Введение
Миссия TIMED (термосфера • ионосфера • мезосфера • энергетика и динамика) посвящена изучению влияния энергетики и динамики Солнца и антропогенных факторов на наименее изученный и понятный регион атмосферы Земли – мезосферу и нижнюю термосферу / ионосферу (MLTI). Миссия была запущена с авиабазы Ванденберг в Калифорнии 7 декабря 2001 года ракетой-носителем Delta II. Проект спонсируется и управляется НАСА, а космический аппарат был спроектирован и собран в Лаборатории прикладной физики Университета Джонса Хопкинса. Миссия была несколько раз продлена и за время работы собрала данные за полный солнечный цикл, что способствует достижению цели – различению влияния Солнца на атмосферу от других воздействий. Ракета-носитель Delta II была использована совместно с миссией по изучению океанов Jason 1.
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.
Исследуемая атмосфера
Мезосфера, нижняя термосфера и ионосфера (MLTI) – область атмосферы, которую будет изучать TIMED, находится на высоте над поверхностью Земли, где энергия солнечного излучения впервые откладывается в атмосфере. Это может оказывать глубокое воздействие на верхние слои атмосферы Земли, особенно в период максимума 11-летнего цикла солнечной активности, когда высвобождается наибольшее количество энергии Солнца. Понимание этих взаимодействий также важно для изучения различных областей геофизики, метеорологии, аэрономии и атмосферной науки, поскольку солнечное излучение является одной из главных движущих сил атмосферных приливов. Изменения в области MLT также могут влиять на современные спутниковые и радиосвязные системы.
Спутниковые операции
У ТИМЕ возникли незначительные проблемы с управлением ориентацией после запуска, когда магнитоторки не смогли замедлить вращение космического аппарата, как и планировалось. Инженер, устанавливавший магнитоторки, по ошибке записал их фактическую полярность в обратном порядке, что привело к ошибке знака в бортовом программном обеспечении. Проблема была решена путем временного отключения датчика магнитного поля орбитального аппарата и загрузки программной заплатки для исправления ошибки знака. В другом инциденте, другое обновление программного обеспечения устранило проблему, вызванную некорректной проверкой датчиков Солнца. После этих исправлений система управления ориентацией работала должным образом.
Научные результаты
TIMED позволил ученым улучшить понимание долгосрочных тенденций в верхних слоях атмосферы. Прибор SABER непрерывно регистрирует уровень водяного пара и углекислого газа в стратосфере и мезосфере. SABER способен собирать 1500 измерений водяного пара в день, что является значительным улучшением по сравнению с предыдущими спутниками и наземными наблюдениями. У SABER был дефект в оптическом фильтре, который приводил к завышенной оценке уровня водяного пара; эта ошибка была обнаружена и данные были исправлены. На основе исправленных данных SABER обнаружил, что в период с 2002 по 2018 год уровень водяного пара в нижней стратосфере увеличивался со средней скоростью 0,25 ppmv (около 5%) в десятилетие, а в верхней стратосфере и мезосфере уровень водяного пара увеличивался со средней скоростью 0,1–0,2 ppmv (около 2–3%) в десятилетие. Рост уровня метана, вероятно, частично отвечает за увеличение уровня водяного пара, поскольку метан разлагается на углекислый газ и водяной пар, но изменения, обусловленные солнечным циклом, также могут играть роль. SABER также контролирует уровень углекислого газа в верхних слоях атмосферы. Прибор обнаружил, что уровень углекислого газа в верхних слоях атмосферы увеличивается: на определенной высоте уровень повышался в среднем на 12% в десятилетие. Эта скорость превышает прогнозы климатических моделей и указывает на то, что вертикальное перемешивание происходит интенсивнее, чем считалось ранее. Собирая данные о верхних слоях атмосферы, TIMED способствует моделированию воздействия на окружающую среду. Водяной пар и углекислый газ являются парниковыми газами, и их увеличение в верхних слоях атмосферы необходимо учитывать при построении климатических моделей. Кроме того, водяной пар в верхних слоях атмосферы способствует разрушению озонового слоя.