Second Generation GLobal Imager (SGLI; с англ. — «Глобальный создатель изображений второго поколения») — комплект оптических многоканальных радиометрических приборов, являющихся единственным научным инструментом японского метеорологического спутника «Сикисай». Инструмент создавался в рамках реализации проекта Global Change Observation Mission, реализуемого Японским агентством аэрокосмических исследований (JAXA), и предназначен для наблюдения за изменениями оптических показателей атмосферы Земли, океанов, растительного и ледового покрова в течение длительного промежутка времени[1]. Первый комплект приборов SGLI был запущен в космос 23 декабря 2017 года в рамках миссии GCOM-C1 («Сикисай»). Планируется запуск второго и третьего комплекта аппаратуры в рамках миссий GCOM-C2 и GCOM-C3 в 2021 и 2025 годах[2].
История создания
Работы над инструментом SGLI проводились в рамках проекта GCOM (англ. Global Change Observation Mission). Инструмент проектировался с целью использования на серии космических аппаратов GCOM-C, первый из которых получил имя «Сикисай» («Shikisai», яп. しきさい) или GCOM-C1. Эскизное проектирование SGLI началось в июне 2009 года. Финансирование программы GCOM-C1 было одобрено Комиссией по космической деятельности Японии в декабре 2009 года. В марте 2010 года после успешной защиты проекта началось производство SGLI. В декабре 2013 года проект программы GCOM-C1 прошёл этап критической защиты (англ. Critical Design Review), после чего началось производство космического аппарата. 23 декабря 2017 года «Сикисай» был успешно выведен на орбиту и начался трёхмесячный этап ввода в встрой систем космического аппарата и полезной нагрузки. 12 января 2018 года JAXA опубликовала первые фотографии, сделанные приборами инструмента SGLI. На них были изображены район Канто (Япония) (снимок сделан в 10:30 JST 6 января 2018 года), устье Ганга (снимок сделан в 11:40 JST 3 января 2018 года) и Охотское море, Сахалин и Японский архипелаг (снимок сделан в 10:20 JST 6 января 2018 года)[1][3].
Инструмент SGLI является дальнейшим развитием инструмента GLobal Imager (GLI), который успешно работал на японском спутнике «Мидори-2» с 14 декабря 2002 по 24 октября 2003 года. Спутник вышел из строя, но инструмент GLI зарекомендовал себя с лучшей стороны[4]. Ключевое отличие SGLI от GLI состоит в том, что более старый инструмент работал с шестью каналами, а более поздний с одиннадцатью, при одинаковом разрешении 250 м.
Состав и функционирование
Основным разработчиком и изготовителем SGLI являлась японская компания NEC TOSHIBA Space Systems Ltd. Инфракрасные детекторы были изготовлены французской компанией Sofradir[1].
SGLI состоит из двух приборов: англ. Visible and Near Infrared Radiometer (VNR) и англ. Infrared Scanner (IRS). Радиометр VNR измеряет неполяризованное излучение в видимом и ближнем инфракрасном диапазоне в 11 каналах (от 0,38 до 865,5 мкм) и поляризованное излучение в двух каналах (673,5 и 868,5 нм). Инфракрасный сканер IRS измеряет ближнее инфракрасное излучение в четырёх каналах (1,05, 1,38, 1,63 и 2,21 мкм) и среднее ИК-излучение (10,8 и 12,0 мкм)[5].
| приборы | канал | длина волны | разрешение | объекты наблюдения | |
|---|---|---|---|---|---|
| VNR[к 1] | канал не поляризованного излучения |
VN1 | 380 нм | 250 м | аэрозоли, состояние атмосферы, цвет океана, снега и льда |
| VN2 | 412 нм | растительный покров, аэрозоли, состояние атмосферы, океанические взвеси, снег и лёд | |||
| VN3 | 443 нм | растительный покров, аэрозоли, океанические взвеси, снег и лёд | |||
| VN4 | 490 нм | цвет океана (хлорофилл-содержащие водоросли и взвеси) | |||
| VN5 | 530 нм | растительный покров, цвет океана (хлорофилл-содержащие водоросли) | |||
| VN6 | 565 нм | цвет океана (хлорофилл-содержащие водоросли, взвешенные вещества, красящие органические вещества) | |||
| VN7 | 673,5 нм | растительный покров, аэрозоли, состояние атмосферы, цвет океана | |||
| VN8 | 673,5 нм | ||||
| VN9 | 763 нм | 1000 м | толщина и геометрия облачного покрова | ||
| VN10 | 868,5 нм | 250 м | растительный покров, аэрозоли, состояние атмосферы, цвет океана, снега и льда | ||
| VN11 | 868,5 нм | ||||
| канал поляризованного излучения |
P1 | 673,5 нм | 1000 м | растительный покров, аэрозоли, состояние атмосферы, цвет океана, снега и льда | |
| P2 | 868,5 нм | растительный покров, аэрозоли, состояние атмосферы, цвет океана, снега и льда | |||
| IRS[к 2] | SWIR[к 3] | SW1 | 1050 нм | 1000 м | толщина и геометрия облачного покрова, размер частиц |
| SW2 | 1380 нм | облака над ледовым и снежным покровом | |||
| SW3 | 1630 нм | 250 м | |||
| SW4 | 2210 нм | 1000 м | толщина и геометрия облачного покрова, размер частиц | ||
TIR[к 4] |
T1 | 10,8 мкм | 250 м | температура поверхности Земли, океана, снега и льда, обнаружение пожаров и изменения водной растительности | |
| T2 | 12,0 мкм | ||||
Visible and Near Infrared Radiometer
 | |
|---|---|
 |
Один из трёх NP-каналов Visible and Near Infrared Radiometer |
Радиометр англ. Visible and Near Infrared Radiometer (VNR, VNIR) имеет размеры 1,3 м на 1,7 м, вес 290 кг и максимальную потребляемую мощность 400 Вт[6]. VNR позволяет получать информацию по одиннадцати неполяризованным каналам (NP) и трём поляризованным (PL). NP-каналы объединены в три телескопа рефрактора с фокусным расстоянием 24 см. Телескопы расположены поперёк движения спутника для обеспечения угла обзора 70°. Такой широкий угол позволяет охватывать на поверхности Земли полосу шириной 1150 км. В каждом телескопе изображение проецируется на 12-битную 11-канальную ПЗС-матрицу. Разделение изображения для каждого из каналов обеспечивается полосовыми фильтрами. Разрешение системы составляет 250 м[7][8]. Каждый из NP-детекторов сделан на основе 2000-пиксельной ПЗС-матрицы[6].
Три поляризационных канала работают с углами поляризации 0°, 60° и 120°. Для наблюдения за аэрозолями в атмосфере Земли телескопы поляризационных каналов могут отклоняться на ±45° вокруг оси Y ориентации орбитальной платформы. Наблюдаемый угол рассеивания отражённого аэрозолями излучения рассчитывается исходя из положения спутника на орбите, положения Солнца относительно Земли и угла наблюдения[1]. Каждый из PL-детекторов сделан на основе 1000-пиксельной ПЗС-матрицы[6].
Для поддержания стабильного уровня получаемых данных прибор VNR регулярно проводит калибровку оборудования. Для этого используется спектралоновый диффузор солнечного света и бортовой светодиодный эталонный источник света. Кроме этого раз в 29 дней проводится манёвр спутника для калибровки прибора по Луне[9].
Infrared Scanner
При реализации прибора англ. Infrared Scanner (IRS) была использована схема англ. Whiskbroom — небольшое количество детекторов и сканирующее зеркало, передающее излучение на детекторную матрицу. Детекторы инфракрасного излучения были изготовлены компанией Sofradir на основе HgCdTe-матрицы[1].
Инфракрасный сканер работает в четырёх каналах SWIR и двух каналах TIR[1]:
| Канал | Длина волны λ | Δλ | Разрешение |
|---|---|---|---|
| SWIR1 | 1,05 мкм | 0.02 мкм | 1000 м |
| SWIR2 | 1,38 мкм | 0.02 мкм | 1000 м |
| SWIR3 | 1,63 мкм | 0.2 мкм | 250 м |
| SWIR4 | 2,21 мкм | 0,05 мкм | 1000 м |
| TIR1 | 10.8 мкм | 0,74 мкм | 500 м |
| TIR2 | 12,0 мкм | 0,74 мкм | 500 м |
Вектор наблюдения прибора направлен в надир относительно ориентации спутника. Зеркало прибора колеблется в диапазоне ± 45° с частотой 81 колебание в минуту. Это обеспечивает угол обзора прибора 80°, что даёт ширину обзора на поверхности Земли 1400 км. В каждом цикле сканирования существует этап сканирования калибратора состоящего из чёрного тела, рассеивателя солнечного излучения и внутреннего источника света. Подобное решение повышает точность детекторов. Излучение фокусируется на фокальную плоскость телескопом созданный по схеме Ричи — Кретьена[1]. Апертура телескопа 170 мм, фокусное расстояние 448 мм, диафрагма F/2.64[10].
Во всех четырёх каналах SWIR используются детекторы на основе InGaAs[к 5]-матрицы, охлаждённых до −30 °C элементами Пельтье. Для каналов TIR используются HgCdTe[к 6]-матрица, охлаждённая до −218 °C с помощью холодильника работающего по циклу Стирлинга[1]. Одним из важных условий штатного функционирования IRS является калибровка прибора. Калибратор для каналов SWIR состоит из солнечного рассеивателя, светодиодного и галогенового источников света, а также «чёрного тела». Рассеиватель изготовлен из спектралона[1]. В положении TIR-«калибровка» отслеживается температура чёрного тела с коэффициентом поглощения 0,98 и температура открытого космоса. В положении SWIR-«калибровка» отслеживаются показатели рассеянного солнечного излучения, излучение светодиодного и галогенового источников излучения, а также температура открытого космоса. Эти калибровки проводятся еженедельно. Раз в 29 дней проводится калибровка по Луне и раз в год по Солнцу. Для этих калибровок космический аппарат «Сикисай» разворачивается соответствующим образом, для чего имеет на борту 135 килограммов топлива[11].
Зеркало прибора, весом 1,1 кг, изготовлено из алюминия и имеет восьмигранную форму. Отражающая поверхность имеет коэффициент отражения более 84 % и коэффициент поляризации менее 1,4 %[10].
Габариты прибора IRS 0,6 на 1,4 м[6], вес 193 кг и максимальная потребляемая мощность 400 Вт[10].
Комментарии
- ↑ англ. Visible and Near Infrared Radiometer — радиометр видимого и ближнего инфракрасного излучения
- ↑ англ. Infrared Scanner — инфракрасный сканер
- ↑ англ. Short-wavelength infrared — коротко-волновое инфракрасное излучение
- ↑ англ. Thermal infrared — тепловое инфракрасное излучение
- ↑ Индий+Галлий+Мышьяк
- ↑ Ртуть+Кадмий+Теллур
Примечания
- 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Herbert J. Kramer Climate 1.
- ↑ SGLI (англ.). CEOS. Проверено 18 марта 2018. Архивировано 18 марта 2018 года.
- ↑ Global Change Observation Mission - Climate «SHIKISAI» (GCOM-C) (англ.). Satellites and Spacecraft. JAXA. Проверено 9 марта 2018. Архивировано 9 марта 2018 года.
- ↑ ADEOS-II (Advanced Satellite Observing Satellite-II) / Midori-II. Проверено 18 марта 2018. Архивировано 14 июля 2017 года.
- ↑ Рыжков, 2018, с. 36.
- 1 2 3 4
- ↑ Kazuhiro Tanaka, 2009, pp. 5—7.
- ↑ Kazuhiro Tanaka, 2010, pp. 9—10.
- ↑ Yoshihiko Okamura, 2008.
- 1 2 3 Kazuhiro Tanaka. The development status of Second Generation Global Imager (SGLI), Infrared Scanning Radiometer (IRS). SPIE (14 октября 2014). Проверено 18 марта 2018. Архивировано 18 марта 2018 года.
- ↑ Kazuhiro Tanaka, Yoshihiko Okamura, Takahiro Amano, Masaru Hiramatsu, Koichi Shiratama. Operation Concept of the Second eneration Global Imager (SGLI) (англ.). SPIE (13 October 2010). Проверено 18 марта 2018. Архивировано 18 марта 2018 года.
- GCOM-C1 Satellite. spaceflight101.com. Проверено 11 марта 2018. Архивировано 31 декабря 2017 года.
Ссылки
- Herbert J. Kramer. GCOM-C1 (Global Change Observation Mission - Climate 1) Mission/Shikisai (англ.). eoPortal.org. Проверено 11 марта 2018. Архивировано 11 марта 2018 года.
- Kazuhiro Tanaka, Yoshihiko Okamura, Takahiro Amano, Masaru Hiramatsub, Koichi Shiratama. Development status of the Second-generation Global Imager (SGLI) on GCOM-C1 (англ.). SPIE (2 September 2009). Проверено 18 марта 2018. Архивировано 18 марта 2018 года.
- Kazuhiro Tanaka, Yoshihiko Okamura, Takahiro Amano, Masaru Hiramatsub, Koichi Shiratama. Development status of the Second-generation Global Imager (SGLI) on GCOM-C1 (англ.). GCOM PI Workshop (13 January 2010). Проверено 18 марта 2018. Архивировано 18 марта 2017 года.
- SGLI Second-Generation Global Imager on GCOM-C (Japan) (англ.). International Ocean-Colour Coordinating Group. Проверено 14 марта 2018. Архивировано 10 марта 2018 года.
- Tamiki Hosokawa, Kazuhiro Tanakab, Yoshihiko Okamurab, Takahiro Amanoa, Masaru Hiramatsu. Engineering Model testing for SGLI IRS especially TIR radiometric data. SPIE (1 ноября 2012). Проверено 18 марта 2018. Архивировано 18 марта 2018 года.
- Atsuo Kurokawa, Yasuhiro Nakajima, Shinji Kimura, Hiroshi Atake. High-precision narrow-band optical filters for global observation (англ.). Проверено 18 марта 2018. Архивировано 18 марта 2018 года.
- Kazuhiro Tanaka. SGLI hardware status (англ.). Проверено 18 марта 2018. Архивировано 18 марта 2018 года.
- Tatsuya Uchikata, Kazuhiro Tanakab, Yoshihiko Okamurab, Shunji Tsuidaa, Takahiro Amano. Proto Flight Model (PFM) performance and development status of Visible and Near Infrared Radiometer (VNR) on the Second-generation Global Imager (SGLI) (англ.). SPIE (14 October 2014). Проверено 18 марта 2018. Архивировано 18 марта 2018 года.
- Kazuhiro Tanaka. Early test results of proto-flight test of Second Generation Global Imager, Infrared Scaning Radiometr (англ.). SPIE (4 April 2016). Проверено 18 марта 2018. Архивировано 18 марта 2018 года.
- T. Sakashita, S. Tsuida, T. Amano, K. Shiratama, K. Tanaka. Proto Flight Model (PFM) development status of Visible and Near-Infrared Radiometer (VNR) on the Second-Generation Global Imager (SGLI) (англ.). SPIE (6 April 2016). Проверено 18 марта 2018. Архивировано 18 марта 2018 года.
- Taichiro Hashiguchi, Yoshihiko Okamura, Kazuhiro Tanaka, Yukinori Nakajima. Radiometric performance of Second Generation Global Imager (SGLI) using integrating sphere (англ.). SPIE. Проверено 18 марта 2018. Архивировано 18 марта 2018 года.
- Yoshihiko Okamura, Kazuhiro Tanaka, Takahiro Amano, Masaru Hiramatsu, Koichi Shiratama. Design and breadboarding activities of the second-generation Global imager (SGLI) on GCOM-C (англ.). Проверено 18 марта 2018.
Литература
- Е. Рыжков. «Окраска» для прогнозирования климата земли и технологический демонстратор «Ласточка» // Новости космонавтики : журнал. — 2018. — Февраль (№ 2 (421)). — С. 35—37.
- Yoshihiko Okamura, Kazuhiro Tanaka, Takahiro Amano, Masaru Hiramatsu, Koichi Shiratama. Design and breadboarding activities of the second-generation Global imager (SGLI) on GCOM-C (англ.) // International Conference on Space Optics — ICSO 2008. — 2008. — DOI:10.1117/12.2308222. Архивировано 27 марта 2018 года.
 | Эта статья входит в число добротных статей русскоязычного раздела Википедии. |
Данная страница на сайте WikiSort.ru содержит текст со страницы сайта "Википедия".
Если Вы хотите её отредактировать, то можете сделать это на странице редактирования в Википедии.
Если сделанные Вами правки не будут кем-нибудь удалены, то через несколько дней они появятся на сайте WikiSort.ru .