Ландсат 8 - Landsat 8

Ландсат 8
Обсерватория Landsat Data Continuity Mission Test.jpg
Landsat 8 во время наземных испытаний
Тип миссииСпутниковые снимки
ОператорНАСА  / USGS
COSPAR ID2013-008A
SATCAT нет.39084
Интернет сайтhttps://landsat.gsfc.nasa.gov/landsat-8/
Продолжительность миссии5 лет (планируется)
10 лет (с топливом)
Прошло: 7 лет, 9 месяцев, 15 дней
Свойства космического корабля
АвтобусLEOStar-3
ПроизводительОрбитальные науки (премьер)
Ball Aerospace (OLI)
НАСА GSFC (МДП)
Стартовая масса2623 кг (5783 фунта)
Сухая масса1512 кг (3333 фунта)
Начало миссии
Дата запуска11 февраля 2013, 18:02:00 UTC
РакетаАтлас V 401 AV-035
Запустить сайтВанденберг, SLC-3E
ПодрядчикUnited Launch Alliance
Поступил в сервис30 мая 2013 года
Параметры орбиты
Справочная системаГеоцентрическая орбита [1]
РежимСолнечно-синхронная орбита
Высота705 км
Наклон98.22°
Период98,8 мин.
Нашивка Landsat 8 LDCM Mission Patch.png 

Ландсат 8 является Американец Наблюдение Земли спутниковое запущен 11 февраля 2013 года. Это восьмой спутник в Landsat программа; седьмой - успешно достигнет орбиты. Первоначально назывался Миссия Landsat Data Continuity (LDCM), это сотрудничество между НАСА и Геологическая служба США (USGS). НАСА Центр космических полетов Годдарда в Гринбелт, Мэриленд, обеспечила разработку, проектирование систем миссии и приобретение ракеты-носителя, в то время как Геологическая служба США обеспечила разработку наземных систем и будет проводить текущие операции миссии. Он состоит из камеры Оперативный наземный тепловизор (OLI) и тепловизионный инфракрасный датчик (TIRS), который можно использовать для изучения температуры поверхности земли и для изучения глобального потепления. [2]

Спутник был построен Корпорация орбитальных наук, который служил генеральный подрядчик для миссии.[3] Инструменты космического корабля были сконструированы Ball Aerospace & Technologies и НАСА Центр космических полетов Годдарда (GSFC),[4] и его запуск был заключен с United Launch Alliance.[5] В течение первых 108 дней на орбите LDCM прошел проверку и проверку НАСА, а 30 мая 2013 года операции были переданы из НАСА в USGS, когда LDCM был официально переименован в Landsat 8.[6]

Обзор миссии

Флот наблюдателей за Землей НАСА (включая Landsat 8).

С участием Ландсат 5 уйдя на пенсию в начале 2013 года, оставив Landsat 7 в качестве единственного спутника программы Landsat на орбите, Landsat 8 обеспечивает непрерывный сбор и доступность данных Landsat с использованием полезной нагрузки с двумя датчиками, Оперативный наземный тепловизор (OLI) и тепловизионный инфракрасный датчик (TIRS). Соответственно, эти два прибора собирают данные изображения для девяти коротковолновых диапазонов и двух длинноволновых тепловых диапазонов. Спутник был разработан с расчетным сроком службы 5 лет, но был запущен с достаточным количеством топлива на борту, чтобы обеспечить более десяти лет эксплуатации.

Landsat 8 состоит из трех основных задач и научных задач:

  • Сбор и архивирование данных мультиспектральных изображений среднего разрешения (пространственное разрешение 30 метров), обеспечивающих сезонный охват глобальных массивов суши на период не менее 5 лет.
  • Убедитесь, что данные Landsat 8 достаточно согласованы с данными предыдущих миссий Landsat с точки зрения геометрии сбора данных, калибровки, характеристик покрытия, спектральных характеристик, качества выходной продукции и доступности данных, чтобы можно было проводить исследования изменения земного покрова и землепользования с течением времени.
  • Распространять информационные продукты Landsat 8 среди широкой публики на недискриминационной основе и бесплатно для пользователя.[7]

Технические подробности

Снимок представляет собой спутниковый снимок орошаемых культур и Кахова. оросительный канал. Он был сделан 7 августа 2015 года спутником Landsat 8 (OLI). Изображение создается как составное изображение True Color, где R - красная полоса (0,64 - 0,67 мкм), G - зеленая полоса (0,53 - 0,59 мкм) и B - синяя полоса (0,45 - 0,51 мкм). Эта комбинация полос подходит для мониторинга урожая. Для подчеркивания характеристик изображение было увеличено с помощью панхроматической полосы. Также применялась нелинейная адаптивная процедура контрастирования.
Первое изображение со спутника Landsat 8. Район Форт Коллинз, Колорадо, США, и изображение отображается в естественных цветах с использованием спектральных полос 2 (синий), 3 (зеленый) и 4 (красный) Operational Land Imager (OLI).
Первое изображение со спутника Landsat 8. Район - Форт-Коллинз, Колорадо, США. Изображение получено с помощью оперативного наземного тепловизора (OLI) в спектральных диапазонах 3 (зеленый), 5 (ближний инфракрасный) и 7 (коротковолновый инфракрасный 2), отображаемые как синий, зеленый и красный соответственно.

Предоставляя изображения поверхности Земли и полярных регионов с умеренным разрешением от 15 до 100 метров, Landsat 8 работает в видимый, ближний инфракрасный, коротковолновый инфракрасный, и тепловой инфракрасный спектры. Landsat 8 снимает более 700 сцен в день, что больше по сравнению с 250 кадрами в день. Ландсат 7. Датчики OLI и TIRS будут видеть улучшенные радиометрические характеристики отношения сигнал / шум (SNR), позволяя 12-битное квантование данных, позволяя использовать больше битов для лучшей характеристики земного покрова.

Планируемые параметры для стандартных продуктов Landsat 8:[8]

  • Тип товара: Уровень 1Т (местность исправлена )
  • Формат вывода: GeoTIFF
  • Размер пикселя: 15 метров / 30 метров / 100 метров (панхроматический / мультиспектральный / тепловой)
  • Картографическая проекция: UTM (полярная стереография для Антарктиды)
  • Дата: WGS 84
  • Ориентация: север-вверх (карта)
  • Передискретизация: кубическая свертка
  • Точность:
    • OLI: круговая ошибка 12 метров, достоверность 90%
    • TIRS: круговая ошибка 41 метр, достоверность 90%

Космический корабль

Космический корабль Landsat 8 был построен Корпорация орбитальных наук по контракту с НАСА и использует стандарт Orbital LEOStar-3 спутниковый автобус. Компания Orbital отвечала за проектирование и производство автобуса для космического корабля Landsat 8, интеграцию поставляемых заказчиком приборов для полезной нагрузки и полное обсерваторическое тестирование, включая экологические и EMI / EMC.[9] Космический корабль обеспечивает питание, управление орбитой и ориентацией, связь и хранение данных для OLI и TIRS.

Все компоненты, за исключением силового модуля, установлены снаружи основной конструкции. Одна развертываемая солнечная батарея вырабатывает энергию для компонентов космического корабля и заряжает 125 ампер-час никель-водородный (Ni-H2) аккумулятор. Твердотельный регистратор данных на 3,14 терабит обеспечивает хранение данных на борту космического корабля и X-диапазон Антенна передает данные OLI и TIRS либо в реальном времени, либо воспроизводимые с регистратора данных. OLI и TIRS установлены на оптическом стенде в носовой части космического корабля.[10]

Датчики

Оперативный наземный тепловизор

Основная статья: Оперативный наземный тепловизор
Операция Land Imager Design

Ландсат 8 Оперативный наземный тепловизор (OLI) усовершенствован по сравнению с предыдущими датчиками Landsat и был построен по контракту с НАСА компанией Ball Aerospace & Technologies. OLI использует технологический подход, продемонстрированный датчиком Advanced Land Imager, установленным на экспериментальной станции НАСА. Наблюдение Земли-1 (ЭО-1) спутник. В приборе OLI используется датчик толкателя вместо того датчики Whiskbroom которые использовались на более ранних спутниках Landsat. Датчик с подвижной щеткой выравнивает массивы детекторов изображения вдоль фокальной плоскости Landsat 8, позволяя ему просматривать всю полосу обзора, 185 километров (115 миль) поперек поля зрения, а не перемещаться по полю зрения. Благодаря наличию более 7000 детекторов в спектральном диапазоне конструкция с подвижными щетками обеспечивает повышенную чувствительность, меньшее количество движущихся частей и улучшенную информацию о поверхности земли.

OLI собирает данные из девяти спектральных диапазонов. Семь из девяти полос соответствуют Тематический картограф (TM) и датчики Enhanced Thematic Mapper Plus (ETM +), установленные на более ранних спутниках Landsat, обеспечивают совместимость с историческими данными Landsat, а также улучшают возможности измерения. Будут собраны два новых спектральных диапазона: темно-синий прибрежный / аэрозольный диапазон и коротковолновый инфракрасный перистый канал, что позволит ученым измерять качество воды и улучшать обнаружение высоких и тонких облака.

Спектральные полосы OLI [11][нужна цитата ]
Спектральный диапазонДлина волныразрешениеСолнечное излучение
Группа 1 - прибрежная зона / аэрозоль0,433 - 0,453 мкм30 м2031 Вт / (м2мкм)
Группа 2 - Синий0,450 - 0,515 мкм30 м1925 Вт / (м2мкм)
Группа 3 - зеленый0,525 - 0,600 мкм30 м1826 Вт / (м2мкм)
Группа 4 - Красный0,630 - 0,680 мкм30 м1574 Вт / (м2мкм)
Band 5 - ближний инфракрасный0,845 - 0,885 мкм30 м955 Вт / (м2мкм)
Полоса 6 - коротковолновое инфракрасное излучение1,560 - 1,660 мкм30 м242 Вт / (м2мкм)
Группа 7 - коротковолновое инфракрасное излучение2,100 - 2,300 мкм30 м82,5 Вт / (м2мкм)
Полоса 8 - Панхроматическая0,500 - 0,680 мкм15 м1739 Вт / (м2мкм)
Группа 9 - Cirrus1,360 - 1,390 мкм30 м361 Вт / (м2мкм)

Тепловой инфракрасный датчик

Конструкция теплового инфракрасного датчика

Тепловой инфракрасный датчик (TIRS), созданный НАСА Центр космических полетов Годдарда, проводит тепловидение и поддерживает новые приложения, такие как эвапотранспирация измерения скорости для управления водными ресурсами. Фокальная плоскость TIRS использует арсенид галлия (GaAs) Инфракрасный фотодетектор с квантовой ямой массивы (известные как QWIP) для обнаружения инфракрасного излучения - впервые в программе Landsat. Данные TIRS будут зарегистрированы в данных OLI для создания 12-битных продуктов данных Landsat 8 с радиометрическими, геометрическими и скорректированными на рельеф местности.[8] Как и OLI, в TIRS используется конструкция датчика с толкающей щеткой с шириной захвата 185 км. Данные для двух длинноволновых инфракрасных диапазонов будут собираться с помощью TIRS. Это обеспечивает непрерывность данных с одним тепловым инфракрасным диапазоном Landsat 7 и добавляет второй.

Поскольку система TIRS стала поздним дополнением к спутнику Landsat 8, требования к расчетному сроку службы были смягчены, чтобы ускорить разработку датчика. Таким образом, расчетный срок службы TIRS составляет всего три года.

Спектральные диапазоны TIRS [11]
Спектральный диапазонДлина волныразрешение
Band 10 - длинноволновый инфракрасный10.30 - 11.30 мкм100 м
Группа 11 - длинноволновое инфракрасное излучение11,50 - 12,50 мкм100 м

Наземная система

Наземная система Landsat 8 выполняет две основные функции: управление спутником и управление данными миссии, отправляемыми со спутника. Спутниковое управление и контроль обеспечивается Оперативным центром миссии в Центр космических полетов Годдарда (НАСА). Команды отправляются из Оперативный центр миссии к спутнику через наземный сетевой элемент (GNE). Данные миссии со спутника передаются на приемные станции в Су-Фолс, Южная Дакота, Гилмор-Крик, Арканзас, и Свальбард, Норвегия. Оттуда данные отправляются через GNE в USGS Центр наблюдения за ресурсами Земли и науки (EROS) в Су-Фолс, где он попадает в систему обработки и архивирования данных.[12]

История

Первоначальные планы Landsat 8 требовали от НАСА закупки данных, соответствующих спецификациям Landsat 8, у коммерческой спутниковой системы; однако после оценки предложений, полученных от промышленности, НАСА отменило запрос предложений в сентябре 2003 года. В августе 2004 года меморандум от белый дом Управление научно-технической политики (OSTP) поручил федеральным агентствам разместить датчики типа Landsat на Национальная полярно-орбитальная оперативная спутниковая система для изучения окружающей среды (NPOESS) платформа. После оценки технической сложности этой задачи стратегия была скорректирована, и 23 декабря 2005 года OSTP выпустила меморандум, предписывающий НАСА внедрить Landsat 8 в виде беспилотного космического корабля с прибором, называемым Оперативный наземный тепловизор (OLI). В декабре 2009 года было принято решение добавить к полезной нагрузке миссии тепловизионный инфракрасный датчик (TIRS).[8]

Запуск

Landsat 8 запускает спутник Atlas V.

Спутник был запущен с борта Атлас 401 ракета-носитель с расширенным обтекателем полезной нагрузки.[13] Запуск состоялся 11 февраля 2013 г. в 18:02:00 UTC, с Космический стартовый комплекс Ванденберга 3 (SLC-3E) в База ВВС Ванденберг.[14] Спустя семьдесят восемь минут и тридцать секунд космический корабль отделился от разгонного блока Atlas V, успешно завершив запуск.[15]

Первые изображения с космического корабля были получены 18 марта 2013 г.[16] Landsat 8 присоединяется Ландсат 7 на орбите, обеспечивая увеличенное покрытие поверхности Земли.

Проблемы на орбите с TIRS

19 декабря 2014 года наземные диспетчеры обнаружили аномальные уровни тока, связанные с электроникой кодировщика Scene Select Mirror (SSM). Электроника SSM была отключена, прибор был направлен на надир, и данные TIRS были получены, но не обработаны. 3 марта 2015 года операторы переключили TIRS со стороны A на электронику стороны B, чтобы решить проблему с электроникой энкодера стороны A. 4 марта 2015 года система TIRS возобновила нормальную работу, а 7 марта 2015 года возобновился сбор данных номинальной калибровки черного тела и дальнего космоса.[17] 3 ноября 2015 года способность TIRS точно измерить местоположение зеркала выбора сцены (SSM) была скомпрометирована, и кодировщик был отключен.[18] В апреле 2016 года был разработан алгоритм компенсации выключенного кодировщика, и возобновилась передача данных.[19] В дополнение к этим проблемам, TIRS был запущен с аномалией рассеянного света, которая увеличивает заявленную температуру до 4 ° C в полосе 10 и до 8 ° C в полосе 11. В конце концов было установлено, что аномалия была вызвана выбросом. полевые отражения, отражающиеся от удерживающего кольца из металлического сплава, установленного чуть выше третьей линзы рефракционного телескопа TIRS с четырьмя линзами, и на фокальную плоскость TIRS.[20] В январе 2017 года был разработан алгоритм, позволяющий оценить количество рассеянного света и вычесть его из данных, уменьшив ошибку примерно до 1 Кельвина.

Смотрите также

использованная литература

  1. ^ «Ландсат 8 Орбита». Небеса выше. 28 мая 2016. Получено 28 мая 2016.
  2. ^ Ли и др. (2021) Дистанционное зондирование, эффект теплового острова и прогноз цен на жилье с помощью серии книг AutoML Advances in Intelligent Systems and Computing, том 1213, стр 113-118, https://link.springer.com/chapter/10.1007/978-3-030-51328-3_17
  3. ^ "Информационный бюллетень - Спутник для сбора изображений Земли LDCM" (PDF). Корпорация орбитальных наук. Получено 12 февраля 2013.
  4. ^ «Космический корабль LDCM». НАСА. Получено 12 февраля 2013. Эта статья включает текст из этого источника, который находится в всеобщее достояние.
  5. ^ «United Launch Alliance успешно запускает вторую полезную нагрузку НАСА всего за 12 дней». United Launch Alliance. 11 февраля 2013. Архивировано с оригинал 7 декабря 2013 г.. Получено 12 февраля 2013.
  6. ^ "Спутник Landsat 8 начинает наблюдение". НАСА. 30 мая 2013 г. Эта статья включает текст из этого источника, который находится в всеобщее достояние.
  7. ^ Геологическая служба США (июль 2012 г.). «Миссия по обеспечению непрерывности данных Landsat» (PDF). Сервисный центр Rolla Publishing. Получено 12 февраля 2013.
  8. ^ а б c Геологическая служба США. "История LDCM" (PDF). Получено 12 февраля 2013. Эта статья включает текст из этого источника, который находится в всеобщее достояние.
  9. ^ Корпорация орбитальных наук. "Информационный бюллетень LDCM" (PDF). Получено 12 февраля 2013.
  10. ^ НАСА. "Пресс-кит LDCM" (PDF). Получено 12 февраля 2013. Эта статья включает текст из этого источника, который находится в всеобщее достояние.
  11. ^ а б НАСА. "Брошюра миссии Landsat по обеспечению непрерывности данных" (PDF). Получено 12 февраля 2013. Эта статья включает текст из этого источника, который находится в всеобщее достояние.
  12. ^ «Наземная система Landsat 8». Landsat Science. Дата обращения: 3 января 2017. Эта статья включает текст из этого источника, который находится в всеобщее достояние.
  13. ^ Кребс, Гюнтер. «Атлас-5 (401)». Страница космоса Гюнтера. Получено 12 февраля 2013.
  14. ^ Рэй, Джастин (11 февраля 2013 г.). «Запуск ракеты Atlas 5 продолжает наследие Landsat». Космический полет сейчас. Получено 12 февраля 2013.
  15. ^ «Отчет о запуске Атласа - Центр состояния миссии». Космический полет сейчас. Получено 12 февраля 2013.
  16. ^ "Более пристальный взгляд на первую сцену LDCM". НАСА. 21 марта 2013 г. Эта статья включает текст из этого источника, который находится в всеобщее достояние.
  17. ^ «6 марта 2015 г. - датчик TIRS Landsat 8 возобновляет работу в штатном режиме». Архивировано из оригинал 25 июля 2018 г.. Получено 25 июля 2018. Эта статья включает текст из этого источника, который находится в всеобщее достояние.
  18. ^ «3 ноября 2015 г. - аномалия тока в зеркальном кодировщике при выборе сцены TIRS». Архивировано из оригинал 25 июля 2018 г.. Получено 25 июля 2018. Эта статья включает текст из этого источника, который находится в всеобщее достояние.
  19. ^ «12 апреля 2016 г. - Информация о предстоящей обработке Landsat 8 TIRS». Архивировано из оригинал 25 июля 2018 г.. Получено 25 июля 2018. Эта статья включает текст из этого источника, который находится в всеобщее достояние.
  20. ^ "Алгоритм теплового рассеянного света Landsat 8". Архивировано из оригинал 25 июля 2018 г.. Получено 25 июля 2018. Эта статья включает текст из этого источника, который находится в всеобщее достояние.

Джабвала, М .; Choi, K .; Waczynski, A .; La, A .; Сундарам, М .; Costard, E .; Джабвала, Ц .; Kan, E .; Kahle, D .; Foltz, R .; Boehm, N .; Hickey, M .; Sun, J .; Адачи, Т .; Costen, N .; Hess, L .; Facoetti, H .; Монтанаро, М. "Характеристики решеток фокальной плоскости QWIP для миссии NASA по обеспечению непрерывности данных Landsat", Труды SPIE, инфракрасные технологии и приложения XXXVII том. 8012 (1) апрель 2011 г. См. Также: https://www.usgs.gov/faqs/what-are-band-designations-landsat-satellites-0?qt-news_science_products=7#qt-news_science_products

внешние ссылки