarafından izlendi.
2007 yılında , o sırada Ulusal Kasırga Merkezi başkanı Bill Proenza , halka açık bir mesajda QuikSCAT uydusunun kaybının kasırga tahminlerinin kalitesine zarar vereceğini belirtti. Bu, uzay aracının sınırlı güç nedeniyle geçici olarak nominal bilim gözlemlerini gerçekleştiremediği bir pil anomalisini takip etti. QuikSCAT'in kaybının ardından üç günlük tahminlerin kabaca %16 daha az doğru olacağını iddia etti. Bu pozisyon, yayınlanmamış verilere dayandığı için tartışmalıydı. Uydu, kasırganın konumunu ve yoğunluğunu tahmin etmede yardımcı olsa da, bunu yalnızca yapmaz.
2009 rulman arızası
2009 yılının ortalarında, antenin dönme mekanizmasının yataklarında kademeli bir bozulma fark edildi. Bu bozulmanın neden olduğu sürtünme antenin dönüş hızını yavaşlattı ve QuikSCAT tarafından kaydedilen verilerde boşluklara yol açtı. Anten 23 Kasım 2009'da başarısız oldu. Başarısız olması üzerine, uydunun muhtemelen görevinin sonunda olduğu ve artık kullanılmayacağı açıklandı. Uydudaki sensörün 0700 UTC civarında arıza yaptığı doğrulandı . Kayıp sadece gerçek zamanlı tarama ekipmanını etkiledi; uzun vadeli veri toplama bozulmadan ve çalışır durumda kaldı. NASA'ya göre, başarısızlık uydunun yaşından kaynaklandı. Ele geçirilen mekanizma sadece beş yıl dayanacak şekilde tasarlandı; ancak, beklenen kullanımının iki katı olan yaklaşık on yıl boyunca çalışır durumda kaldı. 24 Kasım'da NASA yöneticileri, uydunun ne kadar kapsamlı bir şekilde etkilendiğini ve dönen anteni yeniden başlatmanın mümkün olup olmadığını değerlendirmeye başladı. QuikSCAT'in başarısız olması durumunda ne yapılması gerektiğine ilişkin acil durum planları da gözden geçirildi.
Bu uzay aracının yerine geçen ISS-RapidScat , 2014 yılında fırlatıldı.