ภารกิจวัดปริมาณน้ำฝนในเขตร้อน

ภาพจำลองดาวเทียม TRMM โดยศิลปิน
ประเภทภารกิจ	การวิจัยด้านสิ่งแวดล้อม
ผู้ปฏิบัติงาน	นาซ่า
รหัส COSPAR	1997-074A
หมายเลข SATCAT	25063
ระยะเวลาของภารกิจ	อายุ 18 ปี
คุณสมบัติของยานอวกาศ
ปล่อยมวล	3524 กก.
มวลแห้ง	2634 กก. [ 1 ]
พลัง	1100 วัตต์
เริ่มภารกิจ
วันที่เปิดตัว	27 พฤศจิกายน 2540, 21:27 UTC
จรวด	เอช-ไอไอ
จุดปล่อยจรวด	ทาเนงาชิมะ , LA-Y1
ผู้รับเหมา	มิตซูบิชิ เฮฟวี่ อินดัสทรีส์
สิ้นสุดภารกิจ
การกำจัด	ปลดวงโคจร
ปิดใช้งานแล้ว	15 เมษายน 2558
วันที่เน่าเปื่อย	16 มิถุนายน 2558, 06:54 UTC [ 2 ]
พารามิเตอร์วงโคจร
ระบบอ้างอิง	วงโคจรศูนย์กลางโลก[ 2 ]
ระบอบการปกครอง	วงโคจรต่ำของโลก
ระดับความสูงจุดใกล้โลกที่สุด	366 กม. (227 ไมล์)
ระดับความสูงสูงสุด	381 กม. (237 ไมล์)
ความโน้มเอียง	35.0°
ระยะเวลา	92.0 นาที
โครงการยานสำรวจโลกของนาซา

ภารกิจวัดปริมาณน้ำฝนในเขตร้อน ( TRMM ) เป็นภารกิจอวกาศ ร่วม ระหว่างNASAและJAXAที่ออกแบบมาเพื่อตรวจสอบและศึกษาปริมาณน้ำฝนในเขตร้อน คำว่า TRMM หมายถึงทั้งตัวภารกิจเองและดาวเทียมที่ใช้ในการเก็บข้อมูล TRMM เป็นส่วนหนึ่งของภารกิจสำรวจโลก ของ NASA ซึ่งเป็นความพยายามวิจัยระยะยาวที่ประสานงานกันเพื่อศึกษาโลกในฐานะระบบโลก ดาวเทียมถูกปล่อยขึ้นสู่อวกาศเมื่อวันที่ 27 พฤศจิกายน 1997 จากศูนย์อวกาศทาเนงาชิมะในเกาะทาเนงาชิมะประเทศญี่ปุ่น TRMM ปฏิบัติงานเป็นเวลา 17 ปี รวมถึงการขยายภารกิจหลายครั้ง ก่อนที่จะถูกปลดประจำการเมื่อวันที่ 15 เมษายน 2015 TRMM กลับเข้าสู่ชั้นบรรยากาศโลกเมื่อวันที่ 16 มิถุนายน 2015

ปริมาณน้ำฝนในเขตร้อนเป็นพารามิเตอร์ที่วัดได้ยาก เนื่องจากมีความแปรผันในเชิงพื้นที่และเวลามาก อย่างไรก็ตาม การทำความเข้าใจปริมาณน้ำฝนในเขตร้อนมีความสำคัญต่อการพยากรณ์สภาพอากาศและภูมิอากาศ เนื่องจากปริมาณน้ำฝนนี้มีพลังงานถึงสามในสี่ส่วนที่ขับเคลื่อนการหมุนเวียนของลมในชั้นบรรยากาศ^{[ 3 ]}ก่อนที่จะมี TRMM การกระจายตัวของปริมาณน้ำฝนทั่วโลกเป็นที่ทราบกันดีเพียง 50% เท่านั้น^{[ 4 ]}

แนวคิดสำหรับ TRMM ได้รับการเสนอครั้งแรกในปี พ.ศ. 2527 วัตถุประสงค์ทางวิทยาศาสตร์ตามที่เสนอครั้งแรกมีดังนี้: ^{[ 3 ]}

• เพื่อส่งเสริมความเข้าใจเกี่ยวกับวัฏจักรพลังงานและน้ำทั่วโลก โดยการนำเสนอข้อมูลการกระจายตัวของปริมาณน้ำฝนและความร้อนแฝงในเขตร้อนทั่วโลก
• เพื่อทำความเข้าใจกลไกที่การเปลี่ยนแปลงของปริมาณฝนในเขตร้อนส่งผลต่อการหมุนเวียนของอากาศทั่วโลก และเพื่อพัฒนาความสามารถในการสร้างแบบจำลองกระบวนการเหล่านี้ เพื่อใช้ในการพยากรณ์การหมุนเวียนของอากาศทั่วโลกและความแปรปรวนของปริมาณฝนในระดับรายเดือนและระยะยาวขึ้น
• เพื่อจัดหาข้อมูลการกระจายตัวของปริมาณฝนและความร้อนแฝง เพื่อปรับปรุงการเริ่มต้นใช้งานแบบจำลองต่างๆ ตั้งแต่การพยากรณ์อากาศ 24 ชั่วโมง ไปจนถึงการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศระยะสั้น
• เพื่อช่วยให้เข้าใจ วินิจฉัย และคาดการณ์การเริ่มต้นและการพัฒนาของ ปรากฏการณ์ เอลนีโญเอลนีโญ-ความผันผวนทางใต้และการแพร่กระจายของความผันผวน 30-60 วันในเขตร้อน
• เพื่อช่วยให้เข้าใจถึงผลกระทบของปริมาณน้ำฝนที่มีต่อ การไหลเวียนของกระแสน้ำในมหาสมุทรและโครงสร้างของมหาสมุทรส่วนบน
• เพื่อให้สามารถปรับเทียบข้ามระหว่าง TRMM และเซ็นเซอร์อื่นๆ ที่มีอายุการใช้งานยาวนานกว่า TRMM ได้
• เพื่อประเมินความแปรปรวนรายวันของปริมาณน้ำฝนในเขตร้อนทั่วโลก
• เพื่อประเมินระบบวัดปริมาณน้ำฝนจากอวกาศ

ญี่ปุ่นเข้าร่วมการศึกษาเบื้องต้นสำหรับภารกิจ TRMM ในปี 1986 ^{[ 3 ]}การพัฒนาดาวเทียมกลายเป็นโครงการร่วมระหว่างหน่วยงานอวกาศของสหรัฐอเมริกาและญี่ปุ่น โดยญี่ปุ่นจัดหาเรดาร์ตรวจวัดปริมาณน้ำฝน (PR) และ ยานปล่อย H-IIในขณะที่สหรัฐอเมริกาจัดหาตัวดาวเทียมและอุปกรณ์ที่เหลือ^{[ 5 ]}โครงการนี้ได้รับการสนับสนุนอย่างเป็นทางการจากรัฐสภาสหรัฐอเมริกาในปี 1991 ตามด้วยการสร้างยานอวกาศตั้งแต่ปี 1993 ถึง 1997 TRMM ถูกปล่อยจากศูนย์อวกาศทาเนงาชิมะเมื่อวันที่ 27 พฤศจิกายน 1997 ^{[ 3 ]}

ภารกิจวัดปริมาณน้ำฝนเขตร้อน (TRMM) ซึ่งเป็นหนึ่งในยานอวกาศในชุดดาวเทียมวิจัย Earth Probe ของ NASA เป็นโครงการที่มีเป้าหมายจำกัดและมุ่งเน้นเป็นพิเศษ โดยมีเป้าหมายเพื่อวัดปริมาณน้ำฝนรายเดือนและรายฤดูกาลในเขตร้อนและกึ่งเขตร้อนทั่วโลก TRMM เป็นโครงการร่วมระหว่างสหรัฐอเมริกาและญี่ปุ่นเพื่อวัดปริมาณน้ำฝนระหว่างละติจูด 35.0° เหนือและ 35.0° ใต้ ที่ระดับความสูง 350 กม. ^{[ 6 ]}

เพื่อขยายอายุการใช้งานภารกิจของ TRMM ให้ยาวนานกว่าภารกิจหลัก NASA ได้เพิ่มระดับความสูงวงโคจรของยานอวกาศเป็น 402.5 กม. ในปี 2544 ^{[ 7 ]}

ในปี 2548 ผู้อำนวยการ NASA ไมเคิล กริฟฟินตัดสินใจขยายภารกิจออกไปอีกครั้งโดยใช้เชื้อเพลิงที่เดิมทีตั้งใจไว้สำหรับการลงจอดแบบควบคุม ซึ่งเกิดขึ้นหลังจากการตรวจสอบความเสี่ยงของ NASA ในปี 2545 ระบุว่าความน่าจะเป็นของการบาดเจ็บหรือเสียชีวิตของมนุษย์ที่เกิดจากการกลับเข้าสู่ชั้นบรรยากาศโลกโดยไม่สามารถควบคุมของ TRMM อยู่ที่ 1 ใน 5,000 ซึ่งสูงกว่าความเสี่ยงต่อการบาดเจ็บที่ยอมรับได้สำหรับดาวเทียมของ NASA ที่กลับเข้าสู่ชั้นบรรยากาศโลกถึงสองเท่า และคำแนะนำในเวลาต่อมาจาก คณะ กรรมการสภาวิจัยแห่งชาติว่าควรขยายภารกิจออกไปแม้จะมีความเสี่ยงต่อการเข้าสู่ชั้นบรรยากาศโลกโดยไม่สามารถควบคุมก็ตาม^{[ 8 ]}

ปัญหาแบตเตอรี่เริ่มจำกัดการทำงานของยานอวกาศในปี 2014 และทีมปฏิบัติการภารกิจต้องตัดสินใจว่าจะจัดสรรพลังงานอย่างไร ในเดือนมีนาคม 2014 เครื่องมือ VIRS ถูกปิดใช้งานเพื่อยืดอายุการใช้งานแบตเตอรี่^{[ 7 ]}

ในเดือนกรกฎาคม พ.ศ. 2557 เมื่อเชื้อเพลิงบน TRMM ใกล้หมด NASA จึงตัดสินใจยุติการปฏิบัติการรักษาวงโคจรและปล่อยให้วงโคจรของยานอวกาศค่อยๆ ลดลง ในขณะที่ยังคงเก็บข้อมูลต่อไป เชื้อเพลิงที่เหลืออยู่ ซึ่งเดิมทีสำรองไว้เพื่อหลีกเลี่ยงการชนกับดาวเทียมดวงอื่นหรือเศษซากอวกาศ หมดลงในต้นเดือนมีนาคม พ.ศ. 2558 ^{[ 7 ]}เดิมทีคาดว่าจะกลับเข้าสู่ชั้นบรรยากาศโลกในช่วงระหว่างเดือนพฤษภาคม พ.ศ. 2559 ถึงพ.ย. พ.ศ. 2560 แต่เกิดขึ้นเร็วกว่ากำหนดเนื่องจากกิจกรรมของดวงอาทิตย์เพิ่มสูงขึ้น^{[ 9 ]}เซ็นเซอร์หลักของยานสำรวจ คือ เรดาร์ตรวจจับปริมาณน้ำฝน ถูกปิดเป็นครั้งสุดท้ายในวันที่ 1 เมษายน พ.ศ. 2558 และเซ็นเซอร์ทางวิทยาศาสตร์ตัวสุดท้าย LIS ถูกปิดในวันที่ 15 เมษายน พ.ศ. 2558 ^{[ 8 ]}การกลับเข้าสู่ชั้นบรรยากาศโลกเกิดขึ้นในวันที่ 16 มิถุนายน พ.ศ. 2558 เวลา 06:54 UTC ^{[ 10 ]}

เรดาร์วัดปริมาณน้ำฝน (Precipitation Radar หรือ PR) เป็นเครื่องมือบนอวกาศชิ้นแรกที่ออกแบบมาเพื่อสร้างแผนที่สามมิติของโครงสร้างพายุ การวัดให้ข้อมูลเกี่ยวกับความเข้มและการกระจายตัวของฝน ชนิดของฝน ความลึกของพายุ และความสูงที่หิมะละลายกลายเป็นฝน การประมาณค่าความร้อนที่ปล่อยออกมาสู่ชั้นบรรยากาศที่ความสูงต่างๆ โดยอาศัยการวัดเหล่านี้ สามารถนำมาใช้ปรับปรุงแบบจำลองการหมุนเวียนของบรรยากาศโลกได้ เรดาร์ PR ทำงานที่ความถี่ 13.8 GHz และวัดการกระจายตัวของปริมาณน้ำฝนแบบสามมิติบนพื้นดินและพื้นผิวมหาสมุทร มันกำหนดความลึกของชั้นการรับรู้ และด้วยเหตุนี้จึงวัดปริมาณน้ำฝนที่ไปถึงความร้อนแฝงของบรรยากาศได้จริง มีความละเอียด 4.3 กิโลเมตร ที่รัศมี และความกว้างของแถบการสำรวจ 220 กิโลเมตร

เครื่องมือวัดปริมาณน้ำฝนด้วยคลื่นไมโครเวฟ TRMM (TMI) เป็น เซ็นเซอร์ ไมโครเวฟ แบบพาสซีฟ ที่ออกแบบมาเพื่อให้ข้อมูลปริมาณน้ำฝนเชิงปริมาณในพื้นที่กว้างใต้ดาวเทียม TRMM โดยการวัดพลังงานไมโครเวฟปริมาณเล็กน้อยที่ปล่อยออกมาจากโลกและชั้นบรรยากาศ อย่างละเอียด TMI สามารถวัดปริมาณไอน้ำน้ำในเมฆและความเข้มของปริมาณน้ำฝนในชั้นบรรยากาศได้ มันเป็นเครื่องมือขนาดเล็กที่ใช้พลังงานน้อย ซึ่งเมื่อรวมกับพื้นที่การวัดที่กว้างและข้อมูลเชิงปริมาณเกี่ยวกับปริมาณน้ำฝน ทำให้ TMI เป็น "เครื่องมือหลัก" ของชุดวัดปริมาณน้ำฝนในภารกิจวัดปริมาณน้ำฝนเขตร้อน (Tropical Rainfall Measuring Mission) TMI ไม่ใช่เครื่องมือใหม่ มันมีพื้นฐานมาจากการออกแบบของเครื่องมือวัดปริมาณน้ำฝนด้วยคลื่นไมโครเวฟพิเศษ (SSM/I) ที่ประสบความสำเร็จอย่างสูง ซึ่งใช้งานอย่างต่อเนื่องบนดาวเทียมอุตุนิยมวิทยาของกระทรวงกลาโหมตั้งแต่ปี 1987 TMI วัดความเข้มของรังสีที่ความถี่ห้าความถี่ ได้แก่ 10.7, 19.4, 21.3, 37.0 และ 85.5 GHz ความถี่เหล่านี้คล้ายคลึงกับของ SSM/I ยกเว้นว่า TMI มีช่องสัญญาณ 10.7 GHz เพิ่มเติม ซึ่งออกแบบมาเพื่อให้การตอบสนองเชิงเส้นมากขึ้นสำหรับอัตราปริมาณน้ำฝนสูงที่พบได้ทั่วไปในฝนเขตร้อน การปรับปรุงหลักอีกประการหนึ่งที่คาดหวังจาก TMI คือความละเอียดของพื้นดินที่ดีขึ้น อย่างไรก็ตาม การปรับปรุงนี้ไม่ได้เป็นผลมาจากการปรับปรุงเครื่องมือใดๆ แต่เป็นผลมาจากระดับความสูงที่ต่ำกว่าของ TRMM (402 กิโลเมตร เมื่อเทียบกับ 860 กิโลเมตรของ SSM/I) TMI มีพื้นที่ครอบคลุมบนพื้นผิว 878 กิโลเมตร ความละเอียดที่สูงขึ้นของ TMI บน TRMM รวมถึงความถี่ 10.7 GHz เพิ่มเติม ทำให้ TMI เป็นเครื่องมือที่ดีกว่ารุ่นก่อนๆ ข้อมูลเพิ่มเติมที่ได้จากเรดาร์วัดปริมาณน้ำฝนยังช่วยปรับปรุงอัลกอริทึมให้ดียิ่งขึ้นอีกด้วย ผลิตภัณฑ์ข้อมูลปริมาณน้ำฝนที่ได้รับการปรับปรุงให้ดีขึ้นครอบคลุมพื้นที่กว้างขวาง จะเป็นประโยชน์ต่อทั้ง TRMM และการวัดอย่างต่อเนื่องที่ดำเนินการโดย SSM/I และเครื่องวัดรังสีที่ติดตั้งบนดาวเทียม EOS-PM ของ NASA (Aqua)และดาวเทียม ADEOS II ของญี่ปุ่น

เครื่องสแกนแสงที่มองเห็นได้และอินฟราเรด (VIRS) เป็นหนึ่งในสามเครื่องมือในชุดอุปกรณ์วัดปริมาณน้ำฝน และทำหน้าที่เป็นตัวบ่งชี้ปริมาณน้ำฝนทางอ้อมอย่างมาก VIRS ตามชื่อของมัน ตรวจจับรังสีที่มาจากโลกในห้าช่วงสเปกตรัม ตั้งแต่แสงที่มองเห็นได้ไปจนถึงอินฟราเรดหรือ 0.63 ถึง 12 มม . VIRS ถูกรวมอยู่ในชุดอุปกรณ์หลักด้วยเหตุผลสองประการ ประการแรกคือความสามารถในการจำแนกปริมาณน้ำฝน ประการที่สองและสำคัญยิ่งกว่าคือเพื่อใช้เป็นมาตรฐานการถ่ายโอนไปยังการวัดอื่นๆ ที่ทำเป็นประจำโดยใช้ดาวเทียม Polar Operational Environmental Satellites (POES) และ ดาวเทียม Geostationary Operational Environmental Satellite (GOES) ความเข้มของรังสีในช่วงสเปกตรัมต่างๆ (หรือแถบ) สามารถใช้เพื่อกำหนดความสว่าง (แสงที่มองเห็นได้และใกล้อินฟราเรด) หรืออุณหภูมิ (อินฟราเรด) ของแหล่งกำเนิดได้

ระบบพลังงานรังสีเมฆและโลก (CERES) วัดพลังงานที่ส่วนบนสุดของชั้นบรรยากาศรวมถึงประมาณระดับพลังงานภายในชั้นบรรยากาศและที่พื้นผิวโลก เครื่องมือ CERES สร้างขึ้นบนพื้นฐานของการทดลองงบประมาณรังสีโลก (ERBS) ที่ประสบความสำเร็จ ซึ่งใช้ดาวเทียมสามดวงในการวัดงบประมาณพลังงานทั่วโลกตั้งแต่ปี 1984 ถึง 1993 ^{[ 11 ]}โดยใช้ข้อมูลจากเครื่องมือถ่ายภาพเมฆที่มีความละเอียดสูงมากบนยานอวกาศลำเดียวกัน CERES จะกำหนดคุณสมบัติของเมฆ รวมถึงปริมาณเมฆระดับความสูง ความหนา และขนาดของอนุภาคเมฆ การวัดเหล่านี้มีความสำคัญต่อการทำความเข้าใจระบบภูมิอากาศโดยรวมของโลกและการปรับปรุงแบบจำลองการพยากรณ์สภาพภูมิอากาศ

เครื่องมือนี้ใช้งานเฉพาะช่วงเดือนมกราคม-สิงหาคม ปี 1998 และในเดือนมีนาคม ปี 2000 เท่านั้น ดังนั้นบันทึกข้อมูลที่มีอยู่จึงค่อนข้างสั้น (ถึงแม้ว่าเครื่องมือ CERES รุ่นต่อมาจะถูกนำไปใช้ในภารกิจอื่น ๆ เช่น ดาวเทียม Earth Observing System (EOS) AM (Terra) และPM (Aqua))

เซ็นเซอร์ตรวจจับฟ้าผ่า (LIS) เป็นอุปกรณ์ขนาดเล็กที่มีความซับซ้อนสูง สามารถตรวจจับและระบุตำแหน่งของฟ้าผ่าในเขตร้อนของโลก เครื่องตรวจจับฟ้าผ่านี้เป็นการผสมผสานอย่างกะทัดรัดขององค์ประกอบทางแสงและอิเล็กทรอนิกส์ รวมถึงเครื่องถ่ายภาพแบบคงที่ที่สามารถระบุตำแหน่งและตรวจจับฟ้าผ่าภายในพายุแต่ละลูกได้ มุมมองของกล้องถ่ายภาพทำให้เซ็นเซอร์สามารถสังเกตจุดบนพื้นโลกหรือก้อนเมฆได้นาน 80 วินาที ซึ่งเป็นเวลาที่เพียงพอสำหรับการประเมินอัตราการเกิดฟ้าผ่า ซึ่งจะบอกนักวิจัยว่าพายุกำลังเติบโตหรือกำลังสลายตัว

• ยานอวกาศรุ่นต่อจาก GPM ( Global Precipitation Measurement ) ถูกปล่อยขึ้นสู่อวกาศในเดือนกุมภาพันธ์ 2557

• หน้าหลักของ TRMM
• ทวิตเตอร์และเฟซบุ๊ก
• ข้อมูลโครงการวัดปริมาณน้ำฝนในเขตร้อนโดยโครงการสำรวจระบบสุริยะของนาซา
• ทางเลือกในการลดระดับวงโคจรของ TRMM (PDF) (รายงาน) เก็บถาวรจากต้นฉบับ(PDF)เมื่อวันที่ 5 ธันวาคม 2018