Кіріспе
Жер бетіндегі суды анықтау үшін жасалған спутниктік құрылғы Жағалау аймағы түстер сканері (CZCS) - негізінен суды қашықтан бақылау үшін жасалған Nimbus 7 спутнигінің бортындағы көп арналы сканерлік радиометр. Nimbus 7 1978 жылдың 24 қазанында ұшырылды, ал CZCS 1978 жылдың 2 қарашасында іске қосылды. Ол тек бір жыл жұмыс істеуге арналған (концепцияны дәлелдеу ретінде), бірақ іс жүзінде 1986 жылдың 22 маусымына дейін қызмет етті. Оның Nimbus 7 бортындағы жұмысы күн сайын ғана болды, өйткені ол өзінің қуатын пассивті микротолқынды сканерлеу көп арналы микротолқынды радиометрмен бөлісті. CZCS жарық сәулесін 800 метрлік қашықтықта алты арнада өлшеді. Бұл өлшемдер судағы хлорофилл концентрациясын, шөгінділердің таралуын, тұздылығын және жағалау сулары мен мұхит ағыстарының температурасын картаға түсіру үшін пайдаланылды. CZCS спутниктік мұхит түстерін түсіретін сенсорлардың негізін қалады және көміртегі циклында мұхиттың рөлін түсіну жөніндегі халықаралық күш-жігердің негізі болды.
The coastal zone color scanner (CZCS) was a multi channel scanning radiometer aboard the Nimbus 7 satellite, predominately designed for water remote sensing. Nimbus 7 was launched 24 October 1978, and CZCS became operational on 2 November 1978. It was only designed to operate for one year (as a proof of concept), but in fact remained in service until 22 June 1986. Its operation on board the Nimbus 7 was limited to alternate days as it shared its power with the passive microwave scanning multichannel microwave radiometer. CZCS measured reflected solar energy in six channels, at a resolution of 800 meters. These measurements were used to map chlorophyll concentration in water, sediment distribution, salinity, and the temperature of coastal waters and ocean currents. CZCS lay the foundations for subsequent satellite ocean color sensors, and formed a cornerstone for international efforts to understand the ocean's role in the carbon cycle.
Теңіздің түсі
CZCS-тің ең маңызды өнімдері мұхиттың түсті суреттері деп аталатын жинағы болды. CZCS суреттеріндегі мұхиттың "түсі" судағы заттардан, әсіресе фитопланктоннан (микроскопиялық, еркін жүзетін фотосинтез ететін организмдер), сондай-ақ органикалық емес бөлшектерден келеді. Мұхиттың түстер деректері фитопланктон мен бөлшектердің болуына байланысты болғандықтан, оны жер бетіндегі сулардағы материалдың концентрациясын және биологиялық белсенділік деңгейін есептеу үшін пайдалануға болады; фитопланктон концентрациясы өскен сайын, мұхиттың түсі көгілдірден жасылға ауысады (көбінесе CZCS суреттері жалған түстес, сондықтан фитопланктонның жоғары деңгейі қызыл немесе қызғылт сары болып көрінеді). Жерсеріктік негізделген мұхит түстерін бақылау әлем мұхитындағы тіршілік туралы жаһандық суретті береді, өйткені фитопланктон мұхиттық азық-түлік тізбегінің басым көпшілігінің негізі болып табылады. Жылдар бойы суреттерді түсіру арқылы ғалымдар фитопланктон биомассасының уақыт өте келе қалай өзгергенін жақсырақ түсінуге мүмкіндік алды; мысалы, қызыл тасқын гүлдері өскен кезде байқалады. Мұхиттың түстерін өлшеу қызықты, өйткені фитопланктон фотосинтез кезінде теңіз суынан көмірқышқыл газын алып тастайды, сондықтан ол жаһандық көміртегі циклінің маңызды бөлігін құрайды. Сканерден алынған шикі деректер 800 кбит/с орташа бит жылдамдығымен жер бетіне жіберіліп, магниттік таспаға сақталады. Кейіннен таспалар Годдард ғарыш ұшу орталығының бейне өңдеу бөліміне жіберілді. Өңделген деректер Годдардта мұрағатталып, бүкіл әлем ғалымдары үшін қол жетімді болды. Деректер бастапқыда 38000 магниттік таспада сақталған, кейіннен оптикалық дискке көшірілді. Архив - бұл суреттерді визуалды алдын ала қарауды ("барлауды") қамтамасыз ететін жүйенің алғашқы үлгілерінің бірі, ол деректерді реттеуге көмектесті. Бұл модельге кейіннен Жерді бақылау жүйесінің үлестірілген белсенді архивтік орталықтары еліктейтін болды. CZWS - мұхиттың түстерін бақылауға арналған алғашқы спутник, ал 1986 жылы бақылау тоқтатылғаннан кейін, Жапония 1996 жылы Ocean Color Temperature Scanner (OCTS) және АҚШ 1997 жылы Sea Viewing Wide Field of View Sensor (SeaWiFS) іске қосқанға дейін 10 жыл уақыт өтті. Қазіргі уақытта мұхиттың түстерін көрсететін құралдарға Aqua MODIS, Copernicus Sentinel 3 Ocean and Land Colour Instrument (OLCI) және NOAA-ның Joint Polar Satellite System (JPSS) спутниктерінің көзге көрінетін инфрақызыл бейнелеу радиометрлік жиынтығы (VIIRS) кіреді.
Техникалық мәліметтер
CZCS құралын Ball Aerospace & Technologies Corp. компаниясы өндірді. Көзге көрінетін күн энергиясы алты арнада өлшенді, бұл хлорофилл, шөгінділер және жағалау суларындағы еріген органикалық заттардың сіңіруінен пайда болған түсті сезу үшін. CZCS Кассегрен телескобының оптикалық оське 45 градус бұрышта айналатын жазық айнаны қолданды. Айна 360 градусты сканерледі, бірақ теңіздің түстерін өлшеу үшін тек 80 градусты ғана жиналды. Сканның қалған бөлігінде аспап ғарыш кеңістігін және калибрлеу көздерін қарады. Келіп түскен сәуле телескоппен жиналып, дихроидты сәуле бөлушімен екі ағынға бөлінеді. Бір ағынды ток кішкентай полихроматизатордың кіреберіс диафрагмасына жіберілетін. Полихроматизаторға енген сәуле бөлініп, полихроматизатордың фокустық жазықтығында орналасқан бес кремний детекторларында бес толқын ұзындығында бейнеленді. Екінші ағынды термиялық аймақтағы (10,512,5 микрометр) суытылған сынап кадмий теллурид детекторына бағытталды. Термиялық детекторды суыту үшін радиациялық салқындатқыш пайдаланылды. Күн сәулесінің жарқырауын болдырмау үшін сканерлік айна сенсордың биіктік осьтері бойынша команда бойынша бұрылады, сондықтан сенсордың көзге түсетін бағыты 2 градуспен 20 градусқа дейін төменгі биіктікке қарай жылжытылады. 0,443 және 0,670 микрометрдегі спектрлік жолақтар хлорофиллдің ең қарқынды сіңіру жолақтарына бағытталған, ал 0,550 микрометрдегі жолақтар "арқа нүктесіне", ең аз сіңіру толқын ұзындығына бағытталған. Бұл арналарда өлшенген энергияның арақатынасы жер бетіндегі хлорофилл концентрациясына жақын параллель болып көрінді. Скандық радиометрдің деректері өңделіп, далалық тәжірибе деректері бойынша алгоритмдер әзірленді, олар хлорофилл сіңіруінің карталарын жасайды. Жағалау сулары мен мұхит ағыстарының температурасы 11,5 микрометрге бағытталған спектрлік белдеуде өлшенді. Байқаулар басқа екі спектрлік жолақтарда да жүргізілді, хлорофиллдің корреляциясы үшін 0,520 микрометр және беткі өсімдіктер үшін 0,750 микрометр. Сканерлеу ені 1556 км, ал жердің ажыратылуы 0,825 км болды.