Эксперимент “Дриада” по измерению парниковых газов с борта МКС Патракеев Андрей

1. Эксперимент “Дриада” по измерению парниковых газов с борта МКС Патракеев Андрей Институт Космических ИсследованийРАН

2. ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ • Углекислота CO2 и метан CH4 как основные парниковые газы играют важнейшую роль в тепловом балансе тропосферы и формирования климата Земли. Изменение концентрации основных парниковых газов в атмосфере* Вклад основных парниковых газов в повышение температуры* • рост концентрациив атмосфере CO2 ~1.5 ppm/год (~1/2 антропогенного поступления), несоответствие объемам выбросов -> сток в океанах и суше • эффективность поглощения теплового излучения земной поверхности метаном в 60 раз выше, чем СО2 • Для понимания роли природных процессов и человеческой деятельности, регулирующих их атмосферное распределение, необходимы весьма точные и локализированные измерения концентрации. Не хватает охвата и разрешения

3. Мировой опыт создания аппаратуры космического базирования для исследования парниковых газов JAXA GOSAT - Greenhouse Gases ObservingSatelliteЗапущен 23 января 2009.Регулярные измерения Участники: Ministry of the Environment (MOE),the NationalInstitute forEnvironmental Studies (NIES) NASA Orbiting Carbon Observatory (OCO) • Орбита – 700 км • Масса КА около 440кг. • Три различных спектрометра: 0.76 мкм (О2 – канал сравнения),1.58 мкм (CO2 - 1 канал),2.05 мкм (CO2 - 2 канал). • Спектральное разрешение (l/Dl) - 21000. • Заявленная точность – 1 ppm. • Пространственное разрешение 1.5 км. • Полоса захвата 10 км. • «NASA's Launch of Carbon-Seeking Satellite is Unsuccessful»Feb. 24, 2009

4. КОСМИЧЕСКИЙ ЭКСПЕРИМЕНТ ДРИАДА «Измерения спектров поглощения земной атмосферы в ближнем ИК диапазоне и восстановление концентраций парниковых газов» Предшественник: РУСАЛКА • Отработка методики регистрации спектров (доклад Лизы) • Пилотный проект не для постоянного мониторинга • Небольшая светосила (удобство ручной работы), недостаточная для измерений на различных типах подстилающей поверхности • При съеме темнового сигнала АОПФ отключался не полностью • Время экспозиции 3-5,5с

5. КОСМИЧЕСКИЙ ЭКСПЕРИМЕНТ ДРИАДА КОСМИЧЕСКИЙ ЭКСПЕРИМЕНТ ДРИАДА Спектрометр Высокого Разрешения (СВР) «Измерения спектров поглощения земной атмосферы в ближнем ИК диапазоне и восстановление концентраций парниковых газов» «Измерения спектров поглощения земной атмосферы в ближнем ИК диапазоне и восстановление концентраций парниковых газов» НА «ДРИАДА» Планируемое время эксплуатации 3 года (2016-2019 г) Блок Управления и Сбора Данных (БУСД) Формирует команды управления и выдает их в ССОД спектрометра высокого разрешения, а также обеспечивает прием и накопление служебных и научных данных, получаемых от СВР, с последующей их передачей в служебные системы РС МКС для передачи на Землю СВР Система Сбора и Обработки Данных (ССОД) ССОД содержит микропроцессорную систему для сбора и обработки спектров, которые затем в сжатом виде передает в БУСД

6. СПЕКТРОМЕТР ВЫСОКОГО РАЗРЕШЕНИЯ СВР Спектрометр высокого разрешения имеет три канала: 1 – 760нм (О2); 2 – 1.1-1.7мкм (1,27 мкм (O2), 1,31 мкм (Н2О), 1,58 мкм (CO2), 1,65 мкм (CH4)); 3 – фотокамера видимого диапазона для регистрации подстилающей поверхности Оптическая схема канала 2 НА «ДРИАДА» Оптическая схема канала 1 НА «ДРИАДА»

7. Технические характеристики блоков НА ДРИАДА Технические характеристики СВР Технические характеристики БУСД

8. Разработка спектрометра НА ДРИАДА • Увеличение светосилы спектрометра • Улучшение концентрации энергии на щели спектрометра • Улучшение эффективности дифракции в АО-фильтре за счет поправок в геометрии взаимодействия • Выбор ИК-детекторов последнего поколения с низким уровнем шума • Использование матричного детектора вместо линейного и высокой щели с целью интегрирования интенсивности вдоль щели

9. ОЖИДАЕМЫЕ НАУЧНЫЕ И ТЕХНИЧЕСКИЕ РЕЗУЛЬТАТЫ • Будет отработана технология создания компактных спектрометров высокого спектрального разрешения и светосилы для работы в открытом космосе; • Для непрерывного покрытия освещенных участков орбит будет получены массивы калиброванных спектров пропускания атмосферы в ближнем ИК диапазоне для надирных измерений для восстановления концентраций парниковых газов; • Благодаря использованию платформы наведения будет набрана уникальная статистика спектров пропускания по наблюдению бликов для последующей обработки в более простом приближении, что позволит повысить точность и достоверность выходных научных данных; • Будут получены массивы концентраций парниковых газов в континентальных районах для различных сезонов в от экватора до ±52° широты для дальнейшего анализа.

10. Спасибо за внимание!