El Sensor Especial de Microondas/Imager (SSM/I) es un sistema de radiómetro de microondas pasivo polarizado linealmente de siete canales y cuatro frecuencias . [1] Se vuela a bordo de los satélites del Bloque 5D-2 del Programa de Satélites Meteorológicos de Defensa de la Fuerza Aérea de los Estados Unidos (DMSP). El instrumento mide temperaturas de brillo de microondas (TB) atmosféricas/superficiales a 19,35, 22,235, 37,0 y 85,5 GHz. Las cuatro frecuencias se muestrean en polarizaciones horizontal y vertical , excepto la de 22 GHz, que se muestrea únicamente en vertical. [2]
El SSM/I ha sido un instrumento de gran éxito, reemplazando los diseños de radiómetro Dicke y transversal de sistemas anteriores. Su combinación de escaneo giratorio de ángulo constante y diseño de radiómetro de potencia total se ha convertido en el estándar para los generadores de imágenes de microondas pasivas, por ejemplo, TRMM Microwave Imager, AMSR.
Su predecesor, el radiómetro de microondas multicanal de barrido (SMMR), proporcionó información similar. Su sucesor, el Sensor Especial de Imagen/Sonda de Microondas ( SSMIS ), es un sistema mejorado de once canales y ocho frecuencias.
Junto con su predecesor SMMR, el SSM/I contribuye a un archivo de productos de microondas pasivos globales desde finales de 1978 hasta el presente.
La información contenida en las mediciones de los SSM/I TB permite la recuperación de cuatro parámetros meteorológicos importantes sobre el océano: velocidad del viento cerca de la superficie (tenga en cuenta el escalar , no el vector ), el vapor de agua columnar total , el agua líquida total de la nube columnar ( ruta del agua líquida ) y la precipitación. Sin embargo, la medición precisa y cuantitativa de estos parámetros a partir de los SSM/I TB no es una tarea trivial. Las variaciones dentro de los parámetros meteorológicos modifican significativamente los TB. Además de las recuperaciones en mar abierto, también es posible recuperar información cuantitativamente confiable sobre el hielo marino , [3] la capa de nieve terrestre y las precipitaciones terrestres.
Los satélites del Bloque 5D-2 se encuentran en órbitas circulares o casi circulares, sincrónicas con el Sol y casi polares, a altitudes de 833 km con inclinaciones de 98,8° y períodos orbitales de 102,0 minutos, y cada uno realiza 14,1 órbitas completas por día. La dirección de escaneo es de izquierda a derecha con las mediciones de la escena activa a ± 51,2 grados cuando se mira en la dirección F8 hacia adelante (F10-F15) o hacia atrás (F8) del viaje de la nave espacial. Esto da como resultado una anchura de franja nominal de 1.394 km, lo que permite una cobertura terrestre frecuente, especialmente en latitudes más altas. Todas las partes del globo en latitudes superiores a 58° están cubiertas al menos dos veces al día, excepto pequeños sectores circulares no medidos de 2,4° alrededor de los polos. Las regiones polares extremas (> 72° N o S) reciben cobertura de dos o más pasos elevados desde las órbitas ascendente y descendente cada día.
La velocidad de giro del SSM/I proporciona un período de 1,9 segundos durante el cual el punto subsatélite de la nave espacial DMSP viaja 12,5 km. En cada exploración se toman 128 muestras radiométricas discretas, espaciadas uniformemente en los dos canales de 85 GHz y, en exploraciones alternas, se toman 64 muestras discretas en los cinco canales de frecuencia inferiores restantes. La resolución está determinada por el límite de Nyquist y la contribución de la superficie de la Tierra al ancho de banda de 3 dB de la señal a una frecuencia determinada (ver Tabla). La dirección del radiómetro intersecta la superficie de la Tierra en un ángulo de incidencia nominal de 53,1 grados, medido desde la normal local de la Tierra.
El SMMR voló en Seasat y el Nimbus 7 de la NASA en 1978. Seasat operó sólo durante unos meses hasta que el satélite sufrió un cortocircuito que puso fin a la misión, mientras que Nimbus 7 operó inesperadamente durante 9 años, devolviendo datos hasta 1987.
El SSM/I ha estado funcionando casi continuamente en los vuelos F8-F15 (no F9) del Bloque 5D-2 desde junio de 1987. Las preocupaciones sobre el rendimiento del radiómetro en toda la gama de condiciones ambientales espaciales llevaron a que el instrumento F8 se apagara a principios de diciembre. 1987 para evitar el sobrecalentamiento. El canal de polarización vertical de 85 GHz no se conectó en enero de 1988. Los análisis mostraron un blindaje térmico inadecuado de los radiómetros del sensor debido a un calentamiento excesivo en el perihelio . Posteriormente, la polarización horizontal de 85 GHz experimentó un gran aumento de errores radiométricos y se desconectó en el verano de 1988.
El lanzamiento del próximo SSM/I, a bordo del satélite F10, tuvo lugar el 1 de diciembre de 1990, pero no fue un éxito total. La explosión del cohete propulsor dejó al F10 en una órbita elíptica. El ángulo de incidencia del mira de puntería F10 SSM/I variaría en relación con la Tierra a lo largo de cada órbita y esto también alteró el área de la superficie de la Tierra vista por el radiómetro. Las desviaciones en el ángulo de incidencia de hasta 1,4° eran bastante grandes y alterarían las respuestas de varios algoritmos geofísicos si no se tuvieran en cuenta. Además, los cambios relacionados en el ancho de la franja de un mínimo de 1226 km en el perigeo a 1427 km en el apogeo alteraron las cantidades de radiación observadas por los radiómetros F10 SSM/I. La órbita no circular también provocó una ligera precesión del tiempo de cruce ecuatorial del F10 de 50 segundos por semana.
El generador de imágenes F12 tuvo una fecha de lanzamiento retrasada (la nave espacial estaba fuera de la secuencia de construcción DMSP) debido a un SSM/I defectuoso. Sin embargo, el tiempo y los costos adicionales necesarios para solucionar el problema no ayudaron. El SSM/I no logró "girar" después del lanzamiento y, en consecuencia, no había datos disponibles de este instrumento. Los SSM/I en F11, F13, F14 y F15 han producido datos excelentes.
Antes de que el F8 fuera dado de baja, ayudó en las investigaciones sobre la medición de microondas pasivas en ángulos de incidencia más altos de la Tierra (es decir, > 51 grados). Un aumento del ángulo permitiría utilizar una mayor anchura de franja, dando una mayor cobertura en la superficie de la Tierra. El experimento de inclinación del F8 (ver enlaces) se llevó a cabo entre el 25 de junio y el 13 de julio de 1993.
F17, F18 y F19 llevan SSMIS .
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