Мұхит беті топографиясын карталауға арналған спутниктік миссиялар

Кіріспе

Мұхит беті топографиясын карталауға арналған спутниктік миссия.

Өлшемдер жалғасуда

TOPEX/Poseidon-ның келесі миссиясы, Jason 1, 2001 жылы теңіз беті топографиясының үздіксіз өлшеулерін жалғастыру үшін ұшырылды. TOPEX/Poseidon және Jason 1 екі спутнигі үш жыл бойы бірге, тікелей ұшып, теңіз бетін екі есе кеңірек қамтыды, ғалымдарға бір спутник көре алмайтын кішірек ерекшеліктерді зерттеуге мүмкіндік берді. TOPEX/Poseidon және Jason 1 бастаған жаһандық теңіз беті биіктігінің тізімі 2008 жылдың маусым айында ұшырылған Jason 2 спутнигіндегі Океан беті топографиясы миссиясымен болашақта да жалғастырылады. Jason 3 миссиясы 2016 жылдың 17 қаңтарында ұшырылды.

Құралдар

TOPEX/Посейдон бортындағы екі биіктік өлшегішпен ұшуға мүмкіндік берді, бірақ бір уақытта тек біреуі ғана жұмыс істеді, басымдық TOPEX-ке берілді (миссияның алғашқы 10 жылында 10 циклдің 9-ы орташа есеппен). TOPEX: NASA жасаған, теңіз бетінен биіктікті өлшеу үшін C жолағын (5.3 ГГц) және Ku жолағын (13.6 ГГц) пайдаланатын, тік бұрышқа бағытталған радиолокациялық биіктік өлшегіш. Посейдон: CNES жасаған, қатты күйдегі, тік бұрышқа бағытталған радиолокациялық биіктік өлшегіш, Ku жолағын (13.65 ГГц) пайдаланады. Биіктік өлшегіштерден басқа, атмосфераның ылғалды қабатынан туындаған кешігуді түзету үшін 18, 21 және 37 ГГц жиілікте жұмыс істейтін TOPEX микротолқындық радиометрі (TMR) қолданылды. Спутникке өз орналасқан жерін дәл анықтауға мүмкіндік беретін құралдар да орнатылған. Орбитаны дәл анықтау өте маңызды, өйткені ғарыш кемесінің орналасқан жерін анықтаудағы қателіктер биіктік өлшегіштен алынған деректер бойынша есептелген теңіз деңгейінің өлшемін бұрмалайды. Ғарыш кемесінің орнын анықтау үшін үш тәуелсіз жүйе қолданылды. Біріншісі – NASA лазерлік ретрорефлектор массиві (LRA), ол ашық аспан астындағы 10-15 жердегі лазерлік қашықтық өлшеу станцияларының желісінен лазер сәулелерін шағылыстырды. Екіншісі, кез келген ауа райында жұмыс істейтін, жаһандық бақылау CNES Допплер орбиталық және радиолокациялық жүйесімен интеграцияланған спутниктік бақылау жүйесі (DORIS) арқылы қамтамасыз етілді. Бұл құрылғы ғарыш кемесін бақылау үшін микротолқындық доплер әдістерін (радиожиіліктің салыстырмалы жылдамдыққа сәйкес өзгеруін) пайдаланады. DORIS бортындағы қабылдағыштан және 40-50 жердегі тарату станцияларының жаһандық желісінен тұрады. Үшінші жүйе, жерді айналатын спутниктердің GPS шоқжылдызынан алынған сигналдарды талдау арқылы спутниктің орнын үнемі дәл анықтау үшін эксперименттік Global Positioning System (GPS) қабылдағышын пайдаланды. TOPEX/Посейдон ғарыш кемесінің орбитадағы нақты орналасқан жерін анықтау және оны қадағалау үшін Global Positioning System-ді қолдануға болатындығын көрсеткен алғашқы миссия болды. Спутниктің 2 сантиметрге дейін (1 дюймнен кем) дәл орналасуы мұхит биіктігін дәл өлшеуді мүмкін ететін маңызды фактор болды. Көптеген спутниктер (қараңыз сілтемелер) ғарыш кемесінен биіктікті өлшеу үшін ерекше екі жолақты радиолокациялық биіктік өлшегіштерін пайдаланады. Бұл өлшеу орбиталық элементтермен (мысалы, GPS деректерімен) біріктіріліп, топографияны анықтауға мүмкіндік береді. Радиотолқындардың екі ұзындығы биіктік өлшегіштің ионосферадағы әр түрлі кешігулерді автоматты түрде түзетуіне мүмкіндік береді.

TOPEX/Poseidon flew two onboard altimeters sharing the same antenna, but only one altimeter was operated at any time, with TOPEX given preference (on average 9 in 10 cycles during the first 10 years of the mission). TOPEX: The NASA built Nadir pointing Radar Altimeter using C band (5.3 GHz) and Ku band (13.6 GHz) for measuring height above sea surface. Poseidon: The CNES built solid state Nadir pointing Radar Altimeter using Ku band (13.65 GHz). In addition to the altimeters, the TOPEX Microwave Radiometer (TMR) operating at 18, 21, and 37 GHz was used to correct for atmospheric wet path delay. The satellite was also equipped with instruments to accurately pinpoint its location. Precise orbit determination is crucial because errors in locating the spacecraft would distort the sea level measurement calculated from the altimeter readings. Three independent tracking systems determined the position of the spacecraft. The first, the NASA laser retroreflector array (LRA) reflected laser beams from a network of 10 to 15 ground based laser ranging stations under clear skies. The second, for all weather, global tracking, was provided by the CNES Doppler Orbitography and Radiopositioning Integrated by Satellite tracking system receiver (DORIS). This device uses microwave doppler techniques (changes in radio frequency corresponding to relative velocity) to track the spacecraft. DORIS consists of an on board receiver and a global network of 40 to 50 ground based transmitting stations. The third system used an on board experimental Global Positioning System (GPS) demonstration receiver to precisely determine the satellite's position continuously by analyzing the signals received from the U. S. Air Force's GPS constellation of Earth orbiting satellites. TOPEX/Poseidon was the first mission to demonstrate that the Global Positioning System could be used to determine a spacecraft's exact location and track it in orbit. Knowing the satellite's precise position to within 2 centimeters (less than 1 inch) in altitude was a key component in making accurate ocean height measurements possible. A number of satellites (See links) use exotic dual band radar altimeters to measure height from a spacecraft. That measurement, coupled with orbital elements (possibly from GPS), enables determination of the topography. The two lengths of radio waves permit the altimeter to automatically correct for varying delays in the ionosphere.