先进的新型航天器将极其精确地监测海平面上升和大气温度

哨兵6迈克尔·弗莱利希宇宙飞船测试

Sentinel-6 Michael Freilich SpaceCraft在2019年在德国Friedrichshafen的制造商空中客车进行了测试。白色GNSS-RO仪器可以看出,可以看出附着在航天器前部的左上部分。信贷:空中客车

为了获得对地球大气层的最佳测量,有时你不得不离开它。今年11月,Sentinel-6 Michael Freilich宇宙飞船将完成这一任务。

当由Sentinel-6 Michael Freilich的名称启动的卫星在11月推出时,其主要焦点将以极端精确监测海平面。但是船上航天器的乐器还将提供大气数据,这些数据将改善天气预报,履历飓风和鞋垫气候模型。

“我们使用Sentinel-6的基本目标是测量海洋,但我们能增加的价值越多越好,”该任务的项目科学家乔什·威利斯(Josh Willis)说美国宇航局南加州的喷射推进实验室。“这不是每天都可以推出卫星,因此收集更多关于我们的海洋和氛围的有用数据是奖金。”

美国欧洲合作,Sentinel-6 Michael Freilich实际上是撰写哥白尼哨兵-6 / Jason-CS(服务连续性)任务的卫星之一。卫星的双胞胎,Sentinel-6B将于2025年推出以其前身接管。宇宙飞船将加入Topex / Poseidon和Jason系列的卫星,这已经收集了近三十年的精确海平测量。一旦进入轨道,每个Sentinel-6卫星都会将海平面测量到厘米,占世界海洋的90%。

Sentinel-6 Michael Freilich Spacecraft在轨道上

这张插图展示了Sentinel-6 Michael Freilich航天器在地球上方的轨道上,其可展开的太阳能电池板展开。GNSS-RO仪器位于航天器的前部和后部。来源:欧洲航天局

与此同时,他们也将深入地球大气层与所谓的全球导航卫星系统 - 无线电掩星(GNSS-RO)收集高精度的全球温度和湿度信息。由此开发JPL.,航天器的GNSS-RO仪器跟踪来自导航卫星的无线电信号,以测量地球大气的物理性质。当无线电信号穿过大气层时,它的速度会变慢,频率会改变,路径会弯曲。这种效应被称为折射,科学家可以利用这种效应来测量大气物理特性的细微变化,如密度、温度和水分含量。

Sentinel-6 Michael Freilich制造的精确全球大气测量将通过已经在太空中的其他GNSS-Ro仪器补充大气观察。具体而言,国家海洋和大气管理局的国家天气服务气象学家将使用Sentinel 6的GNSS-RO的见解,以改善天气预报。此外,GNSS-RO信息将提供长期数据,可以使用,以监测我们的大气如何变化,并改进用于制作未来气候的预测的模型。来自该任务的数据将有助于跟踪飓风的形成和支持模型,以预测风暴可能旅行。我们收集关于飓风的组织(以及风暴可能使登陆的地方)的数据越多,帮助当地努力减轻损坏并支持疏散计划。

它是如何工作的

1965年,美国国家航空航天局(NASA)的“水手4号”(Mariner 4)飞船飞过时首次使用了无线电掩星技术火星.从我们的角度来看,当它从红色行星的后面经过时,地球上的科学家发现它的无线电传输在穿过大气气体时出现了轻微的延迟。通过测量这些无线电信号延迟,他们能够获得对火星大气的第一次测量,并发现它与地球的大气相比有多薄。

到20世纪80年代,科学家们已经开始测量来自地球轨道导航卫星的无线电信号的轻微延迟,以更好地了解我们地球的大气层。从那时起,发射了许多无线电掩星仪器;Sentinel-6的Michael Freilich将加入6颗COSMIC-2卫星,成为其中最先进的GNSS-RO仪器。

“Sentinel-6仪器与COSMIC-2基本相同。与其他无线电介质相比,它们具有更高的测量精度和更大的大气渗透深度,“JPL的GNSS-RO仪器科学家Chi Ao表示。

GNSS-RO仪器的接收器在导航卫星无线电信号下降或上升时跟踪它们。它们可以通过大气的垂直范围——穿过厚厚的云层——从最顶端几乎一直到地面来探测这些信号。这一点很重要,因为天气现象出现在大气的各个层面,而不仅仅是近地表。

“无线电信号的微小变化可以通过仪器测量,仪器与大气的密度相关,”添加AO。“然后,我们可以精确地通过大气层的层精确地确定温度,压力和湿度,这使我们对我们星球的充满活力和天气的洞察力令人难以置信的见解。”


借助JPL的GNSS-RO首席调查员Chi Ao和Noaa国家天气服务气象学家Mark Jackson,该视频解释了GNSS-RO仪器船舶寄往哨兵-6 Michael Freilich将如何用于改善天气预报预测。信用:NASA / JPL-CALTECH

但从轨道上探测整个大气垂直剖面如此重要还有另一个原因:精度.气象学家通常收集来自各种来源的信息 - 从天气气球到仪器上的仪器。但有时科学家需要弥补数据中的偏见。例如,从飞机上的温度计的空气温度读数可以通过从飞机的部件辐射而倾斜。

GNSS-RO数据不同。仪器在大气顶部收集导航卫星信号,靠近真空。尽管在每个科学测量中存在误差来源,但是,在该高度,没有信号折射,这意味着可以比较大气测量的几乎偏差基线,以便最小化数据收集中的噪声。

作为轨道中最先进的GNSS无线电仪器之一,奥诺,它也将是空间中最准确的大气温度之一。

更多关于使命

Copernicus Sentinel-6 / Jason-CS由欧洲航天局(ESA)是共同开发的,欧洲航天局(ESA),欧洲气象卫星(Eumetsat),美国宇航局和国家海洋和大气管理(NOAA),提供资金支持from the European Commission and support from France’s National Centre for Space Studies (CNES).

第一个哨兵-6 /杰森-CS卫星将推出被美国宇航局地球科学部,迈克尔Freilich的前主任的名字命名。它将遵循2016年推出的最新美国海平面观察卫星,Jason-3,目前正在提供数据。

NASA对Sentinel-6 / Jason-CS任务的贡献是两个Sentinel-6卫星中的每一个的三种科学仪器:先进的微波辐射计,GNSS-RO和激光回流阵列。美国宇航局还为推出服务,NASA科学仪器的接地系统提供了贡献,为两个仪器中的两个仪器的科学数据处理器,以及支持国际海面地形科学团队的支持。

2评论“先进的新型航天器将极其精确地监测海平面上升和大气温度”

  1. 我不明白哨兵6号是如何在接近太空的大气层顶端获得地球大气层的精确读数的,它就像一个真空?没有折射,那么它是根据什么来测量的呢?

  2. 为了讨论,假设雷达高度计可以确定水的表面之间的距离及其在轨道(不同的)高度的精度+ / - 10毫米(1厘米),他们要如何衡量年度海平面的上升的精度+ / - 0.05毫米吗?在测量尺寸固定的物体时,你需要一台精度至少与最小测量单位相同数量级的仪器。也就是说,要测量一个声称大约3.2毫米的东西,一个人应该至少能够测量0.1±0.05毫米,而不是10mm(有一个重要的数字)!许多、许多测量的水面随潮汐、海浪、风和大气压力而变化,将提供一个围绕一个具有很大标准偏差的平均值的概率分布,可以估计为大约范围的1/4。单是潮汐就能有几英尺高,海浪在上面也有几英尺高!我觉得有人在自欺欺人。

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