Sentinel-3

Sentinel 3 on Euroopa Liidu Copernicuse programmi Maa seire missioon ookeanide ja maismaa kaugseireks.Tegemist on Copernicuse programmi kõige keerukama missiooniga. Programmi täidab konstellatsioon kolmest tehiskaaslasest: Sentinel 3A, 3B ja 3C. See on maa seire programmide ERS, ENVISAT ja SPOT jätkuprogramm.

Kõigil kolmel tehiskaaslasel on ühesugune mõõteriistade komplekt:

• mere ja maismaa pinna kiirgustermomeeter SLSTR
• ookeani ja maismaa värvuse mõõtja OLCI
• sünteetilise apertuuriga radar-kõrgusemõõtja SRAL
• raadiopositsioneerimissüsteem DORIS
• mikrolainete radiomeeter MWR

Sentinel 3A viidi Päikese-sünkroonsele orbiidile 16. veebruaril 2016 ja peaks sealt andmeid koguma kuni 2023. aastani. Sentinel 3B saadeti orbiidile 25. aprillil 2018. 2024. aastal plaanitakse välja saata ka Sentinel 3C ja 2028. aastal Sentinel 3D. Tehiskaaslaste planeeritud eluiga on 7 aastat, kulumaterjale on 12 aastaks. Satelliit pakub süstemaatilist ülevaadet ookeanidest, maapinnast, jääoludest ja atmosfäärist tervikuna. Sentinel 3 saadab kogutud info otse Copernicuse süsteemi, kust see on kõigile vabalt kättesaadav.

Orbiidi info:

• Altituud 814,5 km
• Kaldenurk 98,65 kraadi
• Periood 100,99 min
• Tsükkel 27 päeva
• Kõrvalekalle ±1 km

Eesmärgid

Sentinel 3 ülesanded on järgmised.

• Mõõta merepinna topograafiat, merepinna kõrgust ja laine kõrgust
• Mõõta ookeani- ja maismaa pinnatemperatuuri
• Mõõta ookeani- ja maismaa pinnavärvi
• Jälgida mere ja maismaa jää topograafiat
• Jälgida merevee kvaliteeti ja reostust
• Jälgida maismaaveekogusid
• Ookeaniprognoose teha
• Kliima jälgimine ja modelleerimine
• Jälgida muutust maakasutuses
• Kaardistada metsa
• Tulekahjude leidmine
• Ilmaennustamine
• Mõõta maa soojuskiirgust atmosfäärirakenduste jaoks

Saadud andmed on kasutusel keskkonnaseires, kliimaseires ja ookeanide prognoosisüsteemis.

Maapealne tegevus

Maapealne põhiosa jälgib ja kontrollib Sentineli satelliiti, tagab mõõtmisandmete hankimise, töötlemise, arhiveerimise ja levitamise lõppkasutajatele. Lisaks vastutab ta ka konfliktivaba missiooni planeerimise eest vastavalt eelnevalt määratletud operatsioonistsenaariumile ning tagab pideva jälgimise, kalibreerimise ja valideerimisega andmete kvaliteedi ja kosmoseandurite jõudluse, tagades üldise missiooni täitumise.

Copernicuse maapealset osa täiendab SENTINEL Collaboratiivne osa, mis võeti kasutusele eesmärgiga SENTINELi missioone paremini kasutada. See hõlmab lisaelemente erilahenduste jaoks mitmesugustes tehnoloogilistes valdkondades, nagu andmete kogumine, täiendav tootmine ja levitamine, uuenduslikud tööriistad ja rakendused ning täiendav tugi kalibreerimis- ja valideerimistegevusele.

Seadmed

Mere ja maismaa pinna kiirgustermomeeter SLSTR mõõdab 9 spektraalkanalis (550 nm – 12 µm), skaneerimisulatus orbiidi tasandis 750 km, ristitasandis 1420 km, ruumiline lahutus 500 m lühilainelistes spektraalkanaleis, 1 km soojuskiirguse kanaleis. Sentinel 3 pardal oleva SLSTR-i seadme missiooni põhieesmärk on pakkuda kliimaandmete kirjete jaoks maapinna (LST) ja merepinna (SST) temperatuuri võrdlusandmeid. SLSTR on globaalse katvusega ja on välja töötatud pinnakihi temperatuuride leidmiseks. SLSTR määrab maa- ja merepinna temperatuuri väga täpselt, merepinna temperatuuri mõõtmistäpsus on parem kui 0.3 K (0.3°C; 0.5 °F). Täiendavalt on võimalik ka aerosoolide ja tulekahjude kiirgusvõimsuse teabe leidmine, mistõttu saab mõõta aktiivseid metsatulekahjusid. SLSTR-i seadmel on võime näha sama asukohta Maal kahe seniidi vaatenurga all. See saavutatakse kahe koonilise skaneerimisega, otse alla ja kaldu suunas, mida teostavad kaks vastassuundades pöörlevat sõltumatut skaneerimispeeglit, millest igaüks skaneerib sagedusega 200 skaneerimist minutis. See pöörlemiskiirus vastab 2 km-le ühe skaneerimise kohta. Pildivälja laius otse alla vaates on 1400 km ja kaldu vaates 740 km.

Ookeani ja maismaa värvuse mõõtja OLCI mõõdab 21 spektraalkanalis (400–1020 nm), skaneerimisulatus 1270 km, ruumiline lahutus 300 m. OLCI on keskmise eraldusvõimega pildispektromeeter, mis kasutab viit kaamerat laia vaatevälja tagamiseks. OLCI on liikumissuunas skaneeriv (harjasskanner) seade, mis mõõdab Maalt peegelduvat päikesekiirgust. OLCI-l on 21 spektririba nähtavas kuni lähiinfrapunases spektripiirkonnas. Ribade laius varieerub vahemikus 400–1020 nm ja ribasid kasutatakse mitmel eesmärgil, sealhulgas veeauru neeldumise, aerosoolitaseme ja klorofülli neeldumise mõõtmiseks. OLCI toodete esmane eesmärk on uurida ookeani ja maa pinda bioloogilise info kogumiseks. Samas pakub OLCI seade ka teavet atmosfääri kohta ning aitab kaasa kliimauuringutele, kuna SLSTR ja OLCI pildivälja laiused kattuvad.

Sünteetilise apertuuriga radar-kõrgusemõõtja SRAL ruumiline lahutus on 300 m. SRAL on topograafiline instrument, mis võimaldab teha mõõtmisi merejääl, jääkihtidel, jõgedel ja järvedel. Mõõdetakse keskmist meretaset, lainekõrgust, tuule kiirust pinnal, merejääd, ookeanihoovuseid, pööriseid ja loodeid. SRAL kasutab kahe sagedusega K_u- ja C-riba.

Mikrolainete radiomeeter MWR mõõdab sagedustel 23,8 ja 36,5 GHz. MWR mõõdab veeauru ja pilvede veesisaldust ning Maa poolt kiiratavat soojuskiirgust. MWRi toetab SRAL-i seadet atmosfäärikorrektsiooni andmete abil.

GNSS-vastuvõtja annab satelliidile reaalajas asukohaandmeid ning mõõtmisi POD-i analüüsi jaoks. Sentinel-3 GNSS-vastuvõtja saab vastu võtta GPS L1 C/A, L1P(Y), L2P(Y), L2C-M, L2C-L ja L5 I/Q ning Galileo E1 B/C ja E5a I/Q signaale. Vastuvõtja asukohatäpsus on 1-2 meetrit.

Orbiidi ja integreeritud raadiopositsiooni määramine satelliidi abil DORIS on satelliitide jälgimise süsteem, mille abil leiab satelliit oma orbiidi.

Laser retroreflektor LRR on helkur, mis on sihtmärgiks laseritele, mis tulevad spetsiaalsetest maapealsetest jaamadest (LRR Instrument – Sentinel-3 Altimetry Technical Guide – Sentinel Online, s.a.). LRR asub Maa-poolsel paneelil ning koosneb seitsmest kuubikust, igaüks nendest peegeldab maapealsetest jaamadest tulevaid kiirgusi tagasi (LRR Instrument – Sentinel-3 Altimetry Technical Guide – Sentinel Online, s.a.). Selle järgi saavad maapealsed jaamad määrata oma kauguse satelliidist paari millimeetri täpsusega.

2009. aasta juulis viis Euroopa Kosmoseagentuur läbi õhukampaania nimega SEN3EXP (SENTINEL-3 eksperiment) , et testida SENTINEL-3 missiooni maismaa ja ookeani pildistamine rakendusi, kasutades selleks kolme instrumenti:

AHS (õhu hüperspektraalne süsteem)

CASI-1500i (kompaktne õhu spektrograafiline kujutis)

SASI-600 (lähis-infrapuna spektomeeter)

Satelliidivaatlusi tegid ka satelliidi ENVISAT-i instrumendid MERIS ja AATSR, mis on sarnased SENTINEL-3 instrumentide OLCI ja SLSTR-ga. Lisaks veel instrument CHRIS, mis on satelliidi PROBA-1 pardal.

Satelliidi töö ja andmevoog

Sentinel-3 satelliiti ja selle tööd haldavad Euroopa Kosmoseagentuur ja Euroopa Meteoroloogiasatelliitide Kasutamise Organisatsioon. Kuigi Euroopa Meteoroloogiasatelliitide Kasutamise Organisatsioon haldab satelliite, täidab Euroopa Kosmoseagentuur toetavat rolli, jälgides satelliitide, sealhulgas platvormide ja instrumentide seisundit, ning pakkudes eriteenuseid, näiteks varulennujuhtimiskeskust Kirunas, Rootsis. Euroopa Kosmoseagentuuril on Norras Svalbardis X-sagedusriba põhijaam. See jaam vastutab Sentinel-3 poolt kogutud andmete vastuvõtmise eest.

Erinevatest maapealsetest segmentidest ja missioonidest pärinevad andmed esitatakse kasutajatele viisil, mis on võimalikult selge ja arusaadav. Euroopa Meteoroloogiasatelliitide Kasutamise Organisatsioon edastab merepõhiseid andmeid EUMETCast süsteemi kaudu. Kõik põhiandmed arhiveeritakse ja edastatakse kasutajatele veebipõhiselt. Andmeid uurivad ja analüüsivad erinevad kasutajad: Copernicuse teenused, avalikud institutsioonid, teadlased, äriettevõtted.

Sentinel-3 tööriistakast

Sentinel-3 Toolbox ehk tööriistakast koosneb visualiseerimis-, analüüsi- ja töötlemisvahenditest, mis on mõeldud Sentinel-3 missiooni OLCI ja SLSTR andmete kasutamiseks. Kuna tegemist on erinevate missioonide kaugseire tööriistakastiga, toetab see ka teisi Euroopa Kosmoseagentuuri missioone. Erinevaid vahendeid saab kasutada arvutirakenduse või käsurea kaudu. Ulatuslik rakendusprogrammeerimisliides võimaldab Java või Pythoni abil pluginate arendamist. Sentineli tööriistakomplekti kasutatakse laialdaselt uue põlvkonna teadlaste koolitamiseks.