เครื่องมือตรวจวัดโอโซน ( OMI ) ^{[ 1 ]}เป็นสเปกโตรมิเตอร์แบบมองลงด้านล่างและแบบอัลตราไวโอเลตที่ติดตั้งอยู่บน ยานอวกาศ ออร่าของ NASA ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของกลุ่มดาวเทียมA-Trainในกลุ่มดาวเทียมนี้ ออร่าโคจรเป็นกลุ่มโดยอยู่ห่างจากดาวเทียม Aqua ประมาณ 15 นาที ซึ่งทั้งสองดวงโคจรรอบโลกใน รูปแบบ โคจรแบบซิงโครนัสกับ ดวงอาทิตย์ และให้การครอบคลุมเกือบทั้งโลกภายในหนึ่งวัน ดาวเทียมออร่าถูกปล่อยขึ้นสู่อวกาศเมื่อวันที่ 15 กรกฎาคม พ.ศ. 2547 และ OMI ได้รวบรวมข้อมูลตั้งแต่ 9 สิงหาคม พ.ศ. 2547 ^{[ 2 ]}

จากมุมมองทางเทคนิค เครื่องมือ OMI ใช้การถ่ายภาพไฮเปอร์สเปกตรัมเพื่อสังเกตการกระเจิงของแสงอาทิตย์กลับสู่ห้วงอวกาศด้วยช่วงสเปกตรัมที่ครอบคลุมทั้งแสงที่มองเห็นได้และรังสีอัลตราไวโอเลต ความสามารถด้านสเปกตรัมของมันได้รับการออกแบบมาเพื่อให้บรรลุข้อกำหนดเฉพาะของการตรวจวัดปริมาณโอโซนทั้งหมดในแง่ของความถูกต้องและแม่นยำนอกจากนี้ คุณลักษณะของมันยังให้การปรับเทียบตัวเองทางรังสีและความยาวคลื่นที่แม่นยำตลอดระยะเวลาโครงการในระยะยาวอีกด้วย

โครงการ OMI เป็นความร่วมมือระหว่างสำนักงานโครงการอวกาศแห่งเนเธอร์แลนด์ (NIVR) สถาบันอุตุนิยมวิทยาฟินแลนด์ (FMI) และองค์การบริหารการบินและอวกาศแห่งชาติ (NASA)

โครงการ OMI ดำเนินการภายใต้การกำกับดูแลของ NIVR และได้รับเงินทุนสนับสนุนจากกระทรวงเศรษฐกิจ กระทรวงคมนาคมและโยธาธิการ และกระทรวงศึกษาธิการและวิทยาศาสตร์ของเนเธอร์แลนด์ เครื่องมือนี้สร้างโดยDutch Spaceโดยความร่วมมือกับองค์การวิจัยวิทยาศาสตร์ประยุกต์และอุตสาหกรรมแห่งเนเธอร์แลนด์ และสถาบันวิจัยอวกาศแห่งเนเธอร์แลนด์อุตสาหกรรมของฟินแลนด์จัดหาชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์ ส่วนงานวิทยาศาสตร์ของโครงการ OMI บริหารจัดการโดยKNMI (หัวหน้าโครงการคือศาสตราจารย์ดร. พี.เอฟ. เลเวลต์ปัจจุบันอยู่ที่มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีเดลฟท์ ) โดยความร่วมมืออย่างใกล้ชิดกับNASAและสถาบันอุตุนิยมวิทยาฟินแลนด์

หนึ่งในวัตถุประสงค์ทางวิทยาศาสตร์ของ OMI คือการวัดก๊าซติดตาม ได้แก่ โอโซน (O ₃ ), ไนโตรเจนไดออกไซด์^{[ 3 ]} (NO ₂ ), ซัลเฟอร์ไดออกไซด์^{[ 4 ]} (SO ₂ ), ฟอร์มาลดีไฮด์ (HCHO), ^{[ 5 ]} BrO, ^{[ 6 ]}และ OClO อย่างไรก็ตาม เซ็นเซอร์ของ OMI สามารถแยกแยะประเภทของละอองลอย เช่น ควัน ฝุ่น และซัลเฟต [ ^{7 ]}และสามารถวัดความดันเมฆ^{[ 8 ] [ 7 ]}และปริมาณเมฆ ซึ่งให้ข้อมูลเพื่อคำนวณโอโซนในชั้นบรรยากาศโทรโพสเฟียร์ [ ^{9 ]ในแง่}นี้ OMI สืบทอดมาจากTOMS , SBUV, GOME, SCIAMACHYและGOMOSนอกจากนี้ OMI ยังมุ่งมั่นที่จะตรวจจับการปล่อยมลพิษจากการระเบิดของภูเขาไฟด้วยความไวที่สูงกว่า TOMS อย่างน้อย 100 เท่า เครื่องมือตรวจวัดโอโซนได้รับการพิสูจน์แล้วว่าเป็นแพลตฟอร์มที่มีประโยชน์ในการตรวจสอบก๊าซติดตามอื่นๆ เช่น ไกล ออกซาล [ ^{10 ] ตัวแปร}ต่างๆ เช่น รังสี UV บนพื้นผิว^{[ 11 ]}หรือการประมาณค่าคอลัมน์รวม เช่น ไอน้ำ^{[ 12 ]} NO ₂และโอโซนมีการใช้งานในบริการปฏิบัติการโดยศูนย์พยากรณ์อากาศระยะกลางแห่งยุโรป (ECMWF) องค์การบริหารมหาสมุทรและบรรยากาศแห่งชาติของสหรัฐอเมริกา (NOAA) สำหรับการพยากรณ์โอโซนและคุณภาพอากาศ และศูนย์ให้คำแนะนำเกี่ยวกับเถ้าภูเขาไฟ (VAACs) สำหรับการเปลี่ยนเส้นทางบินของเครื่องบินในกรณีที่เกิดการปะทุของภูเขาไฟ

เครื่องมือนี้สังเกตการณ์รังสีสะท้อนกลับจากโลกและใช้สเปกโทรเมตรแบบตะแกรง ภาพสองตัว โดยแต่ละสเปกโทรเมตรแบบตะแกรงจะเชื่อมต่อกับตัวตรวจจับ CCD ที่มีพิกเซลขนาด 780x576 (สเปกตรัม x พื้นที่) เครื่องมือนี้สามารถทำงานได้สองโหมดที่แตกต่างกัน: โหมดการทำงานปกติซึ่งพิกเซลเดียวในการสังเกตการณ์มีความละเอียดเชิงพื้นที่ 13x24 ตารางกิโลเมตร^ที่จุดนาดีร์ (ตรงลงมา) และโหมดซูมซึ่งความละเอียดนี้จะเพิ่มขึ้นเป็น 13x12 ตาราง ^{กิโลเมตร}

การวัด OMI ครอบคลุมช่วงสเปกตรัม 264–504 นาโนเมตร (นาโนเมตร) ด้วยความละเอียดสเปกตรัมระหว่าง 0.42 นาโนเมตร และ 0.63 นาโนเมตร และรอยเท้าภาคพื้นดินโดยประมาณ 13 × 24 ตารางกิโลเมตรที่จุดนาดี^ร์การครอบคลุมสเปกตรัมนี้แบ่งออกเป็นสามช่องสัญญาณที่แตกต่างกัน สองช่องอยู่ใน ช่วง อัลตราไวโอเลตและอีกหนึ่งช่องอยู่ในช่วงสเปกตรัมที่มองเห็นได้ โปรดทราบว่าขนาดพิกเซลภาคพื้นดินของช่อง UV-1 มีขนาดใหญ่เป็นสองเท่าในทิศทางการกวาดเมื่อเทียบกับอีกสองช่องสัญญาณ การออกแบบทางแสงของช่อง UV นี้ทำขึ้นเพื่อลดแสงรบกวนในช่วงความยาวคลื่นนี้^{[ 13 ]}

ดาวเทียมออร่าโคจรอยู่ที่ระดับความสูง 705 กิโลเมตร ในวงโคจรขั้วโลกแบบซิงโครนัสกับดวงอาทิตย์ โดยมีรอบการโคจรซ้ำที่แน่นอนทุก 16 วัน และตัดผ่านเส้นศูนย์สูตรท้องถิ่นเวลา 13.45 น. (13:45 น.) ณ จุดตัดวงโคจรขึ้น มุมเอียงของวงโคจรอยู่ที่ 98.1 องศา ทำให้ครอบคลุมละติจูดตั้งแต่ 82° เหนือถึง 82° ใต้ เป็นสเปกโทรเมตรภาพมุมกว้างที่มีมุมมองภาพกว้าง 114° ครอบคลุมพื้นที่กว้าง 2600 กิโลเมตร ช่วยให้สามารถวัดค่าต่างๆ ได้ครอบคลุมทั่วโลกทุกวัน

การอภิปรายเกี่ยวกับกระบวนการสอบเทียบและการตรวจสอบความถูกต้องเริ่มต้นขึ้นก่อนการปล่อยดาวเทียมออร่า^{[ 14 ] [ 15 ]}เมื่อเครื่องมืออยู่ในวงโคจรแล้ว ข้อมูลเกี่ยวกับการสอบเทียบเหล่านี้ก็ได้รับการเผยแพร่^{[ 16 ]}โดยแสดงรายละเอียดเฉพาะของการสอบเทียบรังสีสัมบูรณ์ การสอบเทียบฟังก์ชันการกระจายการกระเจิงแบบสองทิศทาง (BSDF) และการสอบเทียบสเปกตรัมที่ดำเนินการ โปรดทราบว่าเครื่องมือนี้ติดตั้งแหล่งกำเนิดแสงสีขาวภายในเพื่อวัตถุประสงค์ในการสอบเทียบตัวตรวจ จับ การตรวจสอบความถูกต้อง ^{[ 17 ]}ซึ่งมีจุดมุ่งหมายเพื่อประเมินความไม่แน่นอนโดยธรรมชาติในผลิตภัณฑ์ข้อมูลดาวเทียมของเครื่องมือพร้อมกับอัลกอริธึมการดึงข้อมูลที่ใช้สำหรับผลิตภัณฑ์ข้อมูลแต่ละรายการ ได้ดำเนินการอย่างต่อเนื่องนับตั้งแต่การปล่อยดาวเทียมออร่า การตรวจสอบความถูกต้องรวมถึงผลิตภัณฑ์ต่างๆ เช่น คอลัมน์โอโซนทั้งหมด^{[ 18 ] [ 19 ]} NO ₂ [ ^{20 ] [ 21 ]}โปรไฟล์แนวตั้งของ^{โอโซน[ 22 ] [ 23 ]}

แง่มุมที่สำคัญประการหนึ่งของเครื่องมือดาวเทียมสำหรับการวัดทางวิทยาศาสตร์คือวิวัฒนาการของประสิทธิภาพตลอดวงจรชีวิตของเซ็นเซอร์ ตลอดจนการประเมินคุณภาพของผลิตภัณฑ์ข้อมูลอย่างต่อเนื่อง ในกรณีของเครื่องมือเช่น OMI แง่มุมหลักที่ต้องพิจารณาคือ ความเสถียรของรังสีและสเปกตรัม ความผิดปกติของแถว และการเสื่อมสภาพของตัวตรวจจับ ในแง่มุมแรก การเสื่อมสภาพของรังสีของ OMI มีตั้งแต่ ~2% ในช่อง UV ถึง ~0.5% ในช่อง VIS ซึ่งต่ำกว่าเครื่องมือดาวเทียมที่คล้ายกันอื่นๆ มาก ในส่วนของการสอบเทียบความยาวคลื่นของเครื่องมือยังคงเสถียรอยู่ที่ 0.005–0.020 นาโนเมตร ซึ่งบ่งชี้ถึงความเสถียรของความยาวคลื่นสูง ตรวจพบความผิดปกติของแถวซึ่งอาจเกิดจากการบดบังบางส่วนของเครื่องมือ^{[ 24 ]}มีการรวมธงเตือนไว้ในผลิตภัณฑ์ดิบเพื่อหลีกเลี่ยงการใช้แถวเฉพาะเหล่านี้และรักษาคุณภาพของผลิตภัณฑ์การดึงข้อมูล ข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับการสอบเทียบระยะยาวที่ระบุไว้ในปี 2017 ^{[ 24 ]}ระบุว่าเครื่องมือจะสามารถให้ข้อมูลทางวิทยาศาสตร์ที่เป็นประโยชน์ได้อีก 5 ถึง 10 ปี

โครงการ OMI ได้เฝ้าติดตามองค์ประกอบของบรรยากาศและให้การวัดที่ใช้กันอย่างแพร่หลายในสาขาการวิจัยเคมีบรรยากาศ^{[ 25 ]}ข้อเท็จจริงที่ว่าโครงการนี้ดำเนินการมานานกว่าทศวรรษทำให้มีประโยชน์สำหรับการเฝ้าติดตามแนวโน้มด้วย เอกสารอ้างอิงที่อธิบาย 14 ปีแรกของ OMI ^{[ 7 ]}ให้รายละเอียดเกี่ยวกับผลิตภัณฑ์ข้อมูลการวิจัยที่จัดทำโดยNASA , KNMI , FMIและSAO นอกจากนี้ ตามที่ผู้เขียนเหล่านี้ระบุ นอกเหนือจากเป้าหมายเริ่มต้นแล้ว OMI ยังมีความสำคัญเนื่องจากการวัด NO ₂และ SO ₂ที่มีความละเอียดสูง(OMI เป็นเครื่องมือแรกที่สามารถครอบคลุมทั่วโลกได้ทุกวันควบคู่ไปกับความละเอียดเชิงพื้นที่ดังกล่าว) และข้อเท็จจริงที่ว่าการศึกษาแบบ top-down ช่วยให้สามารถวิเคราะห์การระบุแหล่งที่มาได้

ทีมงานนานาชาติของโครงการตรวจวัดโอโซนได้รับรางวัลมากมายจากการมีส่วนร่วมในการสร้างความเข้าใจที่ดีขึ้นเกี่ยวกับระบบโลก:

• รางวัล Pecora ประจำปี 2018 ของ USGSเป็นรางวัลที่มอบให้เป็นประจำทุกปีเพื่อยกย่องบุคคลหรือทีมที่ใช้เทคโนโลยีการสำรวจระยะไกลในสาขาวิทยาศาสตร์โลก โดยพิจารณาไม่เพียงแต่บทบาททางวิทยาศาสตร์เท่านั้น แต่ยังรวมถึงบทบาทในการให้ข้อมูลแก่ผู้กำหนดนโยบายและสนับสนุนการรับมือกับภัยพิบัติทางธรรมชาติหรือที่เกิดจากมนุษย์ด้วย
• รางวัลพิเศษ AMS ประจำปี 2021คำอธิบายโดยละเอียดเกี่ยวกับรางวัลนี้ที่มอบให้แก่ทีมงาน OMI International ได้ถูกนำเสนอในรูป แบบวิดีโอ ของAMS

  

• การประเมินพิธีสารมอนทรีออล : เครื่องมือนี้พิสูจน์แล้วว่ามีความเสถียรในการบันทึกข้อมูลระยะยาวสำหรับการตรวจสอบชั้นโอโซน ซึ่งเป็นสิ่งสำคัญอย่างยิ่งในการประเมินความเป็นไปได้ของการฟื้นตัวของโอโซนที่ลดลงในซีกโลกใต้
• ความเข้มข้นของก๊าซติดตาม ทั่วโลก : ข้อมูลจาก OMI แสดงให้เห็นว่าความเข้มข้นของ NO₂ ลดลงอย่างต่อเนื่อง_ในสหรัฐอเมริกา ยุโรป และญี่ปุ่น ในขณะที่ในประเทศจีน พบว่ามีการเพิ่มขึ้นอย่างมากในช่วงแรก ตามด้วยการลดลงหลังจากปี 2014
• ดูดซับละอองลอยที่อาจทำให้เกิดภาวะโลกร้อน: OMI สามารถให้ข้อมูลได้ เนื่องจากสามารถคำนวณความสามารถในการดูดซับดังกล่าวได้จากช่องรังสีอัลตราไวโอเลต (UV) ^{[ 26 ]}
• มีการสร้างบันทึกข้อมูลระยะยาวของโอโซนในชั้นบรรยากาศโทรโพ สเฟียร์: การประเมินโอโซนในชั้นบรรยากาศโทรโพสเฟียร์มีความสำคัญเนื่องจากเป็นก๊าซเรือนกระจกที่เกิดจากกิจกรรมของมนุษย์หลักอันดับสาม ^{[ 27 ]}และสัดส่วนของโอโซนในชั้นบรรยากาศโทรโพสเฟียร์สามารถหาได้จากข้อมูล OMI ไม่ว่าจะโดยตัวมันเองหรือร่วมกับเครื่องมืออื่นๆ^{[ 28 ]}
• การตรวจวัด ฟอร์มาลดีไฮด์ของ OMI บ่งชี้ว่าก๊าซติดตามนี้เพิ่มขึ้นในอินเดียและจีน และมีแนวโน้มลดลงในป่าอเมซอน ซึ่งมีความสัมพันธ์เชิงพื้นที่กับพื้นที่ที่ได้รับผลกระทบจากการตัดไม้ทำลายป่า^{[ 29 ]}
• OMI เป็นเครื่องมือดาวเทียมเครื่องแรกที่ใช้สำหรับการตรวจสอบการปล่อยก๊าซภูเขาไฟรายวัน^{[ 30 ]}
• ผลิตภัณฑ์ดาวเทียม OMI ของคอลัมน์โอโซนทั้งหมดถูกนำมาใช้สำหรับการดูดซับข้อมูลในแบบจำลอง IFS โดย ECMWF ^{[ 31 ]}

• หน้าเว็บ OMIที่ NASA.gov
• เว็บไซต์ของ OMIที่ KNMI.nl
• บริการตรวจสอบการปล่อยมลพิษในชั้นบรรยากาศโทรโพสเฟียร์ผ่านอินเทอร์เน็ต (TEMIS)
• https://docserver.gesdisc.eosdis.nasa.gov/repository/Mission/OMI/3.3_ScienceDataProductDocumentation/3.3.2_ProductRequirements_Designs/README.OMI_DUG.pdf