Výbava měřiče oceánů Jason-3

escudier_jason

Většina z vás určitě sledovala v neděli start rakety Falcon 9 a následný téměř úspěšný pokus o přistání. Nesmíme ale zapomínat, že hlavním úkolem tohoto startu bylo dopravit na oběžnou dráhu družici Jason-3, což se povedlo přesně podle plánu. Satelit Jason-3 je společným projektem Evropy a USA, jehož hlavním úkolem je měření hladiny světových oceánů. Jak už číslice v názvu napovídá, tento satelit navazuje na předchozí mise Topex/Poseidon, Jason-1 a Jason-2, které průběžně monitorovaly hladiny oceánů už od roku 1992. Tato měření jsou velice užitečná při pozorování vývoje mořských proudů a hladiny moře v důsledku klimatických změn a předpovědi jevů jako El Niño a La Niña. Dnes se podíváme jakými přístroji je Jason 3 vybaven pro svojí misi.

Rozložení jednotlivých přístrojů na satelitu

Rozložení jednotlivých přístrojů na satelitu
Zdroj: spaceflight101.com

Stavba satelitu Jason-3 byla schválena v roce 2010, aby bylo zajištěno pokračování průběžného měření po ukončení mise Jason-2. Hlavními účastníky projektu jsou americká NOAA a evropský EUMETSAT, dále se podílí i CNES a NASA. Konstrukce Jasonu-3 je velice podobná jeho předchůdci Jason-2 a také vychází z platformy Proteus, kterou vyrábí francouzsko-italská společnost Thales Alenia Space. Samotná platforma má hmotnost 250 kilogramů, dalších 255 kilogramů pak připadá na náklad v podobně vědeckých přístrojů. Pro udržování oběžné dráhy je přítomna nádrž s 28 kilogramy hydrazinu, který je použit jako palivo v drobných tryskách poskytujících tah 1N. Energii pro vědecké přístroje zajišťuje dvojice solárních panelů, které dohromady poskytnou až 4,64 kW výkonu. Napájení dále zajišťuje baterie o kapacitě 78 ampérhodin. Pro správnou orientaci satelitu v prostoru je použita trojce dvouosých gyrometrů, které jsou doplněny dvojitým sledovačem hvězd. Součástí systému určení polohy je také 8 senzorů detekujících slunce a dva trojosé magnetometry. Pro samotné natočení satelitu do správné polohy jsou použity setrvačníky. Ty fungují na principu zákonu zachování momentu hybnosti, pokud roztáčíme setrvačník v jednom směru, satelit se začne otáčet ve směru opačném. Druhotným systémem pro natáčení jsou tři tyče (ve všech třech osách) s cívkami, které vytváří magnetické pole a za pomocí interakce s magnetickým polem planety Země natáčejí satelit do požadované polohy. Celkově dokáže satelit udržet pozici v prostoru s přesností 0,05 stupně. Pro hlavní misi používá Jason-3 celkem 5 přístrojů, na které se podíváme dále.

Poseidon 3-B

Radiolokační výškoměr Poseidon-3B

Radiolokační výškoměr Poseidon-3B
Zdroj: spaceflight101.com

Hlavním přístrojem je radiolokační výškoměr Poseidon-3B, který dokáže měřit rozdíly v hladině oceánů s úžasnou přesností až 3,3 centimetru. Samotný přístroj váží 70 kilogramů a vyžaduje příkon až 78 wattů. Jeho hlavní součástí je radarová anténa s průměrem 1,2 metru, která pracuje na dvou frekvencích, konkrétně 5,3 GHz a 13,575 GHz, v obou případech je použito pásmo široké 320  MHz. Přístroj vysílá směrem k zemi radiové pulsy, trvající 105,6 mikrosekund. Nejdříve jsou vždy vyslány 3 pulsy na vyšší frekvenci, následované jedním pulsem na nižší frekvenci. Použití dvou frekvencí slouží k určení množství volných elektronů v atmosféře, které způsobují drobné zpoždění signálu, čímž znepřesňují měření. Poseidon 3-B vysílá s výkonem 8 Wattů na frekvenci 13,575 GHz a 25 Wattů na frekvenci 5,3 GHz. Anténa poté opět přímá signál odražený od země, který je poté zesílen a dále zpracován. Družice snímkuje pouze oblasti, které leží přímo pod ní, a to po částech o rozloze zhruba 30×30 kilometrů. Přístroj také dokáže pracovat v experimentálním režimu, ve kterém je schopný měřit hladinu moře blízko pobřeží, ale také hladinu řek a jezer. V tomto případě bude vzdálenost satelitu od povrchu určena za pomoci přesné znalosti současné pozice na oběžné dráze a pomocí modelu zemského terénu, který je uložen v paměti výškoměru. V tomto režimu pak může satelit měřit hladiny mnohem menších útvarů, jako jsou řeky a jezera.

Advanced Microwave Radiometer 2 (AMR 2)

Advanced Microwave Radiometer

Advanced Microwave Radiometer
Zdroj: spaceflight101.com/

Tento přístroj zajišťuje korekce a zpřesňování údajů z radiolokačního výškoměru. Přístroj sám nevysílá žádný signál, pouze pasivně přijímá přirozené mikrovlnné záření ze země. Pracuje na frekvencích 18,7 GHz, 23,8 GHz a 34 GHz. Podle měření intenzity záření na těchto frekvencích je určen podíl vodních par v troposféře (nejnižší část zemské atmosféry). Z těchto údajů je pak určeno zpoždění radarových dat, čímž se opět dosahuje vyšší přesnosti. Hlavní část měření probíhá na frekvenci 23,8 GHz, zbylé dvě frekvence pak poskytují korekce kvůli mrakům bez deště a větru.

DORIS

Anténa systému DORIS

Anténa systému DORIS
Zdroj: spaceflight101.com

Neboli Doppler Orbitography and Radiopositioning Integrated by Satellite. Tento systém slouží pro velice přesné určení pozice satelitu na oběžné dráze. K tomu je použita síť 60 vysílačů, které jsou rozmístěny po celém světě. Tyto vysílače vysílají na dvou odlišných frekvencích, které satelit zachycuje. Kvůli vysoké oběžné rychlosti dochází u přijatých signálů k Dopplerovskému posunu, ze kterého se pak relativně jednoduše vypočítá rychlost satelitu. Přesně změřená rychlost satelitu v několika místech oběžné dráhy se pak použije k aktualizaci modelů které určují přesnou oběžnou dráhu. Tímto způsobem je možné určit pozici satelitu s přesností 3 centimetrů. To je velmi důležité ke správnému srovnání dat z radiolokačního výškoměru. Systém dokáže sledovat signál až ze 7 vysílačů najednou a přitom sám váží pouhých 1,15 kilogramů.

GPS

Satelit je také vybaven klasickým GPS modulem. Ten přijímá signál z několika GPS satelitů a za pomoci triangulace určuje zpětně svojí pozici. Hlavní výhodou GPS oproti DORIS je trvalá dostupnost GPS signálu, který se, na rozdíl od DORIS dá použít pro lokalizaci satelitu na kterémkoliv místě na oběžné dráze. Systém GPS umožňuje sledovat pro nejvyšší přesnost až 16 satelitů najednou a tím dosáhnout určení pozice s chybou okolo 50 metrů.

Přijímač GPS

Přijímač GPS
Zdroj: spaceflight101.com

Laser Retroreflector Array (LRA)

Nejpřesnějším přístrojem pro určení pozice satelitu je laserový odražeč, který slouží mimo jiné i ke kalibraci radiolokačního výškoměru. Přístroj se skládá z devíti dílčích koutových odražečů, které zajišťují odražení příchozího laserového paprsku zpět ve směru, ze kterého přišel. Jednotlivé odražeče mají zorné pole široké 120° a jsou optimalizované pro práci na vlnové délce 532 nanometrů, což je zelené viditelné světlo.

Laserový odražeč LRA

Laserový odražeč LRA
Zdroj: spaceflight101.com

Odražeč je čistě pasivní komponentou a má hmotnost 2,2 kilogramu. Pomocí tohoto přístroje lze určit polohu satelitu s chybou pouze několika milimetrů. Laserové měření je ale závislé na počasí a poskytuje ho jenom několik pozemních stanic, údaje z něj jsou tedy dostupné jen občas. Ve zbylých případech se musí satelit spolehnout na ostatní přístroje.

Joint Radiation Experiment

Kromě pěti hlavních přístrojů najdeme na palubě satelitu 2 dodatečné přístroje, které nejsou přímou součástí primární mise. Prvním je CARMEN-3 (ChARacterization and Modeling of ENvironment), který měří nízkoenergetické a vysokoenergetické částice. Přístroj se skládá ze dvou senzorů ICARE-NG a AMBRE. ICARE-NG se zabývá zkoumáním vlivů radiace na moderní elektroniku, zatímco AMBRE měří nízkoenergetické ionty a jejich vliv na elektrostatické výboje na satelitu. Data z CARMEN-3 budou použita pro korekci dat z ostatních přístrojů, které mohou být po delším pobytu na oběžné dráze ovlivněny radioaktivním zářením. Druhým přístrojem je Light Particle Telescope, který byl postaven japonskou národní vesmírnou agenturou. Opět se skládá ze dvou podsystémů, LPT-S dodává data ohledně interference se samotným satelitem a LPT-E, který se skládá ze čtyř senzorů pro měření různých částic. První dva senzory pracují na bázi polovodičů a scintilátoru doplněného o fotonásobič. Dohromady dokáží detekovat elektrony na energetických hladinách 22 keV až 19 MeV. Druhé dva senzory, které pracují také na bázi polovodičů slouží k detekci těžších částic jako jsou například protony, a to až do energetické hladiny 230 MeV.

Jason-3 obíhá, stejně jako jeho předchůdci, na téměř kruhové oběžné dráze s parametry 1336×1336 km (nejnižší a nejvyšší bod dráhy) se sklonem 66,05 stupňů k rovníku. To mu umožňuje monitorovat všechny světové oceány. Jeden oběh Země trvá 112 minut a satelit zmapuje celou planetu každých 127 oběhů, tedy za 9,9156 dne. Plánované trvání mise je 5 let, ale skutečná délka bude pravděpodobně delší, jako tomu bylo u jeho předchůdců.

Projekce průletů Jasonu-3 nad zemským povrchem

Projekce průletů Jasonu-3 nad zemským povrchem
Zdroj: http://www.aviso.altimetry.fr/

Zdroje Informací:
http://spaceflight101.com/
https://en.wikipedia.org/
http://www.nesdis.noaa.gov/

Zdroje obrázků:
http://spaceflight101.com/jason-3/wp-content/uploads/sites/52/2015/11/escudier_jason.gif
http://spaceflight101.com/…/satellite_jason3_instruments-463×512.png
http://spaceflight101.com/jason-3/wp-content/uploads/sites/52/2015/11/poseidon3b.jpg
http://spaceflight101.com/jason-3/wp-content/uploads/sites/52/2015/11/AMR_ESA.jpg
http://spaceflight101.com/…/bpc_doris-illustration_p31375.jpg
http://spaceflight101.com/jason-3/wp-content/uploads/sites/52/2015/11/jason-gps.jpg
http://spaceflight101.com/jason-3/wp-content/uploads/sites/52/2015/11/jason-lra.jpg
http://www.aviso.altimetry.fr/typo3temp/pics/70800aaa5d.jpg
http://www.aviso.altimetry.fr/typo3temp/pics/af40247b8c.jpg

Pin It
Nahlásit chybu

Hlášení chyb a nepřesnostíClose

GD Star Rating
loading...
Níže můžete zanechat svůj komentář.

Více se o tomto tématu dočtete zde »
(odkaz vede na příslušné vlákno diskuzního fóra www.kosmonautix.cz)


11 komentářů ke článku “Výbava měřiče oceánů Jason-3”

  1. vedator napsal:

    Pekne rozpisane a citatelne. Toto moze byt premierovy clanok k serialu clankov o druziciach, sondach a inych vynasanych satelitoch 🙂

  2. Palach napsal:

    Překvapuje mne ta díra nad severním pólem, tam měřit nebude? Nebudou ta nasbíraná data tímto trochu znehodnocena?

  3. Solmyr napsal:

    Vim, ze vedecky zalozeni lide me budou mit za kacire, ale musim rict, ze byt vedecke pristroje jsou zajimave, tak by me strasne zajimal nejaky clanek nebo souhrn satelitnich platforem. Jestli to chapu spravne, tak existuji firmy, ktere delaji vice mene seriove tyto platformy obsahujici kostru, pohybove a orientacni systemy a dodavku energie a jednotlive vedecke organizace si na ne jen prilepi svou aparaturu.

    Dekuji

  4. ptpc napsal:

    Veľmi oceňujem tento článok. Popísanie všetkých prístrojov na družici a ich funkcie a princípu je výborné. Ak by to bolo možné takéto články by som privítal aj v budúcnosti.
    A ešte raz veľká vďaka autorovi.

Zanechte komentář