Üst Atmosfer Araştırma Uydusu - Upper Atmosphere Research Satellite

Üst Atmosfer Araştırma Uydusu
UARS 1.jpg
Görev türüDünya gözlemi
ŞebekeNASA
COSPAR Kimliği1991-063B
SATCAT Hayır.21701
İnternet sitesihttp://umpgal.gsfc.nasa.gov/
Görev süresi14 yıl, 3 ay
Uzay aracı özellikleri
OtobüsMultiMission Modüler Uzay Aracı
Üretici firmaMartin Marietta
Kitle başlatın6.540 kilogram (14.420 lb)
Kuru kütle5,900 kilogram (13,000 lb)
Güç1600.0 watt
Görev başlangıcı
Lansman tarihi12 Eylül 1991, 23:11:04 (1991-09-12UTC23: 11: 04Z) UTC
RoketUzay mekiği Keşif STS-48
Siteyi başlatKennedy LC-39A
MüteahhitNASA
Görev sonu
BertarafHizmetten çıkarıldı
Devre dışı bırakıldı15 Aralık 2005 (2005-12-16)
Çürüme tarihi24 Eylül 2011
Yörünge parametreleri
Referans sistemiYermerkezli
RejimDüşük Dünya
Yarı büyük eksen6,953,0 kilometre (4,320,4 mil)
Eksantriklik0.0003645
Perigee rakımı574,0 kilometre (356,7 mil)
Apogee irtifa575,0 kilometre (357,3 mil)
Eğim56.97999954223633°
Periyot95.9 dakika
Dönem14 Eylül 1991, 20:00:00 UTC[1]
Enstrümanlar
MADDE
ISAMS
MLS
HELO
HRDI
WINDII
SUSIM
GÜNDÖNÜMÜ
PEM
ACRIM II
 

Üst Atmosfer Araştırma Uydusu (UARS) bir NASA görevi araştırma yapmak olan işletilen yörünge gözlemevi Dünya atmosferi özellikle koruyucu ozon tabakası. 5.900 kilogramlık (13.000 lb) uydu, Uzay mekiği Keşif esnasında STS-48 15 Eylül 1991'de görev yaptı. 57 derecelik bir yörünge eğimi ile 600 kilometre (370 mil) operasyonel yükseklikte Dünya yörüngesine girdi.

Orijinal görev süresi sadece üç yıl olacaktı, ancak birkaç kez uzatıldı. Haziran 2005'te, uydunun fırlatılmasından 14 yıl sonra, fon kesintileri nedeniyle görev nihayet sona erdiğinde, on cihazından altısı hala çalışır durumda idi.[2] Uyduyu yörüngeden çıkmaya hazırlamak için Aralık 2005'in başlarında son bir yörünge düşürücü yanma gerçekleştirildi. 26 Ekim 2010'da Uluslararası Uzay istasyonu tepki olarak enkazdan kaçınma manevrası yaptı bağlaç UARS ile.[3]

Hizmet dışı bırakılan uydu, 24 Eylül 2011'de Dünya atmosferine yeniden girdi. Büyük ölçüde NASA'nın uydunun önemli bir kısmının yere ulaşarak potansiyel olarak yerleşim bölgelerini tehlikeye atabileceği tahminlerinden dolayı, medyanın büyük ilgisi olayı çevreledi. Bununla birlikte, uydu nihayetinde uzak bir bölgeyi etkiledi. Pasifik Okyanusu.[4]

Enstrümanlar

Kimyasal çalışmalar

Kriyojenik Uzuv Dizisi Etalon Spektrometresi (CLAES)

CLAES cihazının kesit görünümü.

CLAES bir spektrometre konsantrasyonlarını ve dağılımlarını belirleyen azot ve klor Bileşikler, ozon, su buharı ve metan. Bunu, benzersiz olanı ölçerek atmosferdeki gaz miktarını çıkararak yaptı. kızılötesi her gazın imzası.[5]

Görece zayıf imzasını ayırt etmek için iz gazları -den arkaplan radyasyonu atmosferde CLAES'in yüksek çözünürlük ve hassasiyete sahip olması gerekiyordu. Bunu başarmak için, cihaz bir teleskopu bir kızılötesi spektrometre ile birleştirdi. Bütün enstrüman kriyojenik olarak cihazdan gelen ısının okumalara müdahale etmesini önlemek için soğutulur. Kriyojenik sistem bir iç tanktan oluşuyordu. neon -de -257 ° C (−430 ° F) ve katı bir dış tank karbon dioksit -de 150 ° C (-238 ° F). Neon ve karbondioksit buharlaşırken, cihazı planlı bir 19 ay boyunca soğuk tuttular.[5] Son kriyojenler 5 Mayıs 1993 tarihinde cihazdan buharlaştı ve cihaz ısındı ve kullanım ömrü sona erdi.

Enstrüman, enstrümanın içinden bakmasına izin vermek için UARS platformundan yanlara doğru baktı. stratosfer ve daha düşük mezosfer. CLAES, stratosferdeki önemli ozon tabakası gazlarının dikey dağılımlarını ve bunların günün saatine, mevsimine, enlemine ve boylamına göre değişimini gösteren 19 aylık küresel bir veritabanı üretti.

Geliştirilmiş Stratosferik ve Mezosferik Siren (ISAMS)

ISAMS'ın kesit görünümü.

ISAMS, ölçüm için kızılötesi bir radyometredir termal uzay aracının her iki tarafında Dünya'nın uzuvundan (UARS'tan görüldüğü şekliyle ufuk çizgisi) emisyon. Kullandı basınç modülasyon tekniği yüksek spektral çözünürlük elde etmek ve yenilikçi stirling çevrimli soğutucular yüksek dedektör hassasiyeti elde etmek için. ISAMS, 6 farklı gaz için 7 gaz hücresi kullanır: CO2 (2 kez), CO, CH4, N2O, HAYIR2 ve H2O. CO2 hücreler ayrıca ozon (O3), nitrik asit (HNO3) ve dinitrojen pentoksit (N2Ö5)[6]

ISAMS'ın özel hedefleri şunlardı: (i) Atmosferik sıcaklık ölçümlerini basıncın bir fonksiyonu olarak elde etmek tropopoz için mezopoz İyi bir doğruluk ve uzaysal çözünürlükle ve dolayısıyla bölgenin yapısını ve dinamiklerini incelemek, (ii) Orta atmosferdeki su buharının dağılımını ve değişkenliğini araştırmak, atmosferik genel sirkülasyondaki rolünü ve kaynaklarını belirlemek için ve orta atmosferde batar, (iii) Nitrojen oksitlerinin küresel dağılımını ölçmek ve dolayısıyla stratosferik ozon tabakasındaki ozon miktarını kontrol eden katalitik döngülerdeki kökenlerini ve rollerini araştırmak. Ayrıca orta atmosferdeki volkanik aerosoller ve kutupsal stratosferik bulutlar üzerinde kapsamlı gözlemler yaptı. Enstrüman Eylül 1991 - Temmuz 1992 arasında çalıştırıldı.[7]

Mikrodalga Uzuv Siren (MLS)

Ana makale: Mikrodalga Uzuv Siren
UARS uzay aracına kurulumdan önce MLS cihazı.

MLS doğal olarak meydana geldiğini tespit etti mikrodalga Atmosferik gazlar, sıcaklık, basınç ve bulut buzunun dikey profillerini oluşturmak için Dünya'nın uzuvundan termal emisyonlar. MLS, UARS'ın yörüngesinin açısından 90 ° görünüyor.[8]

Termal radyasyon, cihaza üç aynalı bir anten sistemi aracılığıyla girer. Anten, her 65,5 saniyede bir atmosferik uzuv boyunca dikey düzlemde mekanik olarak tarar. Tarama, yüzeyden başlayana kadar bir yükseklik aralığını kapsar. 90 km (55 mil). Cihaza girdikten sonra antenden gelen sinyal, farklı radyometreler tarafından işlenmek üzere üç sinyale ayrılır. 63 GHz radyometre sıcaklık ve basıncı ölçer. 183 GHz radyometre su buharını ve ozonu ölçer. 205 GHz radyometre ölçüleri ClO ozon kükürt dioksit, Nitrik asit ve su buharı.[8]

Haziran 2005 gibi geç bir tarihte, 63 ve 205 GHz radyometreler çalışmaya devam etti, ancak 183 GHz radyometre 19 aylık çalışmadan sonra başarısız oldu.

Halojen Örtme Deneyi (HALOE)

HALOE cihazının bir diyagramı.

HALOE güneş enerjisi kullanır örtme ozonun eşzamanlı dikey profillerini ölçmek için (O3), hidrojen klorür (HCl), hidrojen florid (HF), metan (CH4), su buharı (H2Ö), nitrik oksit (HAYIR), nitrojen dioksit (HAYIR2), sıcaklık, aerosol yok oluşu, aerosol bileşimi ve boyut dağılımı ile Dünya'nın uzuvundaki atmosferik basınç. Ölçümler, Dünya'nın uzuvunun 1,6 km (0,99 mil) genişliğindeki görüş alanında sekiz farklı kızılötesi dalga boyunda yapılır.[9]

Okültasyon sırasında güneşi takip ederek atmosferin dikey bir taraması elde edildi. Tarama, atmosferdeki gazlar tarafından emilen güneş enerjisi miktarını ölçecektir.

Taramayı desteklemek için enstrüman iki parça halinde geldi, optik ünite iki eksenli gimbal ve sabit bir elektronik ünite. Optik ünite, güneş enerjisinin yanı sıra gaz dedektörlerini toplayan bir teleskop içerir. Elektronik ünite, cihaz için verileri, motor kontrolünü ve gücü yönetir.

Dinamikler

Yüksek Çözünürlüklü Doppler Görüntüleyici (HRDI)

HRDI aracının bir diyagramı.

HRDI, Dünya'nın uzuvları üzerindeki moleküler oksijenin emisyon ve absorpsiyon hatlarını gözlemledi. Doppler kayması Çizgilerin yatay rüzgarları belirlemek ve çizgi şekillerini ve kuvvetlerini kullanarak sıcaklık ve atmosferik makyaj hakkında bilgi edinir.[10]

Enstrüman iki bölümden oluşur: teleskop ve interferometre oluşur optik tezgah ve elektronik desteği.

Teleskop, görüş alanı boyunca Doppler kayması varyasyonunun sonuçları bozmasını önlemek için dar bir görüş alanı kullandı. Teleskoptan gelen giriş, işlemciye bir Fiber optik kablo.

HRDI, Kasım 1991'den Nisan 2005'e kadar bilimsel operasyonlar gerçekleştirdi.[10]

Rüzgar Görüntüleme İnterferometresi (WINDII)

WINDII cihazının bir diyagramı.

WINDII cihazı rüzgar, sıcaklık ve emisyon oranını ölçtü. hava parlaması ve aurora. Enstrüman Dünya'nın uzuvuna uzay aracının hareket açısından 45 derece ve 135 derece açıyla iki farklı açıdan baktı. Bu, aletin önceki okumadan birkaç dakika sonra gökyüzünün aynı alanlarını iki açıdan okumasına izin verdi.[11]

Cihaz, bir cihaza beslenen bir interferometreden oluşur. CCD kamera. İki teleskopun (45 derece ve 135 derece) her biri, gündüz izleme sırasında başıboş ışığı azaltmak için bir metre uzunluğunda bölme tüpüne sahiptir. Teleskoplardan gelen giriş, CCD üzerinde yan yana konumlandırılır, böylece her iki görünüm aynı anda görüntülenir.

Enerji girdileri

Güneş Ultraviyole Spektral Işınım Monitörü (SUSIM)

SUSIM cihazının bir diyagramı.

SUSIM ölçüldü ultraviyole Güneşten (UV) emisyonlar. Gözlemler hem vakumla hem de güneşin atmosfer yoluyla örtülmesiyle yapılır. Bu, dünyaya ulaşan UV ışığı miktarı ile üst atmosfer tarafından emilen miktar arasında bir karşılaştırma yapılmasını sağladı.[12]

UV enerjisi nedeniyle, cihaz bozulması büyük bir sorundur. Bu soruna yardımcı olmak için, cihaz iki özdeş spektrometre içeriyordu. Bir tanesi UARS'ın yörüngesinin gün ışığı kısmında neredeyse sürekli olarak kullanıldı. İkincisi, birincisinin hassasiyetini doğrulamak için nadiren kullanıldı.

Solar Stellar Irradiance Karşılaştırma Deneyi (SOLSTICE)

Solar Stellar Irradiance Karşılaştırma Deneyi, güneş radyasyonunu ölçmek için tasarlandı. Cihaz, kalibrasyona yeni bir yaklaşım kullandı: dahili bir referans lambasına göre kalibrasyon yapmak yerine, düzenli olarak, uzay aracının çalışma ömrü sırasına göre aralıklarla teorik olarak çok kararlı emisyonlara sahip olan parlak mavi yıldızların ölçümlerini aldı. Enstrümanın giriş aralığı, hedef parlaklığındaki büyük farklılığa uyum sağlamak için güneş veya yıldız modları için yapılandırılabilirdi. SOLSTICE, yıldızlara ek olarak, ay ve güneş sistemindeki diğer nesneler de dahil olmak üzere fırsat hedeflerinin ara sıra ölçümlerini de yaptı.

Aktif Kavite Radyometre Işınım Monitörü II (ACRIM2)

UARS / ACRIM2 Toplam Güneş Işınımı izleme cihazının bir fotoğrafı.

UARS uydusundaki ACRIM2 cihazı, toplam güneş ışınımını (TSI), Dünya'ya ulaşan toplam güneş ışıyan enerjisini ölçtü ve 1980'de Solar Maximum Mission (SMM) üzerinde ACRIM1 deneyiyle başlayan iklim değişikliği veritabanını sürdürdü.[13] ACRIM1 deneyinin sonuçları, TSI'daki içsel varyasyonların ilk keşiflerini ve bunların solar manyetik aktivite fenomeni ile ilişkilerini sağladı.[14] ACRIM deneyleri, TSI varyasyonunun 2 dakikalık gözlem ritimlerinden TSI kaydının bugüne kadarki onlarca yıllık uzunluğuna kadar neredeyse her zaman ölçeğinde gerçekleştiğini doğrulamıştır.[15] İklim değişikliğini anlamak için TSI ve zaman içindeki değişimi hakkında kesin bilgi sahibi olmak önemlidir. Son bulgular, endüstriyel çağda küresel ısınmada araçsal TSI varyasyonunun daha önce küresel dolaşım modellerinde (GCM'ler) tahmin edilenden çok daha büyük bir role (% 50'ye kadar) sahip olduğunu göstermektedir.[16] Doğal ve antropojenik zorlamaların göreceli iklim değişikliği katkılarını anlamanın derin sosyolojik ve ekonomik sonuçları, iklim değişikliği araştırmalarının kritik bir bileşeni olan TSI veri tabanının öngörülebilir gelecekte dikkatlice sürdürülmesini gerekli kılmaktadır. UARS / ACRIM2 deneyi, uzun vadeli TSI veri tabanı sağlamanın önemli bir parçasıydı.

UARS'ın parlak bir geçişi, Hollanda 16 Haziran 2010.

Görev sonu ve yeniden giriş

Yörünge düşürücü yanma

UARS, 14 Aralık 2005'te hizmet dışı bırakıldı. Son perigee düşürücü yanıklar yörüngeyi 518 km x 381 km'ye düşürdü. Onları takip etti pasivasyon uydu sistemlerinin.[17]

26 Ekim 2010'da Uluslararası Uzay istasyonu tepki olarak enkazdan kaçınma manevrası yaptı bağlaç UARS ile.[3]

Yeniden giriş

7 Eylül 2011'de NASA, UARS'ın kontrolsüz yeniden girişinin yaklaştığını duyurdu ve halk için küçük bir potansiyel risk olduğunu kaydetti.[18] 23 Eylül 2011 itibarıyla yörünge UARS'ın% 185'e 185 km (109 x 115 mil) düştü.[açıklama gerekli ] 26 parça molozun yeniden girişte hayatta kalması ve yüzeye çarpması bekleniyordu; bunların en büyüğü tahmini kütlesi 158.30 kg (348.99 lb) idi ve muhtemelen saniyede 44 metre (140 ft / s) hızla yüzeye ulaşıyor (98 mil; 160 km / s).[19] Daha küçük parçaların yüzeye saniyede 107 metreye (350 ft / s) (240 mil / sa; 390 km / sa) kadar çarpması bekleniyordu.[20]

24 Eylül 2011 saat 07:46 UTC'de NASA, UARS web sitesinde "Ortak Uzay Operasyonları Merkezi Vandenberg Hava Kuvvetleri Üssü Kaliforniya'da, uydunun Pasifik Okyanusu üzerinden atmosfere girdiğini söyledi. "Başlangıçta kesin bir yeniden giriş zamanı ve konumu belirtilmedi.[21][22] NASA'nın yörüngesel enkaz baş bilim adamı Nicholas Johnson Johnson Uzay Merkezi, "Enkaz alanının nerede olabileceğini bilmiyoruz ... Asla bilemeyebiliriz." dedi.[23] Ancak, Müşterek Uzay Operasyonları Merkezi daha sonra yeniden girişin 24 Eylül 04:00 UTC, 14 ° 06′S 170 ° 06′W / 14.1 ° G 170.1 ° B / -14.1; -170.1, sadece aralık Amerikan Samoası. NASA'ya göre, uydunun enkaz alanı 300 ila 800 mil (480 ve 1.300 km) arasında uzanacaktı. menzili düşürmek, genellikle bu konumun kuzeydoğusunda.[4]

Referanslar

  1. ^ "NASA - NSSDCA - Uzay Aracı - Yörünge Ayrıntıları". nssdc.gsfc.nasa.gov. Alındı 1 Mayıs, 2018.
  2. ^ W. Henry Lambright, 2005. NASA ve Çevre: Ozon İncelmesi Örneği, "UARS tartışması" s 43f.
  3. ^ a b "Yörünge Enkazı Üç Aylık Haberler" (PDF). 15 (3). NASA Yörünge Enkazı Program Ofisi. Temmuz 2011: 2. Alındı 22 Eylül 2011. Alıntı dergisi gerektirir | günlük = (Yardım)
  4. ^ a b "Son Güncelleme: NASA'nın UARS, Dünya Atmosferine Yeniden Giriyor". Alındı 27 Eylül 2011.
  5. ^ a b "CLAES Misyonu". Lockheed Martin Uzay Fiziği Laboratuvarı. Arşivlenen orijinal 6 Ocak 2009. Alındı 10 Eylül 2011.
  6. ^ "Geliştirilmiş Stratosferik ve Mezosferik Siren (ISAMS)". İngiliz Atmosferik Veri Merkezi. Alındı 22 Eylül 2011.
  7. ^ "Geliştirilmiş Stratosferik ve Mezosferik Siren (ISAMS) Seviye 2 verileri". İngiliz Atmosferik Veri Merkezi (BADC). Alındı 10 Eylül 2011.
  8. ^ a b "UARS MLS Enstrümanı: Mikrodalga Uzuv Sireni (MLS)". NASA / JPL. Alındı 10 Eylül 2011.
  9. ^ "Halojen Örtme Deneyi (HALOE)". NASA Langley Araştırma Merkezi. Alındı 10 Eylül 2011.
  10. ^ a b "Yüksek Çözünürlüklü Doppler Görüntüleyici". Yüksek Çözünürlüklü Doppler Görüntüleyici. Arşivlenen orijinal 24 Eylül 2011. Alındı 10 Eylül 2011.
  11. ^ "WINDII - Rüzgar Görüntüleme İnterferometresi". York Üniversitesi Güneş Yeryüzü Fiziği Laboratuvarı. Arşivlenen orijinal 28 Haziran 2007. Alındı 10 Eylül 2011.
  12. ^ "SUSIM UARS: Güneş Ultraviyole Işığının Spektral Bileşimini Ölçen Devam Eden Bir Uydu Deneyi". Deniz Araştırma Laboratuvarı E. O. Hulburt Uzay Araştırma Merkezi. Alındı 10 Eylül 2011.
  13. ^ "Toplam Güneş Işınımı (TSI) İzleme". Jet Tahrik Laboratuvarı. 2005. Alındı 2 Eylül 2011.
  14. ^ Willson, R.C., S. Gulkis, M Janssen, H.S. Hudson ve G.A. Chapman, Observation of Solar Irradiance Variability, Science, cilt 211, 1981.
  15. ^ Willson, R.C., Hudson, H.S., Güneş'in tam bir güneş döngüsü üzerindeki parlaklığı, Nature, cilt 351, s. 42–44, 1991
  16. ^ Scafetta, N., West, B. J., 1900-2000 küresel yüzey ısınmasına fenomenolojik güneş katkısı, Geophys. Res. Lett., V.33, 2006
  17. ^ Hughes, John ve Marius, Julio L ve Montoro, Manuel ve Patel, Mehul ve Bludworth, David (2006). "UARS ve ERBS Görev Sonu Planlarının Görev Sonu Operasyonları Vaka Çalışmasının Geliştirilmesi ve Yürütülmesi" (PDF). Alıntı dergisi gerektirir | günlük = (Yardım)CS1 bakimi: birden çok ad: yazarlar listesi (bağlantı)
  18. ^ David, Leonard (7 Eylül 2011). "NASA Yakında Dünya'ya Dalacak, Devreden Çıkmış Uydu". Space.com. Alındı 10 Eylül 2011.
  19. ^ "Yörünge Enkazı ORSAT". NASA. Alındı 17 Eylül 2011.
  20. ^ "NASA Üst Atmosfer Araştırma Uydusu (UARS) için yeniden giriş ve risk değerlendirmesi" (PDF). NASA Yörünge Enkazı Program Ofisi. 9 Eylül 2011. Alındı 22 Eylül 2011. Alıntı dergisi gerektirir | günlük = (Yardım)
  21. ^ Joel Achenbach (24 Eylül 2011). "NASA: Uydu enkazı Dünya'yı vurdu". Alındı 24 Eylül 2011.
  22. ^ "Yörünge ve yeniden giriş enkaz çalışmaları merkezi". Havacılık ve Uzay Şirketi. Alındı 24 Eylül 2011.
  23. ^ "UARS: Ne Zaman ve Nerede Düştü?". ADRIAN BATI. Bugün evren. Alındı 25 Eylül 2011.

daha fazla okuma

Dış bağlantılar