Jason (satelit)

Družice pro pozorování Země Jason
Popis tohoto obrázku, také komentován níže Satelitní Jason-1. Všeobecné údaje
Organizace NASA CNES
Stavitel Thales Alenia Space
Program Systém pozorování Země
Mercator Ocean
Pole Studie cirkulace oceánu
Počet kopií 3
Postavení Provozní (Jason-3)
Zahájení Jason-1: 7. prosince 2001
Jason-2: 20. června 2008
Jason-3: 17. ledna 2016
Spouštěč Delta II
Falcon 9 (Jason 3)
Konec mise Jason-1: 1. července 2013
Jason-2: 1. října 2019
Doba trvání 3 roky (primární mise)
Technická charakteristika
Mše při startu asi 500 kg
Ergoly Hydrazin
Kontrola postoje Stabilizováno ve 3 osách
Zdroj energie Solární panely
Elektrická energie 550 W (konec životnosti)
Obíhat
Obíhat Nízké pozemské
Nadmořská výška 1300 km
Sklon 66,0 °
Hlavní nástroje
Poseidon 2 Radarový výškoměr
JMR / AMR Radiometr
DORIS Orbitální polohovací systém
Polohování GPS přijímač
Retroreflector Laser

Jason je rodina tří satelitních altimetrických satelitů vyvinutých společně NASA a CNES pro studium oceánské cirkulace a interakcí mezi oceány a atmosférou. Cílem těchto misí je zlepšit předpovědi změny klimatu a sledovat oceánské jevy, jako je El Niño nebo oblasti oceánských vírů . Pro splnění těchto cílů mají tyto kosmické lodě vybavení umožňující měřit výšku moře s velkou přesností.Tyto satelity, které převzaly od společnosti TOPEX / Poseidon , byly umístěny na oběžnou dráhu v letech 2001 (Jason-1), 2008 (Jason -2) a 2016 (Jason-3). Tuto rodinu satelitů má od roku 2020 nahradit nový model Sentinel-6A financovaný Evropskou kosmickou agenturou .

Družice, které obíhají na nízké oběžné dráze Země, mají hmotnost asi 500  kg . Používají Proteus platformu pro minisatellites vyvinutých CNES a Alcatel Space (dnes Thales Alenia Space ) postavena v Cannes - Mandelieu vesmírného střediska .

Kontext: pokračování mise TOPEX / Poseidon

Spuštěno Srpna 1992„ TOPEX / Poseidon , který společně vyvinuli NASA a CNES , je první vesmírnou misí, která poskytuje přehled o oceánské cirkulaci a jejích výměnách s atmosférou prostřednictvím vysoce přesných oceánů pro měření výšky. Mise je mimořádným úspěchem, ale je nutné vyvinout náhradu k dokončení sběru dat, aby byly k dispozici dlouhé časové řady pro jejich integraci do oceánských a klimatických modelů. TOPEX / Poseidon demonstruje proveditelnost měření hladiny oceánů ze satelitu, nová mise již není experimentální, ale je funkční. Manažeři obou kosmických agentur dali v roce 1996 souhlas s novou misí, ale tváří v tvář zhoršujícímu se ekonomickému klimatu zavedli jako omezení omezení svých nákladů.

K dosažení tohoto cíle je implementováno několik řešení:

Srovnání charakteristik TOPEX / Poseidon a Jason-1
Družice TOPEX / Poseidon Jason-1
Hmotnost satelitu 2 500  kg 500  kg
Plošina 980  kg 270  kg
Užitečné zatížení 385  kg 125  kg
Výškoměr 230  kg 55  kg
Elektrická energie 1000 wattů 450 wattů
Spotřeba platformy 500 wattů 300 wattů
Spotřeba užitečného zatížení 380 wattů 147 wattů
Spotřeba výškoměru 260 wattů 78 wattů

Američtí a francouzští úředníci si jako křestní jméno nové mise vybrali Jasona , hrdinu řecké mytologie, který se proslavil tím, že se vydal na námořní výpravu s posádkou složenou ze silných osobností ( Argonauti ). Kromě toho, že je název hláskován stejným způsobem v angličtině a francouzštině, je základem této volby kontext pátrání, mnohonárodnostní charakter projektu a role moře.

Cíle Jasonových misí

Hlavním cílem misí Jason je měřit s velkou přesností výšku povrchu oceánů pomocí následujících cílů:

Jasonova data jsou zpracovávána v rámci evropského programu Mercator Ocean . Tyto vesmírné mise jsou součástí programu pozorování Země systém , který zahrnuje sadu satelitů NASA odpovědný za sběr dat po dlouhou dobu na povrchu Země , v biosféře , v zemské atmosféře a oceánů na Zemi.

Principy fungování

Hladina moře se liší od průměrné hladiny v závislosti na místě a v průběhu času v závislosti na teplotě vody, její slanosti a atmosférickém tlaku. Tyto charakteristiky jsou samy o sobě hlavně výsledkem meteorologických jevů i přítomnosti oceánských proudů a vírů. Satelitní výškoměr si klade za cíl měřit okamžitou výšku moře, to znamená rozdíl od jeho průměrné hladiny pomocí radaru na palubě umělé družice . Radarová vlna vyzařovaná satelitem se odráží od mořské hladiny a je vrácena na satelit. Toto měří čas zpáteční cesty a analyzuje přijatou křivku, což umožňuje určit vzdálenost mezi satelitem a mořským povrchem, stejně jako drsnost povrchu, která vyplývá z výšky vln. Nadmořská výška povrchu moře se poté odvodí z rozdílu mezi nadmořskou výškou satelitu a měřenou vzdáleností.

Tato jednoduchá rovnice zdůrazňuje důležitost provedení velmi přesného výpočtu oběžné dráhy, aby bylo možné jednoznačně určit nadmořskou výšku mořské hladiny. Za tímto účelem se nadmořská výška satelitu počítá velmi přesně z trvalého sledování trajektorie prováděné ze země od sledování stanic . Palubní zařízení navíc umožňuje dosáhnout přesnosti řádově centimetru: jedná se o laserovou telemetrii , systém DORIS , techniky vyvinuté CNES a použití signálů GPS . Měření radarového výškoměru musí brát v úvahu chyby způsobené ionosférou a zejména přítomnost vodní páry v atmosféře. Tyto jevy jsou určovány pomocí dvou radarových frekvencí (od Jasona-2) a implementace radiometru .

Sada výšek moře takto určená podél trajektorie satelitu každých 6 až 7  km umožňuje získat „obraz“ povrchu oceánů. Po několik let proto altimetrický satelit poskytuje přístup k vyvíjející se kartografii povrchu oceánu s přesností lepší než 5  cm .

Technická charakteristika

Tři satelity Jason jsou minisatelity s hmotností přibližně 500  kg .

Družice se skládá ze dvou na sebe položených kostek:

Plošina

PROTEUS je stabilizovaná tříosá platforma určená pro satelitní mise na nízké oběžné dráze s celkovou hmotností kolem 500  kg, z toho 270  kg pro platformu bez pohonných hmot. Jeho hlavní charakteristiky jsou následující:

Užitečné zatížení

Tyto tři Jasonovy satelity mají mírně odlišné užitečné zatížení . Společných je však pět nástrojů.

Ke shromažďování výškových údajů se používají dva přístroje:

Tři vybavení umožňující s velkou přesností určit polohu satelitu. V kombinaci s měřením výškoměru umožňují tato data odvodit výšku hladiny moře:

Mise Jason-1

Historický

Reflexe mise Jason-1 začíná v Září 1993. vProsince 1996„ NASA a CNES podepisují memorandum o porozumění navazující na misi TOPEX / Poseidon, kterou společně vytvořily dvě vesmírné agentury. Platforma PROTEUS je kvalifikovánaSrpna 1998. Integrace satelitu byla dokončena na podzim roku 1999.

Pozemní segment se skládá z centra PGGS ( Proteus Generic Ground Segment ) odpovědného za monitorování platformy se sídlem v Toulouse, satelitního řídícího centra POCC (Project Operation Control Center) se sídlem v Pasadeně v Kalifornii a centra SSALTO ( altimetrická a orbitografická multimise Centre ) se nachází v Toulouse a odpovídá za výpočty oběžné dráhy a trajektorii. Na pozemské stanice používané pro výměnu dat a satelitního sledování jsou umístěny na Issus Aussaguel (CNES, Francie), Fairbanks na Aljašce , Wallops Island ( Virginia ) a Hartebeesthoek (CNES, Jižní Afrika )

Provádění mise

Jason-1 je spuštěn dne 7. prosince 2001z odpalovací rampy Vandenberg spouštěčem Delta II . Spouštěč také umístí na oběžnou dráhu druhý satelit TIMED s hmotností ekvivalentní Jasonu-1. Jason-1 je umístěn na nízké oběžné dráze 1336 km s orbitálním sklonem 66,0 °, kterou proletí za 120 minut. Každých 10 dní po 127 otáčkách se vydává znovu na stejnou trajektorii. Tato oběžná dráha omezuje své pozorování na zeměpisné šířky mezi -66 ° a + 66 °.

Jason-1 je spuštěn, zatímco TOPEX / Poseidon je stále aktivní, což umožňuje, jak si přejí designéři mise, kalibrovat nástroje pomocí referenčních dat poskytnutých TOPEX / Poseidon. Oba satelity cestují stejnou oběžnou dráhu s Jasonem-1 před TOPEXem / Poseidonem o jednu minutu. Plodné srovnání dat z těchto dvou satelitů pokračovalo po dobu 3 let. Jason-2, nástupce Jason-1, zahájen dne20. června 2008zatímco Jason-1, kterého nahrazuje, je stále funkční. Překrývání mezi těmito dvěma misemi umožňuje kalibraci nástrojů Jason-2 s nástroji Jason-1 po dobu tří let. vprosince 2011Jason-1 slaví své desáté výročí. Mise Jason-1 končíčerven 2013po poruše druhého a posledního rádiového vysílače. Družice umístěná na relativně vysoké oběžné dráze nesmí vstoupit do atmosféry po dobu 1000 let.

Mise Jason-2

Kontext

Jason-2, oficiálně OSTM / Jason-2 ( Ocean Surface Topography Mission ), přebírá družici TOPEX / Poseidon vypuštěnou v roce 1992 a její nástupce Jason-1 vypuštěný v roce 2001 . Tyto dva satelity shromažďují data, aby lépe porozuměly interakcím mezi oceánskými proudy a podnebím. Ukazují, že oceány absorbují více než 80% tepla z atmosférického oteplování; zbytek je zachycen vzduchem, povrchy pevniny a tajícími ledovci. Díky charakteristikám blízkým charakteristikám Jasona-1 je Jason-2 také postaven společností Thales Alenia Space v závodě v Cannes . Je schopen měřit globální hladinu oceánů s přesností na 2  cm , výšku vln a rychlost větru. Pokrývá celou planetu každých deset dní.

Čtyři francouzští a američtí partneři Jason-2 jsou:

Vědeckým ředitelem je profesor Lee-Lueng Fu z Jet Propulsion Laboratory v Pasadeně .

Provádění mise

Jason-2 ( Ocean Surface Topography Mission nebo OSTM pro NASA ), je zahájen dne20. června 2008odpalovačem United Launch Alliance Delta II 7320 z odpalovací rampy Vandenberg v Kalifornii . 500 kg satelit  je umístěn na oběžnou dráhu 1335 km za 55 minut.

v července 2017po degradaci určitých kritických složek satelitu se pozemní tým rozhodl opustit oběžnou dráhu, aby se snížila rizika pro provozní satelity. Ale na své mírně nižší oběžné dráze pokračuje v provozu s více rozmístěnou opakovanou frekvencí, ale s lepším prostorovým rozlišením. Tyto nové provozní podmínky se používají ke studiu gravitačního pole námořních oblastí a kartografie mořského dna. Mise končí1 st 10. 2019po více než 11 letech provozní služby, což je téměř čtyřnásobek životnosti, pro kterou je satelit určen. Během své mise měřil satelit vzestup o 5 stupňů nad běžnou hladinu moře, což je jev, který odráží probíhající změnu klimatu. Vyrobeno je přibližně 1 milion datových souborů, které umožňují napsat více než 2 100 vědeckých prací. Jason-2 zlepšuje předpovědi intenzity hurikánu a poskytuje důležité informace o mořských větrech a vlnách. Rozhodnutí o zastavení mise je učiněno po zásadní degradaci systému napájení. V souladu s právními předpisy o vesmírném odpadu musí Jason-2 manévrovat mimo výškoměrnou referenční oběžnou dráhu (1336 km a sklon oběžné dráhy 66 °) a musí být umístěn na oběžnou dráhu hřbitova .

Technická specifika

Družice Jason-2 nese tři specifické experimenty:

Mise Jason-3

Kontext

Jason-3 je prakticky kopie Jason-2. O výstavbě rozhodl CNES24. února 2010. Je financován americkou NOAA ve výši 69 milionů USD v letech 2011 až 2013 a poskytuje mikrovlnný radiometr a odpalovací zařízení .

Provádění mise

Spuštění je naplánováno na 21. července 2015na odpalovacím zařízení Falcon 9 od SpaceX od 4 komplexu odpalovacího místa Vandenberg v Kalifornii. Zahájení bylo odloženo o několik měsíců po problémech, s nimiž se setkal spouštěč kalifornské společnosti. Jason-3 je spuštěn dne17. ledna 2016v 17:42 UT z odpalovací rampy Vandenberg v Kalifornii odpalovacím zařízením Falcon 9.1.1. V 21:20 UT obdrží řídící středisko potvrzení, že solární panely jsou rozmístěny a že satelit je v provozu.

Pokračování misí Jason: Sentinel-6 / Jason-CS

V roce 2009 se Evropské společenství rozhodlo začlenit cíle dříve podporované družicemi Jason do svého programu Copernicus . V tomto novém rámci se plánuje vybudování dvou satelitů Sentinel-6 / Jason-CS (CS pro kontinuitu služby ), z nichž první má být spuštěn v roce 2020. Z technického hlediska je používanou platformou implementovaná platforma. ... od satelitů CryoSat (kolem 1 200  kg ), zatímco přístroje jsou blízké těm, které používá řada satelitů Jason. Jedná se o přechodné řešení do doby, než bude vyvinuta technologie interferometru radarového výškoměru se syntetickou aperturou, která bude testována jako součást mise povrchové vody oceánské topografie, jejíž spuštění je naplánováno na rok 2021.

Shrnutí Jasonových misí

Historie spuštění
Vlastnosti Jason-1 Jason-2 / OSTM Jason-3
Datum vydání 7. prosince 2001 20. června 2008 17. ledna 2016
Identifikátor COSPAR 2001-055A 2008-032A 2016-002A
Spouštěč Delta II Falcon 9 1.1
Spouštěcí základna Vandenbergova odpalovací základna
Konec mise 1 st 07. 2013 1 st 10. 2019
Společné nástroje Výškoměr Poseidon 2, radiometr JMR, přijímač GPS , Doris , laserový reflektor
Sekundární nástroje Carmen-2, LPT, T2L2 CARMEN-3, LPT

Poznámky a odkazy

  1. (en) P. Escudier, G. Kunstmann, F. Parisot, R. Boain, T. Lafon, P. Hoze, S. Kaki, „  Aviso + Newsletter 7: Jason system: představení a postup projektu  " na aviso , aviso ,ledna 2000
  2. (in) Michel Lefebvre, "  Aviso Newsletter + 5: Nová expedice Jason  " na Aviso , Aviso ,Duben 1997
  3. "Jason 1, nástupce TOPEX / Poseidon  ", v BT n o  1103, prosinec 1998
  4. (en) „  Jason-1  “ , na portálu EO , Evropská kosmická agentura (přístup 17. července 2016 )
  5. „Vesmír: navržen v Toulouse, satelit Jason slaví desáté výročí“, v ToulEco , 13. prosince 2011, vesmír: navržen v Toulouse, satelit Jason slaví desáté výročí
  6. Christian Lardier, „Jason-2 musí být zahájena v polovině června 2008“, Air et Cosmos , n o  2086, 13 červenec 2007
  7. „Thales Alenia Space dodává satelit Jason-2 do Kalifornie“, 30. dubna 2008, „  tisková zpráva Thales  “ ( Archiv • Wikiwix • Archive.is • Google • Co dělat? )
  8. Francouzsko-americký satelit Jason-2 bude dávat pozor na oceány , Le Figaro ze dne 20. června 2008, strana 15
  9. Jean-Pierre Largillet, „Úspěšné spuštění satelitu Jason-2, pozorovatele oceánů“, webtimemedias.com, 20. června 2008, online www.webtimemedias.com
  10. „  Jason-2 se pokloní po jedenácti letech oceánského dohledu  “ , CNES ,4. října 2019
  11. (in) „  Mise satelitů pro sledování oceánů končí po 11 úspěšných letech  “ , NASA ,4. října 2019
  12. Gérard Tinelli, „Zaměření: hodiny Jason-2 nastaveny v areálu Grasse“, v Nice-Matin , 26. července 2008
  13. Jean-Pierre Largillet, „Thales Alenia Space: smlouva s CNES na Jasona 3“, WebTimeMedias , 24. února 2010, online www.webtimemedias.com
  14. Christian Lardier, "NOAA: $ 30 milionů na Jason-3 v roce 2013", v Air & Cosmos , N °  2301, 24. února 2012
  15. Dopis United States Space n o  482 od CNES , srpen 2012
  16. Stefan Barensky, „První selhání Falconu 9“, air-cosmos.com, 28. 6. 2015, [1]
  17. Philippe Escudier, „  Sentinel-6 / Jason-CS  “ , na CNES , Evropská kosmická agentura ,18. ledna 2016
  18. (in) „  Sentinel-6 / Jason-CS  “ na portálu EO , Evropská kosmická agentura (zpřístupněno 17. července 2016 )

Podívejte se také

Bibliografie

Související články

externí odkazy

Videa