기상과 기후에 관련된 위성들

출처 : 안명환, "미국의 기상위성 개발 현황과 향후 전망", 기상기술정책 창간호(Vol.1, No.1, 2008년3월5일),
         pp. 19-38.

• NOAA 현업위성 프로그램
  • NOAA 극귀도 위성 시리즈
    1970년대부터 NOAA에서 운영하는 극궤도 현업기상위성시리즈로, 적도를 아침에 통과하는 위성과 오후에 통과하는 위성이 있다. NOAA에 탑재되는 주요 센서는 AVHRR(Advanced Very High Resolution Radiometer), HIRS(High resolution InfraRed Sounder), 그리고 AMSU(Advanced Microwave Sounding Unit)가 있다. 가장 최신의 NOAA 극귀도 위성은 2005년 5월 20일에 발사된 오후 위성인 NOAA 18호 이다.
    
    
  • 정지궤도 GOES 시리즈
    미국 대륙 전체를 관측하기 위해 적도 대서양 상에 존재하는 서부 위성과, 태평양 상에 존재하는 동부 위성 2기를 운영하고 있다. 가장 최신의 GOES 위성인 GOES 13호는(2006년 5월 24일 발사) 이전의 SS/Loral 위성체가 아닌 보잉 위성채를 사용하여(태양전지판과 균형을 맞추기 위한 긴 막대가 없는 위성체), 궤도에서의 수명은 8년으로 연장하였으며, 현재는 대기모드로 운영 중에 있다. 탑재센서는 18채널 탐측기, 5채널 영상기, Solar X-ray Imager를 포함한 Space Environment Monitor (SEM)가 있다.
    
    
• NASA 연구개발용 프로그램
  • Tropical Rainfall Measurement Mission(TRMM, 1997년 발사)
    TRMM 미션은 현재의 기후 시스템 내에서의 물 순환에 대한 이해를 높이기 위하여 고안되었다. 지구상의 적도 및 적도 인근지역에 대한 관측을 통하여 TRMM은 강수 및 강수와 연관된 열 방출에 대한 자료를 제공한다. TRMM은 기후시스템을 조정하는데 핵심적인 역할을 하는 수증기, 구름, 강수 사이의 상호작용을 이해하는데 중요한 기여를 하고 있다 (http://trmm.gsfc.nasa.gov/).
    
    
  • Quick Scattrometer(QuikSCAT, 1999년 6월 19일 발사)
    QuikSCAT 미션은 NASA의 산란계 NSCAT 자료 공백을 "신속하게 채우기" 위해 마이크로파 레이더인 SeaWinds 센서를 이용하여 해상에서 반사되어 오는 마이크로파 신호(13.4GHz)의 강도를 측정하여 해상풍을 산출하는 임무이다. 회전형 접시 안테나를 이용하여 원형으로 1800 km의 폭으로 관측하여 하루에 400,000 관측자료로 지구 표면의 90%를 관측한다. 현재 25 km의 공간해상도를 가지는 자료를 준실시간 모드(자료의 관측 후 3시간 이내에 활용가능)로 제공하고 있다 (http://winds.jpl.nasa.gov/missions/quikscat/index.cfm).
    
    
  • Jason(2001년 12월 7일 발사)
    TOPEX/Poseidon 임무의 후속임무인 Jason-1은 NASA와 프랑스의 CNES와의 공동협력 사업으로 해수면 고도를 정밀하게 측정하여 해양의 변화를 감시하는 목적을 가지고 있다. Jason-1, GRACE, 그리고 QuikSCAT 산란계 관측자료의 종합적인 활용을 통한 해양정보 생산을 JPL에서 추진하고 있다 (http://topex-www.jpl.nasa.gov/mission/jason-1.html).
    
    
• NASA EOS 프로그램
  1991년부터 시작된 이 프로그램은 지구전체의 현상을 종합적으로 관측하기 위한 NASA의 선도적인 사업으로 위성을 비롯한 다양한 관측장비들을 이용하여 인간에게 영향을 주는 자연현상 및 인간의 활동이 자연에 미치는 영향에 대한 이해를 제고하기 위한 프로그램이다. 이를 통해 기상예보 및 자연자원의 관리의 개선, 그리고 궁극적으로 미래의 기후변화를 예측할 수 있는 능력을 확보할 목적을 가지고 있다.
  EOS 프로그램에는 크게 첨단위성, 자료처리시스템, 그리고 연구팀들이라는 3개의 구성요소를 포함하고 있다. EOS에서 관심을 가지는 요소들은 구름, 물과 에너지 순환, 해양, 대기화학, 지표면, 물과 생태계 순환, 빙하, 그리고 지질 분야이다. 본격적인 사업은 1999년에 첫 번째 EOS 위성인 Terra를 발사하면서 성공적인 첫발을 내딛게 되었는데, 지구전체시스템을 관측할 수 있는 다양한 센서들을 이용하여 성공적인 사업시작을 알렸다. 첫 번째로 발사된 기상 및 통신위성이 그랬던 것처럼, Terra 위성의 발사로 지구과학 연구의 새 지평을 열게 되었으며, 이후에 성공적으로 발사된 Aqua와 Aura를 통해 EOS 사업을 통해 달성하고자 하였던 목적을 성공적으로 완수하고 있다.
• Terra(1999년 12월 18일 발사)
  Terra 위성은 NASA의 Earth Observation System(EOS) 프로그램의 첫 번째 위성으로 일본, 캐나다와 협력으로 추진하는 다목적 위성으로 지구에 대한 이해와 예측 능력을 향상시키는 임무를 가지고 있다. 2000년 2월 24일부터 관측을 시작하여 2008년 현재까지도 지속하고 있다. 주요탑재센서로는 MODIS, ASTER, CERES, MISR, MOPITT 등이 있다 (http://terra.nasa.gov/).
  
  
• Aqua(2002년 5월 4일 발사)
  Aqua는 (라틴어로 물이라는 뜻) NASA EOS 프로그램의 두 번째 위성으로 지구의 물 순환에 대한 정보를 얻기 위한 다양한 센서 (AIRS, AMSR-E, AMSU-A, CERES, HSB, 그리고 MODIS)를 탑재하고 있다. 오후 궤도 위성(A-Train라고도 불림) 중 첫 번째로 발사됨. A-Train은 OCO가 가장 먼저 통과하기 뒤이어 Aqua, CloudSat, CALIPSO, PARASOL, 그리고 Aura 순서로 비행하게 됨 (http://aqua.nasa.gov/).
  
  
• Aura(2004년 7월 15일)
  Aura (라틴어로 산들바람이라는 뜻)의 설계수명은 5년이지만 운영목표수명은 6년으로 EOS 시스템의 마지막 위성이며, 주 임무는 대기의 화학적 조성을 관측하는 것이다. Aura는 Aqua를 15분 차이로 따르고 있다. 주요탑재센서로는 HIRDLS, MLS, OMI, 그리고 TES가 있다 (http://aura.gsfc.nasa.gov/).
  
  
• Earth System Science Pathfinder
  ESSP 프로그램은 NASA의 EOS 프로그램이 종료된 후, 지구과학 연구분야에서 구체적이고 독특한 주제를 집중적으로 다룰 수 있는 임무를 수행하기 위한 사업이다. 새로운 과학적 개척을 위하 모든 가능성을 열어놓고 2년에 한 번씩 공개적으로 제안서를 받아 공개적인 심사절차를 거쳐 사업을 선정하는 혁신적인 사업으로 중소규모의 임무 및 고정된 비용으로 비교적 짧은 시간에 위성을 개발하고 발사할 수 있는 임무들로 구성된다. 연구책임자 중심의 이 사업은 대기, 해양, 지질, 극지방, 지구물리 등의 분야를 망라하며, 사업범위는 개념정의, 설계, 개발, 운영, 자료생산, 분배 및 저장, 그리고 이들 관측자료를 이용한 연구 수행까지를 포함하는 형태의 프로그램이다. 연구책임자는 과학적 성취도, 임무수행을 위한 팀 구성, 그리고 임무를 성공적으로 수행할 책임을 가진다. 임무수행 팀에는 대학, 산업체, 정부, 공공연구기관, 국제기관 등 연구책임자의 판단에 의해 결정된다.
  ESSP 프로그램을 통해 추진되고 있는 중요한 미션으로는 이미 발사되어 운영중인 Gravity Recovery and Climate Experiment (GRACE; 2002년 발사), Cloud-Aerosol Lidar and Infrared Pathfinder Satellite Observations (CALIPSO; 2006년 발사), CloudSat (2006년 발사) 등이 있으며, 향후 발사를 위해 개발 중인, Orbiting Carbon Observatory (OCO; 2008년 발사 예정), Aquarius (2010년 발사 예정) 등이 있다.
• Gravity Recovery and Climate Experiment (GRACE; 2002년 3월 17일 발사)
  GRACE 프로그램은 해저기압의 변화를 측정하고, 해양의 질량 변화를 관측하고 육상의 물과 눈의 저장량을 감시하여 해양 표면의 흐름과 열 수송에 대한 이해를 제고하여 전지구 기후문제를 풀기위한 것이다 (http://www.csr.utexas.edu/grace/).
  
  
• Cloud-Aerosol Lidar and Infrared Pathfinder Satellite Observations (CALIPSO; 2006년 4월 27일 발사)
  CALIPSO (이전에는 PICASSO-CENA)는 전지구 에어로솔 및 구름 특성, 복사플러스, 그리고 대기 상태에 대한 자료를 생산하기 위해 Aqua와 조화를 이루면서 (소위 말하는 A-train 위성 그룹) 운영되는 프로그램이다. 에어러솔과 구름의 복사영향에 대한 새로운 평가를 가능하게 만들고, 이를 통해 미래의 기후변화 예측능력을 크게 향상시킬 수 있을 것으로 기대한다 (http://www-calipso.larc.nasa.gov/).
  
  
• CloudSat (2006년 4월 27일 발사)
  CloudSat은 우주에서 구름의 연직구조를 측정하기 위해 설계된 실험위성이다. 위성에 탑재된 센서는 구름을 좀 더 잘 예측할 수 있는 구름 구조의 3차원 정밀정보를 제공할 수 있을 것이다 (http://cloudsat.atmos.colostate.edu/).
  
  
• Orbiting Carbon Observatory (OCO; 2008년 발사예정)
  OCO는 기후변화의 주범으로 고려되는 대기중의 이산화탄소를 우주에서 관측하기 위한 프로그램이다. NASA의 최우선 순위에 있는 탄소순환 관측요구사항을 만족시키기 위하여 기존에 증명된 기술을 이용하는 프로그램이다 (http://oco.jpl.nasa.gov/).
  
  
• Aquarius (2010년 발사예정)
  Aquarius는 전지구 해양의 표면 염도 (Sea Surface Salinity; SSS)를 측정하기 위한 임무이다. 전통적인 염도 관측은 주로 현장관측에 의존하였기 때문에 자료의 시공간적 한계에 따라 과학적 이해가 부족하였고, 이를 극복할 수 있는 가장 좋은 방법은 위성의 활용이다. Aquarius 사업을 통해 물순환, 기후, 그리고 해양을 연결하는 중요한 물리적 과정을 해결하는데 기여할 것이다 (http://aquarius.gsfc.nasa.gov/).
  
  
• 독립적인 프로그램
• NPOESS Preparatory Project (NPP; 2009년 발사예정)
  NPP는 NASA와 NPOESS Integrated Program Office (IPO)와의 공동임무로, Aqua와 같은 기존의 관측임무와 미래의 NPOESS 임무를 연결시키기 위한 목적을 가지고 있다. IPO의 입장에서는 NPOESS의 발사 이전에 새로운 센서, 처리 알고리즘, 위성운영, 지상시스템 등의 기술적인 문제들을 미리 시험하고 증명할 수 있는 기회를 제공하여 현업운영시스템의 위험성을 감소시킬 수 있도록 해준다 (http://jointmission.gsfc.nasa.gov/).
  
  
• Glory Mission (2008년 12월 발사 예정)
  Glory는 두 개의 독립적인 목적을 달성하기 위한 지구관측 원격탐사 위성이다. 하나의 목적은 에어로솔의 화학적, 미세물리적, 광학적 특성과 시공간적인 분포를 관측하기 위한 것이며, 다른 하나는 장기간의 기후자료를 구축하기 위해 총 태양일사량을 관측하기 위한 것이다. 이들 목적은 2개의 독립적인 센서를 통해서 달성될 예정으로, 편광된 태양반사광(0.4에서 2.4마이크로미터)을 측정하는 Aerosol Polarimetry Sensor(APS)와 고도의 정확도와 정밀도를 가지는 Total Irradiance Monitor (TIM)이다. 추가적으로 구름카메라를 탑재하여 APS의 관측 영역에 구름의 존재유무를 파악하게 한다 (http://glory.gsfc.nasa.gov/).
  
  
• Global Precipitation Measurement (GPM; 발사기기 미정)
  GPM은 TRMM의 관측범위를 고위도로 확장하면서 관측주기를 단축하기 위한 임무이다. 이를 위해 주센서를 탑재한 위성(1기)과 수동형 보조센서를 탑재한 위성(최대 8기)들로 위성군단을 구축하여 체계적이고 정규적인 강수관측(3시간 간격)을 이루기 위한 미션이다. 주 센서로는 Dual-frequency Precipitation Radar (DPR)와 고해상도 다중채널 마이크로파센서인 GPM Microwave Imager (GMI)가 있다 (http://gpm.gsfc.nasa.gov/index.html).