Мониторинг полярных льдов с помощью спутников ESA CryoSat. Данные о толщине и площади льда важны для прогноза повышения уровня моря. SIRAL – основной прибор.
Сравнивайте с английским: нажмите на абзац — оригинал откроется в окне. Кнопка EN под абзацем показывает его прямо в тексте.
Содержание
Введение
Программа ЕКА по мониторингу полярного льда с использованием спутников. CryoSat – это программа ЕКА по мониторингу изменений в площади и толщине полярного льда с помощью спутника на низкой околоземной орбите. Информация о поведении прибрежных ледников, питающих истончающиеся ледяные щиты, будет ключевой для более точных прогнозов будущего повышения уровня моря. Космический аппарат CryoSat 1 был утерян из-за неудачного запуска в 2005 году, однако программа была возобновлена с успешным запуском его замены, CryoSat 2, который состоялся 8 апреля 2010 года. Управление CryoSat осуществляется из Европейского центра космических операций (ESOC) в Дармштадте, Германия.
ESA programme monitoring polar ice using satellites
CryoSat is an ESA programme to monitor variations in the extent and thickness of polar ice through use of a satellite in low Earth orbit. The information provided about the behaviour of coastal glaciers that drain thinning ice sheets will be key to better predictions of future sea level rise. The CryoSat 1 spacecraft was lost in a launch failure in 2005, however the programme was resumed with the successful launch of a replacement, CryoSat 2, launched on 8 April 2010. CryoSat is operated from the European Space Operations Centre (ESOC) in Darmstadt, Germany.
Описание
Основным инструментом CryoSat является SIRAL (SAR / интерферометрический радиолокационный высотомер). SIRAL работает в одном из трех режимов, в зависимости от местоположения CryoSat относительно поверхности Земли. Над океанами и внутренней частью ледяных щитов CryoSat функционирует как традиционный радиолокационный альтиметр. Над морским льдом когерентно передаваемые эхосигналы комбинируются (обработка с синтезированной апертурой) для уменьшения площади захвата сигнала, что позволяет CryoSat картографировать более мелкие ледяные поля. Наиболее продвинутый режим CryoSat используется вблизи краев ледяных щитов и над горными ледниками. В этом режиме альтиметр выполняет обработку с синтезированной апертурой и использует вторую антенну в качестве интерферометра для определения угла отклонения траектории до момента получения первого радиолокационного сигнала. Это обеспечивает точное определение местоположения измеряемой поверхности при ее наклоне. Изначальная концепция CryoSat была предложена в 1998 году Дунканом Вингемом из Университетского колледжа Лондона. Планировалось, что трехлетняя миссия спутника будет направлена на изучение естественных и антропогенных изменений в криосфере Земли. Он был разработан для получения более точных данных о скорости изменения высоты поверхности полярных ледяных щитов и толщины морского льда. Это был первый спутник ESA по изучению наук о Земле, выбранный в результате открытого научного конкурса. Он был уничтожен при запуске 8 октября 2005 года. Таким образом, существующий спутник, формально, является CryoSat 2, но миссия по-прежнему известна просто как CryoSat. Хотя CryoSat 2 во многом повторяет конструкцию оригинального спутника, в него было внесено ряд ключевых улучшений. Наиболее значимым было решение о дублировании полезной нагрузки, чтобы обеспечить продолжение миссии в случае выхода из строя радиолокатора SIRAL, однако было внесено множество других изменений "под капотом". Некоторые из них были вызваны устареванием компонентов оригинальной конструкции, другие – повышением надежности, а третьи – упрощением эксплуатации спутника. Несмотря на все изменения, задача миссии остается прежней, а характеристики, с точки зрения возможностей измерения и точности, не изменились. По состоянию на 2010 год запуск был запланирован на 25 февраля 2010 года с космодрома Байконур ракетой-носителем "Днепр", но он был отложен. CryoSat 2 был запущен 8 апреля 2010 года в 13:57 UTC. Для определения местоположения CryoSat был оснащен приемником DORIS, лазерным ретрорефлектором и тремя звездными трекерами. Спутники ERS 1 и ERS 2 были предшественниками, которые тестировали технологии, используемые в CryoSat.
CryoSat's primary instrument is SIRAL (SAR / Interferometric Radar Altimeter). SIRAL operates in one of three modes, depending on where (above the Earth's surface) CryoSat was flying. Over the oceans and ice sheet interiors, CryoSat operates like a traditional radar altimeter. Over sea ice, coherently transmitted echoes are combined (synthetic aperture processing) to reduce the surface footprint so that CryoSat could map smaller ice floes. CryoSat's most advanced mode is used around the ice sheet margins and over mountain glaciers. Here, the altimeter performs synthetic aperture processing and uses a second antenna as an interferometer to determine the across track angle to the earliest radar return. This provides the exact surface location being measured when the surface is sloping. The original CryoSat was proposed in 1998 by Duncan Wingham of University College London. The satellite's planned three year mission was to survey natural and human driven changes in the cryosphere on Earth. It was designed to provide much more accurate data on the rate of change of the surface elevation of the polar ice sheets and sea ice thickness. It was the first ESA Earth Sciences satellite selected through open, scientific competition. It was destroyed on launch October 8, 2005. The existing satellite is therefore, formally speaking, CryoSat 2, but the mission is still known simply as CryoSat. Although largely the same as the original satellite a number of key improvements were included in CryoSat 2. The most significant was the decision to provide a fully duplicated payload to enable the mission to continue if a fault caused the loss of the SIRAL radar, but there were many other changes "under the hood". Some of these were caused by obsolescence in the original design, some improved reliability and others made the satellite easier to operate. Despite all the changes the mission remains the same and the performance, in terms of measurement capability and accuracy, remains the same. as of 2010, the launch was scheduled for February 25, 2010 with a Dnepr rocket from the Baikonur Cosmodrome, but this was delayed. The CryoSat 2 launched on April 8, 2010 at 13:57 UTC. For positioning purposes, CryoSat included a DORIS receiver, a laser retroreflector and three star trackers. The ERS 1 and ERS 2 satellites were precursors that tested the techniques used by CryoSat.
Спутники
CryoSat 1 был запущен с космодрома Плесецк в России 8 октября 2005 года с помощью ракеты-носителя Rockot. (Rockot – модифицированная ракета SS-19, изначально разработанная как межконтинентальная баллистическая ракета для доставки ядерного оружия, но которую Россия сейчас утилизирует в соответствии с договорами СНВ.) По словам первого заместителя генерального директора Космического центра имени Хруничева Юрия Бахвалова, когда автоматическая команда на отключение двигателя второй ступени не сработала, вторая ступень продолжала функционировать до полного расхода топлива. В результате запланированное отделение третьей (Бриз-КМ) ступени ракеты, несущей спутник CryoSat, не произошло, и она осталась прикрепленной ко второй ступени. Верхние ступени ракеты, вместе со спутником, предположительно упали в море Линкольна. Анализ инцидента выявил, что причиной стали ошибки в программном обеспечении ракеты, которые не были обнаружены в ходе моделирования. После неудачного запуска CryoSat, ESA незамедлительно приступила к планированию миссии-заменителя CryoSat. Это включало в себя сохранение команды специалистов, построивших оригинальный спутник, заказ деталей с длительными сроками поставки и разработку схемы финансирования в рамках имеющихся бюджетов. Ввиду важности научных целей спутника, проект получил широкую поддержку, и начальные этапы миссии CryoSat 2 были одобрены 23 февраля 2006 года, когда Совет ESA по программе наблюдения Земли принял решение о создании копии космического аппарата.
CryoSat 1 was launched from the Plesetsk Cosmodrome in Russia on October 8, 2005, using a Rockot launcher. (Rockot is a modified SS 19 rocket which was originally an ICBM designed to deliver nuclear weapons, but which Russia is now eliminating in accordance with the START treaties.) According to Mr. Yuri Bakhvalov, First Deputy Director General of the Khrunichev Space Centre, when the automatic command to switch off the second stage engine did not take effect, the second stage continued to operate until it ran out of fuel and as a consequence the planned separation of the third (Breeze KM) stage of the rocket which carried the CryoSat satellite did not take place, and would thus have remained attached to the second stage. The upper rocket stages, together with the satellite, probably crashed in the Lincoln Sea. Analysis of the error revealed that it was caused by faults in the programming of the rocket, which had not been detected in simulations. After the launch failure of CryoSat, ESA immediately started to plan a replacement CryoSat mission. This included securing the industrial team which had built the original, ordering parts which have a long delivery time and establishing a funding scheme within existing budgets. Due to the importance of the scientific goals of this satellite, there was enormous support for this, and the initial phases for CryoSat 2 were approved when ESA's Earth Observation Programme Board agreed to build a copy of the spacecraft on February 23, 2006.