17.7. EOS平台/传感器;任务概要;EOSDIS 1

EOS Platforms/Sensors and Mission Profiles

解决科学问题通常需要我们设计几个工具——每个都解决一个不同但相关的问题——一起工作。我们把这套仪器安装在一个发射到精心设计的地球轨道的航天器上。这些仪器决定了航天器的尺寸和设计,以及可用运载火箭的尺寸等。地球观测卫星(EOS)系列符合这些规范(了解更多关于此和其他EOS-AM项目的详细信息,请访问 http://eos-am.gsfc.nasa.gov/

为第一次EOS飞行(EOS-AM)而制造的最先进仪器的一个例子是中分辨率成像光谱仪(modis)。MODIS在全球范围内每一到两天测量一次生物和物理过程。该仪器提供了长期观测,从中我们增强了对地球表面和低层大气中发生的全球动力学和过程的理解。MODIS仪器采用传统的成像辐射计,由一个横轨扫描镜和采集光学器件以及一组线性探测器阵列和位于四个焦平面上的光谱干扰滤波器组成。光学排列提供36个离散波段(高光谱模式)的图像,在地球科学中具有诊断意义。光谱带的空间分辨率为250米、500米或1公里(在仪器正下方)。仪器的数据速率从6.2 Mbps(平均)到10.6 Mbps(日)到3.2 Mbps(夜)。它是由辐射冷却控制的温度。仪器的质量为225千克,具有100%的占空比,需要175瓦(平均)和225瓦(峰值)的功率。在其装载(发射)配置中,其尺寸约为95 x 158 x 134厘米。


MODIS-N Cutaway diagram.

由于MODIS是EOS的关键设备,因此应详细列出其规格。

MODIS technical specifications table.

16-17: In the right column are two abbreviations: SNR and NE deltaT. What do these stand for and what do they measure? `ANSWER <answers.html#16-17>`__

该仪器将提供长期观测结果,从而进一步了解地球表面和低层大气中发生的全球动力学和过程。MODIS仪器采用了传统的成像辐射计概念,包括一个横向扫描镜和收集光学器件,以及一组线性探测器阵列,其光谱干扰滤波器位于四个焦平面中。光学装置将提供36个离散波段(准高光谱模式)的图像,这些波段被选作地球科学的诊断意义。仪器的数据速率从6.2 Mbps(平均)到10.6 Mbps(日)到3.2 Mbps(夜)。它是由辐射冷却控制的温度。在其装载(发射)配置中,其尺寸约为95 x 158 x 134厘米。

16-18: Looking over the channels listed in the "specs", and their intended uses, how would you categorize MODIS as a satellite class? `ANSWER <answers.html#16-18>`__

为了确保仪器提供的测量值准确,它使用了一系列复杂的车载校准器。当仪器的扫描镜发生变化时,这些校准器提供每次扫描的信息,将测量结果置于可靠的框架中。

下面是一个使用所选modis波段的modis机载模拟器(mas)传感器制作的具有特征的3波段彩色复合材料的示例,显示了1995年8月在巴西中部拍摄的一个场景。

|巴西中部的彩色复合MAS传感器3波段图像,1995年8月。|

摩迪斯有自己的 Home Page 它提供了关于那个传感器的最新信息。

对于第一次EOS飞行,由于其指定的上午赤道穿越时间而被称为AM-1,其他四个仪器加入了MODIS,其中两个来自项目的一些国际合作伙伴:

  • 谷神星-云和地球的辐射能系统

  • MOPITT-对流层污染测量(加拿大)

  • MISR-多角度成像光谱仪

  • 高级星载热发射和反射辐射计(日本)

这些仪器位于EOS AM-1航天器上,如图所示(列表中的顺序从左到右符合图表中的仪器,再加上最右边的modis):

Artists drawing of the EOS AM-1 spacecraft.

对这组仪器特别感兴趣的是aster,如图所示。

|阿斯特乐器的艺术家绘图。|

宽带宽覆盖、高分辨率映射和立体DEM的结合是ASTER独有的。它与modis一起工作。ASTER在VNIR中包含一个辐射计,它以三个波段(0.52到0.86微米(15米空间分辨率)成像。第二个辐射计在1.6到2.43微米(30米分辨率)之间的SWIR区域使用六个波段。TIR(热辐射)辐射计有五个波段,在8.3和11.3微米(90米分辨率)之间。在0.76-0.86μm处也有一个单独的单波段,在距离最低点27.6_处向后倾斜,提供沿轨道图像,能够用其中一个VNIR波段进行立体观察,以允许DEM(数字高程模型)模式下的图像。VNIR波段测量雪、水、植被和地表氧化程度。对于矿物鉴定,特别是富含粘土的土壤中的水合矿物,对SWIR带进行了优化。TIR带可识别主要岩石类型,也可测量地表温度。

16-19: What groups of scientists and technologists are most likely to use ASTER? `ANSWER <answers.html#16-19>`__

EOS上的每个仪器都有一个数学(基于计算机)模型,允许科学家和工程师确定其对工作条件的响应。此外,由于每个数据收集测量都要经过一个算法(一组数学和操作说明),因此可以在算法理论基础文档(ATBD)中详细分析所有算法。ATBD提供了测量的科学和物理基础,并记录了如何将该基础转换为计算机代码,将物理测量转换为数据产品。数据产品提供了所需的地球物理参数,以回答科学家和政府规划者提出的问题。

EOS AM-1设计的轨道寿命至少为6年,它提供了有关云、气溶胶和辐射平衡的数据。它使我们能够描述地球表面的特征,并提供全球碳循环的数据。

由于EOS AM-1是复杂的,它既没有适当的仪器补充,也没有处理MTPE和相关程序解决的许多其他问题的寿命。那么,我们如何获取所有需要的数据呢?

EOS是一个为期多年的任务,有18个不同的基于轨道的组件,在概念上(如果不是详细的)与AM-1相似。通过设计许多这样的航天器,根据上述指导方针,我们制定了一个任务概要。随着时间的推移,任务概要提供了必要的数据。我们在此介绍EOS任务概要:

EOS Mission Profile diagram.

考虑到任务的灵活性,我们还没有把每一个仪器都分配给特定的航班。在某些地方,我们可能会将仪器作为“机遇之旅”或“foo”进行飞行。虽然此配置文件仅扩展到2006年,但全套仪器和航班将在2006年之后继续提供完整的15年数据集,如上文所述,这是科学驱动程序所要求的。

陆地卫星7号发射于????1998。它独立运作,在EOS的协同支持下。我们现在认为它是MPTE程序不可分割的一部分。它只安装了一个传感器,即增强型主题映射器(ETM+),其光谱波长覆盖范围与早期TMS相同(具有相同的30米分辨率,但热波段提高到60米)。它还具有(the+)全色(0.5-0.9微米)波段,分辨率为15米。陆地卫星7的特点是它的发射和轨道参数,这使得太空飞行器每天能在15-30分钟内跟踪(跟踪)EOS-AM平台(在其范围内)。因此,我们可以整合两个系统的观测结果,并且我们可以使用EOS传感器的大气数据来校正水汽和温度对陆地卫星图像的影响。

主要作者:Nicholas M.Short,高级电子邮件: nmshort@epix.net

合作者: Code 935 美国国家航空航天局 GSTUSAF Academy
上次更新时间:99年9月
站长:小比尔·狄金森。
现场负责人:Nannette Fekete
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