ICESat-2 ( القمر الصناعي-2 لقياس ارتفاع الجليد والسحب والأرض )

في البداية، ICESat-2 ( القمر الصناعي-2 لقياس ارتفاع الجليد والسحب والأرض ) ، وهو جزء من نظام مراقبة الأرض التابع لوكالة ناسا ، وهو عبارة عن مهمة ساتلية لقياس ارتفاع الغطاء الجليدي وسمك الجليد البحري ، إلى جانب تضاريس الأرض وخصائص الغطاء النباتي والسحب. تم إطلاق هذا القمر الصناعي ICESat-2 ، وهو متابعة لمهمة ICESat ، في 15 سبتمبر 2018 على متن Delta II كطائرة أخيرة من قاعدة فاندنبرغ الجوية في كاليفورنيا ، إلى مدار شبه دائري ، قريب من القطب مع ارتفاع من نحو . تم تصميم هذا القمر الصناعي ليعمل لمدة ثلاث سنوات ويحمل ما يكفي من الوقود لمدة سبع سنوات. القمر الصناعي يدور حول الأرض بسرعة 9و6 كيلومتر في الثانية. وتعرض الأقسام التالية جوانب أخرى من الموضوع.

إضافةً إلى ذلك، تم بناء واختبار المركبة الفضائية ICESat-2 بواسطة شركة Northrop Grumman Innovation Systems في جيلبرت ، أريزونا ، بينما تم بناء الأداة ، ATLAS ، على متن طائرة وإدارتها بواسطة مركز جودارد لرحلات الفضاء في جرينبيلت بولاية ماريلاند . تم تصميم أداة ATLAS وصنعها بواسطة مركز جودارد، وتم إنشاء الحافلة بواسطة الأداة ودمجها مع الأداة Orbital Sciences (لاحقًا Orbital ATK ). تم إطلاق القمر الصناعي على صاروخ Delta II الذي قدمته United Launch Alliance . كان هذا آخر إطلاق لصاروخ دلتا 2.

وفي هذا الصدد، تم تصميم مهمة ICESat-2 لتوفير بيانات الارتفاع اللازمة لتحديد توازن كتلة الصفيحة الجليدية فضلًا عن معلومات الغطاء النباتي . وسيوفر قياسات طبوغرافية للمدن والبحيرات والخزانات والمحيطات وأسطح اليابسة في جميع أنحاء العالم ، إلى جانب التغطية الخاصة بالقطب. يتمتع ICESat-2 كذلك بالقدرة على اكتشاف تضاريس قاع البحر حتى عمق 100 قدم (30 مترًا) تحت السطح في المناطق الساحلية ذات المياه النقية. نظرًا لعدم قياس التغيرات الكبيرة للغطاء الجليدي القطبي في ظاهرة الاحتباس الحراري ، فإن أحد الأغراض الرئيسية لـ ICESat-2 هو قياس التغير في ارتفاع الصفائح الجليدية بواسطة نظام الليزر والليدار lidar لتحديد تأثير ذوبان الصفيحة الجليدية في البحر ومقدار رفع مستوى مياه البحر. فضلًا عن ذلك ، تسمح الدقة العالية للنبضات المتعددة لليزر بجمع قياسات ارتفاعات الجليد البحري لتحليل معدل تغيره خلال الوقت.

أنظر أيضا

CryoSatوكالة الفضاء الأوروبية (ESA) تعادل عمليتي IceBridge و ICESat
CryoSat-2مهمة متابعة CryoSat
المراجع
روابط خارجية

ICESat -2 في NASA.gov

ICESat-2 بواسطة مركز جودارد لرحلات الفضاء التابع لناسا

التطبيقات

ومن ناحية أخرى، تم تصميم برنامج تطبيقات ICESat-2 لإشراك الأشخاص والمنظمات الذين يخططون لاستخدام البيانات ، قبل إطلاق القمر الصناعي. تم اختيار فريق التعريف العلمي هذا من بين مجموعة من المتقدمين ، ويمثل خبراء في مجموعة متنوعة من المجالات العلمية بما في ذلك الهيدرولوجيا وعلوم الغلاف الجوي وعلوم المحيطات وعلوم النباتات. يعمل المستعملون الأوائل في البرنامج ، بما في ذلك علماء الجليد وعلماء البيئة والبحرية ، مع فريق تطبيقات ICESat-2 لتوفير معلومات حول كيفية استخدام عمليات رصد الأقمار الصناعية. الهدف من هذه المجموعة هو توصيل القدرات الهائلة لمهمة ICESat-2 إلى المجتمع العلمي الأكبر ، بهدف تنويع وابتكار طرق وتقنيات جديدة من البيانات التي تم جمعها. مثلًا ، سيتمكن العلماء في مجال البيئة من استخدام قياس ارتفاع الغطاء النباتي والكتلة الحيوية وغطاء المظلة المشتق من عد الفوتونات ليدار الخاص بـ ICESat-2 (PCL).

وعلى صعيد آخر، في ربيع عام 2020 ، اختارت ناسا الفريق العلمي لـ ICESat-2 من خلال عملية تقديم تنافسية ، ليحل محل فريق التعريف العلمي قبل الإطلاق. تعمل هذه المجموعة كمجلس استشاري لمهمة ما بعد الإطلاق ، في محاولة لضمان تلبية المتطلبات العلمية للبعثة.

تطوير المشروع

في هذا الإطار، ICESat-2 هو متابعة لمهمة القمر الصناعي ICESat الأصلية ، والتي تم إيقاف تشغيلها في عام 2010. عندما دخل المشروع مرحلته الأولى في سنة 2010 ، كان من المتوقع أن يكون جاهزًا للإطلاق في عام 2015. ولكن في ديسمبر 2012 ذكرت وكالة ناسا أنها تتوقع إطلاق المشروع في سنة 2016. في السنوات التالية ، أدت المشكلات الفنية مع الأداة الوحيدة الموجودة على متن البعثة ، ATLAS ، إلى تأخير المهمة أكثر ، مما أدى إلى تأخير الإطلاق المتوقع من أواخر عام 2016 إلى مايو 2017. وفي يوليو 2014 ، قدمت وكالة ناسا تقريرًا إلى الكونجرس يوضح بالتفصيل أسباب التأخير وتجاوز الميزانية المتوقعة ، كما هو مطلوب بموجب القانون لمشاريع ناسا التي تنفق ما لا يقل عن 15 ٪ من الميزانية. من أجل تمويل تجاوز الميزانية ، قامت وكالة ناسا بتحويل الأموال من مهمات الأقمار الصناعية الأخرى المخطط لها ، مثل القمر الصناعي Plankton و Aerosol و Cloud و Ocean Ecosystem (PACE).

ومن جهة أخرى، تم إطلاق ICESat-2 في 15 سبتمبر 2018 الساعة 15:02 بالتوقيت العالمي المنسق من مجمع إطلاق الفضاء 2 بقاعدة القوات الجوية فاندنبرغ على متن صاروخ دلتا 2 7420-10C. للحفاظ على درجة من استمرارية البيانات بين إيقاف تشغيل ICESat وإطلاق ICESat-2 ، استعملت عملية IceBridge المحمولة جواً التابعة لوكالة ناسا مجموعة متنوعة من الطائرات لجمع التضاريس القطبية وقياس سماكة الجليد باستخدام مجموعات مقاييس الارتفاع بالليزر والرادارات وأنظمة أخرى.

أجهزة القمر الصناعي

وفي هذا الصدد، من السمات البارزة لـ ATLAS أن المهندسين مكّنوا القمر الصناعي من التحكم في كيفية وضعه في الفضاء ، وهو أمر مهم لأن ATLAS يسجل المسافة بنفسه إلى الأرض ، وإذا كان موقعه معطلاً ، فسيتم إيقاف القياس المسجل لارتفاع الأرض كذلك. قام المهندسون كذلك ببناء النظام المرجعي لليزر ، والذي يؤكد أن الليزر يتم ضبطه بحسب التلسكوب. في حالة إيقاف تشغيل التلسكوب أو الليزر ، يمكن للقمر الصناعي إجراء تعديلاته الخاصة بحسب ذلك.

في هذا الإطار، يطلق الليزر النبضات بمعدل 10 كيلو هرتز. ترسل كل نبضة نحو 200 تريليون فوتون ، وكلها على وجه التقريب مشتتة أو تنحرف عندما تنتقل النبضة إلى سطح الأرض وترتد إلى القمر الصناعي. يعود قرابة عشرة فوتونات من كل نبضة إلى الجهاز ويتم جمعها باستخدام تلسكوب البريليوم مقاس 79 سنتيمتر. يتميز البريليوم بصلابة عالية خاصة ويحافظ على شكله عبر مجموعة كبيرة من درجات الحرارة. يجمع التلسكوب فوتونات بطول موجة يبلغ 532 نانومتر ، وبالتالي يقوم بتصفية الضوء غير ذي الصلة في الغلاف الجوي. تحدد برامج الكمبيوتر كذلك 532 نانومتر فوتونًا في مجموعة البيانات ؛ يتم الاحتفاظ بتسجيلات الفوتونات المنعكسة من الليزر فقط للتحليل.

في هذا الإطار، الأداة الوحيدة في القمر الصناعي ICESat-2 هي نظام مقياس الارتفاع الطبوغرافي بالليزر المتقدم (ATLAS) ، وهو جهاز ليدار فضائي. تم تصميمه وبناؤه في مركز جودارد لرحلات الفضاء ، مع أنظمة توليد الليزر والكشف التي توفرها شركة فايبرتيك. يقيس ATLAS وقت انتقال فوتونات الليزر من القمر الصناعي إلى الأرض وانعكاسها ؛ تستعمل برامج الكمبيوتر وقت نزول وارتداد نبضات متعددة لليزر لتحديد الارتفاع.

وفي السياق ذاته، يصدر جهاز أطلس نبضات ليزر مرئية عند الطول الموجي 532 نانومتر. أثناء دوران ICESat-2 ، يولد ATLAS ستة أشعة مرتبة في ثلاثة أزواج من أجل تحديد انحدار السطح بشكل دقيق وتوفير تغطية أكبر للأرض. كان لسابقه ، وهو القمر الصناعي ICESat ، شعاع ليزر واحد فقط. يسمح العدد الأكبر من الليزر بتحسين تغطية سطح الأرض. كل زوج شعاع متباعد مسافة عبر مسار الحزمة ، ويتم فصل كل حزمة في زوج بمقدار على طول مسار الشعاع. ويتم تدوير مجموعة الليزر بدرجتين من المسار الأرضي للقمر الصناعي بحيث يتم فصل مسار زوج الحزمة بمقدار على وجه التقريب . ينتج عن معدل نبض الليزر جنبًا إلى جنب مع سرعة القمر الصناعي أن الجهاز ATLAS يأخذ قياس الارتفاع كل على طول المسار الأرضي للقمر الصناعي.

وفي هذا السياق، يدير مركز الأرشيف النشط الموزع التابع للمركز الوطني لبيانات الجليد والثلوج البيانات العلمية لـلقمر الصناعي ICESat-2.

المهمة العلمية

من جهة ثانية، تحديد مساهمات الغطاء الجليدي القطبي في التغير الحالي والحديث في مستوى سطح البحر والصلات مع الظروف المناخية ؛

وفي هذا الصدد، تقدير سمك الجليد البحري لفحص الجليد / المحيطات / الغلاف الجوي لتبادل الطاقة والكتلة والرطوبة ؛

يهدف القمر الصناعي ICESat-2 إلى تحقيق أربعة أهداف علمية:

وفي هذا السياق، فضلًا عن ذلك ، سيأخذ ICESat-2 قياسات السحب والهباء الجوي ، وارتفاع المحيطات ، والمسطحات المائية الداخلية مثل الخزانات والبحيرات والمدن والحركات الأرضية بعد أحداث مثل الزلازل أو الانهيارات الأرضية.

علاوةً على ذلك، قياس ارتفاع الغطاء النباتي كأساس لتقدير الكتلة الحيوية على نطاق واسع وتغير الكتلة الحيوية. بالنسبة لهذه المهمة ، تكون بيانات ارتفاعات مظلة الغطاء النباتي دقيقة للغاية باستخدام نظام الحزم المتعددة لليزر وتكنولوجيا النبضات الدقيقة (عد الفوتونات) في نظام مقياس الارتفاع الطبوغرافي بالليزر المتقدم ATLAS.

من جانب آخر، تحديد البصمات الإقليمية لتغييرات الغطاء الجليدي بغرض تقييم الآليات التي تقود إلى تلك التغييرات ، وتحسين النماذج التنبؤية للغطاء الجليدي ؛ وهذا يشمل قياس التطور الإقليمي للتغيرات في الصفيحة الجليدية ، مثل كيفية انتشار التغييرات في المخرج الجليدي الممتد إلى الداخل ؛

قمر صناعي ICESat-2