وحدة استشعار متطورة تعمل بالموجات الدقيقة

وحدة قياس الموجات الميكروية المتقدمة ( AMSU ) هي مقياس إشعاع ميكروي متعدد القنوات مثبت على الأقمار الصناعية للأرصاد الجوية . يقوم الجهاز بفحص عدة نطاقات من إشعاع الموجات الميكروية من الغلاف الجوي لإجراء قياسات جوية لدرجة الحرارة ومستويات الرطوبة.

بيانات الإشعاع من المستوى 1 هي درجات حرارة سطوع معايرة .

تتضمن البيانات الجيوفيزيائية من المستوى الثاني من جامعة ولاية أريزونا ما يلي:

• توزيع درجة الحرارة من 3 مليبار (45  كم) إلى السطح
• ملامح بخار الماء
• تغطية الثلج والجليد
• ماء سائل عكر
• معدل هطول الأمطار

تُستخدم بيانات AMSU أيضًا جنبًا إلى جنب مع الإشعاعات تحت الحمراء من HIRS أو AIRS أو IASI لإنتاج منتجات جيوفيزيائية مدمجة من المستوى الثاني MW/IR مثل:

• بيانات درجات الحرارة
• ملامح بخار الماء
• الأوزون
• خصائص السحابة
• الإشعاعات تحت الحمراء بعد إزالة الغيوم

تُستخدم بيانات AMSU على نطاق واسع في التنبؤات الجوية. تُعالج درجات سطوع السماء بأسرع وقت ممكن وتُرسل إلى مراكز التنبؤ العددي بالطقس حول العالم. تُساعد هذه البيانات في الحفاظ على دقة تقييم الحالة الراهنة للغلاف الجوي، مما يُسهم بدوره في تحسين دقة التنبؤات.

تُستخدم سجلات AMSU طويلة الأجل أيضًا في دراسات المناخ .

تم إطلاق القمر الصناعي AMSU-A + AMSU-B معًا على متن الأقمار الصناعية الثلاثة التابعة لـ NOAA KLM: NOAA-15 (NOAA K)، الذي تم إطلاقه في 13 مايو 1998؛ NOAA-16 (NOAA L)، الذي تم إطلاقه في 21 سبتمبر 2000؛ و NOAA-17 (NOAA M)، الذي تم إطلاقه في 24 يونيو 2002.

بالنسبة للقمر الصناعي NOAA-18 (NOAA N)، الذي تم إطلاقه في 20 مايو 2005، تم استبدال جهاز AMSU-B بجهاز مماثل، وهو جهاز قياس رطوبة الميكروويف (MHS).

تُستخدم نسخ من جهاز AMSU-A أيضًا على متن قمر ناسا العلمي للأرض Aqua وسلسلة أرصاد الأرصاد الجوية EUMETSAT MetOp . في هذه المركبات الفضائية، يُستبدل جهاز AMSU-B بأجهزة قياس رطوبة مماثلة تعمل بالموجات الدقيقة: HSB في Aqua و MHS في MetOp.

كان جهاز AMSU تطويرًا لوحدة قياس الموجات الميكروية (MSU)، حيث دمج قدرات وحدة قياس الستراتوسفير (SSU)، وكلاهما استُخدم على متن القمر الصناعي TIROS -N عام 1978 واستمر استخدامه على متن الأقمار الصناعية NOAA-6 إلى NOAA-14. أما الجيل التالي في هذه السلسلة فهو جهاز قياس الموجات الميكروية بتقنية متقدمة (ATMS)، الذي استُخدم لأول مرة على متن القمر الصناعي Suomi-NPP عام 2011، وهو الآن من المعدات القياسية في سلسلة أقمار JPSS الصناعية، وأولها القمر الصناعي NOAA-20 الذي أُطلق عام 2017.

تم تصنيع وحدات AMSU بواسطة شركة Aerojet Corporation في أزوسا، كاليفورنيا . هذه الشركة هي الآن جزء من شركة Northrop Grumman Electronic Systems .

يُفضّل أن تكون وحدات قياس النشاط الجيوفيزيائي (AMSUs) مثبتة دائمًا على أقمار صناعية تدور في مدارات قطبية متزامنة مع الشمس ، إلا أن الأقمار الصناعية من NOAA-15 إلى NOAA-19 كانت جميعها مزودة بوحدات قياس النشاط الجيوفيزيائي (LTANs) متغيرة الاتجاه. في حالة قمري Metops وEOS Aqua، ينتج عن ذلك عبورهما خط الاستواء في نفس التوقيتين المحليين للشمس في كل دورة. على سبيل المثال، يعبر قمر EOS Aqua خط الاستواء نهارًا متجهًا شمالًا (صاعدًا) في الساعة 1:30  مساءً بالتوقيت الشمسي ، وفي الظلام متجهًا جنوبًا (هابطًا) في الساعة 1:30  صباحًا بالتوقيت الشمسي.

تقوم أجهزة AMSU بالمسح المستمر بنمط "المسح الدائري". خلال حوالي 6 ثوانٍ من كل دورة رصد مدتها 8 ثوانٍ، يُجري جهاز AMSU-A ثلاثين عملية رصد بخطوات 3.3 درجة من -48 درجة إلى +48 درجة. ثم يُجري عمليات رصد لهدف معايرة دافئ وللفضاء البارد قبل أن يعود إلى موقعه الأصلي لبدء المسح التالي. في هذه الثواني الثماني، تتحرك نقطة القمر الصناعي الفرعي حوالي 45  كيلومترًا، لذا سيكون المسح التالي على بُعد 45  كيلومترًا إضافيًا على طول المسار. في الوقت نفسه، يُجري جهاز AMSU-B ثلاث عمليات مسح، كل منها يتضمن 90 عملية رصد، بفاصل زمني قدره 1.1 درجة.

خلال أي فترة 24 ساعة، يحدث ما يقارب 14 مدارًا. تتم مراقبة الكرة الأرضية بأكملها تقريبًا إما في ضوء النهار أو الليل، والعديد منها في كليهما. وتُرصد المناطق القطبية كل 100 دقيقة تقريبًا.

يتكون جهاز AMSU من وحدتين فرعيتين، AMSU-A وAMSU-B. تحتوي AMSU-A على 15 قناة ضمن نطاق ترددي يتراوح بين 23.8 و89 جيجاهرتز ، وتُستخدم بشكل أساسي لقياس درجات حرارة الغلاف الجوي (المعروفة باسم "قياس درجة الحرارة"). تبلغ دقتها الأرضية بالقرب من نقطة السمت 45 كيلومترًا. أما AMSU-B، فتحتوي على خمس قنوات ضمن نطاق ترددي يتراوح بين 89 و183.3 جيجاهرتز، وتبلغ دقتها المكانية بالقرب من نقطة السمت 15 كيلومترًا، وهي مُخصصة بشكل أساسي لقياس الرطوبة. يزداد حجم بقعة القياس في كلتا الوحدتين الفرعيتين ويصبح أكثر استطالة باتجاه حواف منطقة المسح. عند استخدام الوحدتين معًا، يتوفر ما يقارب 9 مجالات رؤية لـ AMSU-B ضمن مصفوفة 3×3، تُقابل كل منها مجال رؤية لـ AMSU-A. يعكس هذا التباين المكاني الأكبر لبخار الماء مقارنةً بدرجة الحرارة. تتضمن الأقمار الصناعية NOAA 15-17 أيضًا أجهزة قياس الأعماق بالأشعة تحت الحمراء HIRS /3 بنفس الدقة المكانية لجهاز AMSU-B، وتُستخدم جنبًا إلى جنب مع جهازي AMSU-A وAMSU-B. وتشكل هذه الأجهزة الثلاثة معًا جهاز ATOVS، وهو جهاز قياس الأعماق الرأسي التشغيلي المتقدم TIROS.    

جهازا Aqua وMetOp AMSU-A عبارة عن أجهزة استشعار بالموجات الميكروية ذات 15 قناة، مصممة أساسًا للحصول على بيانات توزيع درجات الحرارة في طبقات الجو العليا (وخاصة الستراتوسفير ) ، ولتوفير إمكانية ترشيح السحب لرصد درجات حرارة التروبوسفير . يُعد جهاز EOS AMSU-A جزءًا من مجموعة ثلاثية متكاملة من الأجهزة، تشمل أيضًا AIRS و HSB . وبالمثل، يعمل جهاز MetOp AMSU-A بالتنسيق مع أجهزة HIRS وIASI وMHS. يُعد كل من MHS وHSB نسختين معدلتين من AMSU-B.

• التراث: وحدة قياس الصوت بالميكروويف (MSU)
• نطاق العرض: 1650  كم
• حجم البصمة: بالنسبة لارتفاع المركبة الفضائية الاسمي 833  كم، 48  كم عند نقطة النظير (AMSU-A)، 16  كم عند نقطة النظير (AMSU-B).
• الكتلة: 100  كجم
• دورة التشغيل: 100%
• الطاقة: 125  واط
• معدل نقل البيانات: 3.2  كيلوبت/ثانية
• أقصى زاوية مسح: ±49.5 درجة
• مجال الرؤية اللحظي للجهاز: 3.3 درجة (AMSU-A) 1.1 درجة (AMSU-B)

الجدول 1 الخصائص الإشعاعية لجهاز AMSU-A (من 3.5 ).

الجدول 2: الخصائص الإشعاعية لجهاز AMSU-B (من 4 ).

• معالجة البيانات لجامعة ولاية كولورادو (AMSU)
• ورقة بيانات AMSU-A من مشروع EOS Aqua التابع لناسا
• دليل مستخدم NOAA KLM AMSU-A
• دليل مستخدم NOAA KLM AMSU-B
• دليل جهاز AMSU-A التابع لناسا
• البيانات من جهاز AMSU-A التابع لناسا والأجهزة المصاحبة له في مركز غودارد لرحلات الفضاء التابع لناسا
• البيانات من AMSU والأجهزة المرتبطة بها TOVS و ATOVS في CLASS التابع للإدارة الوطنية للمحيطات والغلاف الجوي