哨兵2號
哨兵2號（Sentinel-2）是歐洲太空總署哥白尼計劃中的一項地球觀測任務，使用多架衛星組成的衛星星座，拍攝地球表面的中解像度影像[4]，用於森林監測、水質監測、土地覆蓋變化偵測、天然災害管理等遙感分析。此任務目前包含A星（Sentinel-2A）與B星（Sentinel-2B），由空中巴士國防航天等多個產業團隊共同研發及製造，兩架衛星的設計大致相同，且繞行同一太陽同步軌道，惟彼此所在的位置相距180度。
.jpg) 哨兵2號衛星模型 | |||
| 製造 | |||
|---|---|---|---|
| 營運 | 歐洲太空總署 | ||
| 應用 | 陸地與海洋監測、天然災害分佈圖製作、海冰觀測、船舶觀測 | ||
| 技術指標 | |||
| 太空船類型 | 衛星 | ||
| 星座衛星數 | 2 | ||
| 設計壽命 | 7年 | ||
| 發射重量 | 1,225公斤 | ||
| 尺寸 | 收合時長3.39米，寬1.63米，高2.35米；太陽能板總面積7.2平方米[2] | ||
| 能源 | 1,700瓦[3] | ||
| 建造 | |||
| 狀態 | 運作中 | ||
| 已建造 | 3 | ||
| 已發射 | 2 | ||
| 運行中 | 2 | ||
| 首次發射 | 哨兵2A號 2015年6月23日 | ||
| 末次發射 | 哨兵2B號 2017年3月7日 | ||
| |||
概要
哨兵2號任務可進行以下拍攝：
- 13個波段的多光譜影像拍攝，光譜範圍涵蓋可見光、近紅外線（NIR）與短波紅外線（SWIR）。
- 系統性的全球陸地拍攝，可拍攝 56° S 至 84° N 區域、海岸水體拍攝、以及地中海全區域。
- 相同視角的情形下同一區域可每5日拍攝一次。高緯度區域不限視角可短於5日內。
- 可提供空間解像度10、20和60米影像。
- 影像幅寬290公里。
- 資料免費開放給所有對象。
為了能在短時間內重複拍攝同一區域，和高任務可用性，哨兵2號任務包含了兩顆同時運作的相同衛星哨兵2號A（Sentinel-2A） 與B（Sentinel-2B）。軌道為高度786公里的太陽同步軌道，每日可環繞地球14.3次，並且每次通過降交點時，對應的地面區域當地時間為10:30 a.m.。會選擇這個時間進行拍攝的原因是盡量將雲層覆蓋率降到最低與適當的太陽照射光度的妥協。這個時間相當接近陸地衛星計劃（Landsat）所屬衛星的拍攝時間，並與SPOT衛星拍攝時間相同，讓相關研究人員可結合哨兵2號與其他衛星歷史影像進行長時間的地表變遷追蹤。
發射
哨兵2號的兩顆衛星將在同一軌道的相對兩端進行任務。首顆衛星哨兵2號A已於2015年6月23日01:52 UTC以織女星運載火箭發射升空[5]。第二顆衛星哨兵2號B於2017年3月7日01:49 UTC [6]以織女星運載火箭發射[7]。
儀器
哨兵2號的每顆衛星都搭載相同的多光譜影像儀（Multi-spectral instrument, MSI）。該影像儀可拍攝涵蓋可見光、近紅外線與短波紅外線的13個波段影像。
MSI的拍攝方式是推掃式，影像幅寬達到290公里，並可取得高幾何與光譜解像度的影像[8]。它的望遠鏡是口徑150毫米的三反射鏡式消像散望遠鏡，焦距600毫米。望遠鏡瞬時視場角為21° X 3.5°[9]。該望遠鏡使用以碳化矽製造的矩形反射鏡，類似的技術也用於天文衛星蓋亞。
| 載荷波段 | 哨兵2A | 哨兵2B | |||
|---|---|---|---|---|---|
| 中央波長 （納米） |
頻譜寬度 （納米，半高寬） |
中央波長 （納米） |
頻譜寬度 （納米，半高寬） |
空間解像度 （米） | |
| 波段1：淺水、氣溶膠 | 442.7 | 21 | 442.2 | 21 | 60 |
| 波段2：藍光 | 492.4 | 66 | 492.1 | 66 | 10 |
| 波段3：綠光 | 559.8 | 36 | 559.0 | 36 | 10 |
| 波段4：紅光 | 664.6 | 31 | 664.9 | 31 | 10 |
| 波段5：植被紅邊 | 704.1 | 15 | 703.8 | 16 | 20 |
| 波段6：植被紅邊 | 740.5 | 15 | 739.1 | 15 | 20 |
| 波段7：植被紅邊 | 782.8 | 20 | 779.7 | 20 | 20 |
| 波段8：近紅外光 | 832.8 | 106 | 832.9 | 106 | 10 |
| 波段8A：近紅外光（窄段） | 864.7 | 21 | 864.0 | 22 | 20 |
| 波段9：水蒸氣 | 945.1 | 20 | 943.2 | 21 | 60 |
| 波段10：短波長紅外光；卷雲 | 1373.5 | 31 | 1376.9 | 30 | 60 |
| 波段11：短波長紅外光 | 1613.7 | 91 | 1610.4 | 94 | 20 |
| 波段12：短波長紅外光 | 2202.4 | 175 | 2185.7 | 185 | 20 |
Temporal offsets
Due to the layout of the focal plane, spectral bands within the MSI instrument observe the surface at different times and vary between band pairs.[11]
| Inter-band Pairs | Temporal Offset Between Bands (s) |
|---|---|
| B08 / B02 | 0.264 |
| B03 / B08 | 0.264 |
| B03 / B02 | 0.527 |
| B10 / B03 | 0.324 |
| B10 / B02 | 0.851 |
| B04 / B10 | 0.154 |
| B04 / B02 | 1.005 |
| B05 / B04 | 0.264 |
| B05 / B02 | 1.269 |
| B11 / B05 | 0.199 |
| B11 / B02 | 1.468 |
| B06 / B11 | 0.057 |
| B06 / B02 | 1.525 |
| B07 / B06 | 0.265 |
| B07 / B02 | 1.790 |
| B8a / B07 | 0.265 |
| B8a / B02 | 2.055 |
| B12 / B8a | 0.030 |
| B12 / B02 | 2.085 |
| B01 / B12 | 0.229 |
| B01 / B02 | 2.314 |
| B09 / B01 | 0.271 |
| B09 / B02 | 2.586 |
應用
哨兵2號將可在多方面提供關於地球陸地地表與海岸區域變化的應用。
該任務主要提供農業與森林管理相關影像資料，並可協助管理食品安全。衛星影像可用以測定多種植生指數，例如植物葉面積、葉綠素與含水量指數。這對地球上的植物量與農作物收穫量推估特別重要。
哨兵2號監測植物生長的同時，也可以在影像中表示地表覆蓋物變遷與監測全世界森林。它也可提供湖泊與沿海污染狀況影像。衛星還可拍攝洪水、火山爆發與山崩等天災影像進行測繪，以協助人道救援。
哨兵2號影像應用的例子如下：
- 針對環境監測觀察土地利用變化。
- 農業應用，例如作物監控與管理，協助糧食安全。
- 詳細的植被與森林監測，與相關參數製作（例如葉面積指數、葉綠素含量、碳量估計）
- 觀測沿海地區（海洋環境監測、沿海地區測繪）
- 內陸水域監測
- 冰川監測、海冰分佈測繪、積雪監測
- 洪水區測繪與管理（風險分析、損害評估、洪水期間災害管控）
哨兵計劃的衛星觀測網提供了簡單的方式監測與分析基於哨兵2號拍攝影像的地表變遷[12]。
參考資料
- ^ 1.0 1.1 1.2 1.3 Sentinel 2. Earth Online. European Space Agency. [17 August 2014]. （原始內容存檔於2021-03-19）.
- ^ ESA. Sentinel-2: ESA's Optical High-Resolution Mission for GMES Operational Services (ESA SP-1322/2) (PDF) (報告). ESA Communications. 2012 [2022-01-24]. ISBN 978-92-9221-419-7. ISSN 0379-6566. （原始內容存檔 (PDF)於2021-10-10）.
- ^ Sentinel 2 Datasheet (PDF). ESA. August 2013 [17 August 2014]. （原始內容 (PDF)存檔於2015-12-19）.
- ^ Alparone, L.; Aiazzi, B.; Baronti, S.; Garzelli, A. Remote Sensing Image Fusion. CRC Press. 2015. ISBN 978-1-4665-8750-2.
- ^ Nowakowski, Tomasz. Arianespace successfully launches Europe's Sentinel-2A Earth observation satellite. Spaceflight Insider. 23 June 2015 [17 August 2016]. （原始內容存檔於2021-01-10）.
- ^ The Vega launch success with Sentinel-2B confirms Arianespace’s contribution to a better life on Earth. 7 March 2017 [2017-03-07]. （原始內容存檔於2020-10-31）.
- ^ van Oene, Jacques. ESA's Sentinel 2B spacecraft steps into the spotlight. Spaceflight Insider. 17 November 2016 [17 November 2016]. （原始內容存檔於2016-12-12）.
- ^ Sentinel-2 MSI: Overview. European Space Agency. [17 June 2015]. （原始內容存檔於2021-01-08）.
- ^ Chorvalli, Vincent. GMES Sentinel-2 MSI Telescope Alignment (PDF). International Conference on Space Optics. 9–12 October 2012. Ajaccio, France. 9 October 2012 [2017-07-13]. （原始內容存檔 (PDF)於2020-10-31）.
- ^ MultiSpectral Instrument (MSI) Overview. Sentinel Online. European Space Agency. [3 December 2018]. （原始內容存檔於2020-10-17）.
- ^ 11.0 11.1 引用錯誤：沒有為名為
earth.esa.int的參考文獻提供內容 - ^ Sentinel Monitoring. Sentinel Hub/Sinergise. [26 August 2016]. （原始內容存檔於2021-01-14）.
外部連結
- Sentinel-2（頁面存檔備份，存於互聯網檔案館） at ESA
- Copernicus（頁面存檔備份，存於互聯網檔案館） at ESA
- Sentinel-2 Mission Requirements Document（頁面存檔備份，存於互聯網檔案館）
- Sentinel-2 data sheet（頁面存檔備份，存於互聯網檔案館）
- SPOT (Take 5) data sets