Введение

Спутник наблюдения за Землей ЕКА (2002–2012)

Envisat («Экологический спутник») – крупный спутник наблюдения за Землей, не функционирующий с 2012 года. Он остается на орбите и классифицируется как космический мусор. Принадлежавший и управлявшийся Европейским космическим агентством (ESA), Envisat являлся крупнейшим в мире гражданским спутником наблюдения за Землей. Он был запущен 1 марта 2002 года с космодрома Куру (Французская Гвиана) ракетой-носителем Ariane 5 на солнечно-синхронную полярную орбиту высотой 790 ± 10 км. Период обращения вокруг Земли составлял около 101 минуты, с периодом повторения цикла 35 дней. После потери связи со спутником 8 апреля 2012 года, ESA официально объявила о завершении миссии Envisat 9 мая 2012 года. Разработка и запуск Envisat стоили 2,3 миллиарда евро (включая 300 миллионов евро на 5 лет эксплуатации). Миссия была заменена серией спутников Sentinel. Первый из них, Sentinel-1, принял на себя радиолокационные функции Envisat после запуска в 2014 году.

Миссия

Envisat был запущен как спутник наблюдения за Землей. Его целью было обеспечение преемственности европейских миссий спутникового дистанционного зондирования, предоставляя дополнительные наблюдения для улучшения исследований в области окружающей среды. Для достижения глобальных и региональных целей миссии, данные, полученные с датчиков спутника, использовались в различных научных дисциплинах для изучения химического состава атмосферы, истощения озонового слоя, биологической океанографии, температуры и цвета океана, ветровых волн, гидрологии (влажности и наводнений), сельского и лесного хозяйства, природных катастроф, создания цифровых моделей рельефа (с использованием интерферометрии), мониторинга морского транспорта, моделирования распространения загрязняющих веществ в атмосфере, картографии, а также для изучения снежного и ледового покрова.

Инструменты

Envisat нес на борту набор из девяти приборов дистанционного зондирования Земли, которые собирали информацию о Земле (суше, воде, льдах и атмосфере), используя различные принципы измерений. Десятый прибор, DORIS, обеспечивал навигацию и управление. Некоторые из этих приборов были усовершенствованными версиями приборов, использовавшихся в более ранних миссиях ERS 1 и ERS 2, а также на других спутниках.

MWR

Микроволновый радиометр (MWR) был разработан для измерения содержания водяного пара в атмосфере.

AATSR

AATSR (Advanced Along Track Scanning Radiometer) может измерять температуру поверхности моря в видимом и инфракрасном спектрах. Он является преемником ATSR1 и ATSR2, установленных на спутниках ERS 1 и ERS 2. AATSR может измерять температуру поверхности Земли с точностью до , для целей климатических исследований. Среди дополнительных задач AATSR – наблюдение за параметрами окружающей среды, такими как содержание воды, биомасса, а также состояние и рост растительности.

МИПС

MIPAS (Michelson Interferometer for Passive Atmospheric Sounding) – инфракрасный спектрометр с преобразованием Фурье, который предоставляет профили давления и температуры, а также профили микрокомпонентов атмосферы: диоксида азота, закиси азота (N2O), метана, азотной кислоты, озона и воды (H2O) в стратосфере. Прибор функционирует с высоким спектральным разрешением в расширенном спектральном диапазоне, что обеспечивает охват всей Земли в любое время года и с одинаковым качеством как днем, так и ночью. Вертикальное разрешение MIPAS зависит от высоты (увеличиваясь на уровне верхней стратосферы).

МЕРИС

MERIS (MEdium Resolution Imaging Spectrometer) измеряет отражательную способность Земли (поверхности и атмосферы) в солнечном спектральном диапазоне (390–1040 нм) и передает 15 спектральных каналов на наземный сегмент. MERIS был создан в Космическом центре Канн-Манделье.

СИАМАХИ

SCIAMACHY (SCanning Imaging Absorption spectroMeter for Atmospheric CHartographY) сравнивает свет, приходящий от Солнца, со светом, отраженным от Земли, что позволяет получить информацию об атмосфере, через которую прошел отраженный от Земли свет. SCIAMACHY – это спектрометр, формирующий изображение, основной задачей которого является картирование концентрации микрогазов и аэрозолей в тропосфере и стратосфере. Лучи солнечного света, отраженные, прошедшие сквозь атмосферу, рассеянные обратно и отраженные от нее, регистрируются с высоким спектральным разрешением (от 0,2 до 0,5 нм) в диапазоне длин волн от 240 до 1700 нм, а также в отдельных спектрах от 2000 до 2400 нм. Его высокое спектральное разрешение в широком диапазоне длин волн позволяет обнаруживать множество микрогазов даже в очень малых концентрациях. Зарегистрированные длины волн также обеспечивают эффективное обнаружение аэрозолей и облаков. SCIAMACHY использует 3 различных режима наведения: надирный (против Солнца), лимбический (через атмосферную корону) и во время солнечных или лунных затмений. SCIAMACHY был разработан и построен Нидерландами и Германией в TNO/TPD, SRON и Airbus Defence and Space Netherlands.

РА-2

RA 2 (Радарный альтиметр 2) – это двухчастотный радиолокационный альтиметр, работающий в Ku- и S-диапазонах, предназначенный для определения топографии океана, картографирования и мониторинга морского льда, а также измерения высот над уровнем моря на суше. Средние значения уровня моря, полученные со спутника Envisat, постоянно отображаются в виде графиков на веб-сайте Национального центра космических исследований, на странице Aviso.

Дорис

DORIS (Doppler Orbitography and Radiopositioning Integrated by Satellite) определяет орбиту спутника с точностью до .

ГОМОС

GOMOS (Global Ozone Monitoring by Occultation of Stars) изучает звезды, когда они опускаются сквозь атмосферу Земли и меняют цвет, что позволяет измерять газы, такие как озон, включая их вертикальное распределение. GOMOS использует принцип оккультации. Его датчики обнаруживают свет от звезды, проходящей через атмосферу Земли, и измеряют ослабление этого света под воздействием следовых газов – диоксида азота, триоксида азота, озона и аэрозолей, присутствующих на высоте примерно . Он имеет разрешение .

Потеря связи

12 апреля 2012 года ESA сообщило о потере связи с Envisat в воскресенье, 8 апреля 2012 года, после 10 лет эксплуатации, что превысило первоначально запланированный срок службы на 5 лет. Аппарат оставался на стабильной орбите, однако все попытки установить с ним связь оказались безуспешными. Для получения изображений не отвечающего Envisat и выявления возможных повреждений использовались наземные радиолокационные станции и французский спутник Pleiades. 9 мая 2012 года ESA официально объявило о завершении миссии Envisat.

Космическая безопасность

Envisat представляет опасность из-за риска столкновения с космическим мусором. Учитывая его орбиту и отношение площади к массе, спутнику потребуется около 150 лет, чтобы постепенно войти в атмосферу Земли. В настоящее время Envisat находится на орбите в среде, где ежегодно ожидается прохождение вблизи него двух каталогизированных объектов космического мусора, что, вероятно, потребует проведения маневра для предотвращения возможного столкновения. Столкновение спутника размером с Envisat с объектом массой всего 10 кг может привести к образованию очень большого облака обломков, инициируя самоподдерживающуюся цепную реакцию столкновений и фрагментации с образованием нового мусора – явление, известное как синдром Кесслера.