Обсерватория глубокого космоса - Deep Space Climate Observatory

Обсерватория глубокого космоса
Модель космического корабля DSCOVR.png
Художественная визуализация спутника DSCOVR
Имена DSCOVR
Triana
GoreSat
Тип миссии Космическая погода
Оператор НАСА  / НОАА
COSPAR ID 2015-007A
SATCAT нет. 40390
Веб-сайт www .nesdis .noaa .gov / dscovr
Продолжительность миссии 5 лет (запланировано)
6 лет, 7 месяцев, 11 дней (прошло)
Свойства космического корабля
Автобус SMEX-Lite
Производитель Центр космических полетов Годдарда
Стартовая масса 570 кг (1260 фунтов)
Габаритные размеры В неразвернутом состоянии: 1,4 × 1,8 м (4 фута 7 дюймов × 5 футов 11 дюймов)
Власть 600 Вт
Начало миссии
Дата запуска 11 февраля 2015, 23:03:42 UTC
Ракета Сокол 9 v1.1
Запустить сайт Мыс Канаверал , SLC-40
Подрядчик SpaceX
Поступил в сервис 8 июня 2015 г.
Параметры орбиты
Справочная система Гелиоцентрическая орбита
Режим Точка Лагранжа (L1)
Логотип DSCOVR (прозрачный bg) .png
Логотип DSCOVR
Программа космической погоды
 

Обсерватория глубокого космического климата ( DSCOVR ; ранее известная как Triana , неофициально известная как GoreSat ) - это спутник наблюдения за космической погодой , космическим климатом и Землей Национального управления океанических и атмосферных исследований (NOAA) . Он был запущен компанией SpaceX на ракете-носителе Falcon 9 v1.1 11 февраля 2015 года с мыса Канаверал . Это первый действующий спутник NOAA в дальнем космосе, который стал его основной системой предупреждения Земли в случае солнечных магнитных бурь .

DSCOVR первоначально был предложен в качестве космических аппаратов наблюдения Земли , расположенных на Солнце-Земля L 1 точку Лагранжа , обеспечивая живое видео на освещенной стороне планетов через Интернет, а также научные инструменты к изменению климата исследования. Политические изменения в США привели к отмене миссии, и в 2001 году космический корабль был помещен на хранение.

Сторонники миссии продолжали настаивать на ее восстановлении, и смена президентской администрации в 2009 году привела к тому, что DSCOVR был изъят из хранилища и отремонтирован, а его миссия была переориентирована на наблюдение за Солнцем и раннее предупреждение корональных выбросов массы при одновременном обеспечении наблюдения Земли. и мониторинг климата. Он стартовал на борту ракеты-носителя SpaceX Falcon 9 11 февраля 2015 года и достиг L 1 8 июня 2015 года.

NOAA управляет DSCOVR из своего центра спутниковых операций в Ситленде, штат Мэриленд . Полученные космические данные, позволяющие делать точные прогнозы погоды, выполняются в Центре прогнозов космической погоды в Боулдере, штат Колорадо . Архивные записи хранятся в Национальных центрах экологической информации , а обработка данных датчиков Земли осуществляется НАСА .

История

Обсерватория глубокого космического климата (DSCOVR)

DSCOVR возник как предложение в 1998 году тогдашним вице-президентом Элом Гором с целью наблюдения всей Земли в точке Лагранжа L 1 Солнце-Земля , в 1,5 × 10 6  км (0,93 × 10 6  миль) от Земли. Первоначально известный как Триана, названный в честь Родриго де Триана , первого члена экипажа Колумба, увидевшего землю в Северной и Южной Америке , первоначальная цель космического корабля заключалась в том, чтобы обеспечить почти непрерывный обзор всей Земли и сделать это живое изображение доступным через Интернет. . Гор надеялся не только продвинуть науку с помощью этих изображений, но и повысить осведомленность о самой Земле, обновив влиятельную фотографию Голубого мрамора, сделанную Аполлоном-17 . Помимо камеры для получения изображений, радиометр будет проводить первые прямые измерения того, сколько солнечного света отражается и испускается всей Землей ( альбедо ). Эти данные могут стать барометром процесса глобального потепления . Научные цели расширились, чтобы измерить количество солнечной энергии, достигающей Земли, характер облаков, погодные системы, контролировать здоровье растительности Земли и отслеживать количество ультрафиолетового света, достигающего поверхности через озоновый слой . ^^

В 1999 году генеральный инспектор НАСА сообщил, что «основная концепция миссии Трианы не подвергалась экспертной оценке», и «добавленная наука Триана, возможно, не является лучшим расходом ограниченного научного финансирования НАСА». Члены Конгресса США спросили Национальную академию наук о целесообразности этого проекта. В итоговом отчете, опубликованном в марте 2000 г., говорилось, что миссия была «сильной и научно важной».

Администрация Буша приостановила этот проект вскоре после инаугурации Джорджа Буша в январе 2001 года. Триана была исключена из первоначальной возможности запуска на STS-107 ( злополучный полет в Колумбии в 2003 году). Космический корабль стоимостью 150 миллионов долларов США был помещен в хранилище с азотной подушкой в Центре космических полетов Годдарда в ноябре 2001 года и оставался там на время правления администрации Буша. НАСА переименовало космический аппарат Deep Space Climate Observatory (DSCOVR) в 2003 году в попытке вернуть поддержку проекту, но миссия была официально прекращена НАСА в 2005 году.

В ноябре 2008 года при финансовой поддержке Национального управления океанических и атмосферных исследований (NOAA) и ВВС США космический корабль был снят с хранения и прошел испытания, чтобы определить его пригодность для запуска. После того, как администрация Обамы стала президентом в 2009 году, бюджет того года включал 9 миллионов долларов США, выделенных на ремонт и подготовку космического корабля, в результате чего НАСА отремонтировало прибор EPIC и откалибровало прибор NISTAR. Эл Гор использовал часть своей книги « Наш выбор» (2009) как попытку оживить дискуссию о полезной нагрузке DSCOVR. В книге упоминаются законодательные усилия сенаторов Барбары Микульски и Билла Нельсона по запуску космического корабля. В феврале 2011 года администрация Обамы попыталась заручиться финансированием для переоборудования космического корабля DSCOVR в солнечную обсерваторию для замены стареющего космического корабля Advanced Composition Explorer (ACE) и запросила 47,3 миллиона долларов США в финансовом бюджете на 2012 год для этой цели. Часть этого финансирования должна была позволить Военно-морской исследовательской лаборатории (NRL) построить формирователь изображения выброса корональной массы для космического корабля, но необходимое время задержало запуск DSCOVR, и оно в конечном итоге не было включено. NOAA выделило 2 миллиона долларов США в своем бюджете на 2011 год для начала ремонтных работ и увеличило финансирование до 29,8 миллиона долларов США в 2012 году.

В 2012 году ВВС выделили 134,5 миллиона долларов США на закупку ракеты-носителя и финансирование операций по запуску, которые были переданы компании SpaceX за ее ракету Falcon 9 . В сентябре 2013 года НАСА разрешило DSCOVR перейти к этапу реализации, нацеленному на запуск в начале 2015 года, который в конечном итоге состоялся 11 февраля 2015 года. Центр космических полетов имени Годдарда НАСА обеспечивает управление и системное проектирование миссии.

В документальном фильме 2017 года «Неудобное продолжение: Истина к власти» Эл Гор рассказывает об истории космического корабля DSCOVR и его связи с изменением климата.

Космический корабль

Схема DSCOVR

DSCOVR построен на SMEX-Lite корабля автобуса и имеет стартовую массу около 570 кг (1260 фунтов). Основными наборами научных инструментов являются плазменный магнитометр для наблюдения за Солнцем (PlasMag) и усовершенствованный радиометр NIST для наблюдения за Землей (NISTAR) и камера для получения полихроматических изображений Земли (EPIC). DSCOVR имеет две развертываемые солнечные батареи, силовой модуль, стрелу и антенну.

Со своей точки зрения DSCOVR отслеживает изменчивые условия солнечного ветра , обеспечивает раннее предупреждение о приближающихся выбросах корональной массы и наблюдает за явлениями на Земле, включая изменения в озоне, аэрозолях, пыли и вулканическом пепле, высоте облаков, растительном покрове и климате. На Солнце-Земля L 1 место имеет непрерывный вид Солнца и в освещенной стороне Земли. После того, как космический корабль прибыл на место и вошел в фазу эксплуатации, НАСА начало публиковать изображения Земли в режиме, близком к реальному времени, через веб-сайт прибора EPIC. DSCOVR делает снимки всей Земли примерно каждые два часа и может обрабатывать их быстрее, чем другие спутники наблюдения Земли .

Космический аппарат вращается вокруг точки Лагранжа L1 за шестимесячный период, при этом угол между космическим кораблем – Земля – Солнце изменяется от 4 ° до 15 °.

Инструменты

PlasMag

Плазменный магнитометр (PlasMag) измеряет солнечный ветер для прогнозов космической погоды . Он способен обеспечивать раннее обнаружение солнечной активности, которая может нанести ущерб существующим спутниковым системам и наземной инфраструктуре. Поскольку солнечные частицы достигают L 1 примерно за час до Земли, PlasMag может обеспечить предупреждение за 15–60 минут до прихода коронального выброса массы (CME). Он может делать это, измеряя «магнитное поле и функции распределения по скоростям электрона, протона и альфа-частиц (ядер гелия) солнечного ветра». В нем три инструмента:

ЭПИЧЕСКИЙ

Первое изображение EPIC, опубликованное НАСА 6 июля 2015 года, показывает полностью освещенную солнцем Землю с расстояния 1 475 207 км (916 651 миль) с центром в Северной и Южной Америке .

Камера для получения полихроматических изображений Земли (EPIC) делает снимки солнечной стороны Земли для различных целей мониторинга Земли в десяти различных каналах от ультрафиолетового до ближнего инфракрасного . Уровни озона и аэрозолей контролируются вместе с динамикой облаков, свойствами земли и растительностью .

EPIC имеет диаметр апертуры 30,5 см (12,0 дюйма), фокусное расстояние 9,38, поле зрения 0,61 ° и угловое разрешение дискретизации 1,07 угловой секунды . Видимый диаметр Земли варьируется от 0,45 ° до 0,53 ° полной ширины. Время экспозиции для каждого из 10 узкополосных каналов (317, 325, 340, 388, 443, 552, 680, 688, 764 и 779 нм ) составляет около 40 мс. Камера создает изображения с разрешением 2048 × 2048 пикселей, но для увеличения количества загружаемых изображений до десяти в час разрешение на борту усредняется до 1024 × 1024. Окончательное разрешение составляет 25 км / пиксель (16 миль / пиксель).

НИСТАР

Продвинутый радиометр Национального института стандартов и технологий (NISTAR) был спроектирован и построен в период с 1999 по 2001 год компанией Ball Aerospace & Technologies в Гейтерсбурге, штат Мэриленд . NISTAR измеряет освещенность залитого солнцем лица Земли. Это означает, что NISTAR измеряет, принимает ли атмосфера Земли больше или меньше солнечной энергии, чем она излучает обратно в космос. Эти данные будут использоваться для изучения изменений в радиационном балансе Земли, вызванных природной и антропогенной деятельностью.

Используя данные NISTAR, ученые могут помочь определить влияние, которое человечество оказывает на атмосферу Земли, и внести необходимые изменения, чтобы сбалансировать радиационный баланс. Радиометр измеряет по четырем каналам:

  • Для суммарного излучения в ультрафиолетовом , видимом и инфракрасном диапазонах 0,2–100 мкм.
  • Для отраженного солнечного излучения в ультрафиолетовом, видимом и ближнем инфракрасном диапазонах в диапазоне 0,2–4 мкм.
  • Для отраженного солнечного излучения в инфракрасном диапазоне 0,7–4 мкм
  • Для калибровки в диапазоне 0,3–1 мкм.

Запуск

Запуск DSCOVR был проведен поставщиком запуска SpaceX с использованием ракеты Falcon 9 v1.1 . Запуск DSCOVR состоялся 11 февраля 2015 года после двух чистых запусков. DSCOVR потребовалось 110 дней с момента, когда он покинул станцию ​​ВВС США на мысе Канаверал (CCAFS), Флорида , чтобы достичь своей цели в 1,5 × 10 6  км (0,93 × 10 6  миль) от Земли в точке L1 Лагранжа . ^^

История попыток запуска

Пытаться Планируется Результат Повернись Причина Точка принятия решения Погода идет (%) Примечания
1 Фев 8 2015, 23:10:00 Очищенный - Технический  (T02: 40: 00) > 90 Проблемы с дальностью : отслеживание, обнаружены проблемы с видеопередатчиком первой ступени
2 Фев 10 2015, 23:04:49 Очищенный 1 день, 23 часа, 55 минут Погода 80 Ветер на высшем уровне на стартовой площадке превышал 100 узлов (190 км / ч; 120 миль / ч) на высоте 7600 м (24900 футов).
3 Фев 11 2015, 23:03:42 Успех 0 дней, 23 часа, 59 минут > 90

Послепусковые летные испытания

SpaceX планировала провести тестовый полет, в котором они попытаются вернуть первую ступень обратно через атмосферу и посадить израсходованную первую ступень на плавучую посадочную платформу размером 90 м × 50 м (300 футов × 160 футов) .

Относительно предыдущие испытания, первый этап возвращение на DSCOVR было гораздо более сложным, особенно в атмосферном спускаемом вследствие глубокого космоса природы Земли ВС L 1 запуск траектории для DSCOVR. Это будет только вторая попытка SpaceX восстановить первую ступень ракеты-носителя Falcon 9. SpaceX ожидала, что тормозные силы будут вдвое выше, а нагрев ракеты - в четыре раза по сравнению с условиями входа в атмосферу на Falcon 9 Flight 14 . Перед запуском дрон находился в условиях поверхности океана, что делало посадку баржи невозможной. Поэтому попытка приземления с платформы была отменена, и вместо этого на первом этапе была произведена мягкая посадка над водой. Это продолжило сбор возвращаемых данных испытаний первого этапа на всех ранних этапах летных испытаний и добавило данные о выживаемости на этапе после входа в атмосферу с высокой скоростью и высокой нагрузкой.

Операция

Анимация траектории космической климатической обсерватории.
Косой вид
Если смотреть со стороны Солнца:
  Климатическая обсерватория дальнего космоса  ·   Земля  ·   Луна

6 июля 2015 года DSCOVR представил свой первый публично опубликованный снимок всей освещенной солнцем стороны Земли с расстояния 1 475 207 км (916 651 миль), сделанный прибором EPIC. EPIC предоставляет серию ежедневных изображений Земли , позволяя впервые изучить суточные изменения по всему земному шару. Изображения, доступные через 12–36 часов после их создания, были размещены на специальной веб-странице с сентября 2015 года.

DSCOVR был введен в действие в точке Лагранжа L1 для наблюдения за Солнцем , потому что постоянный поток частиц от Солнца ( солнечный ветер ) достигает L1 примерно за 60 минут до достижения Земли. DSCOVR обычно может обеспечить предупреждение за 15–60 минут до того, как волна частиц и магнитного поля от коронального выброса массы (CME) достигнет Земли и создаст геомагнитную бурю . Данные DSCOVR также будут использоваться для улучшения прогнозов мест воздействия геомагнитной бури, чтобы иметь возможность принимать превентивные меры. Электронные технологии, такие как спутники на геостационарной орбите , подвержены риску незапланированных сбоев без предупреждений со стороны DSCOVR и других спутников мониторинга на L1.

16–17 июля 2015 г. DSCOVR сделал серию снимков, на которых видно, что Луна совершает транзит вокруг Земли. Снимки были сделаны между 19:50 и 00:45 UTC . Анимация состояла из монохромных изображений, снятых в разных цветовых фильтрах с 30-секундными интервалами для каждого кадра, что приводило к небольшой цветной окантовке Луны в каждом готовом кадре. Благодаря своему положению на L1 Солнце – Земля, DSCOVR всегда будет видеть освещенную Луну и всегда будет видеть ее обратную сторону, когда она проходит перед Землей.

19 октября 2015 года НАСА открыло новый веб-сайт, на котором размещены почти прямые изображения « Голубого мрамора », сделанные EPIC of Earth. Ежедневно каждые два часа публикуются двенадцать изображений, на которых показана Земля, вращающаяся вокруг своей оси. Разрешение изображений колеблется от 10 до 15 км на пиксель (от 6 до 9 миль / пиксель), а короткое время экспозиции делает точки звездного света невидимыми.

27 июня 2019 года DSCOVR был переведен в безопасный режим из-за неисправности лазерного гироскопа Миниатюрного инерциального измерительного блока (MIMU), части системы ориентации космического корабля . Операторы разработали программный патч, который позволяет DSCOVR работать без лазерного гироскопа, используя только звездный трекер для получения информации об угловой скорости. DSCOVR вышел из безопасного трюма 2 марта 2020 года и возобновил нормальную работу.

Анимации

Луна Транзитный Земли, 16 июля 2015 дальняя сторона Луны стоит перед камерой.
Земля изображена с 23,4 ° наклона (причина из сезонов ) на EPIC «s 268 день работы, 25 сентября 2015 года, через несколько дней после сентябрьского равноденствия .
В вращении Земли 29 мая 2016, за несколько недель до начала июньского солнцестояния , с Северным полушарием наклонено к Солнцу
Из космоса тень Луны во время солнечного затмения 9 марта 2016 года выглядит как темное пятно, движущееся по Земле.

Смотрите также

использованная литература

внешние ссылки

дальнейшее чтение