Jason (satélite)
Satélites de observación de la Tierra Jason
El satélite Jason-1.
| Organización |
NASA CNES |
|---|---|
| Constructor | Thales Alenia Space |
| Programa |
Sistema de observación terrestre Mercator Ocean |
| Campo | Estudio de circulación oceánica |
| Número de ejemplares | 3 |
| Estado | Operacional (Jason-3) |
| Lanzamiento |
Jason-1: 7 de diciembre de 2001 Jason-2: 20 de junio de 2008 Jason-3: 17 de enero de 2016 |
| Lanzacohetes |
Delta II Falcon 9 (Jason 3) |
| Fin de la misión |
Jason-1: 1 de julio de 2013 Jason-2: 1 de octubre de 2019 |
| Duración | 3 años (misión principal) |
| Misa en el lanzamiento | alrededor de 500 kg |
|---|---|
| Ergols | Hidracina |
| Control de actitud | Estabilizado en 3 ejes |
| Fuente de energía | Paneles solares |
| Energia electrica | 550 vatios (fin de vida útil) |
| Orbita | Terrestre baja |
|---|---|
| Altitud | 1.300 kilometros |
| Inclinación | 66,0 ° |
| Poseidón 2 | Altímetro de radar |
|---|---|
| JMR / AMR | Radiómetro |
| DORIS | Sistema de posicionamiento orbital |
| Posicionamiento | Receptor GPS |
| Retrorreflector | Láser |
Jason es una familia de tres satélites altimétricos por satélite desarrollados conjuntamente por la NASA y el CNES para estudiar la circulación oceánica y las interacciones entre los océanos y la atmósfera. El objetivo de estas misiones es mejorar los pronósticos de cambio climático y monitorear fenómenos oceánicos como El Niño o áreas de remolinos oceánicos . Para cumplir estos objetivos, estas naves llevan equipos que permiten medir la altura del mar con altísima precisión. Estos satélites, que tomaron el relevo de TOPEX / Poseidon , fueron puestos en órbita respectivamente en 2001 (Jason-1), 2008 ( Jason-2) y 2016 (Jason-3). Esta familia de satélites será reemplazada a partir de 2020 por un nuevo modelo Sentinel-6A financiado por la Agencia Espacial Europea .
Los satélites que circulan en órbita terrestre baja tienen una masa de unos 500 kg . Utilizan la plataforma PROTEUS para minisatélites desarrollada por CNES y Alcatel Space (ahora Thales Alenia Space ) construida en el Centro Espacial Cannes - Mandelieu .
Contexto: la continuación de la misión TOPEX / Poseidon
Lanzado en Agosto de 1992, TOPEX / Poseidon , desarrollado conjuntamente por la NASA y el CNES , es la primera misión espacial que proporciona una visión general de la circulación oceánica y sus intercambios con la atmósfera a través de la medición de la altura de los océanos de alta precisión. La misión es un éxito excepcional, pero es necesario desarrollar un reemplazo para completar la recopilación de datos a fin de tener series de tiempo largas para su integración en los modelos oceánicos y climáticos. TOPEX / Poseidon demuestra la viabilidad de medir el nivel de los océanos desde un satélite, la nueva misión ya no es experimental pero está operativa. Los gerentes de las dos agencias espaciales dieron su acuerdo en 1996 para una nueva misión pero, ante un clima económico deteriorado, impusieron como restricción que se redujera su costo.
Se implementan varias soluciones para lograr esto:
- Gracias a los avances tecnológicos, particularmente en el campo de la electrónica, se reduce considerablemente la masa de instrumentos y su consumo eléctrico. La masa del satélite se divide por 5.
- Los instrumentos se derivan de los instrumentos TOPEX / Poseidon.
- Se utiliza una plataforma PROTEUS genérica, producida en varias copias idénticas que permite limitar su coste.
| Satélite | TOPEX / Poseidón | Jason-1 |
|---|---|---|
| Masa de satélite | 2500 kilogramos | 500 kilogramos |
| Plataforma | 980 kilogramos | 270 kilogramos |
| Carga útil | 385 kilogramos | 125 kilogramos |
| Altímetro | 230 kilogramos | 55 kilogramos |
| Energia electrica | 1000 vatios | 450 vatios |
| Consumo de plataforma | 500 vatios | 300 vatios |
| Consumo de carga útil | 380 vatios | 147 vatios |
| Consumo de altímetro | 260 vatios | 78 vatios |
Los funcionarios estadounidenses y franceses eligieron a Jason , un héroe de la mitología griega famoso por haber emprendido una búsqueda marítima con una tripulación formada por fuertes personalidades (los argonautas ) como su nombre de bautismo para la nueva misión . Además de que el nombre se escribe igual en inglés y francés, el contexto de la búsqueda, el carácter multinacional del proyecto y el papel del mar están en el origen de esta elección.
Objetivos de las misiones de Jason
El principal objetivo de las misiones Jason es medir con gran precisión la altura de la superficie de los océanos con los siguientes objetivos:
- asegurar un servicio operativo proporcionando, menos de tres horas después de la medición, estimaciones de la altura de las olas y la velocidad del viento, así como una estimación preliminar del "relieve" del océano.
- Permitir la continuidad del sistema de altimetría espacial.
- estudiar los océanos y su influencia en el cambio climático.
- medir globalmente el nivel del mar y sus variaciones.
Los datos de Jason se procesan en el marco del programa europeo Mercator Ocean . Estas misiones espaciales forman parte del programa Earth Observing System , que incluye un conjunto de satélites de la NASA encargados de recolectar datos durante largos períodos sobre la superficie de la Tierra , la biosfera , la atmósfera terrestre y los océanos de la Tierra.
Principios de funcionamiento
El nivel del mar varía de su nivel medio según la ubicación y con el tiempo en función de la temperatura del agua, su salinidad y la presión atmosférica. Estas características son en sí mismas principalmente el resultado de fenómenos meteorológicos, así como de la presencia de corrientes oceánicas y remolinos. La altimetría satelital tiene como objetivo medir la altura instantánea del mar, es decir, la diferencia con su nivel medio mediante un radar a bordo de un satélite artificial . La onda de radar emitida por el satélite se refleja en la superficie del mar y se devuelve al satélite. Mide el tiempo de ida y vuelta y analiza la forma de onda recibida, permitiendo determinar respectivamente la distancia entre el satélite y la superficie del mar, así como la rugosidad de la superficie, que resulta de la altura de las olas. La altitud de la superficie del mar se deduce luego de la diferencia entre la altitud del satélite y la distancia medida.
Esta sencilla ecuación pone de relieve la importancia de realizar un cálculo de órbita muy preciso para determinar de forma inequívoca la altitud de la superficie del mar. Para ello, la altitud del satélite se calcula de forma extremadamente precisa a partir del seguimiento permanente de la trayectoria realizada desde el suelo. mediante el seguimiento de las estaciones . Además, los equipos de a bordo permiten alcanzar una precisión del orden de un centímetro: se trata de la telemetría láser , el sistema DORIS , las técnicas desarrolladas por el CNES y el uso de señales GPS . La medición del altímetro radar, por su parte, debe tener en cuenta los errores introducidos por la ionosfera y, en particular, la presencia de vapor de agua en la atmósfera. Estos fenómenos están determinados respectivamente por el uso de dos frecuencias de radar (de Jason-2) y la implementación de un radiómetro .
El conjunto de alturas del mar así determinado a lo largo de la trayectoria del satélite cada 6 a 7 km permite obtener una “imagen” de la superficie de los océanos. Por lo tanto, durante un período de varios años, el satélite altimétrico proporciona acceso a una cartografía en evolución de la superficie del océano con una precisión mejor que 5 cm .
-
El diagrama del satélite Jason-2.
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Los principios de funcionamiento de la altimetría satelital Jason-2.
Características técnicas
Los tres satélites Jason son minisatélites con una masa de aproximadamente 500 kg .
El satélite está formado por dos cubos superpuestos:
- El primero de dimensión: 954 x 954 x 1000 mm consta de la plataforma PROTEUS para minisatélite desarrollada por CNES y Alcatel Space . Esto incluye todas las servidumbres (telecomunicaciones, propulsión, energía, sistema de control de actitud, etc.). Los paneles solares están unidos a cada lado en la posición de almacenamiento en el lanzamiento.
- El segundo cubo (dimensión 954 x 954 x 1218 mm ) incluye todos los instrumentos utilizados para recolectar los datos. Las antenas del altímetro y el radiómetro están unidas a una de las caras y a su parte superior.
Plataforma
PROTEUS es una plataforma estabilizada de 3 ejes diseñada para misiones satelitales de órbita terrestre baja con una masa total de alrededor de 500 kg, incluidos 270 kg para la plataforma, excluidos los propulsores. Sus principales características son las siguientes:
- Dimensiones: cubo de 1 metro de lado.
- Energía: paneles solares con una superficie de 9,5 m 2 con un grado de libertad y que suministran 450 vatios para Jason-1 a 550 vatios para Jason-3 al final de la vida teórica.
- Control de actitud : el satélite se estabiliza en 3 ejes con una precisión de apuntado de 0,15 ° (Jason-3). Los sensores finos utilizados para determinar la orientación del satélite son dos buscadores de estrellas de tres ejes y tres girómetros de dos ejes. Los sensores gruesos son magnetómetros de tres ejes y 8 colectores solares con un campo óptico de 4 pies. La orientación se corrige mediante cuatro ruedas de reacción que se desaturan mediante magnetoacopladores .
- Propulsión: motores de cohetes con propulsores líquidos que queman hidracina con un Delta-v de unos 120 m / s . Masa de hidracina arrastrada 28 kg (Jason-3)
- Almacenamiento de datos: 500 megabits para datos de telemetría y 2 gigabits para datos científicos
- Telecomunicaciones en banda S con una velocidad máxima de 800 kilobits / s
- Vida útil: 3 años para consumibles, 5 años de resistencia al desgaste y a la radiación.
Carga útil
Los tres satélites Jason tienen cargas útiles ligeramente diferentes. Sin embargo, son comunes cinco instrumentos.
Se utilizan dos instrumentos para recopilar datos altimétricos:
- El altímetro Poseidón-2 : radar desarrollado por Thales Alenia Space mide la distancia entre la superficie del océano y el satélite. Es un radar de doble frecuencia (5,3 GHz en banda C y 13,575 GHz en banda Ku ) que mide la topografía de la superficie del océano, calcula la velocidad de las corrientes oceánicas y mide la altura y la velocidad de las olas. Poseidon-2 se deriva del instrumento Poseidon-1 instalado a bordo de TOPEX / Poseidon . Los principales cambios en comparación con este último son los siguientes. Tiene una segunda frecuencia en banda C que permite corregir los efectos de la ionosfera, se reduce el tamaño de la antena pero se aumenta la potencia de emisión, el sistema de generación de señal utiliza un chip que permite seleccionar la frecuencia de onda y tener un mejor control de la fase, el procesador utilizado está endurecido contra la radiación.
- El radiómetro de microondas JMR / AMR desarrollado por JPL mide las características de la atmósfera que influyen en los datos proporcionados por el altímetro. Para ello, mide el reflejo de las microondas en la superficie del océano en tres longitudes de onda:
- la emisión de 23,8 GHz mide la cantidad de vapor de agua presente en la columna de aire atravesada por las emisiones del radar.
- la emisión de 34 GHz proporciona la corrección a realizar en relación con las nubes que no producen precipitación .
- la emisión de 18,7 GHz permite medir la influencia del viento en la superficie del mar.
Tres equipos que permiten determinar con gran precisión la posición del satélite. Combinados con la medición del altímetro, estos datos permiten deducir la altura del nivel del mar:
- El sistema de seguimiento DORIS ( Doppler Orbitography and Radiopositioning Integrated by Satellite ) del CNES mide la distancia entre el satélite y las estaciones terrestres dedicadas.
- Un receptor GPS proporcionado por JPL,
- Una matriz de retrorreflectores láser (LRA ) también proporcionada por JPL.
- Instrumentos y equipos satelitales Jason-1
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El Poseidón Altímetro 2.
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El radiómetro JMR.
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El sistema Doris .
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El retrorreflector láser.
La misión Jason-1
Histórico
La reflexión sobre la misión Jason-1 comienza en Septiembre de 1993. EnDiciembre de 1996, La NASA y el CNES firman un memorando de entendimiento para dar seguimiento a la misión TOPEX / Poseidon que es desarrollada conjuntamente por las dos agencias espaciales. La plataforma PROTEUS está calificada enAgosto de 1998. La integración del satélite se completó en el otoño de 1999.
El segmento terrestre consta del centro PGGS ( Proteus Generic Ground Segment ) encargado de monitorear la plataforma, con sede en Toulouse, el centro de control satélite POCC (Project Operation Control Center) con sede en Pasadena ubicado en California y el centro SSALTO ( altimétrico y orbitográfico Multi-Mission Center ) ubicado en Toulouse y responsable de los cálculos de órbita y trayectoria. Las estaciones terrestres utilizadas para el intercambio de datos y el seguimiento por satélite se encuentran en Issus Aussaguel (CNES, Francia), Fairbanks en Alaska , Wallops Island ( Virginia ) y Hartebeesthoek (CNES, Sudáfrica ).
Realización de la misión
Jason-1 se lanza en 7 de diciembre de 2001desde la plataforma de lanzamiento de Vandenberg por un lanzador Delta II . El lanzador también coloca en órbita un segundo satélite TIMED con una masa equivalente a Jason-1. Jason-1 se coloca en una órbita baja de 1336 km con una inclinación orbital de 66,0 ° que atraviesa en 120 minutos. Cada 10 días después de 127 revoluciones, vuelve a emprender la misma trayectoria. Esta órbita limita sus observaciones a latitudes entre -66 ° y + 66 °.
Jason-1 se lanza mientras TOPEX / Poseidon todavía está activo, lo que permite, según lo deseado por los diseñadores de la misión, calibrar los instrumentos utilizando como referencia los datos proporcionados por TOPEX / Poseidon. Los dos satélites viajan la misma órbita con Jason-1 precediendo a TOPEX / Poseidon por un minuto. La fructífera comparación entre los datos de los dos satélites continuó durante 3 años. Jason-2, el sucesor de Jason-1 se lanzó el20 de junio de 2008mientras Jason-1 que reemplaza todavía está operativo. La superposición entre las dos misiones permite calibrar los instrumentos de Jason-2 con los de Jason-1 durante tres años. Endiciembre 2011, Jason-1 celebra su décimo aniversario. La misión de Jason-1 llega a su finJunio del 2013tras el fallo del segundo y último transmisor de radio. El satélite, colocado en una órbita relativamente alta, no debe entrar en la atmósfera durante 1000 años.
La misión Jason-2
Contexto
Jason-2, oficialmente OSTM / Jason-2 ( Ocean Surface Topography Mission ), toma el relevo del satélite TOPEX / Poseidon lanzado en 1992 y su sucesor Jason-1 lanzado en 2001 . Estos dos satélites recopilan datos para comprender mejor las interacciones entre las corrientes oceánicas y el clima. Muestran que los océanos absorben más del 80% del calor del calentamiento atmosférico; el resto es capturado por el aire, las superficies terrestres y el derretimiento de los glaciares. Con características cercanas a las de Jason-1, Jason-2 también es construido por Thales Alenia Space en las instalaciones de Cannes . Es capaz de medir el nivel global de los océanos con una precisión de 2 cm , la altura de las olas y la velocidad de los vientos. Cubre todo el planeta cada diez días.
Los cuatro socios franceses y estadounidenses de Jason-2 son:
- el CNES .
- EUMETSAT , socio del programa por primera vez.
- la NASA .
- la Administración Nacional Oceánica y Atmosférica (NOAA).
El director científico es el profesor Lee-Lueng Fu del Jet Propulsion Laboratory en Pasadena .
Realización de la misión
Jason-2 ( Ocean Surface Topography Mission u OSTM para la NASA ), se lanza el20 de junio de 2008por un lanzador United Launch Alliance Delta II 7320 desde la plataforma de lanzamiento Vandenberg en California . El satélite de 500 kg se coloca en su órbita a 1335 km en 55 minutos.
En julio 2017Tras la degradación de ciertos componentes críticos del satélite, el equipo de tierra decidió dejar la órbita para reducir los riesgos para los satélites operativos. Pero en su órbita ligeramente más baja, continúa operando con una frecuencia de revisita más espaciada pero con mejor resolución espacial. Estas nuevas condiciones operativas se utilizan para estudiar el campo gravitacional de las regiones marítimas y la cartografía del fondo marino. La misión termina en1 er de octubre de 2019después de más de 11 años de servicio operativo, que es casi cuatro veces la vida para la que está diseñado el satélite. Durante su misión, el satélite midió un aumento de 5 lo que el nivel general del mar, un fenómeno que refleja el cambio climático en curso. Se producen alrededor de 1 millón de conjuntos de datos y estos permiten la redacción de más de 2100 artículos científicos. Jason-2 mejora el pronóstico de la intensidad de los huracanes y proporciona información importante sobre los vientos y las olas del mar. La decisión de detener la misión se toma tras una importante degradación del sistema de suministro de energía. De acuerdo con la legislación sobre desechos espaciales, Jason-2 debe maniobrar fuera de la órbita de referencia altimétrica (1336 km e inclinación orbital de 66 °) y colocarse en una órbita de cementerio .
Especificidades tecnicas
El satélite Jason-2 lleva tres experimentos específicos:
- LPT ( Light Particle Telescope ) de la agencia Japan Aerospace Exploration (JAXA).
- Carmen-2 (dosímetro de radiación).
- T2L2 (Time transfer by laser link) del CNES , permitiendo la sincronización de relojes remotos con altísima precisión. El rendimiento de menos de un nanosegundo se obtiene de tres estaciones en el mundo, incluida la del CERGA en Grasse y su experiencia se desarrolló desde la década de 1980 con disparos láser en los retrorreflectores del vehículo lunar soviético Lunokhod y otros satélites de geodesia. orbita.
La misión Jason-3
Contexto
Jason-3 es prácticamente una copia de Jason-2. El CNES decidió la construcción24 de febrero de 2010. Está financiado por la NOAA de EE. UU., Por una suma de 69 millones de dólares estadounidenses durante los años 2011 a 2013, y proporciona el radiómetro de microondas y el lanzador .
Realización de la misión
El lanzamiento está programado para 21 de julio de 2015en el lanzador Falcon 9 de SpaceX desde el complejo 4 del sitio de lanzamiento de Vandenberg en California. El lanzamiento se pospuso varios meses a raíz de las dificultades encontradas por el lanzador de la empresa californiana. Jason-3 se lanza en17 de enero de 2016, a las 5:42 p.m. UT desde la plataforma de lanzamiento de Vandenberg en California por un lanzador Falcon 9.1.1. A las 21:20 UT, el centro de control recibe la confirmación de que los paneles solares están desplegados y que el satélite está operativo.
La continuación de las misiones de Jason: Sentinel-6 / Jason-CS
En 2009, la Comunidad Europea decidió integrar los objetivos previamente apoyados por los satélites Jason en su programa Copernicus . En este nuevo marco, está previsto construir dos satélites Sentinel-6 / Jason-CS (CS para Continuidad de Servicio ), el primero de los cuales se lanzará en 2020. Desde el punto de vista técnico, la plataforma utilizada es la implementada. .por satélites CryoSat (alrededor de 1.200 kg ) mientras que los instrumentos están cerca de los utilizados por la serie de satélites Jason. Esta es una solución de transición pendiente del desarrollo de la tecnología de interferómetro de altímetro de radar de apertura sintética que se probará como parte de la Misión de topografía oceánica de aguas superficiales, cuyo lanzamiento está programado para 2021.
Resumen de las misiones de Jason
| Caracteristicas | Jason-1 | Jason-2 / OSTM | Jason-3 |
|---|---|---|---|
| Fecha de lanzamiento | 7 de diciembre de 2001 | 20 de junio de 2008 | 17 de enero de 2016 |
| Identificador de COSPAR | 2001-055A | 2008-032A | 2016-002A |
| Lanzacohetes | Delta II | Halcón 9 1.1 | |
| Base de lanzamiento | Base de lanzamiento de Vandenberg | ||
| Fin de la misión | 1 er de julio de 2013 | 1 er de octubre de 2019 | |
| Instrumentos comunes | Altímetro Poseidon 2, radiómetro JMR, receptor GPS , Doris , retrorreflector láser | ||
| Instrumentos secundarios | Carmen-2, LPT, T2L2 | CARMEN-3, LPT | |
Notas y referencias
- (en) P. Escudier, G. Kunstmann, F. Parisot, R. Boain, T. Lafon, P. Hoze, S. Kaki, " Aviso + Newsletter 7: Jason sistema: presentación y progreso del Proyecto " , en Aviso , AVISO ,enero 2000
- (en) Michel Lefebvre, " Aviso Newsletter + 5: Una nueva expedición para Jason " en Aviso , AVISO ,Abril de 1997
- "Jason 1, sucesor de TOPEX / Poseidon ", en BT n o 1103, diciembre de 1998
- (en) " Jason-1 " , en EO Portal , European Space Agency (consultado el 17 de julio de 2016 )
- "Space: diseñado en Toulouse, el satélite Jason celebra su décimo aniversario", en ToulEco , 13 de diciembre de 2011, Space: diseñado en Toulouse, el satélite Jason celebra su décimo aniversario
- Christian Lardier, "Jason-2 debe lanzarse a mediados de junio de 2008", Air et Cosmos , n o 2086, 13 de julio de 2007
- "Thales Alenia Space entrega el satélite Jason-2 a California", 30 de abril de 2008, " Comunicado de prensa de Thales " ( Archivo • Wikiwix • Archive.is • Google • ¿Qué hacer? )
- El satélite franco-estadounidense Jason-2 vigilará los océanos , Le Figaro del 20 de junio de 2008, página 15
- Jean-Pierre Largillet, "Lanzamiento exitoso del satélite Jason-2, el observador de los océanos", en webtimemedias.com, 20 de junio de 2008, en línea www.webtimemedias.com
- " Jason-2 se retira después de once años de vigilancia oceánica " , CNES ,4 de octubre de 2019
- (in) " La misión satelital de monitoreo del océano termina después de 11 años exitosos " , NASA ,4 de octubre de 2019
- Gérard Tinelli, "Focus: Jason-2 clock set in the Grasse site", en Nice-Matin , 26 de julio de 2008
- Jean-Pierre Largillet, “Thales Alenia Space: contrato con CNES para Jason 3”, en WebTimeMedias , 24 de febrero de 2010, en línea www.webtimemedias.com
- Christian Lardier, "NOAA: $ 30 millones para Jason-3 en 2013", en Air & Cosmos , N o 2301, 24 de febrero de 2012
- Carta United States Space n o 482 del CNES , agosto de 2012
- Stefan Barensky, "First failure of Falcon 9", air-cosmos.com, 28/06/2015, [1]
- Philippe Escudier, " Sentinel-6 / Jason-CS " , en CNES , Agencia Espacial Europea ,18 de enero de 2016
- (in) " Sentinel-6 / Jason-CS " en EO Portal , European Space Agency (consultado el 17 de julio de 2016 )
Ver también
Bibliografía
- (fr) (en) Brigitte Thomas, Liliane Feuillerac ( CNES ), (traducción Vincent Boyd), "Jason 2: hacia una oceanografía operativa", en CNESMAG, N o 37,Abril de 2008.
Artículos relacionados
- Circulación oceánica
- Altimetría satelital
- TOPEX / Poseidon , predecesor de la serie Jason.
- T2L2 , experiencia tecnológica a bordo de Jason 2.
- PROTEUS , plataforma utilizada para satélites.
- Cannes - Mandelieu Space Center , fabricante de satélites.
enlaces externos
- Jason-1 , Jason-2 , Jason-3 en el sitio del CNES .
- Vea a Jason en la enciclopedia CASPWiki .
- (en) Jason-1 , Jason-2 , Jason-3 en el sitio EO Portal de la Agencia Espacial Europea .
- (en) Jason-1 , Jason-2 , Jason-3 en el sitio NASA / JPL .
- Aviso al sitio web de Aviso Altimetry, todo sobre altimetría, satélites y aplicaciones.
- (es) Curso de altimetría satelital .