QuikSCAT

QuikSCAT
QuikSCAT
QuikSCAT spacecraft model.png
QuikSC의 아티스트 컨셉AT
미션 타입지구 관측
교환입니다.NASA/JPL
COSPAR ID1999-034a Edit this at Wikidata
새캣25789
웹 사이트winds.jpl.nasa.gov/missions/quikscat/
미션 기간10년 4개월
우주선 속성
제조원볼 에어로스페이스
발사 질량970kg (2,140파운드)
힘874와트
임무 개시
발매일1999년 6월 19일 02:15:00 (1999-06-19)UTC 02:15) UTC
로켓타이탄 II(23)g
발사장소반덴베르크 SLC-4W
임무 종료
비활성화됨2018년 10월 2일(2018-10-03)
궤도 파라미터
레퍼런스 시스템지구 중심
정권태양 동기식
반장축7,180.8km(4,461.9mi)
편심0.0001431
근지 고도807.9km(502.0mi)
아포기 고도809.8km (503.2mi)
기울기98.6175도
기간100.93분
랜101.8215도
근지점 인수71.6425도
평균 이상308.4160도
평균 운동14.27019630
반복 간격4일 이내(57궤도)
에폭2013년 9월 30일 12:15:56 UTC
혁명74382
주 산란계
이름.시윈즈
결의안공칭 25km 표준
(5 및 12.5km[clarification needed] 특수)

NASA QuikSCat는 SeaWinds 산란계를 운반하는 지구 관측 위성이었다.그것의 주된 임무는 얼음이 없는 세계 해양의 표면 풍속과 방향을 측정하는 것이었다.QuikSCAT의 관측은 광범위한 응용 분야를 가지고 있으며 기후학 연구, 기상학, 해양학 연구, 해양 안전, 상업 어업, 대형 빙산의 추적, 육지와 해빙 연구에 기여하였다.이 SeaWinds 산란계는 ADEOS-2 위성으로 비행하는 거의 동일한 SeaWinds 산란계와 구별하기 위해 QuikSCAT 산란계라고 한다.

임무 설명

QuikSCAT는 1999년 6월 19일에 처음 3년간의 임무 요건을 가지고 발사되었다.QuikSCAT는 NASA의 산란계(NSCAT)를 대체하는 "빠른 복구" 임무였는데, 1997년 6월, 가동한 지 9.5개월 만에 조기 고장 났다.그러나 QuikSCAT는 이러한 설계 예상을 훨씬 초과하여 안테나 모터의 베어링 고장으로 2009년 11월 23일 유용한 표면 바람 정보를 결정하는 QuikSCAT의 기능이 종료되기 전까지 10년 이상 계속 작동하였다.QuikSCAT 지구물리 데이터 기록은 1999년 7월 19일부터 2009년 11월 21일까지이다.이 날짜 이후 접시는 회전할 수 없었지만, 레이더 기능은 완전히 온전했다.2018년 10월 2일 임무가 완전히 종료될 때까지 이 모드로 계속 운영되었습니다.이 임무 모드의 데이터는 다른 Ku-밴드 산란계를 상호 보정하여 다른 위성 표면 바람 데이터 세트의 정확도를 개선하는 데 사용되었다.

QuikSCAT는 NSCAT와 같은 팬 빔 산란계에서 발생하는 것과 같이 최저 간격 없이 위성 지상 트랙을 중심으로 너비 1,800km의 바람을 측정했다.QuikSCAT는 넓은 수역과 수역 내 간격이 없기 때문에 매일 세계 바다의 93%가 넘는 벡터 바람 측정치를 수집할 수 있었다.이는 NSCAT가 제공하는 77%의 적용 범위보다 크게 개선되었습니다.QuikSCAT는 매일 풍속과 풍향을 400,000개 이상 측정했습니다.이것은 배나 부표에서 정기적으로 수집되는 것보다 수백 배나 더 많은 표면 바람 측정치이다.

QuikSCAT는 25km의 공간 분해능에서 해수면 10m 상공에서 참조된 풍속과 방향을 측정했다.바람 정보는 해안선으로부터 15-30km 이내 또는 해빙이 있는 곳에서는 검색할 수 없다.강수량은 일반적으로 바람 측정 정확도를 [1]저하시킨다. 단, 모니터링 [2]목적으로 중위도와 열대 저기압에서 유용한 바람과 비 정보를 얻을 수 있다.바다 위의 표면 바람을 측정하는 것 외에, QuikSCAT와 같은 산란계는 해빙의 부분적 적용 범위에 대한 정보를 제공하고, 대형 빙산을 추적하고(길이 5km 이상), 얼음과 눈의 유형을 구별하고, 극지방의 동결-토선을 탐지할 수 있다.

회전 접시 안테나는 더 이상 설계대로 회전할 수 없지만 나머지 기기는 기능을 유지하고 데이터 전송 기능은 그대로 유지되지만 표면 벡터 바람을 결정할 수는 없습니다.그러나 고정된 방위각에서 레이더 후방 산란을 측정할 수 있습니다.QuikSCAT는 운영 중인 유럽 기상 위성 이용 기구(EUMETSAT) Metop의 첨단 산란계(ASCAT)를 포함한 여러 궤도 산란계 플랫폼에 걸쳐 장기적이고 일관된 표면 바람 데이터 세트를 제공하기 위해 이 축소 모드에서 사용되고 있다.- A, MetOp-B, 인도우주연구기구(ISRO)가 운영하는 인도의 Oceansat-2 산란계, 중국 국가위성해양응용국이 운영하는 중국의 하이양-2A(HY-2A) 산란계 및 향후 NASA의 산란계 개발 미션.2011년 NASA 시니어 리뷰 패널은 이러한 수정된 목표를 통해 2018년까지 QuikSCAT 임무의 지속을 승인했다.QuikSCAT는 2018년 10월 2일 완전히 해체되었다.

기기 설명

SeaWinds는 두 개의 스폿 빔이 원형 패턴으로 스위프되는 회전 접시 안테나를 사용했다.안테나는 직경 1m의 회전 접시로 구성되어 있으며, 2개의 스폿 빔을 만들어 원형으로 [3]쓸어냅니다.189Hz의 펄스 반복 주파수(PRF)로 110W 마이크로파 펄스를 방사합니다.QuikSCAT는 13.4GHz의 주파수로 작동하며, 이는 마이크로파 주파수의 Ku 대역에 속합니다.이 주파수에서 대기는 대부분 비침전 구름과 에어로졸에 투명하지만 비가 신호를 [4]크게 변화시킨다.

이 우주선은 태양 동기 궤도에 있으며 적도 교차 시간은 약 06:00 LST ±30분이다.적도를 따라 연속된 띠들이 2,800km만큼 떨어져 있다.QuikSCAT는 802km의 고도에서 초당 약 7km의 속도로 지구 궤도를 돈다.

측정 설명

바람 측정 정확도

측정 원리

QuikSCAT와 같은 산란계는 저전력 극초단파 방사 펄스를 방출하고 바람으로 덮인 해면에서 수신 안테나로 반사된 전력을 측정한다.바람으로 인한 해수면의 중력과 모세관파는 주로 브래그 공명 조건에 의해 산란계 레이더에서 방출되는 역산란 전력을 반사한다.이러한 파장의 파장은 약 1cm이며 보통 국지적인 표면 바람과 평형을 이룬다.수면에 걸쳐 마이크로파 후방 산란은 표면 풍속 및 방향과 매우 관련이 있다.표면파의 특정 파장은 산란계의 레이더에서 방출되는 극초단파 방사선의 파장에 의해 결정된다.

QuikSCAT는 레이더0 후방 산란 단면의 측정에 기초하여 해수면의 거칠기로부터 표면 바람을 추론하는 능동 마이크로파 레이더로 구성된다. θ는0 안테나 방위각, 입사각, 편파 및 레이더 주파수에 따른 표면 풍속과 방향에 따라 변화한다.QuikSCAT는 각 안테나 회전 시 방위각의 전체 범위를 샘플링하는 듀얼 빔 원뿔 주사 안테나를 사용합니다.후방 산란 측정은 46°와 54°의 고정 입사각에서 얻어지며, 서로 다른 입사각에서 표면의 각 영역을 최대 4개까지 볼 수 있다.

QuikSCAT 측정을 표준 처리하면 약 25km의 공간 분해능을 얻을 수 있다.특수 처리를 통해 12.5km의 높은 공간 분해능을 달성하지만 측정 노이즈가 훨씬 더 많습니다.5km의 더 높은 공간 분해능도 생성되지만, 제한된 지역 및 특수한 경우에만 가능합니다.

§ 관측치는0 해수면 위 10m의 기준 높이에서 풍속과 풍향에 따라 보정된다.

구축 및 출시

1999년 6월 19일 타이탄 II 발사

1996년, NASA 산란계(NSCAT)는 일본의 고도 지구 관측 위성(ADEOS-1)에 실려 발사되었다.이 위성은 수 년 동안 전 세계 물 위의 표면 바람을 기록하도록 설계되었다.그러나 1997년 예상치 못한 실패로 NSCAT 프로젝트가 조기 종료되었다.이 짧은 성공적인 임무에 이어, 나사는 실패한 위성을 대체할 새로운 위성을 만들기 시작했다.그들은 두 [5]위성 사이의 데이터 간격을 줄이기 위해 그것을 만들고 가능한 한 빨리 발사 준비를 할 계획이었다.불과 12개월 만에, QuikSCAT 위성이 만들어졌고, 이는 1950년대 [6]이후 다른 어떤 NASA 임무보다 빠른 속도이다.

QuikSCAT 프로젝트는 원래 물리 위성, 발사 로켓, 과학 [7]임무에 대한 지속적인 지원을 포함하여 9천3백만 달러의 예산이 책정되었다.1998년 11월 일련의 로켓 고장으로 타이탄 (로켓 패밀리) 발사대가 이륙하지 못하고 QuikSCat의 발사가 지연되었으며,[7] 이 초기비용에 500만 달러가 추가되었다.

새 기구인 씨윈즈 산란계가 위성을 통해 운반되었다.특수 마이크로파 레이더 시스템인 시윈즈 기구는 해수면 근처의 바람의 속도와 방향을 측정했다.두 개의 레이더와 회전 안테나를 사용하여 하루에 전 세계 바다의 10분의 9에 달하는 데이터를 기록했습니다.그것은 매일 약 40만 개의 바람 측정치를 기록했고,[6] 각각의 폭은 1,800 킬로미터에 이른다.제트추진연구소와 NSCAT 팀은 고다드 우주 비행 센터에서 인공위성의 건설 프로젝트를 공동으로 관리했다.Ball Aerospace & Technologies Corp.는 위성을 건설하기 위한 재료를 공급했다.

기록적인 공사 시간에 비추어 이 프로젝트에 참여한 엔지니어들은 미국 전자 공로상을 받았다.이것은 이 위성을 위해 특별히 만들어진 새로운 유형의 계약 때문이었습니다.계약 선정과 개발 개시에 주어진 통상적인 연도가 아닌 1개월로 [8]제한됐다.

새로 만들어진 위성은 캘리포니아 반덴버그 공군기지에서 타이탄 II 로켓으로 발사될 예정이다.그 로켓은 1999년 6월 19일 오후 7시 15분 PDT에 발사되었다.발사 후 약 2분 30초 후, 첫 번째 엔진은 정지되었고 두 번째 엔진은 바하 캘리포니아 반도 상공을 이동하면서 작동되었다.1분 후, 로켓의 꼭대기에 있는 노즈콘은 두 부분으로 분리되었다.16초 후, 로켓은 태양으로부터 위성을 보호하기 위해 방향을 바꿨다.이후 48분 동안, 두 대의 우주선은 남극 상공을 날았고 이후 로켓이 원하는 고도인 500mi (800km)[9]에 도달했다.

발사 59분 후, 그 위성은 로켓에서 분리되었고 지구 주위의 원형 궤도로 밀려났다.곧이어 태양 어레이가 배치되었고 노르웨이 추적 스테이션과 오후 8시 32분(PDT)에 위성과 연결이 확립되었다.이후 2주 동안, 우주왕복선은 위치를 미세 조정하고 원하는 동작에 맞춰 항로를 수정하기 위해 엔진에서 나오는 폭발을 이용했다.이륙 후 18일 만인 7월 7일, 산란계를 켜고 12명으로 구성된 팀이 QuikSCat의 기능을 자세히 검토했다.궤도에 진입한 지 한 달 후, 연구팀은 점검을 완료했고 QuikSCAT는 후방 산란 [9]측정치를 수집하여 전송하기 시작했다.

적용들

일기 예보

많은 운영 수치 기상 예측 센터는 2002년 초에 QuikSCAT 데이터를 흡수하기 시작했고, 사전 평가는 긍정적인 [10]영향을 나타냈다.미국 국립환경예측센터(NCEP)와 유럽중거리기상예측센터(ECMWF)는 각각 2002년 1월 13일과 2002년 1월 22일에 QuikSCAT 바람의 동화를 시작함으로써 이 방법을 주도했다.QuikSCAT 표면 바람은 2000년 [11]거의 실시간으로 이용할 수 있게 된 이후 미국 국립 허리케인 센터에서 분석 및 예측에 중요한 도구였다.

QuikSCAT 풍장은 또한 미국 해양 예측[12] 센터와 미국 국립 기상국에서 [10][13]열대 밖의 온대성 사이클론과 해양 날씨를 분석 및 예측하는 도구로 사용되었다.

데이터는 또한 전통적으로 관측치가 거의 존재하지 않는 해양의 데이터 희박한 지역을 포함하여 얼음이 없는 대부분의 세계 대양에서 실시간으로 제공되었다. 예를 들어, 남양과 동부 열대 태평양에서 말이다.

QuikSCAT 관측치는 국립해양대기청/국립환경위성, 데이터 및 정보원(NOAA/NESDIS)[14]의 기상 데이터(BUFR) 형식의 표현을 위해 거의 실시간(NRT)으로 운영 사용자에게 제공된다.데이터 지연 시간은 3시간이며, 거의 모든 데이터를 측정 후 3.5시간 이내에 사용할 수 있습니다.이러한 요구 사항을 충족하기 위해 QuikSCAT NRT 데이터 처리 알고리즘은 가장 미세한 백스캐터 측정을 과학 데이터 알고리즘보다 더 적은 복합 재료에 결합합니다.그렇지 않으면 QuikSCAT NRT 처리 알고리즘은 과학 데이터 알고리즘과 동일합니다.

해양학

육지와 바다의 얼음

2000년 5월 24일 시윈즈 계측기로 제작한 남극 영상

기후 변동

열대 저기압

2005년 8월 28일 멕시코만 상공에서 발생한 허리케인 카트리나의 QuikSCAT 이미지

국립허리케인센터의 열대 저기압 분석 및 예측에서 QuikSCAT의 적용에는 열대 저기압의 중심 식별 및 위치 파악, 강도 추정, 바람 반지름 [2][11]분석이 포함된다.지표에서 풍속을 기록하는 산란계의 능력은 기상학자들이 저기압 영역이 형성되고 있는지 여부를 판단하고 구조와 강도의 급격한 변화를 예측하는 능력을 강화한다.

시윈즈 기구에 의해 포착된 첫 번째 열대 저기압은 서태평양 유역의 태풍 올가였다.이 시스템은 7월 28일 생성부터 8월 [15]초 종료될 때까지 위성에 의해 감시되었다.

2007년 당시 국립허리케인센터의 책임자인 빌 프로엔자는 공개 메시지를 통해 QuikSCAT 위성의 상실은 허리케인 [16]예측의 질을 해칠 것이라고 말했다.이는 우주선이 제한된 [17]동력 때문에 일시적으로 명목상의 과학 관측을 수행할 수 없었던 배터리 이상에 이은 것이다.그는 QuikSCAT의 손실 이후 3일간의 예측은 대략 16%[18] 덜 정확할 것이라고 주장했다.이 입장은 미발표 자료에 [16]의존해 논란이 됐다.위성은 허리케인 위치와 강도를 예측하는 데 도움이 되지만, 전적으로 그렇게 하는 것은 아니다.

2009년 베어링 고장

안테나가 회전을 정지하기 직전에 QuikSCAT 데이터(2개의 GOES 이미지 위에 배치)에서 생성된 마지막 이미지.풍향 데이터가 있는 작은 영역과 [19]이미지에 포함된 영역을 비교합니다.

2009년 중반에는 안테나의 회전 메커니즘의 베어링이 점차 악화되는 것이 관찰되었습니다.이 열화로 인한 마찰로 안테나의 회전 속도가 느려져 QuikSCat에 의해 기록된 데이터에 공백이 생겼다.안테나는 2009년 [20]11월 23일에 최종적으로 고장났습니다.실패했을 때, 그 위성은 임무가 끝났을 가능성이 높으며 [19]더 이상 사용되지 않을 것이라고 발표되었다.위성의 센서가 고장난 것은 UTC 0700시경에 확인되었습니다.이러한 손실은 실시간 스캔 장비에만 영향을 미쳤으며, 장기적인 데이터 수집은 그대로 작동 가능한 [18]상태로 유지되었습니다.NASA에 따르면, 그 실패는 위성의 나이 때문에 일어났다.압수한 장치는 5년 동안만 사용할 수 있도록 설계되었지만, 예상 사용량의 두 배인 약 10년 동안 작동 상태를 유지했습니다.11월 24일, NASA의 관리자들은 위성이 얼마나 광범위하게 영향을 미쳤는지 그리고 회전하는 안테나를 재시동하는 것이 가능한지 평가하기 시작했다.QuikSCat의 실패 시 대처 방법에 대한 비상 계획도 [20]검토되었다.

이 우주선의 대체품인 ISS-RapidScat는 [21]2014년에 발사되었다.

「 」를 참조해 주세요.

외부 링크

레퍼런스

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  2. ^ a b Said, Faozi; Long, David G. (2011). "Determining Selected Tropical Cyclone Characteristics Using QuikSCAT's Ultra-High Resolution Images". IEEE Journal of Selected Topics in Applied Earth Observations and Remote Sensing. 4 (4): 857–869. Bibcode:2011IJSTA...4..857S. doi:10.1109/JSTARS.2011.2138119. S2CID 15196436.
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