快速散射計衛星

快速散射計衛星

““怏速散射計” (Quick Scaterometer,QUIKSCAT)”衛星是美圍國家航空航天局(NASA)發展的對地觀測衛星,屬於美國“地球觀測系統”(EOS)計畫。該衛星總體目標是重啟NASA“海洋風測量”計畫,以滿足改善天氣預報和氣候研究的需要。衛星上載有一台“海洋風場”微波散射計,主要用來全天候連續、準確地測量、記錄全球海洋風速和風向數據。 QUIKSCAT衛星由美國湯普森-托莫-伍爾德里奇(TRw)公司建造,1999年6月20日從美國范登堡空軍基地由大力神-2運載火箭發射.截至2012年6月30日,QUIKSCAT衛星仍在軌運行。

發射概況

QuikScat衛星於1999年6月19日由大力神-2運載火箭攜帶發射成功,進入地球上空最大高度803km傾斜太陽同步軌道。星上裝載了1台名為“海洋風場”的微波散射計(Seawinds,為NSCAT的改進型),該衛星設計壽命2年,此後將由日本衛星ADEOS-2衛星接替,在ADEEOS-2上也裝有Sea Winds。

性能參數

QUIKSCAT衛星運行在高度803km、傾角98.6°的太陽同步軌道上,周期102min.平均有效載荷功率250W,衛星總質量970kg,有效載荷205kg,設計壽命2年。  

衛星採用BCP-2000衛星平台,三軸姿態穩定,結構尺寸2.2m×1.7m×1.4m,指向精度優於1°。星上主要攜帶了QUIKSCAT散射雷達,該雷達為有源雷達,能估算海洋表面10m高以上的風速和風向。  

科學目標

QuikScat衛星的主要科學目標為:獲得高解析度的全天候,全球洋面上的近表面風場;確定在各種不同空間和時間尺度上的大氣強迫,海洋的回響,以及海氣相互作用機制;聯繫用其他方法和科學儀器測量的風場數據,更有助於理解全球氣候和天氣模式變化的機制;研究每年和半年雨林植被變化;研究每日/季節的海冰邊緣運動,以及北極/南極凍的變化。其總體目標是:通過使用風場數據代入天氣和波浪預報模式,進行數值天氣預報和提高近海天氣預報準確性;提高對風暴等災害性天氣的預報和監測能力。  

Sea Winds

QuikScat衛星上搭載的Sea Winds被設計用來獲取精確的、高精度、連續、全天候、全球(陸地,冰和大洋)測量雷達截面圖和近海面風矢量,它是可以在任意天氣條件下測量風矢量和風速的唯一的星載遙感儀器。Sea Winds的數據對於對流層動力學、上層海洋環流以及海氣交換的研究是非常重要的。Sea Winds的數據也被研究美國環境預測中心NCEP用來提供全球或區域性的天氣預報。  

SeaWinds以13.4GHz的頻率發射微波脈衝,並測量地球表面連續的、掃描寬度1800km的後向散射信號。歸一化的雷達截面由測量的後向散射和儀器參數、幾何觀測因子等計算得到。在海洋上,接收到的原始信號經過放大和方向的重新配置,與局地風平衡;因而後向散射與風速之間存在函式關係,與雷達束的方向是相關的。在同一局部地區放大、實時模擬測量雷達截面,但從不同的方向和入射角觀測,與風條件後向散射截面相關,使得根據模式函式與後向散射相關可得到無冰洋面上的近洋面風速和方向。  

SeaWinds/QuikScat是繼搭載在1996年8月發射的ADEOS-1上的NASA散射計NSCAT後的星載微波感測器,用於彌補ADEOS-I失敗而ADEOS-2還未發射成功之間的空白。設計為雙束掃描的Sea Winds用lm直徑的旋轉天線圓盤代替了NSCAT的6m、3m天線。這種設計使得Sea Winds更適應搭載在QuikScat和ADEOS-2上,並提供連續的掃描測量(消除了NSCAT的329km最低點斷線)。

NASA的Sea Winds散射計每天在近乎90%無冰洋面上可獲得高精度的風速和風向。SeaWinds的測量數據將用於NCEP實時的海洋預報。Sea Winds數據在全球氣候預報模式、海洋氣候、風驅動海洋環流、海氣交換以及氣候動力學研究的多科學領域研究中發揮重要的作用。來自陸地和凍的後向散射原始測量數據也用於植被類型的分類、監測大尺度陸地生產力的套用變化,以及識別和監測凍的類型和存在。Sea Winds數據產品包括全球的在掃描範圍內多方位歸一化6km×25km空間解析度的雷達截面,25km解析度的海洋風(12%速度、20°方向精度和3~30m/s的風速)。  

衛星失效

已在軌工作10年的NASA“快速散 射計”衛星因自旋天線故障停止釆集詳細的海洋風數據。由於美國政府尚無近期接替計畫,這將給科學家和氣象學家帶來麻煩。星上天線是按工作5年來設計的。雖相關部門已做過多項接替方案研究,但尚末就近期接替計畫做出決策。該衛星由鮑爾宇航與技術公司建造,提供了全球90%以上海洋的近實時風速和風向數據,是海洋學、氣象學和氣候研究的重要信息來源。  

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