سامانه دیده‌بانی زمین

سیستم مشاهده زمین (EOS)برنامه ای از ناسا شامل مجموعه ای از ماموریت های ماهواره ای مصنوعی و ابزارهای علمی در مدار زمین است که برای مشاهدات جهانی بلندمدت از سطح زمین، بیوسفر، جو و اقیانوس ها طراحی شده است. از اوایل دهه ۱۹۷۰، ناسا در حال توسعه سیستم مشاهده زمین خود بوده و مجموعه ای از ماهواره های لندست را در این دهه پرتاب کرده است. برخی از اولین آن ها شامل تصویربرداری پسیو مایکروویو در سال ۱۹۷۲ از طریق ماهواره نیمبوس ۵ بود. پس از پرتاب ماموریت های مختلف ماهواره ای، مفهوم این برنامه از اواخر دهه ۱۹۸۰ آغاز شد و در دهه ۱۹۹۰ به سرعت گسترش یافت. [ ۲ ] از زمان آغاز برنامه، توسعه آن ادامه داشته است، از جمله؛ زمین، دریا، تابش و جو. [ ۱ ] جمع آوری شده در سیستمی به نام EOSDIS، ناسا از این داده ها به منظور مطالعه پیشرفت و تغییرات در بیوسفر زمین استفاده می کند. تمرکز اصلی این مجموعه داده ها بر علوم اقلیمی است. این برنامه مرکز شرکت علوم زمین ناسا است..

 تاریخ و توسعه 
بندانگشتی|ماهواره TIROS-1 در موزه ملی هوا و فضا در واشنگتن به نمایش گذاشته شد
پیش از توسعه سیستم رصد زمین (EOS) فعلی، پایه‌های این برنامه در اوایل دهه‌های 1960 و 1970 گذاشته شد. TIROS-1 ، اولین ماهواره هواشناسی در مدار پایین زمین در مقیاس کامل.  هدف اصلی TIROS-1 بررسی مشاهدات مادون قرمز تلویزیونی به عنوان روشی برای نظارت و مطالعه سطح زمین بود. TIROS-1 که برای توسعه ماهواره‌های فعلی بسیار مهم است، برنامه‌ای بود که به ناسا اجازه می‌داد از ابزارهای تجربی و روش‌های جمع‌آوری داده‌ها برای مطالعه هواشناسی در سراسر جهان استفاده کند. از همه مهم‌تر، این اطلاعات جدید جمع‌آوری‌شده توسط TIROS-1 به هواشناسان و دانشمندان اجازه می‌داد تا رویدادهای آب و هوایی در مقیاس بزرگ را مشاهده کنند. با انجام این کار، آنها می‌توانستند به سؤالاتی مانند "آیا باید به دلیل طوفان، ساحل را تخلیه کنیم؟" پاسخ دهند.  پس از TIROS، برنامه آزمایشی ماهواره فناوری کاربردی (ATS) توسعه یافت. هدف اصلی این ماهواره‌ها پیش‌بینی آب و هوا و مطالعه محیط فضا بود. نکته قابل توجه این است که این برنامه بر پرتاب ماهواره‌ها به مدار زمین‌آهنگ و ارزیابی اثربخشی این الگوی مداری در رصد زمین تمرکز داشت.  ATS-3 ، طولانی‌ترین ماموریت، بیش از 20 سال عمر داشت. این اولین ماهواره‌ای بود که تصاویر رنگی از فضا گرفت و به طور قابل توجهی به عنوان یک وسیله ارتباطی عمل کرد. 

پس از موفقیت TIROS - ۱ و ATS - ۳، ناسا با هم کاری سازمان زمین شناسی ایالات متحده آمریکا (USGS)، از طریق مجموعه ای از ماهواره های لندست که در طول دهه های ۱۹۷۰ و ۱۹۸۰ پرتاب شدند، در مشاهده زمین پیشرفت کردند. ماهواره نیمبوس ۵ که در سال ۱۹۷۲ پرتاب شد، از تصویربرداری پسیو مایکروویو استفاده می کرد؛ روشی بسیار موفق برای مشاهده تغییرات در پوشش یخ دریا. [ ۱ ] مشاهده با ماموریت های موفقی مانند نیمبوس ۷، مجهز به یک اسکنر رنگ ناحیه ساحلی (CZCS)برای شرح تغییرات رنگ در اقیانوس های زمین، و یک طیف سنج نقشه برداری کل اوزون (TOMS)برای اندازه گیری تابش خورشیدی و تابش منعکس شده از جو زمین بیشتر شد. ماهواره های اولیه این برنامه ها امروزه راه را برای بسیاری از برنامه های EOS هموار کرده اند. ماهواره های TIROS نه تنها در آزمایش و توسعه ابزارهای مشاهده زمین مانند طیف سنج ها بسیار مهم بودند، بلکه اطلاعات زیادی نیز از سنسورهای مختلف مورد استفاده به منظور حفظ این ماهواره ها در مدار برای دوره های زمانی پایدار به دست آمد. سنسورهایی مانند سنسورهای افق بر روی این ماهواره های اولیه آزمایش شدند و برای تولید روش های پیشرفته تر مشاهده و پیکربندی های عملیاتی سازگار شده اند.  

 عملیات و فناوری - لجستیک 
+براساس صفحه ماموریت سیستم مشاهده زمین ناسا، بیش از ۳۰ ماموریت وجود دارد که همچنان فعال هستند. EOS به عنوان یک برنامه در حال تکامل، می تواند داده های مختلفی را از طریق ابزارهای مختلفی که توسعه یافته اند، جمع آوری کند. در ادامه سنسورهای مختلف در ماموریت های مختلف EOS و داده هایی که جمع آوری می کنند را تشریح می کنیم. ماموریت / ماهواره‌ها فناوری موارد استفاده برنامه لندست لندست ۵-۸ تصویرگر عملیاتی زمین (OLI)  OLI که توسط شرکت Ball Aerospace & Technologies توسعه داده شده است، جنبه‌ای حیاتی از ماهواره‌های مدرن لندست است. OLI در جدیدترین ماهواره لندست ناسا (LANDSAT 8) با استفاده از ۷۰۰۰ حسگر در هر باند (باند طیفی)، هر ۱۶ روز یکبار از کل زمین تصویربرداری/مشاهده خواهد کرد. نقشه بردار موضوعی پیشرفته + (ETM+)   ETM+ در کنار OLI، تصاویر زمین را در ابعاد 30 میلیون پیکسل ثبت می‌کند. برای تضمین کیفیت، هر اسکن به دلیل تصحیح خط اسکن، دارای تصحیح است. برنامه قطار A کلودست رادار پروفایل ابر (CPR)  با سرعت ۹۶ کار می‌کند گیگاهرتز. نکته مهم این است که CPR برای جزئیات ذرات به اندازه ابر استفاده می‌شود. این ذرات می‌توانند به شکل برف، یخ ابر، آب و باران‌های سبک باشند. کالیپسو لیدار  مشابه رادار، لیدار مدت زمانی را که طول می‌کشد تا یک منبع نور (لیزر) به حسگر بازگردد، اندازه‌گیری می‌کند. کالیپسو (CALIPSO) که به لیدار سطح ۲ مجهز است، عمدتاً بر اندازه‌گیری بخارات چگال‌پذیر مانند آب و اسید نیتریک تمرکز دارد. داده‌های ابرهای قطبی را جمع‌آوری می‌کند. اورا عمق‌سنج اندام مایکروویوی (MLS)  برای اندازه‌گیری انتشار مایکروویو (حرارتی) که به طور طبیعی رخ می‌دهد، استفاده می‌شود. نام Limb به "لبه" جو زمین اشاره دارد. این داده‌های جمع‌آوری‌شده شامل مشخصات گازهای جوی و دما و فشار جوی است. طیف‌سنج انتشار تروپوسفری (TES)  TES یک حسگر مادون قرمز نصب شده بر روی ماهواره AURA است که برای بررسی تروپوسفر جو زمین استفاده می‌شود. از همه مهم‌تر، این حسگر به دانشمندان کمک می‌کند تا تأثیر دی‌اکسید کربن در جو و لایه ازن و تغییرات آن را درک کنند. آکوا رادیومتر اسکن مایکروویو پیشرفته (AMSR-E)  AMSR-E، ابزاری حیاتی برای اندازه‌گیری خواص فیزیکی زمین است. بارش باران، دماهای مختلف دریا و خشکی، پوشش برف و یخ و بخار آب اقیانوس تنها برخی از خواصی هستند که با استفاده از رادیومتر روبشی مایکروویو اندازه‌گیری می‌شوند. با تشخیص انتشار مایکروویو، داده‌ها برای تعیین ویژگی‌های مختلف هر ویژگی ژئوفیزیکی ارزیابی می‌شوند. طیف‌سنج تصویربرداری با وضوح متوسط (MODIS)  سامانه MODIS با اندازه‌گیری در ۳۶ باند طیفی مختلف، برای AQUA بسیار مهم است. MODIS که برای افزایش درک خواص و دینامیک جهانی استفاده می‌شود، به دانشمندان کمک می‌کند تا تغییرات در خشکی، آب و جو پایینی را پیش‌بینی کنند.

 جمع‌آوری داده‌ها و موارد استفاده 
از زمان آغاز این برنامه، هدف کلی یکسان باقی مانده است: "نظارت و درک اجزای کلیدی سیستم آب و هوایی و تعاملات آن ها از طریق مشاهدات جهانی طولانی مدت" [ ۱ ] از طریق استفاده از برنامه های مختلف مانند لندست و برنامه های A - Train، دانشمندان درک بیشتری از زمین و تغییرات آن به دست می آورند. در حال حاضر، داده های جمع آوری شده توسط ماهواره ها در EOS دیجیتالی شده و توسط سیستم مشاهده زمین و سیستم اطلاعات جمع آوری می شوند. دانشمندان سپس از این داده ها برای پیش بینی رویداده ای آب و هوایی و اخیرا برای پیش بینی اثرات تغییرات آب و هوایی برای معاهداتی مانند توافق نامه های آب و هوایی پاریس استفاده می کنند و داده ها عمدتا توسط EOS جمع آوری و سپس تجزیه و تحلیل می شوند.

 آژانس‌ها و مشارکت‌های بین دولتی 
در مفهوم وسیع تر مشاهده زمین و تمام ماموریت هایی که EOS را تحت تاثیر قرار می دهند، مشارکت های بین دولتی و مشارکت های بین المللی مختلفی وجود داشته اند که به سرمایه گذاری، تحقیق و توسعه مجموعه پیچیده ای از ماهواره ها و فضاپیماها کمک کرده اند که سیستم مشاهده زمین را در نقش خود موفق می کنند. در مجموع، مشارکت های بین دولتی تقریبا ۳۷ درصد از کل ماموریت ها را تشکیل می دهند در حالی که ۲۷ درصد از ماموریت ها نیز مشارکت های بین المللی با دیگر کشورها و شرکت های بین المللی را شامل می شوند.

تا سال 2022، نه ماهواره لندست به همراه لندست 7، 8 و 9 در مدار زمین در حال چرخش بوده‌اند. برنامه لندست از زمان آغاز خود، سازمان‌های زیادی را درگیر خود کرده است، به ویژه سازمان زمین‌شناسی ایالات متحده (USGS). سایر سازمان‌های بین دولتی که بخشی از برنامه رصد زمین بوده‌اند عبارتند از: اداره خدمات علوم محیطی (ESSA)، وزارت دفاع ایالات متحده (USDOD)، وزارت انرژی ایالات متحده (USDOE) و اداره ملی اقیانوسی و جوی ایالات متحده (NOAA). همکاری این سازمان‌های بین دولتی امکان تأمین بودجه بیشتر برای این برنامه را به همراه همکاری منابع دولتی از سازمان‌های مختلف فراهم می‌کند. اغلب این مشارکت‌ها با یک سازمان دولتی دیگر که خواهان یک ابزار خاص به عنوان بخشی از محموله موجود در یک مأموریت است، آغاز می‌شود. 

به طور مشابه، مشارکت های بین المللی با کشورها یا ناشی از یک محموله (ابزار)خاص همراه با یک ماموریت موجود است که ناسا توسعه داده است یا همکاری ناسا و نیاز به استفاده از امکانات یک آژانس فضایی دیگر مانند آژانس فضایی اروپا. چنین مشارکتی در سال ۲۰۰۰ زمانی که ماهواره ERS - ۱ از مرکز فضایی گویان پرتاب شد، مشاهده شد؛ یک پایگاه فضایی در گویان فرانسه، آمریکای جنوبی. آژانس های بین المللی که به ناسا کمک کرده اند یا با آن ها هم کاری کرده اند، عبارتند از کونا (آژانس فضایی آرژانتین)، CNES (آژانس فضایی فرانسه)، DLR (مرکز هوافضای آلمان)، فدراسیون فضایی دولتی روسکاسموس از فدراسیون روسیه و JAXA (آژانس فضایی ژاپن؛ قبلا NASDA). [ ۱ ]

 فهرست ماموریت‌ها به همراه تاریخ پرتاب 

 ماموریت‌های آینده 
بندانگشتی|تصویرسازی از سنتینل ۶ب
با اهمیت‌تر شدن نقش سامانه رصد زمین در مطالعه آب و هوا و تغییرات زمین، این برنامه همچنان در حال تکامل خواهد بود. ناسا به همراه سایر آژانس‌های دولتی مانند آژانس فضایی اروپا و NASDA (ژاپن)، ماموریت‌های آینده بسیاری را برنامه‌ریزی کرده‌اند. Sentinel 6B یکی از این ماموریت‌ها با هدف رصد مداوم آب و اقیانوس است. هدف اصلی ماموریت‌های Sentinel، نظارت بر افزایش سطح دریا، به عنوان شاخص اصلی تغییرات آب و هوایی و گرمایش جهانی است. از آنجایی که سیاست توافق‌نامه پاریس و کشورهای بیشتر برای جهانی بدون کربن هدف‌گذاری شده‌اند، داده‌های جمع‌آوری‌شده توسط ماموریت‌های Sentinel به درک مداوم از تغییرات آب و هوایی زمین کمک خواهد کرد. همچنین انتظار می‌رود که یکی از ماهواره‌های Sentinel آزمایش جدیدی را در رابطه با پیش‌بینی آب و هوا آزمایش کند. به عنوان بخشی از محموله خود، از سامانه جهانی ماهواره‌ای ناوبری رادیویی (GNSS-RO) استفاده خواهد کرد، روشی برای جزئیات تغییرات و اطلاعات لایه‌های مختلف جو. 

 JPSS-3 و 4 
انتظار می‌رود JPSS یا سیستم‌های ماهواره‌ای قطبی مشترک در سال 2027 راه‌اندازی شوند. این پروژه یک همکاری بین دولتی بین ناسا و اداره ملی اقیانوسی و جوی (NOAA) خواهد بود و نسل جدیدی از ماهواره‌های زیست‌محیطی مدار قطبی را رصد خواهد کرد. نکته مهم این است که این ماهواره‌های مدار قطبی غیر ژئوسنکرون هستند، به این معنی که این دو ماهواره زاویه شیب نزدیک به 90 درجه نسبت به خط استوا خواهند داشت. نکته مهم این است که این پروژه همچنان ادامه دارد و سومین و چهارمین ماهواره از سری JPSS است. محموله این نوع ماهواره شامل رادیومتر تصویربرداری مادون قرمز مرئی، عمق‌سنج مایکروویو پیشرفته و مجموعه نقشه‌برداری و پروفیل ازن خواهد بود. داده‌های جمع‌آوری‌شده توسط این ابزارهای متنوع شامل پیش‌بینی عددی آب و هوا برای مدل‌سازی و پیش‌بینی پیش‌بینی خواهد بود. 

 EVM-3 اینکوس 
بندانگشتی|ابرهای Cumuionimbus INCUS بر فراز لهستان. هدف EVM-3 INCUS بررسی تشکیل این ابرها و رعد و برق‌هایی است که اغلب با آنها همراه هستند.
یکی از شاخه های ماموریت های سرمایه گذاری روی زمین، ماموریت های اکتشافی است که قرار است سه ماهواره کوچک داشته باشد. این سه ماهواره با هماهنگی کامل در مدار قرار خواهند گرفت و هدف آن ها درک شکل گیری طوفان های همرفتی و بارش سنگین خواهد بود. هدف آن نه تنها دانستن چگونگی، بلکه دانستن دقیق محل و زمان شکل گیری آن ها است. اگرچه هنوز در مراحل برنامه ریزی و توسعه قرار دارد، اولین ماهواره از سه ماهواره در EVM - ۳ در سال ۲۰۲۷. پس از بررسی بین ۱۲ پیشنهاد EVM در سال ۲۰۲۱، ماموریت INCUS پس از بررسی توسط هیات داوران انتخاب شد. کارن سنت ژرمن، مدیر علوم زمین ناسا اظهار داشت: " در یک اقلیم در حال تغییر، اطلاعات دقیق تر در مورد چگونگی توسعه و تشدید طوفان ها می تواند به بهبود مدل های آب و هوایی و توانایی ما در پیش بینی خطر آب و هوای شدید کمک کند." از آنجا که اثرات تغییرات آب و هوایی با افزایش دمای سطح دریا در سطح جهان روز به روز در حال افزایش است، پیش بینی می شود که طوفان ها شدت بیشتری داشته باشند و بیشتر رخ دهند. این نتیجه افزایش بخار آب است که به سمت بالا حرکت می کند و جریان های همرفت ایجاد می کند. INCUS به دانشمندان در درک این جریان ها کمک خواهد کرد و به پیش بینی احتمال و مکان طوفان های بزرگ در زمان بهره برداری کامل کمک خواهد کرد.  

 پرسنل کلیدی 
+ پرسنل صلاحیت‌ها نقش استیون پلاتنیک کارشناسی و کارشناسی ارشد مهندسی برق
دکترا (Ph.D.) علوم جوی متخصص ارشد پروژه EOS
دانشمند پروژه قطار کلر ال. پارکینسون کارشناسی ریاضیات
دکتری اقلیم شناسی دانشمند پروژه AQUA برایان ان. دانکن کارشناسی شیمی
کارشناسی ارشد و دکترا علوم زمین و جو دانشمند پروژه AURA جیمز باتلر کارشناسی شیمی فیزیک
دکترای شیمی فیزیک دانشمند کالیبراسیون EOS کریستوفر اس آر نی جغرافیای کارشناسی
دکترا جغرافیا دانشمند پروژه لندست ۹ ارنستو رودریگز *یافت نشد دانشمند پروژه QuickSCAT کورتیس توم کارشناسی هواشناسی
کارشناسی ارشد و دکترا علوم جوی دانشمند پروژه TERRA

 قطار A (صورت فلکی ماهواره‌ای)
 پایگاه‌های داده رصدی شیمی جو
 ماهواره رصد زمین
 سامانه داده‌ها و اطلاعات سامانه رصد زمین (EOSDIS) - قابلیت‌های جامعی را برای مدیریت داده‌های علوم زمین ناسا فراهم می‌کند.
 اطلاعات آتش‌سوزی برای سیستم مدیریت منابع (FIRMS) - اطلاعاتی در مورد مکان‌های آتش‌سوزی فعال به عنوان بخشی از برنامه سیستم‌های داده‌های علوم زمین ناسا ارائه می‌دهد.
 ژئوانفورماتیک
 فهرست ماهواره‌های رصد زمین

 پیوندهای خارجی 

 اسناد مبانی نظری الگوریتم
 صفحه اصلی EOS در ناسا

رده:برنامه‌های سنجش از دور
رده:ماهواره‌های دیدبانی زمین ایالات متحده آمریکا
رده:ماهواره‌های در مدار زمین ناسا
رده:مجموعه‌های ماهواره‌ای
رده:مقاله‌های دارای ویدئو
رده:ماهواره‌های دیدبانی زمین
رده:برنامه‌های ناسا