Америкалық атмосфералық спутнигі TIMED және Жер атмосферасының зерттелуі
TIMED
Америкалық TIMED спутнигі Жер атмосферасының (мезосфера, термосфера) энергетикасын, динамикасын және Күннің әсерін зерттейді. NASA жобасы, 20 жылдан астам дерек жинауда.
Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Америкалық ауа райы спутнигі
American Weather Satellite
TIMED (Термосфера • Ионосфера • Мезосфера • Энергетика және Динамика) миссиясы Жер атмосферасының ең аз зерттелген және түсінілген аймағы – мезосфера және төменгі термосфера/ионосфера (MTTI) аймағына Күннің және адамның энергетикалық және динамикалық әсерін зерттеуге арналған. Миссия 2001 жылдың 7 желтоқсанында Калифорниядағы Ванденберг әуе базасынан Delta II зымырандық тасымалдағыш көмегімен ұшырылды. Жобаға NASA демеушілік етеді және басқарады, ал ғарыш кемесін Джонс Хопкинс университетінің қолданбалы физика зертханасы жобалап және құрастырды. Миссия бірнеше рет ұзартылды және қазір толық күн циклы бойынша деректер жинады, бұл оның атмосфераға Күннің әсерін басқа факторлардан ажырату мақсатына көмектеседі. Ол өзінің Delta II зымырандық тасымалдағышын Jason 1 мұхитты зерттеу миссиясымен бөлісті.
The TIMED (Thermosphere • Ionosphere • Mesosphere • Energetics and Dynamics) mission is dedicated to study the influences energetics and dynamics of the Sun and humans on the least explored and understood region of Earth's atmosphere – the Mesosphere and Lower Thermosphere / Ionosphere (MLTI). The mission was launched from Vandenberg Air Force Base in California on 7 December 2001 aboard a Delta II rocket launch vehicle. The project is sponsored and managed by NASA, while the spacecraft was designed and assembled by the Applied Physics Laboratory at Johns Hopkins University. The mission has been extended several times, and has now collected data over an entire solar cycle, which helps in its goal to differentiate the Sun's effects on the atmosphere from other effects. It shared its Delta II launch vehicle with the Jason 1 oceanography mission.
Зерттелетін атмосфералық аймақ
Мезосфера, төменгі термосфера және ионосфера (MLTI) аймағы, TIMED зерттейтін атмосфера бөлігі, Жер бетінен жоғары орналасқан, күн сәулесінен энергия атмосфераға алғаш рет осы жерде еніп келеді. Бұл Жердің жоғарғы атмосфералық аймақтарына, әсіресе Күннің 11 жылдық циклының шарықталу кезінде, оның ең көп энергиясын бөліп шығаратын уақытта, айқын әсер ете алады. Осы өзара әрекеттесулерді түсіну геофизика, метеорология, аэрономия және атмосфера ғылымы салаларындағы түрлі мәселелерді зерттеу үшін маңызды, себебі күн сәулесі атмосфералық толқындардың негізгі қозғаушы күштерінің бірі болып табылады. MLT аймағындағы өзгерістер заманауи спутниктік және радиобайланыс жүйелеріне де әсер етуі мүмкін.
The Mesosphere, Lower Thermosphere and Ionosphere (MLTI) region of the atmosphere to be studied by TIMED is located between above the Earth's surface, where energy from solar radiation is first deposited into the atmosphere. This can have profound effects on Earth's upper atmospheric regions, particularly during the peak of the Sun's 11 year solar cycle when the greatest amounts of its energy are being released. Understanding these interactions is also important for our understanding of various subjects in geophysics, meteorology, aeronomy, and atmospheric science, as solar radiation is one of the primary driving forces behind atmospheric tides. Changes in the MLT can also affect modern satellite and radio telecommunications.
Спутниктік операциялар
TIMED ғарыш кемесі ұшырылғаннан кейін, магниттік моменттерді түзетушілер ғарыш кемесінің айналуын күтілгендей баяулата алмағандықтан, бағытты басқаруда шағын мәселелер туды. Магниттік моменттерді түзетушілерді орнатушы инженер олардың нақты полярлығын қате жазып, керісінше көрсеткен, бұл ұшу бағдарламалық жасақтамасында белгі қателігіне әкелді. Мәселе орбиталық аппараттың магниттік өріс сенсорын уақытша өшіру және белгі қателігін түзетуге арналған бағдарламалық жаңартуды жүктеу арқылы шешілді. Тағы бір жағдайда, бағдарламалық жасақтаманы жаңарту арқылы күн сенсорларын сынаудағы қателік тудырған мәселе түзетілді. Осы түзетулерден кейін бағытты басқару жүйесі қалыпты жұмыс істеді.
TIMED experienced minor problems with attitude control when, after launch, the magnetorquers failed to slow the spacecraft's spin as intended. An engineer installing the magnetorquers had mistakenly recorded the reverse of their actual polarities, which generated a sign error in the flight software. The problem was fixed by temporarily disabling the orbiter's magnetic field sensor and uploading a software patch to fix the sign error. In a separate incident, another software update fixed a problem caused by faulty testing of the Sun sensors. After these corrections, the attitude control system functioned as intended.
Ғылыми нәтижелер
TIMED ғалымдардың атмосфераның жоғарғы қабатындағы ұзақ мерзімді үрдістерді түсінуін жақсартты. SABER құралы стратосфера және мезосферадағы су буы мен көмірқышқыл газының деңгейін үздіксіз тіркеді. SABER күніне 1500 су буы өлшемін жинауға қабілетті, бұл бұрынғы спутниктер мен жер бетіндегі бақылаулардан үлкен жетістік. SABER-дің оптикалық сүзгісінде қателік болды, ол су буының деңгейін жоғары бағалауға әкелді; бұл қате анықталды және деректер түзетілді. Түзетілген деректерге сүйене отырып, SABER 2002 және 2018 жылдар аралығында төменгі стратосферадағы су буының деңгейі он жыл ішінде орташа есеппен 0,25 ppmv (шамамен 5%) артқанын, ал жоғарғы стратосфера мен мезосферада су буының деңгейі он жыл ішінде орташа есеппен 0,1–0,2 ppmv (шамамен 2–3%) артқанын анықтады. Метан деңгейінің өсуі су буының өсуіне ішінара жауапты деп есептеледі, себебі метан көмірқышқыл газы мен су буына ыдырайды, бірақ күн циклының тудырған өзгерістері де себеп болуы мүмкін. SABER сонымен қатар атмосфераның жоғарғы қабатындағы көмірқышқыл газының деңгейін бақылап отыр. Құрал атмосфераның жоғарғы қабатында көмірқышқыл газының деңгейі артып жатқанын анықтады: белгілі бір биіктікте деңгейі он жылда орташа есеппен 12%-ға өсіп отырды. Бұл көрсеткіш климаттық модельдерде болжалғаннан жылдам, және бұрынғы ойларға қарағанда тік араласудың көбірек екенін көрсетеді. TIMED атмосфераның жоғарғы қабатынан деректер жинау арқылы қоршаған ортаға тигізетін әсерді модельдеуге көмектеседі. Су буы мен көмірқышқыл газы – парниктік газдар, сондықтан олардың атмосфераның жоғарғы қабатындағы өсуі климаттық модельдерге ескерілуі тиіс. Сонымен қатар, атмосфераның жоғарғы қабатындағы су буы озон қабатының тозуына да ықпал етеді.
TIMED has improved scientific understanding of long term trends in the upper atmosphere. The SABER instrument has collected a continuous record of water vapor and carbon dioxide levels in the stratosphere and mesosphere. SABER is able to collect 1,500 water vapor measurements per day, a vast improvement from previous satellites and ground based observations. SABER had a flaw in its optical filter that caused it to overestimate water vapor levels; this error was discovered and the data were corrected. Based on the corrected data, SABER found that between 2002 and 2018, water vapor levels in the lower stratosphere were increasing at an average rate of 0.25 ppmv (around 5%) per decade, and in the upper stratosphere and mesosphere, water vapor levels were increasing at an average rate of 0.1 0.2 ppmv (around 2 3%) per decade. Growth in methane levels is thought to be partially responsible for the growth in water vapor levels, as methane decomposes into carbon dioxide and water vapor, but changes driven by the solar cycle may also be responsible. SABER has also monitored carbon dioxide levels in the upper atmosphere. The instrument found that carbon dioxide levels in the upper atmosphere are increasing: at an altitude of , levels were rising at an average rate of 12% per decade. This rate is faster than what has been predicted by climate models, and suggests that there is more vertical mixing of than previously thought. By collecting upper atmosphere data, TIMED assists the modeling of environmental impacts. Water vapor and carbon dioxide are greenhouse gases and their growth in the upper atmosphere must be factored into climate models. Additionally, upper atmosphere water vapor contributes to ozone depletion.