Specjalna kuchenka mikrofalowa/kamera z czujnikiem - Special sensor microwave/imager
Specjalny czujnik mikrofalowy / Imager (SSM / I) jest siedem kanałów, cztery częstotliwości, spolaryzowane liniowo pasywny radiometr mikrofalowy systemu. Jest on obsługiwany na pokładzie satelitów Meteorologicznego Programu Satelitarnego Obrony Sił Powietrznych Stanów Zjednoczonych (DMSP) Block 5D-2. Przyrząd mierzy mikrofalowe temperatury powierzchniowe/atmosferyczne (TB) przy 19,35, 22,235, 37,0 i 85,5 GHz. Cztery częstotliwości są próbkowane w polaryzacji poziomej i pionowej , z wyjątkiem częstotliwości 22 GHz, która jest próbkowana tylko w pionie.
SSM/I był bardzo udanym instrumentem, wypierając projekty radiometrów poprzecznych i Dicke'a z poprzednich systemów. Jego połączenie stałego kąta skanowania obrotowego i konstrukcji radiometru całkowitej mocy stało się standardem dla pasywnych kamer mikrofalowych, np. TRMM Microwave Imager, AMSR.
Jego poprzednik, skaningowy wielokanałowy radiometr mikrofalowy (SMMR), dostarczył podobnych informacji. Jego następca, Special Sensor Microwave Imager / Sounder ( SSMIS ), to ulepszony jedenastokanałowy, ośmioczęstotliwościowy system.
Produkty
Wraz ze swoim poprzednikiem SMMR, SSM/I wnosi wkład do archiwum globalnych pasywnych produktów mikrofalowych od końca 1978 roku do chwili obecnej.
Informacje zawarte w pomiarach SSM/IT TBs pozwalają uzyskać cztery ważne parametry meteorologiczne nad oceanem: prędkość wiatru przy powierzchni (zwróć uwagę na skalar, a nie wektor ), całkowitą kolumnową parę wodną , całkowitą kolumnową wodę w postaci cieczy w chmurach ( ciek wody ) i opady. Dokładny i ilościowy pomiar tych parametrów z TB SSM/I jest jednak zadaniem nietrywialnym. Zmiany parametrów meteorologicznych istotnie modyfikują TB. Oprócz wyszukiwania na otwartym oceanie możliwe jest również uzyskanie wiarygodnych ilościowo informacji o lodzie morskim , pokrywie śnieżnej lądu i opadach lądowych.
Charakterystyka instrumentu
Satelity Block 5D-2 znajdują się na kołowych lub zbliżonych do kołowych orbitach synchronicznych ze Słońcem i zbliżonych do biegunów na wysokości 833 km z nachyleniem 98,8° i okresami orbitalnymi 102,0 minut, z których każdy wykonuje 14,1 pełnych orbit dziennie. Kierunek skanowania jest od lewej do prawej, przy pomiarach sceny aktywnej leżących ± 51,2 stopnia, patrząc w kierunku F8 do przodu (F10-F15) lub do tyłu (F8) podróży statku kosmicznego. Daje to nominalną szerokość pokosu wynoszącą 1394 km, co pozwala na częste pokrycie terenu, zwłaszcza na wyższych szerokościach geograficznych. Wszystkie części kuli ziemskiej na szerokościach geograficznych większych niż 58 ° są pokrywane co najmniej dwa razy dziennie, z wyjątkiem małych niezmierzonych kołowych sektorów 2,4 ° wokół biegunów. Skrajne regiony polarne (>72 ° N lub S) otrzymują codziennie pokrycie z dwóch lub więcej wiaduktów zarówno z orbity wznoszącej, jak i opadającej.
Szybkość wirowania SSM/I zapewnia okres 1,9 sekundy, podczas którego punkt podsatelitarny sondy DMSP przebył 12,5 km. Każdy skan 128 dyskretnych, równomiernie rozmieszczonych próbek radiometrycznych jest pobieranych w dwóch kanałach 85 GHz, a w alternatywnych skanach pobiera się 64 dyskretne próbki w pozostałych 5 kanałach o niższej częstotliwości. Rozdzielczość jest określona przez granicę Nyquista i udział powierzchni Ziemi wynoszący 3 dB szerokości pasma sygnału przy danej częstotliwości (patrz tabela). Kierunek radiometru przecina powierzchnię Ziemi pod nominalnym kątem padania 53,1 stopnia, mierzonym od lokalnej normalnej Ziemi.
| Częstotliwość (GHz) | Polaryzacja | Rozdzielczość wzdłuż toru (km) | Rozdzielczość poprzeczna (km) | Próbkowanie przestrzenne (km) | Szum instrumentu (K) |
|---|---|---|---|---|---|
| 19.35 | poziomy | 69 | 43 | 25 | 0,42 |
| 19.35 | pionowy | 69 | 43 | 25 | 0,45 |
| 22.235 | pionowy | 50 | 40 | 25 | 0,74 |
| 37,0 | poziomy | 37 | 28 | 25 | 0,38 |
| 37,0 | pionowy | 37 | 28 | 25 | 0,37 |
| 85,5 | poziomy | 15 | 13 | 12,5 | 0,73 |
| 85,5 | pionowy | 15 | 13 | 12,5 | 0,69 |
Historia instrumentu
SMMR latał na Seasat i NASA Nimbus 7 w 1978 roku. Ten ostatni działał do 1987 roku.
SSM/I operuje niemal nieprzerwanie na lotach F8-F15 (nie F9) bloku 5D-2 od czerwca 1987 roku. Obawy o działanie radiometru w pełnym zakresie warunków środowiskowych spowodowały, że instrument F8 został wyłączony na początku grudnia. 1987, aby uniknąć przegrzania. Pionowy kanał polaryzacji 85 GHz nie został włączony w styczniu 1988 roku. Analiza wykazała niewystarczające ekranowanie termiczne radiometrów czujnika z powodu nadmiernego nagrzewania się na peryhelium . Polaryzacja pozioma 85 GHz miała następnie duży wzrost błędów radiometrycznych i została wyłączona latem 1988 roku.
Wystrzelenie kolejnego SSM/I na pokładzie satelity F10 miało miejsce 1 grudnia 1990 roku, ale nie zakończyło się pełnym sukcesem. Eksplozja rakiety startowej opuściła F10 na orbitę eliptyczną. Kąt padania celownika F10 SSM/I zmieniałby się w stosunku do Ziemi na każdej orbicie, co również zmieniało powierzchnię Ziemi obserwowaną przez radiometr. Odchylenia w kącie padania do 1,4° były dość duże i gdyby nie były brane pod uwagę, zmieniałyby odpowiedzi kilku algorytmów geofizycznych. Co więcej, powiązane zmiany szerokości pokosu z minimum 1226 km w perygeum do 1427 km w apogeum zmieniły ilości promieniowania obserwowane przez radiometry F10 SSM/I. Orbita niekołowa spowodowała również niewielką precesję czasu przejścia równikowego przez F10 o 50 sekund tygodniowo.
Imager F12 miał opóźnioną datę startu (sonda była poza sekwencją budowy DMSP) z powodu wadliwego SSM/I. Jednak dodatkowy czas i koszty związane z naprawą problemu nie pomogły. SSM/I nie „rozkręcił się” po uruchomieniu, w związku z czym dane z tego instrumentu nie były dostępne. Wszystkie SSM/I na F11, F13, F14 i F15 dały doskonałe dane.
Zanim F8 został wycofany z eksploatacji, pomogło to w badaniach nad pomiarami pasywnych mikrofal przy wyższych kątach padania na Ziemię (tj. > 51 stopni). Zwiększenie kąta umożliwiłoby wykorzystanie większej szerokości pokosu, dając większe pokrycie powierzchni Ziemi. Eksperyment F8 Tilt (patrz linki) został przeprowadzony między 25 czerwca a 13 lipca 1993 roku.
| Satelita | Czas równikowy rosnący w momencie startu | Rosnący czas równikowy (1995) | Rosnąco czas równikowy (bieżący) | Opadający czas równikowy (bieżący) | Data uruchomienia | Zakończenie misji/wsparcie operacyjne |
|---|---|---|---|---|---|---|
| F8 | 6h15 | 6h17 | Nie dotyczy | Nie dotyczy (powinno być 18:17) | 1987-06-18 | 1991-08-13 |
| F10 | 19:42 | 22h09 | Nie dotyczy | Nie dotyczy (powinno być 10h09) | 1990-12-01 | 1997/11 |
| F11 | 17:00 | 18h25 | 19h38 | 7h25 (powinno być 7h25) | 1991-11-28 | 2000/08 |
| F13 | 17:42 | 17:43 | 18h33 | 6h33 | 1995-03-24 | Zapewnienie podstawowego wsparcia |
| F14 | 20h21 | Nie dotyczy | 19h08 | 7h08 | 1997/05 | 2008-8-23 |
| F15 | 21h31 | Nie dotyczy | 20h42 | 8h42 | 1999-12-12 | 2021-08-09 |
| F 16 (nosi nowy czujnik SSMIS ) |
21:05 | Nie dotyczy | 21:05 | 9.05 | 2003-10-18 | Nie dotyczy społeczności naukowej |
Wszystkie F17, F18 i F19 mają SSMIS .