Earth Observing – 1 satellit er pensioneret, efterlader en arv af spektakulære billeder

Efter mere end 16 års drift, NASA's Earth Observing-1 (EO-1) rumfartøj blev taget ud af drift den 30. marts. EO-1-satellitten var en komponent i NASA's New Millennium Program for at validere nye teknologier, der kunne reducere omkostninger og forbedre mulighederne for fremtidige rummissioner. Ombord på EO-1 var instrumentet Advanced Land Imager (ALI) udviklet af MIT Lincoln Laboratory som et alternativ til landbilleddannelsessensoren, der blev brugt af Landsat Earth-observationsprogrammet.

"Fra starten, ALI havde til formål at demonstrere nye teknologier, der ville fortsætte Landsats mere end 30-årige arv af kontinuerlig jordovervågning og samtidig levere en betydelig størrelse, vægt, strøm, og omkostningsreduktioner, "siger Jeffrey Mendenhall, nuværende leder af Lincoln Laboratory's Advanced Imager Technology Group og medlem af ALI -udviklingsteamet. "30 internationale jordvidenskabelige teams evaluerede en række ALI -data - f.eks. data for landbruget, skovbrug, byudvikling, klima, vulkanologi, glaciologi, geologi, vandforvaltning - indsamlet i løbet af det første driftsår for at vurdere instrumentets ydeevne i forhold til Landsat -programmets forventninger. Den endelige konklusion var, at ALI mødtes, eller i mange tilfælde, overskred Landsat 7 -instrumentets ydeevne. "

ALI opnåede ikke kun højere billedopløsning og kvalitet, det udviste også større følsomhed og dynamisk område, og indså højere radiometrisk nøjagtighed. I øvrigt, sammenlignet med Landsat -billedet, ALI var kun omkring tre fjerdedele så tung, besatte to tredjedele så meget plads, brugte en femtedel så meget strøm, og koster betydeligt mindre at bygge.

EO-1-satellitten blev opsendt den 21. november, 2000 fra Vandenberg Air Force Base i Californien på en planlagt etårig mission for at indsamle 2, 000 billeder af Jorden. Rumfartøjet var designet til at fungere i endnu et år og bar brændstof tilstrækkeligt til yderligere fem år. Imidlertid, EO-1 viste sig at være en arbejdshest. NASA, i samarbejde med U.S. Geological Survey, National Reconnaissance Office, Søforskningslaboratorium, og National Oceanic and Atmospheric Administration, drev EO-1 i mere end 15 år ud over det påtænkte missionsliv.

ALI har samlet mere end 90, 000 billeder, hvoraf mange var banebrydende, såsom den første kortlægning af en lavastrømning fra rummet og den første sporing af genvækst af en Amazonskov set fra rummet. I løbet af sin levetid, ALI fangede mange dramatiske scener - skildringer af de askeforekomster, der blev efterladt af angrebene i World Trade Center i 2001, oversvømmelser forårsaget af orkanen Katrina i 2005, og udbruddet i Momotombo -vulkanen i december 2015 i Nicaragua, for at nævne et par stykker.

Lincoln Laboratories rolle

Lincoln Laboratories involvering i EO-1-missionen begyndte i januar 1994. NASA bad laboratoriet om at foretage en undersøgelse for at undersøge den hurtige udvikling af en billig landbillede-mission, der kunne udfylde hullet i dataindsamling, da Landsat 6-rumfartøjet undlod at lancering. Anbefalingerne fra denne undersøgelse blev ikke implementeret med det samme, men undersøgelsens fund informerede det senere EO-1 sensordesign og missionskoncept. I foråret 1994, Lincoln Laboratory begyndte at arbejde med NASAs Goddard Space Flight Center for at forestille sig en opfølgning på Landsat Earth-imaging mission. Yderligere samarbejde i 1995 med det nye årtusindprogram og SSG, Inc. førte til designet til ALI.

ALI -udviklingen var en streng, tidskrævende udviklingsprogram, fremstilling, systemkalibrering, og preflight -test. "En mest betydningsfuld Lincoln Lab-indsats var det optomekaniske redesign af teleskopstrukturen ved hjælp af tre stykker Invar. Den oprindelige hensigt med en ekstern sælger var at bruge et design af siliciumcarbid, som vi fandt ikke kunne implementeres. I en meget kort periode , for ikke at gå på kompromis med en meget krævende tidsplan, Vin Cerrati og Keith Doyle fra [dengang] Optical Systems Engineering Group redesignede og analyserede strukturen for effektivt at understøtte optikken og brændplanet, "minder Steven Forman fra laboratoriets Engineering Division, som gav fabrikationsstøtte til det ledende R &D -team fra Aerospace Division.

Lincoln Laboratory leverede ALI til NASA i 1999, og systemet blev integreret på EO-1-satellitten hos Swales Aerospace. Fem dage efter EO-1's lancering i 2000, ALI tog sine første billeder af land. Disse billeder viste bemærkelsesværdige detaljer om Sutton, Alaska, en lille by klemt fast i en mørk dal. Senere samme dag, 25. november kl. ALI indsamlede billeder fra det østlige Antarktis, Marshallesiske ø Roi-Namur, og det nordlige centrale Australien.

ALI's indvirkning

Et af målene med ALI -demonstrationen var at evaluere dets billedsprog i forhold til Landsat 7 -instrumentets. Dermed, EO-1 blev manøvreret i kredsløb for at spore Landsat 7 med et minut, da den gennemførte 14 kredsløb hver dag og gentog samlingerne hver 16. dag. Sammenligning af ALI- og Landsat -præstationer på billeddannelse af de samme regioner på stort set samme tid bekræftede, at den nye billedkamera kunne forestille sig Jorden på samme detaljeringsniveau (30 meter pr. Pixel) som Landsat -sensoren; imidlertid, ALIs sæt sensorer aktiverede skarpere, fotolignende billeder, når dataene blev behandlet på jordstationen.

ALI's kombination af designvalg resulterede i et innovativt system. "Advanced Land Imager anvendte en ny arkitektur, der eliminerede Landsat -scanningsspejlet og implementerede nye teknologier, såsom store, modulære brændplanplan-arrays og optik med stort synsfelt, "siger William Brown, chef for Aerospace Division på tidspunktet for ALI's udvikling.

For at reducere sensorens optiske diameter, og dermed dens vægt, laboratoriets forskere øgede antallet af detektorer i brændplanplanet. Dette valg tillod en "push-broom" tilgang til at scanne et bredt skår af jorden hver dag. Landsat -systemet havde ansat en sensor, der indsamlede data i en "vispekost" -tilstand, dvs. ved hjælp af et enkelt kamera, der fokuserer på en smal sektion af en scene. Sådan en vispekostsensor er tung og dyr, kræver store bevægelige dele, der er svære at stabilisere. "Ved at bygge et brændplan, der kunne bruges som en 'skubkost' til at indsamle dataene, mens satellitten flyver langs jordsporet, ALI -teamet demonstrerede, at de nødvendige data kunne erhverves med et instrument, der ikke havde bevægelige dele. Dette var et banebrydende teknologisk fremskridt, "siger Grant Stokes, chef for laboratoriets Space Systems and Technology Division.

Ud over, ALI brugte detektorer fremstillet af forskellige materialer for at muliggøre brug af flere spektrale bånd til omfattende billeddannelse af objekter og topografi, og jorddatasystemet blev automatiseret, så en operatør hurtigt kunne erhverve og behandle ALI -data.

"Laboratoriets unikke forståelse af sensorteknologi og missionens behov gjorde det muligt at udvikle en revolutionerende teknologi til Landsat-programmet. EO-1 demonstrerede teknologi på bane, der blev overført til industrien for at muliggøre Landsat 8, "Siger Stokes. Landsat 8 -instrumentet, Operationel Land Imager, er baseret på ALI -designet og har været i kredsløb siden 2013, indsamling af værdifulde data om Jordens overflader i det synlige, nær-infrarød, og kortbølgede infrarøde bånd.

Farvel

Hvornår, den 30. marts, EO-1's operation sluttede, NASA havde lukket for satellitten ved at tømme sit brændstof, stoppe alle bevægelige dele, afladning af batteriet, og slukke for senderen. EO-1's bane vil langsomt nedbrydes og, om cirka 39 år, EO-1 vil genindføre Jordens atmosfære, hvor det forventes at fragmentere og derefter brænde op.

EO-1 har haft et godt løb. Det ændrede måden, hvorpå spektrale målinger foretages og bruges af det videnskabelige samfund, ifølge Betsy Middleton, EO-1's projektforsker ved NASAs Goddard Space Flight Center. EO-1 har også valideret nye koncepter og systemer til videnskabelige missioner, og har tilbudt os spændende, spektakulær udsigt over Jorden.

Denne historie er genudgivet med tilladelse fra MIT News (web.mit.edu/newsoffice/), et populært websted, der dækker nyheder om MIT -forskning, innovation og undervisning.