Satelit de cercetare a atmosferei superioare

Satelit de cercetare a atmosferei superioare
Imaginea vehiculului

Date despre misiune
Operator	NASA
ID NSSDC	1991-063B
SCN	21701
Satelit de	Teren
Rezultat	Misiunea s-a încheiat, satelitul s-a întors
Naveta	Descoperire
Lansa	12 septembrie 1991, 23:11:04 UTC
Locul lansării	Lansați Complexul 39 , Centrul Spațial John F. Kennedy , Cape Canaveral ( FL ), SUA
Durată	14 ani, 91 zile
Proprietatea navei spațiale
Putere	1 600 W
Masa	5 900 kg
Constructor	Lockheed Martin
Parametrii orbitali
Data inserării orbitei	15 septembrie 1991
Perioadă	95,9 minute
Înclinare	56.97999954223633 °
Excentricitate	0 °
Axa semi-majoră	600 km
Site-ul oficial
Editați datele din Wikidata · Manual

Satelitul de cercetare al atmosferei superioare ( UARS ) sau „satelitul de cercetare din atmosfera superioară” a fost un observator orbital a cărui misiune era de a studia atmosfera Pământului , în special stratul protector de ozon .

Satelitul, cu o masă de 5.900 kg, a fost plasat pe orbită în 1991 de către naveta spațială Discovery în timpul misiunii STS-48 . Inițial, durata misiunii trebuia să fie de trei ani, iar UARS orbita la o altitudine operațională de (604 km) cu o înclinație orbitală de 57 de grade. În iunie 2005, după 14 ani, șase din cele zece instrumente erau încă operaționale. UARS a fost dezafectat în 2005 și a intrat pe o orbită finală de coborâre la începutul lunii decembrie a acelui an, urmată de oprirea sistemelor de satelit.

Pe 26 octombrie 2010, Stația Spațială Internațională a efectuat o manevră de evitare a resturilor pentru a preveni o posibilă coliziune cu acest satelit.

Satelitul a reintrat și a ars în atmosferă pe 24 septembrie 2011, peste Oceanul Pacific . În ciuda temerilor, se pare că nicio piesă rămasă nu a ajuns pe suprafața pământului. ^[1]

Instrumente

Studii chimice

Spectrometru criogenic cu etalon pentru matrice (CLAES)

CLAES a fost un spectrometru care a fost utilizat pentru a determina concentrațiile și distribuțiile compușilor de azot , clor , ozon , vapori de apă și metan . A funcționat măsurând spectrul infraroșu al fiecărui gaz.

Pentru a distinge spectrul urmelor de gaz de radiația de fundal a atmosferei, CLAES trebuia să aibă rezoluție și sensibilitate ridicate. Pentru a realiza acest lucru, instrumentul a combinat un telescop cu un spectrometru în infraroșu. Întregul instrument a fost răcit criogenic pentru a împiedica căldura din instrument să interfereze cu citirile. Sistemul criogenic a constat dintr-un rezervor intern de neon solid la -257 ° C și un rezervor extern de dioxid de carbon solid la -150 ° C. Evaporarea neonului și a dioxidului de carbon au menținut instrumentul rece pentru o perioadă preconizată de 19 luni. Gazul din rezervoare s-a epuizat pe 5 mai 1993 și instrumentul s-a supraîncălzit, punându-i capăt vieții utile.

Instrumentul a fost îndreptat lateral de pe platforma UARS pentru observații în stratosferă și mezosferă inferioară. CLAES a realizat o colectare globală de 19 luni, care arată distribuția verticală a gazelor importante din stratul de ozon în stratosferă și variația acestora în funcție de ora zilei, sezonul, latitudinea și longitudinea.

Sonda îmbunătățită stratosferică și mezosferică (ISAMS)

ISAMS este un radiometru cu infraroșu pentru măsurarea emisiilor termice ale Pământului de pe ambele părți ale satelitului. A folosit tehnica de modulare a presiunii pentru a obține o rezoluție spectrală ridicată și răcitoarele de ciclu Stirling inovatoare pentru a atinge o sensibilitate ridicată a detectorului. ISAMS a folosit 7 celule de gaz pentru 6 tipuri diferite de gaz: CO ₂ (pentru 2), CO , CH ₄ , N ₂ O , NO ₂ și H ₂ O. Celulele CO ₂ au permis, de asemenea, măsurarea ozonului (O ₃ ), a acidului azotic (HNO ₃ ) și a pentoxidului de dinitrogen (N ₂ O ₅ ).

Obiectivele specifice ale ISAMS au fost:

să obțină măsurători ale temperaturii atmosferice în funcție de presiune, de la tropopauză la mezopauză , cu o bună precizie și rezoluție spațială și, prin urmare, să studieze structura și dinamica regiunii;
studiază distribuția și variabilitatea vaporilor de apă în atmosfera medie pentru a determina rolul său în circulația atmosferică generală și sursele sale în atmosfera medie;
măsoară distribuția globală a oxizilor de azot și, prin urmare, investighează originile și rolul lor în ciclurile catalitice care controlează cantitatea de O ₃ din stratul de ozon stratosferic.

De asemenea, a făcut multe observații asupra aerosolilor vulcanici și a norilor stratosferici polari din atmosfera din mijloc. Instrumentul a funcționat din septembrie 1991 până în iulie 1992.

Micround Limb Sounder (MLS)

MLS înainte de instalare în UARS.

MLS a detectat emisiile termice de la microundele emise în mod natural de Pământ pentru a crea profiluri verticale de gaz atmosferic, temperatură și presiune. MLS a fost îndreptat la 90 ° către orbita UARS.

Radiația termică a intrat în instrument printr-un sistem de antenă cu trei oglinzi. Antena scanată mecanic în plan vertical peste marginea atmosferei la fiecare 65,5 secunde. Scanarea a ajuns până la o înălțime de la suprafața de 90 km. La intrarea în instrument, semnalul de la antenă a fost împărțit în trei semnale, pentru a fi procesate de diferite radiometre. Radiometrul de 63 GHz a măsurat temperatura și presiunea, radiometrul de 183 GHz a măsurat vaporii de apă și ozonul, în timp ce radiometrul de 205 GHz a măsurat clorul , ozonul, dioxidul de sulf , acidul azotic și vaporii de apă.

În iunie 2005, radiometrele de 63 și 205 GHz erau încă operaționale; cea de 183 GHz se oprise după 19 luni de funcționare.

Experiment de ocultație cu halogen (HALOE)

HALOE a folosit ocultarea solară pentru a măsura simultan profilele verticale de ozon (O ₃ ), acid clorhidric (HCl), acid fluorhidric (HF), metan (CH ₄ ), vapori de apă (H ₂ O), monoxid de azot (NO), azot dioxid (NO ₂ ), temperatura, compoziția aerosolului și dimensiunea distribuțiilor, comparativ cu presiunea atmosferică a Pământului. Măsurătorile se fac în opt lungimi de undă diferite ale razelor infraroșii, pe un câmp de 1,6 km.

O scanare verticală a atmosferei a fost obținută prin observarea Soarelui în timpul ocultării. Scanarea măsoară cantitatea de energie solară absorbită de gaze în atmosferă.

Pentru a scanării suport, instrumentul este format din două părți: unitatea optică pe un biaxial cardanică și o unitate electronică fixă. Unitatea optică conține un telescop, care colectează detectoare de energie solară și gaze. Unitatea electronică gestionează datele, controlează motorul și energia instrumentului.

Studii dinamice

Imager Doppler de înaltă rezoluție (HRDI)

HRDI a observat emisiile de oxigen molecular și liniile de absorbție folosind efectul Doppler al liniilor pentru a determina vânturile orizontale și a folosit dimensiunea liniilor pentru a obține informații despre temperatura atmosferică.

Instrumentul este format din două părți: telescopul și interferometrul , care include o masă optică și electronica de susținere.

Telescopul a folosit un câmp vizual îngust pentru a evita variațiile efectului Doppler pe câmpul său vizual care ar putea distorsiona rezultatele. Datele colectate de telescop au fost trimise procesorului printr-un cablu cu fibră optică .

HRDI a efectuat operațiuni științifice din noiembrie 1991 până în aprilie 2005.

Interferometru de imagistică a vântului (WINDII)

Instrumentul WINDII măsurat frecvența vântului, temperatura și emisiile de airglow și aurora . Instrumentul privea spre Pământ din două unghiuri diferite: 45 de grade și 135 de grade față de unghiul de mișcare al sondei. Acest lucru a permis instrumentului să observe aceleași zone ale cerului din două unghiuri, permițând câteva minute să treacă între citiri.

Instrumentul constă dintr-un interferometru care alimentează o cameră CCD . Cele două telescoape (45 de grade și 135 de grade) au fiecare o diafragmă, introdusă într-un tub lung de un metru, pentru a reduce perturbările datorate luminii în timpul vizionării în timpul zilei. Intrarea în telescoape este poziționată lângă CCD astfel încât ambii să observe aceeași zonă în același timp.

Studii energetice

Monitor de iradiere spectrală ultravioletă solară (SUSIM)

SUSIM a măsurat emisiile ultraviolete ale Soarelui. Observațiile au fost făcute atât prin vid, cât și prin ocultările soarelui din atmosferă. Acest lucru a permis o comparație între cantitatea de lumină ultravioletă care ajunge pe Pământ și cantitatea absorbită de atmosfera superioară.

Datorită energiei razelor UV, se aștepta ca degradarea instrumentului să fie destul de rapidă. Pentru a rezolva această problemă, conținea două spectrometre identice. Unul a fost folosit aproape continuu în timpul porțiunii zilnice a orbitei UARS, în timp ce al doilea a fost rar folosit pentru a testa sensibilitatea primei.

Experiment de comparare a iradianței solare stelare (SOLSTICE)

SOLSTICE a fost conceput pentru a măsura radiația solară. Instrumentul a folosit o nouă abordare a calibrării: în loc să calibreze cu ajutorul unei lămpi de referință interne, instrumentul a efectuat în mod regulat măsurători ale stelelor albastre strălucitoare, care teoretic au emisii foarte stabile pe intervale, în ordinea duratei de funcționare a sondelor spațiale. Fanta de intrare a instrumentului a fost configurabilă pentru modurile solare sau stelare, datorită diferenței mari de luminozitate dintre cele două. În plus față de stele, SOLSTICE a făcut și măsurători ocazionale ale altor ținte, inclusiv a lunii și a altor obiecte ale sistemului solar. Echipa științifică a instrumentului se află la Laboratorul de Fizică Atmosferică și Spațială de la Universitatea Colorado din Boulder . Misiunea științifică a SOLSTICE a fost îndeplinită și de un alt instrument SOLSTICE instalat pe satelitul SORCE .

Monitor de iradiere a radiometrului activ cu cavitate II (ACRIM2)

ACRIM2.

Instrumentul ACRIM2 a măsurat radiația solară totală (STI) și energia radiației solare ajungând pe Pământ, continuând colectarea datelor privind schimbările climatice care au început în 1980 cu experimentul ACRIM1 privind misiunea maximă solară (SMM). Rezultatele experimentului ACRIM1 au făcut posibilă descoperirea pentru prima dată a variațiilor intrinseci ale STI și a relațiilor acestora cu fenomenele de activitate magnetică ale Soarelui. Experimentele ACRIM au confirmat că variația STI are loc pe aproape orice scară de timp. de la rata de observare a acestora de 2 minute până la lungimea deceniilor STI înregistrate până în prezent. O cunoaștere precisă a IST și a variației sale în timp este esențială pentru înțelegerea schimbărilor climatice. Descoperirile recente indică faptul că schimbările inerente în IST au jucat un rol foarte important (până la 50%) în încălzirea globală în timpul erei industriale decât s-a prezis anterior modelelor de circulație globală. Implicațiile profunde sociologice și economice ale înțelegerii contribuțiilor la schimbările climatice cauzate de activitatea umană fac imperativ ca baza de date IST, o componentă critică în cercetarea schimbărilor climatice, să fie extinsă cu atenție în viitor. Experimentul ACRIM2 a fost o parte importantă a furnizării datelor IST pe termen lung.

Sfârșitul misiunii

O pistă luminoasă produsă de trecerea UARS peste cerul Olandei la 16 iunie 2010.

Coborârea orbitei

UARS a fost dezafectat în 2005 și, la începutul lunii decembrie, a intrat pe o orbită finală de coborâre, urmată de oprirea sistemelor de satelit.

Vino înapoi

La 7 septembrie 2011, NASA a anunțat reintrarea iminentă necontrolată a UARS și a observat că există un risc posibil pentru public. Începând cu 21 septembrie 2011, înălțimea orbitei UARS a crescut de la 210 km la 195 km. Întoarcerea a fost programată pentru 23 septembrie 2011. Unele resturi (probabil 26) ar fi putut rezista distrugerii din atmosferă și ar fi ajuns la suprafață; probabilitatea riscului de a face rău oamenilor a fost calculată ca 1 din 3.200; dintre acestea, cea mai mare, ar fi trebuit să aibă o masă de 158,3 kg și ar fi trebuit să ajungă la suprafață cu o viteză de 44 m / s. Piesele mai mici ar fi trebuit să ajungă la suprafață la 107 m / s.

În ultimele câteva orbite, satelitul a zburat și peste zone dens populate, cum ar fi nordul Italiei, și a fost posibil, de asemenea, să se prăbușească asupra lor. Satelitul a reintrat în cele din urmă în Oceanul Pacific pe 24 septembrie (23 septembrie, 4:00 ora locală). Identificarea resturilor care au ajuns în zonele populate nu este raportată. ^[1]