ICESat

ICESat
Ilustracja
Inne nazwyIce, Cloud and Land Elevation Satellite
Indeks COSPAR2003-002A
ZaangażowaniNASA
Rakieta nośnaDelta II
Miejsce startuVandenberg Air Force Base, Stany Zjednoczone
Orbita (docelowa, początkowa)
Perygeum586 km
Apogeum594 km
Okres obiegu101 min
Nachylenie94°
Mimośród0,0013
Czas trwania
Początek misji13 stycznia 2003 00:45:00 UTC
Koniec misji11 listopada 2010
Powrót do atmosfery14 sierpnia 2013
Wymiary
Masa całkowita970 kg
Masa ładunku użytecznego298 kg

ICESat (Ice, Cloud and land Elevation Satellite) – misja satelitarna, której celem była przede wszystkim obserwacja lodowców na obszarach polarnych[1]. Jej badania obejmowały również pomiary wysokości i pionowego rozmieszczenia chmur, topografię terenu oraz wysokości roślinności. Przeprowadzona została w latach 2003–2010 przez NASA, jako część systemu obserwacji Ziemi. Satelita ICESat został wyniesiony w przestrzeń kosmiczną 13 stycznia 2003 roku. Jego orbita znajdowała się 600 km nad powierzchnią Ziemi, była prawie polarna i prawie kołowa, co umożliwiło obserwację Ziemi pomiędzy 86°N i 86°S. Misja została oficjalnie zakończona w sierpniu 2010 roku z powodu awarii instrumentu badawczego.

Misja dostarczyła danych umożliwiających np. określenie bilansu topnienia lodowców na Grenlandii[2][3], walidację informacji o zachmurzeniu[4], utworzenie globalnej mapy wysokości roślinności[5][6], czy ocenę takich numerycznych modeli terenu jak SRTM C-Band[7] i Aster(ang.)[8]. Pełna lista publikacji związanych z misją znajduje się na stronie NASA[9] i NSIDC[10].

Instrument badawczy

Instrumentem badawczym satelity ICESat był GLAS (Geoscience Laser Altimeter System) – pierwszy instrument typu LiDAR, obserwujący Ziemię z przestrzeni kosmicznej. Pracował on w dwóch zakresach fali elektromagnetycznej: 1064 nm (bliska podczerwień) i 532 nm (światło zielone). Instrument składał się z trzech jednakowych laserów, jednakże w danej chwili pracować mógł tylko jeden z nich. GLAS mierzył czas potrzebny emitowanemu impulsowi na przejście przez atmosferę, odbicie się od ewentualnych przeszkód (chmur, budynków, drzew itp.) i/lub powierzchni Ziemi i powrót do instrumentu. Połowa tego czasu pomnożona przez prędkość światła to odległość instrumentu od odbitego obiektu/powierzchni Ziemi. Technika pomiaru wymagała również dokładnej znajomości położenia instrumentu na orbicie oraz kąta pod jakim emitowany był impuls. Pierwsza informacja uzyskiwana była dzięki pomiarom GPS i SLR, druga między innymi przy użyciu żyroskopów i systemów śledzenia gwiazd. GLAS emitował impulsy z częstotliwością 40 Hz. Oświetlały one na powierzchni Ziemi obszary o średnicy około 70 m – tzw. plamki lasera (ang. laser footprint). Prędkość satelity na orbicie oraz częstotliwość instrumentu powodowały, że kolejne plamki lasera oddalone były od siebie średnio o 172 m.

Produkty misji

Dane z misji zebrane są w 15 tematycznych zbiorach. Można je pobrać za darmo ze strony amerykańskiej Narodowej Bazy Danych o Śniegu i Lodzie(NSIDC). Dostępne są w dwóch formatach – binarnym i HDF. NSIDC udostępnia na swojej stronie oprogramowanie i instrukcje do pracy na plikach w formacie binarnym. Format HDF może być obsługiwany np. przez komercyjne oprogramowanie obliczeniowe MATLab. W odnalezieniu plików zawierających pomiary na konkretnym obszarze pomóc może wyszukiwarka Reverb[11].

Dokładność pomiarów

NASA określa dokładność poziomą położenia środka plamki lasera w granicach 5-15 m – zmienia się ona w zależności od okresu w którym wykonywany był pomiar. Dokładność wyznaczania wysokości wewnątrz plamki lasera szacowana jest na lepszą niż 1 m jeżeli teren nie posiada dużego spadku. Dla obszarów o dużych spadkach błąd pomiaru wysokości nie powinien przekraczać 10m. Prace naukowe potwierdzają spełnienie tych dokładności[12].

ICESat-2

Badania prowadzone przez ICESat będą kontynuowane. W lipcu 2016 planowany jest start satelity ICESat-2. W okresie pomiędzy zakończeniem pracy przez ICESat i rozpoczęciem pomiarów przez ICESat-2 regiony polarne monitorowe będą przy użyciu samolotów w ramach operacji IceBridge. ICESat-2 skupi się przede wszystkim na kriosferze. Pomiarowi podlegać będzie również topografia terenu i wysokość roślinności. Misja nie będzie zajmowała się jednak zbieraniem danych o chmurach. Technika pomiaru pozostanie bez zmian, lecz ICESat-2 używać będzie ulepszonego instrumentu – ATLAS (Advanced Topographic Laser Altimeter System). Będzie miał on znacznie większą częstotliwość emisji impulsów (10 kHz), a plamki lasera na powierzchni Ziemi będą miały średnicę około 10 m.

Przypisy

  1. ↑ B.E. Schutz, H.J. Zwally, C.A. Shuman, D. Hancock, and J.P. DiMarzio, “Overview of the ICESat Mission”, Geophys. Res. Lett. 2005, vol. 32, no. 21
  2. ↑ H. J. Zwally, J. LI, A. C. Brenner, M. Beckley, H. G. Cornejo, J. DiMarzio, M. B. Giovinetto, T. A. Neumann, J. Robbins, J. L. Saba, D. Yi, W. Wang, Greenland ice sheet mass balance: distribution of increased mass loss with climate warming; 2003–07 versus 1992–2002, Journal of Glaciology 2011, vol. 57, no. 201, ss. 88-102
  3. ↑ J. P. DiMarzio. GLAS/ICESat 1 km Laser Altimetry Digital Elevation Model of Greenland. Boulder, Colorado USA: National Snow and Ice Data Center 2007.
  4. ↑ D. Wylie, E. Elronata, J. D. Spinhirne, S. P. Palm, A Comparison of Cloud Cover Statistics from the GLAS Lidar with HIRS, Journal of Climate, vol. 20
  5. ↑ M. Simard, N. Pinto, J. B. Fisher,A. Baccini, Mapping forest canopy height globally with spaceborne lidar, Journal of geophysical research 2011, vol. 116
  6. ↑ Q. Chen, Retrieving vegetation height of forests and woodlands over mountainous areas in the Pacific Coast region using satellite laser altimetry, Remote Sensing of Environment 2010, vol. 114, ss. 1610-1627
  7. ↑ C.C. Carabajal, and D.J. Harding, “ICESat validation of SRTM C-band digital elevation models”, Geophys. Res. Lett. 2005, vol. 32, no. 22
  8. ↑ C. C. Carabajal, “ASTER Global DEM ver. 2.0 evaluation using ICESat geodetic ground control”, ICESat/GSFC Validation Report, 2013
  9. ↑ NASA, ICESat, ICESat-2
  10. ↑ NSIDC
  11. ↑ Reverb. [dostęp 2014-03-30]. [zarchiwizowane z tego adresu (2014-04-03)].
  12. ↑ S. Tulski, Lidar w kosmosie, Geodeta 2014, nr 5, s. 15-17.

Media użyte na tej stronie

Icesat.jpg
Artist's impression of ICESat in orbit