Sentinel-4 - Sentinel-4

Sentinel-4
Fabricante Airbus Defense and Space
Operador Eumetsat
Formulários Observação da terra
Especificações
Tipo de nave espacial Satélite
Ônibus Meteosat Terceira Geração -S, ônibus Luxor
constelação 1
Massa de lançamento 3.600 kg (7.937 lb)
Dimensões 2,280 × 2,760 × 5,170 m (7,5 × 9,1 × 17,0 pés)
Poder 2.000 W
Vida de design 8,5
Produção
Status Em construção
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Sentinel-4 é uma missão europeia de observação da Terra desenvolvida para apoiar o Programa Copernicus da União Europeia de monitoramento da Terra. Ele se concentra no monitoramento de concentrações de gases traço e aerossóis na atmosfera para apoiar serviços operacionais que abrangem aplicações de qualidade do ar quase em tempo real, monitoramento de protocolo de qualidade do ar e monitoramento de protocolo climático. O objetivo específico do Sentinel-4 é dar suporte a isso com um grande tempo de revisita pela Europa.

O precursor Sentinel-5, Sentinel-5 e Sentinel-4 representa elementos complementares de uma constelação destinada a atender às necessidades do Serviço de Monitoramento da Atmosfera Copernicus (CAMS). O Sentinel-4 utilizará 2 instrumentos de carga útil integrados a bordo de um satélite Meteosat Third Generation Sounder (MTG-S) para observar principalmente a composição troposférica da atmosfera terrestre. Os dados serão recolhidos e disponibilizados ao programa Copernicus com o objetivo de contribuir para aplicações de qualidade do ar, como os Serviços de Atmosfera Copernicus, bem como a monitorização da qualidade do ar nas regiões da Europa e Norte de África. Tal como acontece com outros aspectos do programa Copernicus, a iniciativa Sentinel-4 é financiada principalmente pela UE e o design e desenvolvimento técnico foram colocados sob a responsabilidade da Agência Espacial Europeia (ESA).

O objetivo da missão, conforme declarado no site oficial da Agência Espacial Europeia, é observar a quantidade de partículas no ar acima da Europa e do Norte da África. Eles procuram monitorar compostos impactantes como O 3 (ozônio), NO 2 (dióxido de nitrogênio), SO 2 (dióxido de enxofre), HCHO (formaldeído) e muito mais. As informações recolhidas a partir do satélite serão então utilizadas para incutir leis europeias em seu próprio benefício.

Para a detecção e medição das características atmosféricas, dois instrumentos de carga útil foram projetados; o espectrômetro multiespectral ultravioleta e infravermelho próximo (S4 UVN) e o sonorizador infravermelho (S4 IRS). Os dois instrumentos serão embarcados em dois satélites Eumetsat Meteosat Third Generation Sounder (MTG-S) com lançamento previsto para 2023 e 2030.

Plataforma de satélite

Meteosat de terceira geração (MTG)

Como o nome sugere, o Meteosat Third Generation é a terceira geração de satélites meteorológicos e é desenvolvido pela Thales Alenia Space (TAS) sob a responsabilidade da Eumetsat e da ESA . É a 'próxima geração' para previsão numérica do tempo e previsão do tempo. A tecnologia de alta resolução e perfil sem precedentes proporcionará uma grande melhoria na confiabilidade da previsão do tempo a médio e longo prazo. A Eumetsat irá chefiar as operações do programa e também assegurar o fornecimento de dados meteorológicos e serviços a utilizadores europeus e internacionais e uma melhor capacidade de imagiologia para a comunidade científica.

“ O objetivo do sistema MTG é fornecer dados de observação contínua de alta resolução e parâmetros geofísicos do sistema terrestre derivados de medições diretas da radiação que ele emite e reflete usando sensores baseados em satélite de uma órbita geoestacionária. Graças aos avanços da tecnologia, o MTG, em comparação com o sistema MSG atual, também fornecerá uma ferramenta mais poderosa, contribuindo com melhorias significativas para o serviço existente com uma missão de imagem aprimorada e introduzindo novas missões de sondagem e relâmpago de uma órbita geoestacionária ”- a citação da publicação MTG produzida e publicada pela OHB System AG .

Satélite Meteosat Terceira Geração de Sonda (MTG-S)

Os satélites MTG-S constituem 2 dos 6 satélites da frota de satélites MTG. Os satélites MTG-S são montados em plataformas estabilizadas comuns de 3 eixos e são dedicados a aplicações de sondagem, incluindo a integração de cargas úteis de instrumentos S4 UVN e IRS. O MTG-S1 está planejado para ser lançado no início de 2023 e o MTG-S2 no final de 2030.

Instrumentos de carga útil

Espectrômetro multiespectral S4 UVN

O espectrômetro multiespectral UVN é um espectrômetro hiperespectral operando com bandas espectrais dentro do espectro de refletância solar. Para a parte UVVIS, a faixa está entre 305 nm a 500 nm com resolução de 0,5 nm e para a parte NIR a faixa é de 750 nm a 775 nm com resolução de 0,12 nm. Essas bandas funcionam em combinação com baixa sensibilidade de polarização e alta precisão radiométrica. O design do instrumento permite um tempo de revisão de varredura leste-oeste de aproximadamente 1 hora, cobrindo a maior parte da Europa e norte da África. Com cerca de 570 amostras espaciais na dimensão espacial leste-oeste, uma taxa de varredura correspondente (taxa de amostra espacial) de aproximadamente 8 km a cada 6 segundos é possível (cerca de 1,3 km / s).

Ao nascer do sol no Leste, o instrumento fará a varredura apenas da parte iluminada da Terra, permitindo um tempo total de varredura de menos de 1 hora. O mesmo se aplica ao oeste à noite. Durante o outono-inverno, a área de cobertura é deslocada 5 graus duas vezes, o que otimiza as áreas iluminadas, e durante o inverno-primavera, é invertida. O instrumento é implantado para o satélite MTG que estará em uma órbita terrestre geoestacionária (GEO) com longitude em torno de 0 graus em uma atitude na região de 36 mil km acima do equador. A implantação do satélite é otimizada e permitirá a radiância da Terra, bem como a irradiância do Sol e campos de visão térmicos, claros e livres de obstruções. Por design, por meio de outros componentes do satélite, outras luzes dispersas do Sol ou da Terra são reduzidas ao mínimo. Minimizar a luz difusa é muito importante no que diz respeito à classe deste instrumento, envolvendo o requisito de precisões de produto de dados de nível 1B e 2 onde a sensibilidade à luz difusa é muito alta. O satélite MTG-S realiza manobras Yaw-flip nos Equinócios para otimizar o ambiente térmico do instrumento. Através da disponibilidade de dois dispositivos acoplados carregados (CCDs) a bordo do instrumento, os elementos espectrais UV e NIR podem ser registrados separadamente. Cada CCD observa tanto a dimensão espectral quanto a dimensão espacial Norte-Sul. A sensibilidade de polarização da Terra do instrumento deve ser inferior a 1% com relação às condições orbitais GEO.

O instrumento também está equipado com 2 difusores solares que minimizarão as anomalias espectrais e espaciais e que, de outra forma, interfeririam na detecção e recuperação de gases residuais atmosféricos. O instrumento também é equipado com uma fonte de luz branca (WLS) de 5W como parte de seu conjunto de calibração.

Na faixa de UVVIS entre 315 nm e 500 nm, o erro de precisão espectral radiométrica relativo máximo em uma largura de janela espectral de 3 nm deve ser menor que 0,05%. A precisão radiométrica absoluta em vôo da radiância espectral da Terra e da irradiância do Sol deve ser melhor do que 3% com uma meta de 2%. Todos os valores se aplicam a um nível de confiança de um sigma . Conforme o instrumento envelhece no ambiente espacial, pode haver algumas limitações detectáveis ​​na precisão ao final da vida útil da missão Sentinel-4 atualmente esperada de 10 anos.

O UVN do S4 também é o primeiro espectrômetro espacial a usar grade de reflexão dielétrica. Este tipo de grade foi inicialmente desenvolvido para a manipulação de pulsos de laser, mas o Instituto Fraunhofer de Óptica Aplicada e Engenharia de Precisão em Jena, Alemanha, conseguiu converter o conceito para uso no espectrômetro Sentinel-4.

Sonda infravermelha (IRS)

O instrumento é um espectrômetro com transformada de Fourier . Sua tarefa será detectar a estrutura de gás atmosférico da Terra e retransmitir dados para o solo para uso em previsões meteorológicas mais precisas e confiáveis. OHB System AG é responsável pelo projeto, desenvolvimento, aquisição, AIT e entrega de dois modelos de voo (FM) do instrumento IRS. A carga útil do instrumento será implantada em dois satélites MTG-S, de forma semelhante ao instrumento S4-UVN.

O IRS é essencialmente um espectrômetro hiperespectral projetado para cobrir toda a Terra com a missão de fornecer dados de sondagem em duas bandas, Long Wave Infra Red (LWIR) 700 cm-1 - 1210 cm-1 e Mid Wave Infra Red (MWIR) 1600 - 2175 cm-1 com amostragem espectral de 0,625 cm-1. Perfis de circulação e distribuição do vapor de água atmosférico da Terra e temperaturas serão adquiridos e analisados ​​camada por camada. Isso permitirá uma visão mais aprofundada da composição complexa da atmosfera da Terra, bem como sua dinâmica. A amostragem espectral medirá os componentes de velocidade como parte da amostragem de dados para determinar esses perfis em altitudes variáveis ​​acima da superfície da Terra e com uma alta taxa de amostragem espacial e resolução temporal.

O instrumento IRS será capaz de escanear o círculo completo da Terra em 1 hora com dimensões de amostragem espacial de 4 km x 4 km da Órbita Terrestre Geoestacionária (GEO) do satélite hospedeiro Meteosat Terceira Geração Sounder (MTG-S). A alta taxa de amostragem é alcançada através do uso de um telescópio de alta resolução e conjunto de espelho de varredura operando na faixa espectral IV. Outras características de design do instrumento incluem a capacidade de executar cenários de observação a bordo de forma autônoma com informações de cenário pré-carregadas e calibração autônoma, incluindo vistas do corpo negro e do espaço profundo. O planejamento do cenário de observação também permitirá a operação contínua, incluindo a capacidade de evitar o sol.

A massa de IRS é de 460 kg, consumirá 736,0 W nominalmente e seu conjunto de detecção é crio-resfriado com temperatura de detector de 56K.

Referências

Bibliografia