OSTM/Jason-2 - OSTM/Jason-2

Ozeanoberflächentopographie-Mission / Jason-2
OSTM-06.jpg
Künstlerische Interpretation des OSTM/Jason-2-Satelliten
Namen Jason-2 Ozeanoberflächentopographie-
Mission
OSTM
Missionstyp Ozeanographie-Mission
Operator NASA , NOAA , CNES , EUMETSAT
COSPAR-ID 2008-032A
SATCAT- Nr. 33105
Webseite Ozeanoberflächentopographie aus dem Weltraum
Missionsdauer 3 Jahre (geplant)
11 Jahre, 3 Monate, 18 Tage (erreicht)
Eigenschaften von Raumfahrzeugen
Bus Proteus
Hersteller Thales Alenia-Raum
Startmasse 510 kg (1.120 lb)
Leistung 500 Watt
Missionsbeginn
Erscheinungsdatum 20. Juni 2008, 07:46:25 UTC
Rakete Delta II 7320-10C
(Delta D334)
Startplatz Vandenberg , SLC-2W
Auftragnehmer United Launch Alliance
Ende der Mission
Deaktiviert 9. Oktober 2019
Bahnparameter
Referenzsystem Geozentrische Umlaufbahn
Regime Niedrige Erdumlaufbahn
Höhe 1.336 km (830 Meilen)
Neigung 66.00°
Zeitraum 112.00 Minuten
 
Jason-2 nach der Trennung von seiner Trägerrakete

OSTM/Jason-2 , oder Ocean Surface Topography Mission/Jason-2- Satellit, war eine internationale Erdbeobachtungssatelliten- Höhenmesser- Gemeinschaftsmission für Messungen der Meeresoberflächenhöhe zwischen NASA und CNES . Es war der dritte Satellit in einer Reihe, die 1992 von der NASA/CNES- Mission TOPEX/Poseidon gestartet und von der 2001 gestarteten NASA/CNES -Mission Jason-1 fortgesetzt wurde .

Geschichte

Wie seine beiden Vorgänger nutzte OSTM/Jason-2 hochpräzise Meeresaltimetrie , um den Abstand zwischen dem Satelliten und der Meeresoberfläche auf wenige Zentimeter genau zu messen. Diese sehr genauen Beobachtungen von Schwankungen der Meeresoberflächenhöhe – auch als Ozeantopographie bekannt – liefern Informationen über den globalen Meeresspiegel , die Geschwindigkeit und Richtung von Meeresströmungen und die im Ozean gespeicherte Wärme.

Jason-2 wurde von Thales Alenia Space unter Verwendung einer Proteus- Plattform im Auftrag von CNES sowie des Hauptinstruments Jason-2, dem Poseidon-3-Höhenmesser (Nachfolger des Poseidon- und Poseidon-2-Höhenmessers an Bord von TOPEX/Poseidon .) gebaut und Jason-1 ). Wissenschaftler halten den über 15 Jahre alten Klimadatensatz, den diese Mission erweitert hat, für entscheidend, um zu verstehen, wie die Ozeanzirkulation mit dem globalen Klimawandel zusammenhängt .

OSTM/Jason-2 wurde am 20. Juni 2008 um 07:46 UTC vom Space Launch Complex 2W auf der Vandenberg Air Force Base in Kalifornien mit einer Delta II 7320-Rakete gestartet. Das Raumfahrzeug trennte sich 55 Minuten später von der Rakete.

Es wurde in einer 1.336 km (830 Meilen) langen kreisförmigen, nicht sonnensynchronen Umlaufbahn mit einer Neigung von 66,0° zum Erdäquator platziert , was es ihm ermöglichte, alle 10 Tage 95% des eisfreien Ozeans der Erde zu überwachen. Jason-1 wurde von Jason-2 auf die gegenüberliegende Seite der Erde gebracht und fliegt jetzt über dieselbe Region des Ozeans, die Jason-2 fünf Tage zuvor überflog. Die Bodenspuren von Jason-1 liegen auf halbem Weg zwischen denen von Jason-2, die am Äquator etwa 315 km voneinander entfernt sind. Diese verschachtelte Tandemmission lieferte die doppelte Anzahl von Messungen der Meeresoberfläche und brachte kleinere Merkmale wie Meereswirbel ins Blickfeld. Die Tandem-Mission trug auch dazu bei, den Weg für eine zukünftige Ozean-Höhenmesser-Mission zu ebnen, die mit ihrem einzigen Instrument viel detailliertere Daten sammeln würde als die beiden Jason-Satelliten zusammen.

Mit OSTM/Jason-2 hat die Ozeanaltimetrie den Übergang von der Forschung in den Betriebsmodus vollzogen. Die Verantwortung für die Erfassung dieser Messwerte wurde von den Weltraumbehörden auf die weltweiten Wetter- und Klimavorhersagebehörden verlagert, die sie für kurzfristige, saisonale und langfristige Wetter- und Klimavorhersagen verwenden.

Wissenschaftsziele

  • Erweitern Sie die Zeitreihen der Topographiemessungen der Meeresoberfläche über TOPEX/Poseidon und Jason-1 hinaus, um zwei Jahrzehnte Beobachtungen durchzuführen
  • Bereitstellung von mindestens drei Jahren globaler Topographiemessung der Meeresoberfläche
  • Bestimmen Sie die Variabilität der Ozeanzirkulation auf dekadischen Zeitskalen aus dem kombinierten Datensatz von TOPEX/Poseidon und Jason-1
  • Verbessern Sie das Maß der zeitgemittelten Ozeanzirkulation
  • Verbessern Sie die Messung der globalen Meeresspiegeländerung
  • Verbessern Sie die Modelle der offenen Ozeane ocean

Meereshöhenmessung

„Weltraumgestützte Radarhöhenmesser haben sich als hervorragende Werkzeuge für die Kartierung der Meeresoberflächentopographie, der Hügel und Täler der Meeresoberfläche erwiesen. Diese Instrumente senden einen Mikrowellenimpuls an die Meeresoberfläche und bestimmen die Zeit bis zur Rückkehr. Ein Mikrowellenradiometer korrigiert alle radio Verzögerung, die durch Wasserdampf in der Atmosphäre verursacht werden kann . Weitere Korrekturen sind auch erforderlich, um den Einfluss von Elektronen in der Ionosphäre und die trockene Luftmasse der Atmosphäre zu berücksichtigen . Durch die Kombination dieser Daten mit der genauen Position des Raumfahrzeugs ist es möglich, die Höhe der Meeresoberfläche auf wenige Zentimeter genau bestimmen. Die Stärke und Form des zurückkommenden Signals gibt auch Aufschluss über die Windgeschwindigkeit und die Höhe von Meereswellen. Diese Daten werden in Meeresmodellen verwendet, um Geschwindigkeit und Richtung zu berechnen der Meeresströmungen und die Menge und Lage der im Ozean gespeicherten Wärme, die wiederum globale Klimaschwankungen aufdecken ".

Atomuhr-Synchronisation

Eine weitere Nutzlast an Bord von Jason-2 ist das Instrument T2L2 (Time Transfer by Laser Link). T2L2 wird verwendet, um Atomuhren an Bodenstationen zu synchronisieren und die Borduhr des Jason-2 DORIS-Instruments zu kalibrieren. Am 6. November 2008 berichtete CNES , dass das T2L2-Instrument gut funktioniert.

Gemeinsame Anstrengung

Jason 2 kurz vor dem Start

OSTM/Jason-2 war eine gemeinsame Anstrengung von vier Organisationen. Die Missionsteilnehmer waren:

CNES lieferte die Raumsonde, NASA und CNES stellten gemeinsam die Nutzlastinstrumente bereit, und das Launch Services Program der NASA im Kennedy Space Center war für das Startmanagement und die Countdown-Operationen verantwortlich. Nach Abschluss der Inbetriebnahme des Raumfahrzeugs im Orbit übergab CNES im Oktober 2008 den Betrieb und die Kontrolle des Raumfahrzeugs an die NOAA.

CNES verarbeitete, verteilte und archivierte die 2009 zur Verfügung gestellten Datenprodukte in Forschungsqualität. EUMETSAT verarbeitete und verteilte die von seiner Bodenstation empfangenen Betriebsdaten an Nutzer in Europa und archivierte diese Daten. Die NOAA verarbeitete und verteilte die von ihren Bodenstationen empfangenen Betriebsdaten an nichteuropäische Benutzer und archivierte diese Daten zusammen mit den CNES-Datenprodukten. NOAA und EUMETSAT haben beide Datenprodukte in nahezu Echtzeit generiert und an die Nutzer verteilt.

Die NASA bewertete die Leistung der folgenden Instrumente: des Advanced Microwave Radiometer (AMR), der Nutzlast des Global Positioning Systems und der Laser Retroreflector Assembly (LRA). NASA und CNES validierten auch gemeinsam wissenschaftliche Datenprodukte. Das Jet Propulsion Laboratory der NASA in Pasadena, Kalifornien , leitete die Mission für das Science Mission Directorate der NASA in Washington, DC

Frühere ähnliche Missionen

Der Vorgänger von OSTM/Jason-2, TOPEX/Poseidon, hat den größten El Niño seit einem Jahrhundert gefangen, der auf diesem Bild vom 1. Dezember 1997 zu sehen ist.

Die beiden vorherigen Höhenmessmissionen TOPEX/Poseidon und Jason-1 führten zu großen Fortschritten in der Wissenschaft der physikalischen Ozeanographie und in der Klimaforschung. Ihr 15-jähriger Datensatz der Meeresoberflächentopographie bot die erste Möglichkeit, die globale Veränderung der Ozeanzirkulation und des Meeresspiegels zu beobachten und zu verstehen. Ihre Ergebnisse verbesserten das wissenschaftliche Verständnis der Rolle des Ozeans beim Klimawandel und verbesserte Wetter- und Klimavorhersagen. Die Daten dieser Missionen wurden verwendet, um Ozeanmodelle zu verbessern, die Intensität von Hurrikanen vorherzusagen und große Ozean-/Atmosphärenphänomene wie El Niño und La Niña zu identifizieren und zu verfolgen . Die Daten wurden auch in so unterschiedlichen täglichen Anwendungen wie der Routenplanung von Schiffen, der Verbesserung der Sicherheit und Effizienz von Offshore-Industriebetrieben, der Verwaltung von Fischereien und der Verfolgung von Meeressäugern verwendet.

Einige der Bereiche, in denen TOPEX/Poseidon und Jason-1 wichtige Beiträge geleistet haben und zu denen OSTM/Jason-2 weiterhin hinzugefügt hat, sind:

  • Ozeanvariabilität

Die Missionen zeigten die überraschende Variabilität des Ozeans, wie sehr er sich von Jahreszeit zu Jahreszeit, von Jahr zu Jahr, von Jahrzehnt zu Jahrzehnt und auf noch längeren Zeitskalen ändert . Sie beendeten die traditionelle Vorstellung eines quasi-stationären, großräumigen Musters der globalen Ozeanzirkulation, indem sie bewiesen, dass sich der Ozean auf allen Skalen schnell verändert, von riesigen Merkmalen wie El Nino und La Nina, die den gesamten äquatorialen Pazifik abdecken können, zu winzigen Wirbeln , die vom großen Golfstrom im Atlantik wirbeln .

  • Änderung des Meeresspiegels

Messungen von TOPEX/Poseidon und Jason-1 zeigen, dass der mittlere Meeresspiegel seit 1993 um etwa 3 mm (0,12 Zoll) pro Jahr ansteigt. Dies ist etwa das Doppelte der Schätzungen von Gezeitenmessgeräten für das vorige Jahrhundert, was auf eine mögliche Beschleunigung in jüngster Zeit hindeutet die Geschwindigkeit des Meeresspiegelanstiegs. Der Datensatz dieser Altimetrie-Missionen hat Wissenschaftlern wichtige Erkenntnisse darüber gegeben, wie der globale Meeresspiegel durch natürliche Klimaschwankungen sowie durch menschliche Aktivitäten beeinflusst wird.

  • Planetenwellen

TOPEX/Poseidon und Jason-1 machten die Bedeutung planetarischer Wellen wie Rossby- und Kelvin-Wellen deutlich . Diese Tausende von Kilometern breiten Wellen werden vom Wind unter dem Einfluss der Erdrotation angetrieben und sind wichtige Mechanismen zur Übertragung von Klimasignalen über die großen Ozeanbecken. In hohen Breiten reisen sie doppelt so schnell, wie Wissenschaftler bisher glaubten, was zeigt, dass der Ozean viel schneller auf Klimaänderungen reagiert, als vor diesen Missionen bekannt war.

  • Ozeangezeiten

Die präzisen Messungen von TOPEX/Poseidons und Jason-1 haben das Wissen über die Meeresgezeiten auf ein beispielloses Niveau gebracht. Die Änderung des Wasserspiegels aufgrund von Gezeitenbewegungen in der Tiefsee ist überall auf der Erde mit einer Genauigkeit von 2,5 Zentimetern (ein Zoll) bekannt. Dieses neue Wissen hat die Vorstellungen darüber, wie sich Gezeiten zerstreuen, revidiert. Anstatt, wie bisher angenommen, ihre gesamte Energie über flachem Meer in Küstennähe zu verlieren, geht tatsächlich etwa ein Drittel der Gezeitenenergie in die Tiefsee verloren . Dort wird die Energie durch Mischen von Wasser mit unterschiedlichen Eigenschaften verbraucht , ein grundlegender Mechanismus in der Physik, der die allgemeine Zirkulation des Ozeans bestimmt.

  • Ozeanmodelle

TOPEX/Poseidon- und Jason-1-Beobachtungen lieferten die ersten globalen Daten zur Verbesserung der Leistung der numerischen Ozeanmodelle, die eine Schlüsselkomponente von Klimavorhersagemodellen sind.

Datennutzung und Vorteile

Validierte Datenprodukte zur Unterstützung verbesserter Wetter-, Klima- und Meeresvorhersagen wurden innerhalb weniger Stunden nach der Beobachtung an die Öffentlichkeit verteilt. Ab 2009 wurden weitere Datenprodukte für die Klimaforschung wenige Tage bis Wochen nach den Beobachtungen des Satelliten zur Verfügung gestellt. Höhendaten haben eine Vielzahl von Anwendungen von der wissenschaftlichen Grundlagenforschung zum Klima bis hin zur Schiffsrouten. Anwendungen umfassen:

  • Klimaforschung : Höhenmessdaten werden in Computermodelle integriert, um Veränderungen in der Wärmeverteilung im Ozean, einem Schlüsselelement des Klimas, zu verstehen und vorherzusagen.
  • El Niño- und La Niña- Vorhersage: Das Verständnis der Muster und Auswirkungen von Klimazyklen wie El Niño hilft, die katastrophalen Auswirkungen von Überschwemmungen und Dürren vorherzusagen und abzumildern.
  • Vorhersage tropischer Wirbelstürme : Höhenmesserdaten und Satelliten-Meereswinddaten werden in atmosphärische Modelle für die Vorhersage der Hurrikansaison und die individuelle Sturmstärke integriert.
  • Schiffsrouten : Karten von Strömungen, Wirbeln und Vektorwinden werden in der Berufsschifffahrt und im Freizeitsegeln verwendet, um Routen zu optimieren.
  • Offshore-Industrien : Kabellegeschiffe und Offshore-Ölbetriebe erfordern genaue Kenntnisse der Ozeanzirkulationsmuster, um die Auswirkungen starker Strömungen zu minimieren.
  • Forschung an Meeressäugern: Pottwale , Pelzrobben und andere Meeressäuger können in der Nähe von Meereswirbeln, in denen Nährstoffe und Plankton reichlich vorhanden sind, verfolgt und daher untersucht werden.
  • Fischereimanagement : Satellitendaten identifizieren Meereswirbel, die eine Zunahme von Organismen im marinen Nahrungsnetz mit sich bringen und Fische und Fischer anlocken.
  • Korallenriffforschung: Fernerkundungsdaten werden verwendet, um Korallenriff- Ökosysteme zu überwachen und zu bewerten , die empfindlich auf Änderungen der Meerestemperatur reagieren.
  • Meeresmüll Verfolgung: altimetry können gefährliche Materialien auffinden wie Schwimm- und teilweise unter Wasser Fischernetze , Holz und Schiffstrümmer.

Ende der Mission

Die OSTM/Jason-2-Mission wurde am 1. Oktober 2019 abgeschlossen, nachdem die NASA und ihre Missionspartner die Entscheidung getroffen hatten, das Raumfahrzeug außer Betrieb zu nehmen, nachdem in letzter Zeit eine erhebliche Verschlechterung der Energiesysteme des Raumfahrzeugs festgestellt wurde. Die Stilllegung des Satelliten dauerte einige Tage; die endgültigen Stilllegungsaktivitäten des Satelliten endeten am 9. Oktober 2019, wobei der Satellit vollständig inaktiv wurde. Da Jason-2 in einer Höhe von über 1.300 km (810 Meilen) umkreist, schätzt die NASA, dass es nach der Stilllegung mindestens 500 bis 1.000 Jahre im Orbit bleiben wird.

Zukunft

Die vierte Raumsonde, die Teil der Ocean Surface Topography Mission ist, ist Jason-3 . Wie bei seinen Vorgängern ist das Hauptinstrument an Bord von Jason-3 ein Radarhöhenmesser . Zusätzliche Instrumente sind:

Jason-3 startete 2016 von der Vandenberg Air Force Base an Bord einer SpaceX Falcon 9 v1.1- Trägerrakete . Der Satellit wurde am 18. Juni 2015 zur Vandenberg Air Force Base verschifft , und nach Verzögerungen aufgrund eines Fehlstarts von Falcon 9 im Juni 2015, Die Mission wurde am 17. Januar 2016 um 18:42:18 UTC gestartet.

Die von Jason-1, OSTM/Jason-2 und Jason-3 entwickelten Technologien und Datensätze werden durch die Sentinel-6 /Jason-CS-Satelliten fortgesetzt , deren Start in den Jahren 2020 und 2025 geplant ist.

Siehe auch

Verweise

Externe Links

Medien im Zusammenhang mit der Mission zur Topographie der Ozeanoberflächen bei Wikimedia Commons