Satelita do obserwacji Ziemi

Sześć satelitów obserwacyjnych Ziemi składających się na konstelację satelitów A-train od 2014 r.

Satelita do obserwacji Ziemi lub satelita do teledetekcji Ziemi to satelita używany lub zaprojektowany do obserwacji Ziemi (EO) z orbity , w tym satelity szpiegowskie i podobne przeznaczone do zastosowań niemilitarnych, takich jak monitorowanie środowiska , meteorologia , kartografia i inne. Najpopularniejszym typem są satelity obrazujące Ziemię , które wykonują zdjęcia satelitarne , analogiczne do zdjęć lotniczych ; niektóre satelity EO mogą wykonywać teledetekcję bez tworzenia obrazów, na przykład w przypadku zakrycia radiowego GNSS .

Pierwsze pojawienie się teledetekcji satelitarnej można datować na wystrzelenie pierwszego sztucznego satelity, Sputnika 1 , przez Związek Radziecki 4 października 1957 r. Sputnik 1 przesłał z powrotem sygnały radiowe, które naukowcy wykorzystali do badania jonosfery . 31 stycznia 1958 roku Agencja Rakiet Balistycznych Armii Stanów Zjednoczonych wystrzeliła pierwszego amerykańskiego satelitę, Explorer 1 , dla Laboratorium Napędu Odrzutowego NASA. Informacje przesłane z detektora promieniowania doprowadziły do odkrycia pasów promieniowania Van Allena na Ziemi . Statek kosmiczny TIROS -1 , wystrzelony 1 kwietnia 1960 r. w ramach programu Telewizji Infrared Observation Satellite (TIROS) należącego do NASA, przesłał pierwszy materiał telewizyjny przedstawiający wzorce pogodowe, które miały zostać pobrane z kosmosu.

W 2008 roku na orbicie znajdowało się ponad 150 satelitów obserwacyjnych Ziemi, które rejestrowały dane zarówno za pomocą pasywnych, jak i aktywnych czujników i pozyskiwały ponad 10 terabajtów danych dziennie. Do 2021 roku liczba ta wzrosła do ponad 950, przy czym największą liczbę satelitów obsługiwała amerykańska firma Planet Labs .

Większość satelitów obserwacyjnych Ziemi jest wyposażona w instrumenty, które powinny być obsługiwane na stosunkowo małej wysokości. Większość orbituje na wysokościach powyżej 500 do 600 kilometrów (310 do 370 mil). Niższe orbity mają znaczny opór powietrza , co sprawia, że konieczne są częste manewry ponownego doładowania orbity. Satelity do obserwacji Ziemi ERS-1, ERS-2 i Envisat Europejskiej Agencji Kosmicznej, a także statek kosmiczny MetOp należący do EUMETSAT działają na wysokości około 800 km (500 mil). Sonda Proba-1 , Proba-2 i SMOS Europejskiej Agencji Kosmicznej obserwują Ziemię z wysokości około 700 km (430 mil). Satelity obserwacyjne Ziemi w Zjednoczonych Emiratach Arabskich, DubaiSat-1 i DubaiSat-2 są również umieszczane na niskich orbitach okołoziemskich (LEO) i dostarczają zdjęć satelitarnych różnych części Ziemi.

Aby uzyskać (prawie) globalny zasięg z niską orbitą, używana jest orbita polarna . Niska orbita będzie miała okres orbitalny około 100 minut, a Ziemia będzie się obracać wokół swojej osi biegunowej o około 25° pomiędzy kolejnymi orbitami. Tor naziemny przesuwa się w kierunku zachodnim o 25° na każdą orbitę, umożliwiając skanowanie innej części globu na każdej orbicie. Większość z nich znajduje się na orbitach synchronicznych ze Słońcem .

Orbita geostacjonarna na wysokości 36 000 km (22 000 mil) umożliwia satelitom unoszenie się nad stałym punktem na Ziemi, ponieważ okres orbitalny na tej wysokości wynosi 24 godziny. Pozwala to na nieprzerwane pokrycie ponad 1/3 Ziemi przez jednego satelitę, więc trzy satelity, oddalone od siebie o 120°, mogą pokryć całą Ziemię z wyjątkiem skrajnych regionów polarnych. Ten typ orbity jest używany głównie dla satelitów meteorologicznych .

Historia

Herman Potočnik zbadał pomysł wykorzystania orbitującego statku kosmicznego do szczegółowej pokojowej i wojskowej obserwacji ziemi w swojej książce The Problem of Space Travel z 1928 roku . Opisał, w jaki sposób specjalne warunki kosmiczne mogą być przydatne w eksperymentach naukowych. W książce opisano geostacjonarne (po raz pierwszy zaproponowane przez Konstantina Ciołkowskiego ) i omówiono komunikację między nimi a ziemią za pomocą radia, ale zabrakło pomysłu wykorzystania satelitów do masowego nadawania i jako przekaźników telekomunikacyjnych.

Aplikacje

Pogoda

GOES-8 , amerykański satelita pogodowy.

Satelita pogodowy to rodzaj satelity , który jest używany głównie do monitorowania pogody i klimatu na Ziemi . Te satelity meteorologiczne widzą jednak więcej niż chmury i systemy chmur. Światła miast, pożary , skutki zanieczyszczeń , zorze polarne , burze piaskowe i piaskowe , pokrywa śnieżna , mapy lodu , granice prądów oceanicznych , przepływy energii itp. to inne rodzaje informacji środowiskowych zbieranych za pomocą satelitów pogodowych.

Pogodowe zdjęcia satelitarne pomogły w monitorowaniu chmury pyłu wulkanicznego z Mount St. Helens oraz aktywności innych wulkanów, takich jak Etna . Monitorowano również dym z pożarów w zachodnich Stanach Zjednoczonych, takich jak Kolorado i Utah .

Monitorowanie środowiska

Złożony obraz satelitarny Ziemi, przedstawiający całą jej powierzchnię w rzucie równokątnym

Inne satelity środowiskowe mogą wspomagać monitorowanie środowiska poprzez wykrywanie zmian w roślinności Ziemi, zawartości gazów śladowych w atmosferze, stanie morza, kolorze oceanu i polach lodowych. Monitorując zmiany wegetacji w czasie, można monitorować susze, porównując obecny stan wegetacji z długoterminową średnią. Na przykład wyciek ropy z 2002 r. u północno-zachodniego wybrzeża Hiszpanii był uważnie obserwowany przez europejski ENVISAT , który, choć nie jest satelitą pogodowym, lata za pomocą instrumentu (ASAR), który może obserwować zmiany na powierzchni morza. Emisje antropogeniczne można monitorować, oceniając dane dotyczące troposferycznych NO ₂ i SO ₂ .

Tego typu satelity prawie zawsze znajdują się na orbitach synchronicznych ze Słońcem i „zamrożonych” . Orbita synchroniczna ze słońcem przechodzi nad każdym punktem na ziemi o tej samej porze dnia, dzięki czemu obserwacje z każdego przejścia można łatwiej porównać, ponieważ słońce znajduje się w tym samym miejscu w każdej obserwacji. „Zamrożona” orbita to najbliższa orbita kołowa, której nie zakłóca spłaszczenie Ziemi , przyciąganie grawitacyjne Słońca i Księżyca, ciśnienie promieniowania słonecznego i opór powietrza .

Mapowanie

Teren można mapować z kosmosu za pomocą satelitów, takich jak Radarsat-1 i TerraSAR-X .

Przepisy międzynarodowe

System satelitarny do eksploracji Ziemi RapidEye w akcji wokół Ziemi.

Według Międzynarodowego Związku Telekomunikacyjnego (ITU), usługa satelitarnych badań Ziemi (również: radiokomunikacja satelitarna badań Ziemi ) jest – zgodnie z art. 1.51 Regulaminu Radiokomunikacyjnego ITU (RR) – zdefiniowana jako:

Służba radiokomunikacyjna między stacjami ziemskimi a jedną lub kilkoma stacjami kosmicznymi , która może obejmować łącza między stacjami kosmicznymi, w której:

informacje dotyczące właściwości Ziemi i jej zjawisk naturalnych, w tym dane dotyczące stanu środowiska, pozyskiwane są z pasywnych lub aktywnych czujników na satelitach ;

podobne informacje są zbierane z platform powietrznych lub naziemnych;

takie informacje mogą być przesyłane do stacji ziemskich w ramach danego systemu;

przesłuchanie na platformie może być uwzględnione.

Usługa ta może obejmować również niezbędne do jej funkcjonowania łącza dosyłowe.

Klasyfikacja

Ta służba radiokomunikacyjna jest sklasyfikowana zgodnie z Regulaminem Radiokomunikacyjnym ITU (art. 1) w następujący sposób: Służba stała (art. 1.20)

Służba stała satelitarna (artykuł 1.21)
Służba międzysatelitarna (artykuł 1.22)
Służba satelitarna badań Ziemi
- Służba meteorologiczna satelitarna (artykuł 1.52)

Alokacja częstotliwości

Przydział częstotliwości radiowych odbywa się zgodnie z art. 5 Regulaminu Radiokomunikacyjnego ITU (wydanie z 2012 r.).

W celu poprawy harmonizacji wykorzystania widma, większość przydziałów usług określonych w niniejszym dokumencie została włączona do krajowych tabel przeznaczeń i wykorzystania częstotliwości, za co odpowiada właściwa administracja krajowa. Alokacja może być podstawowa, pomocnicza, wyłączna i współdzielona.

przydział podstawowy: jest oznaczony dużymi literami (patrz przykład poniżej)
przydział wtórny: jest oznaczony małymi literami
wyłączne lub wspólne użytkowanie: leży w zakresie odpowiedzialności administracji

Jednak użycie wojskowe w pasmach, w których występuje użycie cywilne, będzie zgodne z przepisami radiowymi ITU.

Przykład przydziału częstotliwości

Przydział do usług
Region 1	Region 2	Region 3
401-402 MHz POMOC METEOROLOGICZNA OPERACJE KOSMICZNE (kosmos-Ziemia) BADANIA ZIEMI SATELITARNE (Ziemia-kosmos) METEOROLOGICZNE SATELITARNE (Ziemia-kosmos) Stała Ruchoma z wyjątkiem ruchomej lotniczej
13,4-13,75 GHz BADANIA ZIEMI SATELITARNA ( aktywny) RADIOLOKALIZACJA BADANIA KOSMICZNE Standardowa częstotliwość i sygnał czasu satelitarny (Ziemia-kosmos)

Zobacz też

Linki zewnętrzne