آشنایی با ماهواره سنتینل-3

آشنایی با ماهواره های سری سنتینل

برای آشنایی با ماهواره های سری سنتینل از لینکهای زیر استفاده کنید

برای آشنایی اولیه با ماهواره سنتینل-1 کلیک کنید

برای آشنایی اولیه با ماهواره سنتینل-2 کلیک کنید

برای آشنایی اولیه با ماهواره سنتینل-4 کلیک کنید

برای آشنایی اولیه با ماهواره سنتینل-5 کلیک کنید

برای آشنایی اولیه با ماهواره سنتینل-6 کلیک کنید

ماهواره سنتینل-3

ماهواره سنتینل-3 یک ماهواره پایش زمینی است که توسط آژانس فضایی اروپا (ESA) به عنوان بخشی از برنامه کپرنیک توسعه داده شده است. این پروژه در حال حاضر دارای دو ماهواره به نام های Sentinel-3A و Sentinel-3B می باشد. ماهواره های دیگر به نام Sentinel-3C و Sentinel-3D نیز در حال توسعه هستند.

پروژه کپرنیک که سابقاً به نام پایش جهانی امنیتی و محیطی نام داشت، یک برنامه اروپایی برای ایجاد توان و ظرفیت اروپا در پایش سطح زمین می باشد که بخشی از سیاست اروپا برای مدیریت بهتر و دقیق تر محیط بوده و یکی از اهداف آن بررسی اثرات تغییر اقلیم در کره زمین می باشد.

در 14 آپریل 2008، آژانس فضایی اروپا و Thales Alenia Space یک قردارد 305 میلیون یورویی برای ساخت اولین GMES ماهواره سنتینل-3 در مرکز فضایی Cannes Mandelieu امضا کردند. برونو بروتی تیمی را عهده دار شد که مسئول تحویل ماهواره سنتینل-3 کپرنیک از سکو و قرار دادن آن در مدار بودند. سکوی ماهواره به فرانسه تحویل داده شد تا عملیات نهایی و یکپارچه سازی نهایی در سال 2013 انجام شود. سیستم های ارتباطی توسط Thales Alenia Space در اسپانیا در سال 2014 تکمیل گردید.

ماهواره Sentinel-3A متعاقباً در 16 فوریه 2016 از مکانی به نام Plesetsk Cosmodrome در نزدیکی آرخانگلسک در روسیه در مدار قرار داده شد. بعد ازاولین در مدار قراردادن ماهواره Sentinel-3A، نصب ماهواره Sentinel-3B در 25 آپریل 2018 با استفاده از همان راکتی (راکت Rokot) که ماهواره Sentinel-3A را در مدار قرار داده بود، انجام پذیرفت.

سه مورد از مهمترین اهداف پروژه Sentinel-3، اندازه گیری سطح توپوگرافی دریاها،اندازه گیری دمای سطح زمین و خشکی شامل دریاها و اقیانوس ها و سطح اراضی خشکی ها و نیز بررسی دقیق رنگ سطح زمین به منظور پشتیبانی از سیستم های پیش بینی اقیانوسی و استفاده در پایش های اقلیمی و محیطی کره زمین، است.

ماهواره سنتینل-3 مستقیماً بر اساس میراث به دست آمده از نسل پیشین خود در ماهواره های ERS-2 و Envisat ساخته شده است. زمان تقریباً نزدیک به واقعی در داده های این ماهواره امکان استفاده در پیش بینی های اقیانوسی، نمودار کردن یخ های دریا و سرویس های امن دریایی در بخش سطح اقیانوس ها، شامل دمای سطح، اکوسیستم های دریای، کیفیت آب و پایش آلودگی را فراهم می آورد.

زوج ماهواره های Sentinel-3 امکان زمان بازدید مجدد کمتر از 2 روز برای سنسور OLCI را فراهم می نماید. در ضمن این زمان برای سنسور SLSTR کمتر از یک روز در منطقه استوا است. این قابلیت به طور همزمان توسط ماهواره های Sentinel-3A و Sentinel-3B امکان پذیر می گردد.

اهداف پروژه

مهمترین اهداف طراحی پروژه Sentinel-3 را می توان در موارد زیر به صورت خلاصه مد نظر قرار داد:

1- اندازه گیری سطح توپوگرافی دریا، اندازه گیری ارتفاع سطح دریا و ارتفاع امواج اصلی

2- اندازه گیری دمای سطح زمین و اقیانوس

3- اندازه گیری رنگ سطح خشکی ها و دریاها

4- پایش توپوگرافی یخ های خشکی ها و دریاها

5- پایش آلودگی و کیفیت آب دریاها

6- پایش آبهای داخلی شامل رودخانه ها و دریاچه ها

7- کمک به پیش بینی آب و هوای دریایی با داده های برداشت شده توسط ماهواره های سنتینل-3

8- پایش و مدل سازی اقلیمی

9- پایش تغییرات کاربری اراضی

10- نقشه کشی پوشش های جنگلی

11- تشخیص آتش سوزی ها

12- پیش بینی آب و هوا

13- اندازه گیری تابش حرارتی سطح زمین برای کاربردهای اتمسفری

مشخصات ماهواره

به طور خلاصه مشخصات و ویژگی های اصلی ماهواره های سنتینل-3 در این بخش معرفی می گردد:

نقش: ماهواره پایش و مشاهده زمینی

وزن ماهواره: به طور تقریبی معادل 1150 کیلوگرم

مدار گردش: خورشید آهنگ

ارتفاع: 814 کیلومتر

تمایل: 98.6 درجه

زمان محلی در حالت نزولی (Sescending): 10 صبح

سیکل مدار: حدوداً 100 دقیقه

طول عمر اسمی طراحی شده: 7.5 سال

سنسورها

ماهواره های Sentinel-3 از چندین ابزار سنجش استفاده می کنند. در ادامه به توضیح بیشتری در مورد هر یک می پردازیم.

سنسور SLSTR

سنسور SLSTR که مخفف رادیومتر دمای سطح خشکی و دریا است، دمای سطح دریاها را به صورت جهانی با یک دقت بیش از 0.3 کلیوین تعیین می کند. اندازه گیری های ماهواره سنتینل-3 با استفاده از این سنسور در 9 کانال طیفی و 2 باند اضافی بهینه شده برای پایش آتش، انجام می گیرد. 6 باند طیفی نخست شامل مادون قرمز مرئی و نزدیک و نیز طیف مادون قرمز موج کوتاه می شود. در نتیجه مادون قرمز مرئی و نزدیک باند 1 تا 3 و مادون قرمز موج کوتاه باند 4 تا 6 را پوشش می دهد. این 6 باند دارای قدرت تفکیک مکانی 500 متری هستند در حالیکه باند 7 تا 9 همانند آن دو باند اضافی دیگر دارای قدرت تفکیک مکانی 1 کیلومتری هستند.

کالیبراسیون On-board در سنسور SLSTR ماهواره Sentinel-3 به نوعی برای کانال های مادون قرمز و حرارتی مضر است. این سنسور دارای دو جسم سیاه است که هدف و مبنا قرار گرفته، یکی در دمای پائین تر از دمای پیش بینی شده و دیگری در بالاتر از آن دما. بنابراین، دامنه بین دمای بالا و پائین اندازه گیری شده اجسام سیاه دمای سطح آب اقیانوس را اندازه گیری می کند.

سنسور OLCI

سنسور OLCI که مخفف سنسور رنگ خشکی ها و اقیانوس ها است، یک تصویربردار طیف سنج با قدرت تفکیک میانه است که از 5 دوربین استفاده می کند تا یک میدان دید وسیع را ایجاد نماید. سنسور OLCI یک اسکنر Push Broom است، بدین معنا که آرایه سنسور عمود بر جهت پرواز قرار گرفته است. این روش اجبارا مقیاس اعوجاج در نزدیکی لبه ها و حواشی تصویر را حذف می کند که در اسکنرهایی که دارای جهت حرکت طولی هستند یا به عبارتی Whisk Broom هستند، کاملاً رایج است. سنسور OLCI دارای 21 باند طیفی با طول موج بین محدوده نوری یا مرئی تا مادون قرمز نزدیک می باشد. عرض باندهای این سنسور از 400 میکرومتر تا 1020 میکرومتر متغیر بوده که مقاصد مختلفی از جمله اندازه گیری جذب بخار آب، سطوح هواویزها و جذب کلروفیلی را تأمین می کند. سنسورهای SLSTR و OLCI سنسورهایی اپتیکی هستند که دارای همپوشانی در عرض برداشت بوده که این حالت باعث ایجاد کاربردهای ترکیبی جدیدی می شود.

به دلیل فاکتورهای مربوط به تغییرات اقلیمی، حساسیت و توجه بیشتری به نواحی ساحلی داخلی شده است و از سال 2002 تا 2012 تصویربردار طیفی با قدرت تفکیکی میانه (MERIS) مشاهدات کیفی برای آنالیزها فراهم نموده است. سنسور OLCI از طریق ارتقای سنسور MERIS ارتقا می یابد به طوری که این سنسور با 6 باند طیفی اضافی، نسبت سیگنال به نویز بالاتر، انعکاس نور خورشیدی کمتر، قدرت تفکیک مکانی با بیشینه 300 متر و پوشش افزایش یافته سطح زمین، ساخته شده و امکان سنجش سطوح سیانوباکتری را در اکوسیستم های ساحلی داخلی را فراهم می آورد. تنها سنسوری که در حال حاضر قادر به سنجش سیانوباتر می باشد همین سنسور بر روی ماهواره Sentinel-3 است.

سنسور SRAL

سنسور SRAL که مخفف ارتفاع سنجی با استفاده از تداخل سنجی راداری، است مهمترین سنسور توپوگرافیکی است که اندازه گیری های دقیق و با صحت بالایی از توپوگرافی بر روی یخ های دریایی، شیت های یخی، رودخانه ها و دریاچه ها، فراهم می آورد. این سنسور از فرکانس دوگانه Ku و C–band استفاده می کند و با یک رادیومتر میکروویو برای تصحیحات اتمسفری و یک دریافت کننده DORIS برای موقعیت یابی مداری پشتیبانی می شود و به سنسورهایی که بر پایه CryoSat و Jason قرار دارند، قدرت تفکیک مکانی 300 متری و خطای رنج کل 3 سانتیمتری را فراهم می آورد. این سنسور در فرکانس تکرارشونده 1.9 کیلوهرتز و 17.8 کیلوهرتز عمل می کند.

سنسور DORIS

سنسور DORIS که مخفف Doppler Orbitography and Radiopositioning Integrated by Satellite است، یک گیرنده برای موقعیت یابی مداری است.

سنسور MWR

سنسور رادیومتر میکروویر به نام MWR بخار آب را اندازه گیری نموده و نیز می تواند محتوای آب ابر و نیز تابش حرارتی ساطع شده توسط سطح زمین را اندازه گیری کند. سنسور MWR دارای صحت رادیومتریکی 3.0K است.

سنسور LRR

سنسور LRR که مخفف انعکاس دهنده لیزری یا Laser Retroreflector است، برای تعیین موقعیت ماهواره در مدار با استفاده از سیستم فاصله یابی لیزری می باشد. این سیستم زمانی که به طور ترتیبی با سنسورهای SRA، DORIS،MWR مورد استفاده قرار می گیرد، می تواند اندازه گیری های دقیق توپوگرافیک از اقیانوس ها و آبهای داخلی به دست آورد.

سنسور GNSS

سنسور GNSS که مخفف Global Navigation Satellite System است، تعیین مداری دقیق ماهواره را تعریف می کند و می تواند چندین ماهواره را به صورت همزمان دنبال کند.

عملکرد ماهواره و جریان داده ها

ماهواره سنتینل-3 توسط مرکز عملیات فضای اروپا (ESA)، و Eumetsat عملیاتی شد عملیات مداری سنتینل-3 توسط Eumetsat در “دارمشتات” آلمان تنظیم می گردد. این عملیات شامل پایش سلامتی ماهواره و سنسورهای و تنظیم از راه دور آنها و دستورات در مرکز اصلی کنترلی در دامشتات آلمان است. سازمان فضایی اروپا یک مرکز کنترل پرواز ایستگاه زمینی پشتیبان در Kiruna سوئد ایجاد نموده است، علاوه بر آن سازمان فضایی اروپا یک ایستگاه مرکزی عملیات x-band در اسولبارد نروژ تأسیس کرده است. این ایستگاه مسئول دریافت داده های جمع آوری شده توسط ماهواره سنتینل-3 می باشد. داده های دریافت شده در این ایستگاه توسط مرکز مشارکت زمینی سنتینل آنالیز شده و سپس در Copernicus Space Component (CSC) جمع آوری و آرشیو می شوند. CSC یک برنامه پایش و مشاهده زمینی است که توسط سازمان فضایی اروپا با هدف ایجاد یک برنامه پیوسته از پایش سطح زمین، اجرا شده است.

کاربردها

کاربردهای ماهواره Sentinel-3 بسیار گسترده است. با استفاده از مجموعه ای از سنسورها on-board ماهواره Sentinel-3 را قادر به تشخیص دمای سطح زمین و اقیانوس و نیز شناسایی تغییرات رنگ سطح زمین در خشکی ها و دریاها ساخته است.

سنسور OLCI یا سنسور تشخیص رنگ خشکی و اقیانوس، دارای قدرت تفکیک مکانی 300 متر و دارای 2 باند مجزا است که امکان پوشش جهانی را در کمتر از 4 روز فراهم می آورد. این سنسور در نتیجه می تواند برای محققین در پایش کیفیت آب و تحقیقات مربوط به پایش سطح خشکی ها مورد استفاده قرار گیرد. این ماهواره همچنین دارای قابلیت پیش دمای سطح دریاها و خشکی ها و نیز یخ را با استفاده از رادیومتر دمای سطح زمین و دریا (SLSTR)، دارا است. ماهواره Sentinel-3 نیز دارای توانایی تشخیص تغییرات ارتفاع سطح دریا و یخ دریاها با استفاده از ارتفاع سنج تداخل راداری و رادیومتر میکروویو می باشد که دو نوع از پیچیده ترین سنسورهای موجود بر روی این ماهواره می باشند.

مشاهداتی که توسط این ماهواره برداشت می شود، با سایر پروژه های مشاهده اقیانوس به صورت تلفیقی می تواند در سیستم مشاهده جهانی اقیانوس یا COOS مورد استفاده قرار بگیرد که به دنبال ایجاد یک سیستم پایدار و همیشگی در مشاهده و پایش اقیانوس ها است. از دیگر کاربردهای ماهواره سنتینل-3 می توان به برداشت داده های انعکاس زمین و رنگ اقیانوس ها، دمای سطح زمین و آب و یخ، مناطق سوخته و دارای آتش فعال و نیز برداشت داده های توپوگرافی سطح دریا اشاره نمود.

گالری تصاویر ماهواره سنتینل-3