Speciální senzorová mikrovlnná trouba/kamera - Special sensor microwave/imager
Speciální čidlo mikrovlnný / Imager (SSM / I) je sedm kanálů, čtyři frekvence, lineárně polarizované pasivní radiometr mikrovlnný systém. Létá na palubě blokových satelitů 5D-2 programu United States Air Force Defense Meteorological Satellite Program (DMSP). Přístroj měří povrchové/atmosférické teploty mikrovlnného jasu (TB) na 19,35, 22,235, 37,0 a 85,5 GHz. Čtyři frekvence jsou vzorkovány v horizontální i vertikální polarizaci , kromě 22 GHz, které jsou vzorkovány pouze ve vertikální.
SSM/I byl velmi úspěšný nástroj, který nahradil návrhy předcházejících systémů napříč tratí a Dickeho radiometru. Kombinace rotačního skenování s konstantním úhlem a radiometru s celkovým výkonem se stala standardem pro pasivní mikrovlnné kamery, např. TRMM Microwave Imager, AMSR.
Jeho předchůdce, skenovací vícekanálový mikrovlnný radiometr (SMMR), poskytl podobné informace. Jeho nástupce, speciální senzorový mikrovlnný snímač / siréna ( SSMIS ), je vylepšený jedenáctikanálový, osmfrekvenční systém.
produkty
Spolu se svým předchůdcem SMMR přispívá SSM/I do archivu globálních pasivních mikrovlnných produktů od konce roku 1978 do současnosti.
Informace v rámci měření SSM/I TB umožňují získání čtyř důležitých meteorologických parametrů nad oceánem: rychlost větru v blízkosti povrchu (poznámka skalární, nikoli vektorová ), celková sloupcová vodní pára , celková sloupcová oblačná kapalná voda ( dráha kapalné vody ) a srážky. Přesné a kvantitativní měření těchto parametrů z SSM/I TB je však netriviální úkol. Změny v meteorologických parametrech výrazně modifikují TB. Kromě otevřeného vyhledávání oceánů je také možné získat kvantitativně spolehlivé informace o mořském ledu , sněhové pokrývce a srážkách na pevnině.
Charakteristiky nástroje
Satelity Block 5D-2 jsou na kruhových nebo téměř kruhových slunečních synchronních a téměř polárních oběžných drahách ve výškách 833 km se sklony 98,8 ° a oběžnými periodami 102,0 minut, z nichž každý provede 14,1 úplných oběžných drah za den. Směr skenování je zleva doprava, přičemž měření aktivní scény leží ± 51,2 stupňů přibližně při pohledu ve směru pohybu kosmické lodi F8 vpřed (F10 – F15) nebo dozadu (F8). Výsledkem je nominální šířka řádku 1394 km, což umožňuje časté pokrytí půdy, zejména ve vyšších zeměpisných šířkách. Všechny části zeměkoule v zeměpisných šířkách větších než 58 ° jsou pokryty nejméně dvakrát denně, s výjimkou malých neměřených kruhových sektorů 2,4 ° kolem pólů. Extrémní polární oblasti (> 72 ° severní šířky nebo S) přijímají pokrytí ze dvou nebo více nadjezdů ze vzestupné i sestupné oběžné dráhy každý den.
Rychlost otáčení SSM/I poskytuje období 1,9 s, během kterého sub-satelitní bod kosmické lodi DMSP urazí 12,5 km. Každý sken 128 diskrétních, rovnoměrně rozmístěných radiometrických vzorků je odebrán na dvou kanálech 85 GHz a při alternativních skenech je odebráno 64 diskrétních vzorků na zbývajících 5 kanálech s nižší frekvencí. Rozlišení je určeno Nyquistovým limitem a příspěvkem zemského povrchu o šířce pásma signálu 3 dB na dané frekvenci (viz tabulka). Směr radiometru protíná zemský povrch pod nominálním úhlem dopadu 53,1 stupně, měřeno od místní zemské normály.
| Frekvence (GHz) | Polarizace | Rozlišení podél trati (km) | Rozlišení cross-track (km) | Prostorový odběr vzorků (km) | Hluk nástroje (K) |
|---|---|---|---|---|---|
| 19,35 | horizontální | 69 | 43 | 25 | 0,42 |
| 19,35 | vertikální | 69 | 43 | 25 | 0,45 |
| 22,235 | vertikální | 50 | 40 | 25 | 0,74 |
| 37,0 | horizontální | 37 | 28 | 25 | 0,38 |
| 37,0 | vertikální | 37 | 28 | 25 | 0,37 |
| 85,5 | horizontální | 15 | 13 | 12.5 | 0,73 |
| 85,5 | vertikální | 15 | 13 | 12.5 | 0,69 |
Historie nástroje
SMMR byl letecky převezen na Seasat a NASA Nimbus 7 v roce 1978. Ten fungoval až do roku 1987.
SSM/I funguje téměř nepřetržitě na letech Blok 5D-2 F8-F15 (ne F9) od června 1987. Obavy z výkonu radiometru v celém rozsahu vesmírných podmínek prostředí vedly k tomu, že přístroj F8 byl vypnut na začátku prosince 1987, aby nedošlo k přehřátí. V lednu 1988 se nepodařilo zapnout vertikální polarizační kanál 85 GHz. Analýza ukázala nedostatečné tepelné stínění radiometrů senzoru v důsledku nadměrného zahřívání v periheliu . Horizontální polarizace 85 GHz následně zaznamenala velký nárůst radiometrických chyb a byla vypnuta v létě 1988.
Start dalšího SSM/I na palubě satelitu F10 proběhl 1. prosince 1990, ale nebyl zcela úspěšný. Exploze posilovací rakety opustila F10 na eliptické dráze. Úhel dopadu F10 SSM/I boresight by se lišil ve vztahu k Zemi na každé oběžné dráze, a to také změnilo povrchovou plochu Země pozorovanou radiometrem. Odchylky v úhlu dopadu až 1,4 ° byly poměrně velké a změnily by reakce několika geofyzikálních algoritmů, pokud by nebyly vzaty v úvahu. Související změny v šířce řádku od minimálně 1226 km v perigeu do 1427 km v apogeu změnily množství záření pozorovaného radiometry F10 SSM/I. Nekruhová oběžná dráha také způsobila mírnou precesi času ekvatoriálního křížení F10 o 50 sekund za týden.
Zobrazovač F12 měl zpožděné datum spuštění (kosmická loď byla mimo sekvenci sestavení DMSP) kvůli vadnému SSM/I. Prodloužení času a nákladů vynaložených na nápravu problému však nepomohlo. SSM/I se po spuštění nepodařilo „roztočit“, a proto data z tohoto nástroje nebyla k dispozici. SSM/Is na F11, F13, F14 a F15 přinesly vynikající data.
Než byl F8 vyřazen z provozu, pomohl vyšetřování měření pasivních mikrovln při vyšších úhlech dopadu na Zemi (tj.> 51 stupňů). Zvětšení úhlu by umožnilo využít větší šířku řádku, což by poskytlo větší pokrytí na zemském povrchu. Experiment Filtru F8 (viz odkazy) byl proveden mezi 25. červnem a 13. červencem 1993.
| Družice | Vzestupný rovníkový čas při startu | Ascending equatorial time (1995) | Vzestupný ekvatoriální čas (aktuální) | Klesající rovníkový čas (aktuální) | Datum spuštění | Ukončete misi/operační podporu |
|---|---|---|---|---|---|---|
| F8 | 6h15 | 6h17 | N/A | N/A (mělo by být 18h17) | 18. července 1987 | 1991-08-13 |
| F10 | 19h42 | 22h09 | N/A | N/A (mělo by být 10h09) | 01.12.1990 | 1997/11 |
| F11 | 17:00 | 18h25 | 19h38 | 7h25 (mělo by být 7h25) | 1991-11-28 | 2000/08 |
| F13 | 17h42 | 17h43 | 18h33 | 6h33 | 1995-03-24 | Poskytování primární podpory |
| F14 | 20h21 | N/A | 19h08 | 7h08 | 1997/05 | 2008-8-23 |
| F15 | 21h31 | N/A | 20h42 | 8h42 | 12. 12. 1999 | 2021-08-09 |
| F16 (nese nový senzor SSMIS ) |
21h05 | N/A | 21h05 | 9h05 | 18. 10. 2003 | Není k dispozici pro výzkumnou komunitu |
Všechny F17, F18 a F19 nesou SSMIS .