Landsat-8

Эта статья находится на начальном уровне проработки, в одной из её версий выборочно используется текст из источника, распространяемого под свободной лицензией
Материал из энциклопедии Руниверсалис
Landsat-8
Наземное тестирование LDCMНаземное тестирование LDCM
Заказчик Соединённые Штаты Америки NASA, USGS
Производитель Соединённые Штаты Америки Orbital Sciences
Ball Aerospace (инструменты)
Задачи Дистанционное зондирование Земли
Спутник Земля
Стартовая площадка Соединённые Штаты Америки База Ванденберг, SLC-3E
Ракета-носитель «Aтлас-5 401»
Запуск 2013-02-11 18:02.536 UTC
Длительность полёта 11 лет 8 месяцев 25 дней
NSSDCA ID 2013-008A
SCN 39084
Технические характеристики
Масса 2623 кг (1512 кг без топлива)
Размеры 3 × 3 × 4,8 м
Мощность 1351 Вт
Срок активного существования 5—10 лет
Элементы орбиты
Тип орбиты солнечно-синхронная, приполярная
Эксцентриситет 0,0011286
Наклонение 98,2°
Период обращения 98,9 минут
Интервал повторения 16 суток
Опорная система WRS-2
Высота орбиты 705 км
Целевая аппаратура
OLI изображающий спектро­метр[англ.] видимого (5 кана­лов) и ближнего ИК-диапазона (4 кана­ла); разрешение 15 м для пан­хрома­тичес­кого кана­ла и 30 м для остальных
TIRS камера дальнего ИК-диапазона (10,30—Шаблон:Zwsp12,50 мкм); разрешение 100 м
Транспондеры X-диапазон
Пространственное разрешение 15—30 м для видимого и ближнего ИК, 100 м для дальнего ИК
Бортовая память 3,14 Тбит (SSD)
landsat.gsfc.nasa.gov

Landsat-8 — американский спутник дистанционного зондирования Земли, восьмой в рамках программы Landsat (седьмой выведенный на орбиту). Изначально назывался Landsat Data Continuity Mission (LDCM), создан совместно NASA и USGS. Выведен на орбиту 11 февраля 2013 года.

Спутник был построен на базе платформы LEOStar-3 компанией Orbital Sciences Corporation[1]. Полезная нагрузка космического аппарата создана компанией Ball Aerospace и Центром космических полётов Годдарда (NASA)[2], запуск произведен United Launch Alliance[3].

Приблизительно 100 дней после вывода LDCM проходил настройку и проверку и находился под управлением NASA. 30 мая 2013 года, после завершения проверок LDCM был передан под управление USGS и получил официальное обозначение Landsat 8[4].

Запуск

Запуск LDCM при помощи ракеты-носителя «Атлас-5».

Спутник был запущен 11 февраля 2013 года при помощи ракеты-носителя Атлас-5 401[5]. Запуск произошёл в 18:02 UTC, на комплексе SLC-3E, базы Ванденберг[6]. Через 78,5 минут после запуска космический аппарат отделился от верхней ступени, завершив выход на орбиту[7].

LDCM вышел на орбиту, близкую к орбите Landsat-7.

История

23 декабря 2005 года Управление научной и технической политики[англ.] исполнительного офиса Президента США издало меморандум, согласно которому NASA должно реализовать Landsat-8 в виде независимого искусственного спутника Земли с нагрузкой в виде Operational Land Imager (OLI)[8].

В декабре 2009 года в проект был добавлен второй телескоп Thermal InfraRed Sensor (TIRS)[8].

Первые изображения со спутника были получены 18 марта 2013 года[9].

Миссия

После выключения Landsat-5 в начале 2013 года, Landsat-7 оставался единственным действующим спутником программы Landsat. Спутник Landsat-8 продолжает получение данных для программы, используя два набора инструментов, Operational Land Imager (OLI) и Thermal InfraRed Sensor (TIRS). Первый набор получает изображения в 9 диапазонах видимого света и ближнего ИК, второй набор — в 2 диапазонах дальнего (теплового) ИК. Спутник рассчитан на срок активного существования в 5,25 лет, однако запас топлива позволяет использовать его до 10 лет.

Основные научные задачи Landsat-8:

  • Сбор и сохранение многоспектральных изображений среднего разрешения (30 метров на точку) в течение не менее чем 5 лет;
  • Сохранение геометрии, калибровки, покрытия, спектральных характеристик, качества изображений и доступности данных на уровне, аналогичном предыдущим спутникам программы Landsat;
  • Бесплатное распространение изображений, полученных с помощью Landsat-8[10].

Оборудование

Одно из первых изображений с Landsat-8. Fort Collins, Колорадо, США. Естественные цвета (Operational Land Imager, каналы 2 (синий), 3 (зелёный) и 4 (красный).
Одно из первых изображений с Landsat-8. Fort Collins, Колорадо, США. Искусственные цвета (OLI). Каналы 3 (зелёный), 5 (ближний ИК 1) и 7 (ближний ИК 2) изображены соответственно как синий, зелёный и красный.

Landsat-8 получает изображения в видимом диапазоне волн, в ближнем ИК и в дальнем ИК, с разрешением снимков от 15 до 100 метров на точку. Производится съемка суши и полярных регионов. В сутки снимается порядка 400 сцен (у предыдущего Landsat-7 было всего 250 сцен в день). Сенсоры OLI и TIRS имеют более высокое отношение сигнал-шум (SNR) и позволяют снимать до 12 бит на точку.

Параметры продукции Landsat-8[8]

  • Уровень обработки: 1T (коррекция рельефа)
  • Формат изображений: GeoTIFF
  • Размер пикселя: 15 метров / 30 метров / 100 метров (панхроматический / мультиспектральный / дальний ИК-канал, соответственно)
  • Проекция: UTM, также полярная стереографическая для Антарктиды
  • Система координат: WGS 84
  • Точность позиционирования:
    • OLI: КВО 12 метров (90 %)
    • TIRS: КВО 41 метр (90 %)

Космический аппарат

Landsat-8 собран компанией Orbital Sciences Corporation по контракту от NASA на базе собственной платформы Orbital LEOStar-3. Orbital отвечает за проектирование и изготовление платформы Landsat-8, интеграцию с полезной нагрузкой и тестирование спутника[11]. Платформа предоставляет питание, управление орбитой и высотой, связь и системы хранения данных для OLI и TIRS.

Все компоненты, за исключением двигателей и систем ориентации, закреплены снаружи корпуса платформы. Для питания используются раскрывающиеся солнечные батареи и бортовой аккумулятор NiH2 на 125 ампер-часов. Для хранения данных установлен твердотельный накопитель (флеш-память) объёмом 3.14 терабит (порядка 0,4 терабайт). Передача данных как напрямую с OLI и TIRS, так и с накопителя производится с помощью трансмиттера X-диапазона. Инструменты OLI и TIRS закреплены на переднем конце космического аппарата[12].

Operational Land Imager (OLI)

Устройство Operation Land Imager

Набор инструментов Operational Land Imager (OLI) является основным на спутнике. Создан в рамках контракта NASA в компании Ball Aerospace. OLI использует подход, ранее опробованный на экспериментальном спутнике NASA, EO-1 (инструмент Advanced Land Imager). В OLI используется схема pushbroom, тогда как в более ранних аппаратах Landsat использовалась схема whiskbroom. В схеме pushbroom используются длинные линейные массивы фотодатчиков, снимающие сразу всю ширину поля зрения спутника — 185 километров, тогда как в whiskbroom использовались небольшое количество фотоприёмников и дополнительное сканирующее зеркало. Новая схема требует применения более 6,5 тысяч детекторов для каждого спектрального канала (и 13 тысяч для панхроматического), однако имеет более высокое время экспонирования (4 мс вместо 10 мкс на ETM+) и как следствие большую чувствительность, кроме того в ней используется меньшее количество движущихся частей[13].

OLI работает в 9 спектральных диапазонах, семь из которых близки к тем, которые использовались в более ранних инструментах Thematic Mapper (TM) и Enhanced Thematic Mapper Plus (ETM+) с предыдущих спутников Landsat, за счет чего обеспечивается преемственность и совместимость с ранее накопленным массивом данных Landsat. Добавлено два новых диапазона, канал 1 (темно-синий и фиолетовый) для изучения прибрежных вод и аэрозолей и канал 9 (ближний ИК) для упрощения поиска облаков на снимках.

В фокальной плоскости Operational Land Imager установлено 14 модулей Focal Plane Modules, в каждом модуле установлено 10 линейных сенсоров различных диапазонов (один из сенсоров закрыт от света непрозрачным фильтром и используется для калибровки ИК-сенсоров)[13].

Телескоп OLI состоит из 4 неподвижных зеркал[13].

Диапазоны OLI[14]
Спектральный канал Длины волн Разрешение (на один пиксель)
Канал 1 — побережья и аэрозоли (Coastal / Aerosol, New Deep Blue) 0,433—0,453 мкм 30 м
Канал 2 — синий (Blue) 0,450—0,515 мкм 30 м
Канал 3 — зелёный (Green) 0,525—0,600 мкм 30 м
Канал 4 — красный (Red) 0,630—0,680 мкм 30 м
Канал 5 — ближний ИК (Near Infrared, NIR) 0,845—0,885 мкм 30 м
Канал 6 — ближний ИК (Short Wavelength Infrared, SWIR 2) 1,560—1,660 мкм 30 м
Канал 7 — ближний ИК (Short Wavelength Infrared, SWIR 3) 2,100—2,300 мкм 30 м
Канал 8 — панхроматический (Panchromatic, PAN) 0,500—0,680 мкм 15 м
Канал 9 — перистые облака (Cirrus, SWIR) 1,360—1,390 мкм 30 м

Thermal InfraRed Sensor (TIRS)

Устройство Thermal Infrared Sensor

Инструмент Thermal InfraRed Sensor (TIRS) был создан в центре NASA Goddard Space Flight Center и предназначен для получения изображений в дальнем ИК. В фокальной плоскости TIRS установлены фотодатчики Quantum Well Infrared Photodetector[англ.] (QWIP) на базе GaAs[8]. Инструмент TIRS использует тот же принцип получения изображений pushbroom, что и OLI, и также имеет полосу обзора в 185 километров. Получение изображений происходит в двух каналах, 10 и 11, которые, совместно, работают в том же диапазоне, что и канал TIR на более ранних спутниках программы Landsat. Из-за того, что решение о добавлении TIRS в состав Landsat-8 принималось относительно поздно и для упрощения проектирования, TIRS имеет запланированное время работы 3 года.

Фокальная сборка TIRS, состоящая из 3 модулей, охлаждается до 43 кельвинов при помощи криогенератора, работающего по циклу Стирлинга[15][16].

Инфракрасный телескоп TIRS использует 4 линзы, изготовленные из германия и селенида цинка[13]. Телескоп охлаждается до 185 кельвинов за счет излучения тепла с специального радиатора[16].

Диапазоны TIRS[14]
Спектральный канал Длины волн Разрешение (размер 1 пикселя)
Канал 10 — дальний ИК (Long Wavelength Infrared, TIR1) 10,30 — 11,30 мкм 100 м
Канал 11 — дальний ИК (Long Wavelength Infrared, TIR2) 11,50 — 12,50 мкм 100 м

См. также

Примечания

  1. ↑ Fact Sheet — LDCM Earth Image Collection Satellite. Orbital Sciences Corporation. Дата обращения: 12 февраля 2013. Архивировано 1 мая 2013 года.
  2. ↑ LDCM Spacecraft. NASA. Дата обращения: 12 февраля 2013. Архивировано 1 мая 2013 года.
  3. ↑ United Launch Alliance Successfully Launches Second NASA Payload in Just 12 Days (недоступная ссылка). United Launch Alliance (11 February 2013). Дата обращения: 12 февраля 2013. Архивировано 1 мая 2013 года.
  4. ↑ Landsat 8 Satellite Begins Watch. NASA (30 мая 2013). Архивировано 16 июня 2013 года.
  5. ↑ Krebs, Gunter Atlas-5(401). Gunter's Space Page. Дата обращения: 12 февраля 2013. Архивировано 1 мая 2013 года.
  6. ↑ Ray, Justin Atlas 5 rocket launch continues legacy of Landsat. Spaceflight Now (11 February 2013). Дата обращения: 12 февраля 2013. Архивировано 1 мая 2013 года.
  7. ↑ Atlas Launch Report - Mission Status Center. Spaceflight Now. Дата обращения: 12 февраля 2013. Архивировано 1 мая 2013 года.
  8. ↑ 8,0 8,1 8,2 8,3 U.S. Geological Service LDCM History. Дата обращения: 12 февраля 2013. Архивировано 16 июня 2013 года.
  9. ↑ A Closer Look at LDCM's First Scene. NASA (03.21.13). Архивировано 1 мая 2013 года.
  10. ↑ U.S. Geological Survey Landsat Data Continuity Mission. Rolla Publishing Service Center (July 2012). Дата обращения: 12 февраля 2013. Архивировано 16 июня 2013 года.
  11. ↑ Orbital Sciences Corporation LDCM Fact Sheet. Дата обращения: 12 февраля 2013. Архивировано 1 мая 2013 года.
  12. ↑ NASA LDCM Press Kit. Дата обращения: 12 февраля 2013. Архивировано 16 июня 2013 года.
  13. ↑ 13,0 13,1 13,2 13,3 Landsat-8 / LDCM (Landsat Data Continuity Mission). eoPortal, ESA. Дата обращения: 16 июня 2013. Архивировано 25 октября 2014 года.
  14. ↑ 14,0 14,1 NASA Landsat Data Continuity Mission Brochure. Дата обращения: 12 февраля 2013. Архивировано 16 июня 2013 года.
  15. ↑ http://link.aip.org/link/?APCPCS/1434/147/1 (недоступная ссылка) «flight Stirling-cycle mechanical cryocooler for the Thermal Infrared Sensor (TIRS)»
  16. ↑ 16,0 16,1 TIRS Progress Summary. June 17, 2010 (недоступная ссылка). Дата обращения: 16 июня 2013. Архивировано 2 июля 2013 года.

Ссылки

Источник — https://xn--h1ajim.xn--p1ai/index.php?title=Landsat-8&oldid=18374047