Organizzazione |
NASA CNES |
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Costruttore | Thales Alenia Space |
Programma |
Sistema di osservazione della terra Mercator Ocean |
Campo | Studio sulla circolazione oceanica |
Numero di copie | 3 |
Stato | Operativo (Jason-3) |
Lanciare |
Jason-1: 7 dicembre 2001 Jason-2:20 giugno 2008 Jason-3: 17 gennaio 2016 |
Launcher |
Delta II Falcon 9 (Jason 3) |
Fine della missione |
Jason-1: 1 luglio 2013 Jason-2: 1 ottobre 2019 |
Durata | 3 anni (missione primaria) |
Messa al lancio | circa 500 kg |
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Ergols | Idrazina |
Controllo dell'atteggiamento | Stabilizzato su 3 assi |
Fonte di energia | Pannelli solari |
Energia elettrica | 550 watt (fine vita) |
Orbita | Bassa terrestre |
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Altitudine | 1.300 km |
Inclinazione | 66,0 ° |
Poseidone 2 | Altimetro radar |
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JMR / AMR | Radiometro |
DORIS | Sistema di posizionamento orbitale |
Posizionamento | Ricevitore GPS |
Catadiottro | Laser |
Jason è una famiglia di tre satelliti altimetrici satellitari sviluppati congiuntamente dalla NASA e dal CNES per studiare la circolazione oceanica e le interazioni tra gli oceani e l'atmosfera. L'obiettivo di queste missioni è migliorare le previsioni del cambiamento climatico e monitorare fenomeni oceanici come El Niño o aree di vortici oceanici . Per raggiungere questi obiettivi, questi veicoli spaziali trasportano apparecchiature che consentono di misurare l'altezza del mare con grande precisione.Questi satelliti, che hanno preso il posto di TOPEX / Poseidon , sono stati posti in orbita rispettivamente nel 2001 (Jason-1), 2008 (Jason -2) e 2016 (Jason-3). Questa famiglia di satelliti sarà sostituita dal 2020 da un nuovo modello Sentinel-6A finanziato dall'Agenzia spaziale europea .
I satelliti che circolano nell'orbita terrestre bassa hanno una massa di circa 500 kg . Utilizzano la piattaforma PROTEUS per minisatelliti sviluppata da CNES e Alcatel Space (ora Thales Alenia Space ) costruita nel Centro Spaziale di Cannes - Mandelieu .
Lanciato in Agosto 1992, TOPEX / Poseidon , sviluppato congiuntamente dalla NASA e dal CNES , è la prima missione spaziale a fornire una panoramica della circolazione oceanica e dei suoi scambi con l'atmosfera grazie a una misurazione molto precisa dell'altezza degli oceani. La missione è un successo eccezionale, ma è necessario sviluppare un sostituto per completare la raccolta dei dati in modo da avere serie temporali lunghe per la loro integrazione nei modelli oceanici e climatici. TOPEX / Poseidon dimostra la fattibilità di misurare il livello degli oceani da un satellite, la nuova missione non è più sperimentale ma è operativa. I responsabili delle due agenzie spaziali hanno dato il loro accordo nel 1996 per una nuova missione ma, di fronte a un clima economico deteriorato, hanno imposto come vincolo che il suo costo venisse ridotto.
Diverse soluzioni sono implementate per raggiungere questo obiettivo:
Satellitare | TOPEX / Poseidon | Jason-1 |
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Massa satellitare | 2.500 kg | 500 kg |
piattaforma | 980 kg | 270 kg |
Carico utile | 385 kg | 125 kg |
Altimetro | 230 kg | 55 kg |
Energia elettrica | 1000 watt | 450 watt |
Consumo della piattaforma | 500 watt | 300 watt |
Consumo di carico utile | 380 watt | 147 watt |
Consumo dell'altimetro | 260 watt | 78 watt |
Funzionari americani e francesi scelgono Jason , un eroe della mitologia greca famoso per aver intrapreso una ricerca marittima con un equipaggio composto da forti personalità (gli Argonauti ) come nome di battesimo per la nuova missione . Oltre al nome scritto nello stesso modo in inglese e in francese, il contesto della ricerca, il carattere multinazionale del progetto e il ruolo del mare sono all'origine di questa scelta.
L'obiettivo principale delle missioni Jason è misurare con grande precisione l'altezza della superficie degli oceani con i seguenti obiettivi:
I dati di Jason vengono elaborati nell'ambito del programma europeo Mercator Ocean . Queste missioni spaziali fanno parte del programma Earth Observing System , che comprende una serie di satelliti della NASA incaricati di raccogliere dati per lunghi periodi sulla superficie della Terra , la biosfera , l' atmosfera terrestre e gli oceani della Terra.
Il livello del mare varia dal suo livello medio a seconda del luogo e nel tempo a seconda della temperatura dell'acqua, della sua salinità e della pressione atmosferica. Queste caratteristiche sono esse stesse principalmente il risultato di fenomeni meteorologici, nonché la presenza di correnti oceaniche e vortici. L'altimetria satellitare mira a misurare l'altezza istantanea del mare, ovvero la differenza dal suo livello medio utilizzando un radar a bordo di un satellite artificiale . L'onda radar emessa dal satellite si riflette sulla superficie del mare e viene restituita al satellite. Questo misura il tempo di andata e ritorno e analizza la forma d'onda ricevuta, consentendo rispettivamente di determinare la distanza tra il satellite e la superficie del mare nonché la rugosità della superficie, che risulta dall'altezza delle onde. L'altitudine della superficie del mare viene quindi dedotta dalla differenza tra l'altitudine del satellite e la distanza misurata.
Questa semplice equazione evidenzia l'importanza di effettuare un calcolo dell'orbita molto preciso al fine di determinare in modo univoco l'altitudine della superficie del mare. A tale scopo l'altitudine del satellite viene calcolata in modo estremamente preciso dal tracciamento permanente della traiettoria effettuato dal suolo da stazioni di monitoraggio . Inoltre, le apparecchiature di bordo consentono di raggiungere una precisione dell'ordine di un centimetro: si tratta della telemetria laser , del sistema DORIS , delle tecniche sviluppate dal CNES e dell'utilizzo dei segnali GPS . La misura del radar altimetro deve da parte sua tener conto degli errori introdotti dalla ionosfera e della presenza in particolare di vapore acqueo nell'atmosfera. Questi fenomeni sono determinati rispettivamente dall'uso di due frequenze radar (da Jason-2) e dall'implementazione di un radiometro .
L'insieme delle altezze mare così determinato lungo la traiettoria del satellite ogni 6 a 7 km permette di ottenere una “immagine” della superficie degli oceani. Il satellite altimetrico consente quindi, nell'arco di diversi anni, di accedere ad una cartografia in evoluzione della superficie oceanica con una precisione migliore di 5 cm .
Il diagramma del satellite Jason-2.
I principi di funzionamento dell'altimetria satellitare Jason-2.
I tre satelliti Jason sono minisatelliti con una massa di circa 500 kg .
Il satellite è composto da due cubi sovrapposti:
PROTEUS è una piattaforma stabilizzata a 3 assi progettata per missioni satellitari in orbita terrestre bassa con una massa totale di circa 500 kg, di cui 270 kg per la piattaforma esclusi i propellenti. Le sue caratteristiche principali sono le seguenti:
I tre satelliti Jason hanno carichi utili leggermente diversi. Tuttavia, cinque strumenti sono comuni.
Per la raccolta dei dati altimetrici vengono utilizzati due strumenti:
Tre apparecchiature che consentono di determinare con grande precisione la posizione del satellite. Questi dati, uniti alla misura dell'altimetro, permettono di dedurre l'altezza del livello del mare:
L' altimetro Poseidon 2.
Il radiometro JMR.
Il sistema Doris .
Il retroriflettore laser.
La riflessione sulla missione Jason-1 inizia tra Settembre 1993. NelDicembre 1996, NASA e CNES firmano un memorandum d'intesa per dare seguito alla missione TOPEX / Poseidon che è sviluppata congiuntamente dalle due agenzie spaziali. La piattaforma PROTEUS è qualificata inAgosto 1998. L'integrazione del satellite è stata completata nell'autunno del 1999.
Il segmento di terra è composto dal centro PGGS ( Proteus Generic Ground Segment ) responsabile del monitoraggio della piattaforma, con sede a Tolosa, dal centro di controllo satellitare POCC (Project Operation Control Center) con sede a Pasadena situato in California e dal centro SSALTO ( altimetrico e Orbitografia Multi-Missione) Center ) con sede a Tolosa e responsabile dei calcoli dell'orbita e della traiettoria. Le stazioni terrestri utilizzate per lo scambio di dati e il tracciamento satellitare si trovano a Issus Aussaguel (CNES, Francia), Fairbanks in Alaska , Wallops Island ( Virginia ) e Hartebeesthoek (CNES, Sud Africa )
Jason-1 viene lanciato il 7 dicembre 2001dalla rampa di lancio di Vandenberg da un lanciatore Delta II . Il lanciatore posiziona anche un secondo satellite TIMED con una massa equivalente a Jason-1 in orbita . Jason-1 è posto in un'orbita bassa di 1336 km con un'inclinazione orbitale di 66,0 ° che attraversa in 120 minuti. Ogni 10 giorni dopo 127 giri riprende la stessa traiettoria. Questa orbita limita le sue osservazioni a latitudini comprese tra -66 ° e + 66 °.
Viene lanciato Jason-1 mentre è ancora attivo TOPEX / Poseidon che permette, come desiderato dai progettisti della missione, di calibrare gli strumenti utilizzando come riferimento i dati forniti da TOPEX / Poseidon. I due satelliti percorrono la stessa orbita con Jason-1 che precede TOPEX / Poseidon di un minuto. Il fruttuoso confronto tra i dati dei due satelliti è proseguito per 3 anni. Jason-2, il successore di Jason-1 è stato lanciato20 giugno 2008mentre Jason-1 che sostituisce è ancora operativo. La sovrapposizione tra le due missioni permette di calibrare gli strumenti di Jason-2 con quelli di Jason-1 per tre anni. Neldicembre 2011, Jason-1 celebra il suo decimo anniversario. La missione di Jason-1 volge al termineGiugno 2013in seguito al guasto del secondo e dell'ultimo trasmettitore radio. Il satellite, posto in un'orbita relativamente alta, non deve entrare nell'atmosfera per 1000 anni.
Jason-2, ufficialmente OSTM / Jason-2 ( Ocean Surface Topography Mission ), subentra al satellite TOPEX / Poseidon lanciato nel 1992 e il suo successore Jason-1 lanciato nel 2001 . Questi due satelliti raccolgono dati per comprendere meglio le interazioni tra le correnti oceaniche e il clima. Mostrano che gli oceani assorbono più dell'80% del calore dal riscaldamento atmosferico; il resto viene catturato dall'aria, dalle superfici terrestri e dai ghiacciai che si sciolgono. Con caratteristiche vicine a quelle di Jason-1, Jason-2 è anche costruito da Thales Alenia Space presso lo stabilimento di Cannes . È in grado di misurare il livello globale degli oceani con una precisione di 2 cm , l'altezza delle onde e la velocità dei venti. Copre l'intero pianeta ogni dieci giorni.
I quattro partner francesi e americani di Jason-2 sono:
Il direttore scientifico è il professor Lee-Lueng Fu del Jet Propulsion Laboratory di Pasadena .
Jason-2 ( Ocean Surface Topography Mission o OSTM per la NASA ), viene lanciato il20 giugno 2008da un lanciatore United Launch Alliance Delta II 7320 dalla rampa di lancio di Vandenberg in California . Il satellite da 500 kg viene posto nella sua orbita a 1335 km in 55 minuti.
Nel luglio 2017, a seguito del degrado di alcuni componenti critici del satellite, il team di terra ha deciso di lasciare l'orbita per ridurre i rischi per i satelliti operativi. Ma nella sua orbita leggermente inferiore, continua a funzionare con una frequenza di rivisitazione più spaziata ma con una migliore risoluzione spaziale. Queste nuove condizioni operative vengono utilizzate per studiare il campo gravitazionale delle regioni marittime e la mappatura dei fondali marini. La missione finisce1 ° ottobre 2019dopo più di 11 anni di servizio operativo, che è quasi quattro volte la vita per cui il satellite è stato progettato. Durante la sua missione, il satellite ha misurato un innalzamento di 5 quello del livello generale del mare, fenomeno che riflette il cambiamento climatico in atto. Vengono prodotti circa 1 milione di set di dati e questi consentono la scrittura di oltre 2.100 articoli scientifici. Jason-2 migliora la previsione dell'intensità degli uragani e fornisce importanti informazioni sui venti e le onde del mare. La decisione di interrompere la missione viene presa a seguito di un grave degrado del sistema di alimentazione. In conformità con la legislazione sui detriti spaziali, Jason-2 deve manovrare fuori dall'orbita di riferimento altimetrica (1336 km e inclinazione orbitale di 66 °) ed essere posizionato in un'orbita del cimitero .
Il satellite Jason-2 trasporta tre esperimenti specifici:
Jason-3 è praticamente una copia di Jason-2. Il CNES ha deciso la costruzione24 febbraio 2010. È finanziato dalla NOAA statunitense, per un importo di 69 milioni di dollari negli anni dal 2011 al 2013, fornendo il radiometro a microonde e il lanciatore .
Il lancio è previsto per 21 luglio 2015sul lanciatore Falcon 9 da SpaceX dal 4 complesso del sito di lancio di Vandenberg in California. Il lancio è stato posticipato di diversi mesi a seguito delle difficoltà incontrate dal lanciatore dell'azienda californiana. Jason-3 viene lanciato17 gennaio 2016, alle 17:42 UT dalla rampa di lancio di Vandenberg in California da un lanciatore Falcon 9.1.1. Alle 21:20 UT, il centro di controllo riceve la conferma che i pannelli solari sono installati e che il satellite è operativo.
Nel 2009, la Comunità Europea ha deciso di integrare nel suo programma Copernicus gli obiettivi precedentemente sostenuti dai satelliti Jason. In questo nuovo framework, è prevista la realizzazione di due satelliti Sentinel-6 / Jason-CS (CS for Continuity of Service ), il primo dei quali sarà lanciato nel 2020. Da un punto di vista tecnico, la piattaforma utilizzata è quella implementata dai satelliti CryoSat (circa 1.200 kg ) mentre gli strumenti sono vicini a quelli utilizzati dalla serie di satelliti Jason. Si tratta di una soluzione transitoria in attesa dello sviluppo della tecnologia dell'interferometro radar altimetro ad apertura sintetica da testare nell'ambito della missione Surface Water Ocean Topography, che dovrebbe essere lanciata nel 2021.
Caratteristiche | Jason-1 | Jason-2 / OSTM | Jason-3 |
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Data di rilascio | 7 dicembre 2001 | 20 giugno 2008 | 17 gennaio 2016 |
Identificatore COSPAR | 2001-055A | 2008-032A | 2016-002A |
Launcher | Delta II | Falcon 9 1.1 | |
Base di lancio | Base di lancio di Vandenberg | ||
Fine della missione | 1 ° luglio 2013 | 1 ° ottobre 2019 | |
Strumenti comuni | Altimetro Poseidon 2, radiometro JMR, ricevitore GPS , Doris , catadiottro laser | ||
Strumenti secondari | Carmen-2, LPT, T2L2 | CARMEN-3, LPT |