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TOPEX/Poseidon

1992年发射的测高卫星

TOPEX/Poseidon（英語：TOPography EXperiment / Positioning, Ocean, Solid Earth, Ice Dynamics, Orbital Navigator），全稱地貌實驗/海洋動力學綜合監視與研究觀測項目，亦稱托佩克斯/海神衛星[2]、托佩克斯/波塞冬衛星[3]或T/P衛星等，是由美國宇航局和法國空間局聯合研製、發射和運營的地球觀測與測高衛星。其首要的任務目標是對全球海平面高度進行精密的測量，並對海洋環流及其與大氣的相互作用進行研究。[4][5]TOPEX/Poseidon於1992年8月10日從法屬圭亞那的蓋亞那太空中心發射升空，星上載有兩台雷達測高儀、一台微波輻射計，以及由GPS和DORIS組成的軌道確定系統。[6]TOPEX/Poseidon在軌道上正常運作了13年，總共繞地近62000圈，後於2005年因動量輪出現故障、失去機動能力而停止提供科學數據，最終在2006年1月18日終止任務。[7]

TOPEX/Poseidon
藝術家描繪的TOPEX/Poseidon想像圖
任務類型地球觀測
運營方美國宇航局
法國空間局
國際衛星標識符1992-052A
衛星目錄序號22076
網站TOPEX
TOPEX/Poseidon
任務時長13 年
太空飛行器屬性
發射質量2402 kg
功率2100 W
任務開始
發射日期1992-08-10 23:08 UTC
運載火箭阿里亞娜 42P
發射場法屬圭亞那
任務結束
停用日期2006-01-18
軌道參數
參照系地球
軌域LEO
離心率0.00000
近地點1322.00 km
遠地點1341.00 km
傾角66.500°
週期112.00 分
曆元1992-08-10[1]
TOPEX/Poseidon
Jason-1 →
TOPEX/Poseidon及其後續的Jason系列任務

TOPEX/Poseidon是迄今定軌精度和測高精度最高的衛星任務之一，亦是首個成功實現動態GPS連續跟蹤的測高衛星。[8]:198該衛星以每10天一次的周期提供覆蓋了95%的無冰海洋表面的海面高度、風速與海浪高度信息，這些信息被用於氣象預報、海洋與氣候研究、海上的工業與漁業等人類活動的管理、建立全球性的潮汐模型等，尤其是對海洋學的研究貢獻巨大。[7][9]TOPEX/Poseidon及其後續任務表明，全球海平面在1993年至2017年間上升了7厘米。[10]

背景

衛星測高技術最早在1969年的固體地球和海洋物理大會上被提出，該技術的目的在於通過搭載在衛星上的雷達測高儀獲取海面地形，從而研究影響海面地形的海洋物理機制。[11]美國航空航天局（NASA）在1970年代間進行了兩項衛星測高技術的試驗任務，包括GEOS-3（英語：GEOS-3）和Seasat（英語：Seasat），這些任務證明出了衛星測高的可行性，並開始提供實用的測高數據集。到1980年代，法國空間局（CNES）開始設計搭載在SPOT衛星上的Poseidon測高儀，而NASA也計劃在Seasat任務後進一步執行地貌實驗任務（英語：TOPography EXperiment，縮寫：TOPEX）。1983年，NASA和CNES開始探討將兩項任務合併執行的可能性。兩個機構後於1987年決定成立這一合作關係，並將其命名為TOPEX/Poseidon。這項合作任務將同時搭載NASA與CNES雙方的儀器，並在圭亞那太空中心由阿里亞娜運載火箭發射升空。[12]

設備

TOPEX/Poseidon主要攜帶有如下設備：[4][13][14]

  • 雙頻DORIS系統接收機（縮寫：DORIS）
  • GPS實驗接收機（英語：GPS Demonstration Receiver，縮寫：GPSDR）
  • 跟蹤與數據中繼衛星發射器（英語：Tracking and data relay satellite transmitter）
  • 雷射後反射鏡陣列（英語：Laser Retroreflector Array，縮寫：LRA）
  • 單頻固態高度計（英語：Single-frequency Solid-state Altimeter，縮寫：SSALT），亦稱單頻波塞冬高度計（英語：Single-Frequency Poseidon Altimeter）
  • TOPEX微波輻射計（英語：TOPEX Microwave radiometer，縮寫：TMR）
  • NASA雷達高度計（英語：NASA Radar Altimeter，縮寫：NRA）

任務

TOPEX/Poseidon的主要任務內容包括：[15]

成果

利用TOPEX/Poseidon提供的數據發表的研究成果至2006年任務結束時就已達2100多項，這類研究的科學應用與成就主要包括：[7]

  • 提供了首個描述洋流的季節變化與年變化的數據集
  • 使科學家對海平面上升狀態的估計得到了更好的結果
  • 為潮汐在深層海水混合過程中所起的作用提供了新的認識
  • 為當時最準確的全球海洋潮汐模型提供了數據基礎
  • 提供了首個能對海洋環流模型進行檢驗的全球數據集
  • 證明了GPS能以空前的精度確定太空飛行器的位置，從而實現數據的快速傳遞


  •  
    TOPEX/Poseidon在1997年探測到由聖嬰現象引起的海面高度變化
  •  
    TOPEX/Poseidon及其後續任務Jason-1對海平面上升的監測結果
  •  
    根據TOPEX/Poseidon建立的潮汐模型分析出的M2半日潮分量
  •  
    根據TOPEX/Poseidon的測高數據繪製的海洋動力地形圖

後續任務

Jason-1是TOPEX/Poseidon的後續任務，其在2001年發射升空，並接續TOPEX/Poseidon的海面地形測量工作。[16]TOPEX/Poseidon與Jason-1共同執行了三年的串聯飛行任務，對全球海平面進行了完全覆蓋的兩次測量，這使科學家得以對難以被單顆衛星發現的精細海面結構進行研究。在Jason-1之後，OSTM/Jason-2（英語：OSTM/Jason-2）與Jason-3（英語：Jason-3）分別在2008年6月與2016年1月發射升空，後兩者同時也是海面地形任務（英語：Ocean Surface Topography Mission，縮寫：OSTM）的一部分。[17][18]

相關條目

參考文獻

  1. ^ NASA - NSSDCA - Spacecraft - Telemetry Details. nssdc.gsfc.nasa.gov. [2020-04-22]. （原始內容存檔於2020-05-03）. 
  2. ^ 張文靜. 25年，海平面上升了约8厘米. 中國科學院. 2018-09-14 [2020-04-21]. （原始內容存檔於2020-05-03）. 
  3. ^ 龔燃. “贾森”高度计卫星系列增添新成员. 國際太空. 2016, 0 (3): 33–38 [2020-04-22]. （原始內容存檔於2020-05-03）. 
  4. ^ 4.0 4.1 TOPEX/Poseidon. ILRS. [2020-04-22]. （原始內容存檔於2020-05-03） （英語）. 
  5. ^ TOPEX/Poseidon - eoPortal Directory - Satellite Missions. earth.esa.int. [2020-04-22]. （原始內容存檔於2020-05-03） （英語）. 
  6. ^ NASA - NSSDCA - Spacecraft - Details. nssdc.gsfc.nasa.gov. [2020-04-22]. （原始內容存檔於2020-05-03） （英語）. 
  7. ^ 7.0 7.1 7.2 yvette. NASA - NASA's Topex/Poseidon Oceanography Mission Ends. www.nasa.gov. [2020-04-22]. （原始內容存檔於2020-05-03） （英語）. 
  8. ^ 李征航; 魏二虎; 王正濤; 彭碧波. 空间大地测量学. 武漢大學出版社. ISBN 978-7-30-707574-0. 
  9. ^ Munk.W.: Testimony Before the U.S. Commission on Ocean Policy, April 2002, http://govinfo.library.unt.edu/oceancommission/meetings/apr18_19_02/munk_statement.pdf （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）
  10. ^ Greicius, Tony. 25 Years of Global Sea Level Data, and Counting. NASA. 2017-08-09 [2020-04-22] （英語）. 
  11. ^ THE TERRESTRIAL ENVIRONMENT: SOLID-EARTH AND OCEAN PHYSICS (PDF). WASHINGTON, D.C.: NATIONAL AERONAUTICS AND SPACE ADMINISTRATION. 1970-04 [2020-04-30]. （原始內容 (PDF)存檔於2020-05-03）. 
  12. ^ Thirteen eventful years: Aviso+. www.aviso.altimetry.fr. [2020-04-30]. （原始內容存檔於2020-05-03）. 
  13. ^ NASA - NSSDCA - Experiment - Query Results. nssdc.gsfc.nasa.gov. [2020-04-22]. （原始內容存檔於2020-05-03） （英語）. 
  14. ^ Satellite: TOPEX-Poseidon. WMO OSCAR. [2020-04-22]. （原始內容存檔於2020-08-11） （英語）. 
  15. ^ TOPEX/Poseidon. sealevel.jpl.nasa.gov. [2020-04-24]. （原始內容存檔於2020-04-28） （英語）. 
  16. ^ Ocean Surface Topography from Space. NASA/JPL. （原始內容存檔於2001-10-11） （英語）. 
  17. ^ CEOS Ocean Surface Topography (OST) Constellation Strategic Workshop. Eumetsat. （原始內容存檔於2008-11-14） （英語）. 
  18. ^ Jason-3. NASA JPL. （原始內容存檔於2015-08-24） （英語）. 

拓展閱讀

外部連結

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