新一代海洋測高任務賈森－２衛(wèi)星升空

2008年6月20日，美國航宇局、法國國家空間研究中心、歐洲氣象衛(wèi)星組織及美國國家海洋和大氣局4家機構(gòu)的合作項目賈森-2海洋衛(wèi)星，由德爾它-2火箭從范登堡空軍基地發(fā)射升空。賈森-2衛(wèi)星將執(zhí)行繼“托佩克斯/海神”（1992年～2005年）衛(wèi)星和賈森-1衛(wèi)星（2001年至今）之后的新一代海洋測高任務。

四大衛(wèi)星聯(lián)手

賈森-2衛(wèi)星攜帶了新一代儀器，包括法國國家空間研究中心提供的海神-3多頻雷達高度計（測量海平面高度），美國航宇局提供的的先進微波輻射計（從測高學的角度揭示水蒸汽的影響）。賈森-2衛(wèi)星測量精度為3.3厘米，與賈森-1的相同，從而有助于科學家理解海洋環(huán)流及它對全球氣候的影響。另外賈森-2衛(wèi)星將與其他衛(wèi)星，如測量地球質(zhì)量分布的“重力恢復和氣候試驗”衛(wèi)星、測量近洋面風的“海風測量快速散射儀”衛(wèi)星及測量洋面鹽分的“寶瓶座”衛(wèi)星（將于2009年發(fā)射），對地球系統(tǒng)研究做出重要貢獻。

賈森-2衛(wèi)星采用法國“普羅秋斯”低軌道衛(wèi)星平臺，高約3米，發(fā)射質(zhì)量為510千克，功率為580瓦，設計壽命為5年。賈森-2衛(wèi)星運行在圓形非太陽同步軌道上，軌道高度為1336千米，軌道傾角為66.039°，偏心率為0.000095。衛(wèi)星在軌道上的飛行速度是7.2千米/秒，每112分鐘繞地球飛行一圈。賈森-2每10天完成一次對全球洋面高度的測量，覆蓋范圍從北緯66度到南緯66度，能把全球的未結(jié)冰海洋區(qū)域都包括在內(nèi)，從而確定海洋環(huán)流、氣候變化及海平面上升情況。

五大科學目標

海洋在地球天氣和氣候變化中扮演著重要角色。海洋能夠使地球空氣變熱或變冷、潮濕或干燥，并影響風速和風向。在過去50年，海洋吸收了全球80%的熱量，如果沒有海洋，全球氣候會變得比目前更加炎熱。通過對海洋動力學的研究，人類能夠更清楚地了解海洋對天氣和氣候的影響及其對人類的影響，另外，還能了解人類自身的活動是如何影響海洋的，以及如何保護海洋這一寶貴的地球資源。

賈森-2衛(wèi)星的科學目標包括：

（1）實施近實時高精度海洋測高，從而合成海洋預報模型（海洋學業(yè)務）；

（2）繼續(xù)“托佩克斯/海神”和賈森-1衛(wèi)星的測量任務，獲取長期科學數(shù)據(jù)，從而研究海洋長期變化，尤其是十年間變化；

（3）測量全球海洋平面變化，并增加海洋環(huán)流的知識；

（4）獲取近海岸、湖泊及河流的高質(zhì)量數(shù)據(jù)，改進海岸海潮模型；

（5）應用于海洋研究、氣候研究、季節(jié)預報、風速和波高測量、實時天氣預報模型、氣候?qū)W長期研究和模型改進等領域，并結(jié)合大地測量衛(wèi)星了解更多的地球知識，等等。

八種有效載荷

賈森-2衛(wèi)星一共攜帶了8種儀器，分別是：海神-3高度計、先進微波輻射計、3種定位系統(tǒng)及搭載的3種實驗儀器。在這些儀器中，前5種儀器都有完整的冗余，并且壽命期至少3年。

海神-3高度計

海神-3高度計是該任務的主要儀器，測量海平面、波浪高度及風速，由賈森-1衛(wèi)星上的海神-2高度計改進而來。它具有緊湊、低功耗、小質(zhì)量、可靠性高等優(yōu)點。它是一臺雷達高度計，功率僅為7瓦，在2個頻率（13.575GHz和5.3GHz）上發(fā)射脈沖（第2個頻率用于確定大氣中的電子含量），然后由其配套的1.2米直徑天線接收洋面反射的回程信號，在對回程信號進行分析之后，通過修正后的信號往返時間能精確地計算出衛(wèi)星與海面某一點之間的距離。該儀器還將與多普勒軌道制圖和無線電定位儀相結(jié)合，更好地測量海岸、內(nèi)陸水域和冰。

先進微波輻射計

先進微波輻射計是賈森-1衛(wèi)星上微波輻射計的改進型，在3個頻率（18.7GHz、23.8GHz和34GHz）上測量海洋輻射，主頻率23.8GHz被用于測量水蒸汽；34GHz通道提供帶雨云層的信息；18.7GHz通道對洋面的風力變化很敏感。綜合每個頻率獲得的測量數(shù)據(jù)，能夠提取水蒸汽和液態(tài)水含量信息，使人類能確定大氣中的水是如何影響雷達信號傳播的，還能夠直接用于研究包括降雨在內(nèi)的其他天氣現(xiàn)象。

3種定位系統(tǒng)

賈森-2衛(wèi)星上的有激光反射鏡天線、多普勒軌道制圖和無線電定位儀以及全球定位系統(tǒng)三種定位系統(tǒng)，這些定位系統(tǒng)相互補充，以精確測量衛(wèi)星的在軌位置。

激光反射鏡天線反射由地面發(fā)出的激光脈沖，通過分析激光束的往返時間，確定衛(wèi)星的在軌位置。該系統(tǒng)有很高的精度，能精確到幾厘米，但它要求地面站進行復雜操作，并且受到不利天氣狀況的限制。因此激光反射鏡天線被用于校正其他兩種定位系統(tǒng)，從而使衛(wèi)星軌道盡可能的準確。

多普勒軌道制圖和無線電定位儀將提供實時定位和精確軌道確定信息。該系統(tǒng)利用遍布全球的60個軌道圖示標組成的地面網(wǎng)絡，軌道圖示標在兩個頻率上發(fā)射信號給衛(wèi)星上的一臺接收機，衛(wèi)星的相對運動在信號頻率上產(chǎn)生移位（即多普勒頻移），通過測量這種頻移，從而計算出衛(wèi)星的速度。這些數(shù)據(jù)然后形成軌道確定模型，從而保證衛(wèi)星在軌精確位置的持久性跟蹤。該儀器的測量數(shù)據(jù)還用于地球物理學研究，并能確定大氣中的電子含量。

全球定位系統(tǒng)有效載荷接收來自16顆GPS衛(wèi)星連續(xù)并同時發(fā)出的雙頻導航信號，利用這些信息獲得約1毫米精度的相位測量數(shù)據(jù)和10厘米精度的偽距測量數(shù)據(jù)，然后將數(shù)據(jù)整合為軌道確定模型，持續(xù)跟蹤衛(wèi)星的軌跡。

地面分工明確

賈森-2衛(wèi)星地面段是一個分散的系統(tǒng)，分別設在美國航宇局、法國國家空間研究中心、歐洲氣象衛(wèi)星組織及美國國家海洋和大氣局，各任務中心的職責如下：

（1）海神-3高度計、多普勒軌道制圖和無線電定位儀及先進微波輻射計的原始數(shù)據(jù)由設在歐洲氣象衛(wèi)星組織及美國國家海洋和大氣局的中心負責處理，產(chǎn)生實時測高數(shù)據(jù)；

（2）海神-3高度計和先進微波輻射計的原始數(shù)據(jù)由設在法國國家空間研究中心的任務中心處理，產(chǎn)生延時測高數(shù)據(jù)；

（3）初始軌道和精確軌道數(shù)據(jù)產(chǎn)品由法國國家空間研究中心提供，用于精確軌道確定，并由全球定位系統(tǒng)有效載荷和激光反射鏡天線進行補充；

（4）所有的賈森-2衛(wèi)星產(chǎn)品由法國國家空間研究中心與美國國家海洋和大氣局進行歸檔和分發(fā)；

（5）由法國國家空間研究中心產(chǎn)生的增值產(chǎn)品都由該中心自己進行歸檔和分發(fā)。