The experiment on the ISS with low-temperature fixed points – a stage in developing high-stable on-board fixed-point blackbodies for in-flight calibrating the Earth observation IR instruments

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

The in-flight experiment “Reper-Kalibr” was conducted on board the International Space Station, in which the fixed points referenced to melt transition temperatures of the gallium eutectic alloys Ga-In (~288,8 К), Ga-Sn (~293,6 К), Ga-Zn (~298,3 К) and the Ga (~302,9 K) were investigated. Investigation of zero-gravity impact on the low-temperature fixed points characteristics is required to develop an on-orbit calibration scale within the range ~(210–350) K for creating in the end high-stable on-board fixed-point blackbodies designed for the space-based IR instruments in-flight calibration. The main experimental results are the series of melt plateaus in cycles of melt – freeze of the selected substances. The experiment has shown that the selected fixed points are useful for achieving said object. The comparative analysis of the results of ground-based and in-flight stages of the experiment is performed.

Full Text

Restricted Access

About the authors

A. A. Burdakin

All-Russian scientific and research institute for optical and physical measurements

Author for correspondence.
Email: eus@vniiofi.ru
Russian Federation, Moscow

V. R. Gavrilov

All-Russian scientific and research institute for optical and physical measurements

Email: eus@vniiofi.ru
Russian Federation, Moscow

A. V. Puzanov

All-Russian scientific and research institute for optical and physical measurements

Email: eus@vniiofi.ru
Russian Federation, Moscow

E. A. Us

All-Russian scientific and research institute for optical and physical measurements

Email: eus@vniiofi.ru
Russian Federation, Moscow

References

  1. Ancsin J. About the reproducibility of the “melting” and “freezing” points of binary eutectics // Metrologia. 1990. V. 27. P. 89–93.
  2. Ancsin J. Al-Si eutectic: a study of its melting and freezing behavior // Metrologia. 2006. V.43. P. 60–66.
  3. Bongiovanni G., Grovini L., Marcarino P. Freezing and melting of silver-copper eutectic alloys at a very slow rates // High Temperatures-High Pressures. 1972. V. 4. № 5. P. 573–587.
  4. Burdakin A.A., Gavrilov V.R., Us E.A., Bormashov V.S. Novaya repernaya tochka orbital’noy kalibrovochnoy shkaly na baze evtekticheskogo splava In-Bi dlya primeneniya v vysokostabil’nykh opornykh bortovykh izluchatelyakh novogo pokoleniya [New fixed point of on-orbit calibration scale based on the In-Bi eutectic alloy for application in novel high-stable space-borne standard sources] // Izmeritel’naya Tekhnika. 2021. № 1. P. 32–37. (In Russian).
  5. Committee on Earth Observation Satellites (CEOS). Current and future sea surface temperature missions: Towards 2050. 2022. 16 p.
  6. Ivanova A., Gerasimov S., Elgourdou M., Renaot E. The peculiarities of phase transition of Ga-Sn eutectic alloys // Proc. 9th Int. Symposium on Temperature and Thermal Measurements in Industry and Science. Covtat-Dubrovnik. 2005. P. 267–271.
  7. Kammer D., Genau A. Voorhees P.W., Duval W.M., Hawersaat R.W., Hickman, Lorik T., Hall D. G., Frey C. A. Results from the International Space Station: Coarsening in Solid-Liquid Mixtures // 47th AIAA Aerospace Sciences Meeting Including New Horizons Forum and Aerospace Exposition. 5–8 January 2009, Orlando, Florida, 2009.
  8. Kiseleva Yu.V., Gektin Yu.M., Zaytsev A.A., Kuharsky A.V., Rublev A.N., Uspensky A.B. Interkalibrovka dannyh izmereniy v IK-kanalah skanera geostatsionarnogo meteosputnika "Elektro-L" № 1 po dannym izmereniy IK-zondirovshika AIRS [Data Inter-Calibration Technique for Infrared Channels of MSU-GS Imager with AIRS Infrared Sounder Data] // Issledovanie Zemli iz kosmosa. 2015. № 6. P. 68-78. (In Russian).
  9. Krutikov V.N., Sapritsky V.I., Khlevnoy B.B., Lisiansky B.E, Morozova S.P., Ogarev S.A., Panfilov A.S. et al. The Global Earth Observation System of Systems (GEOSS) and Metrological Support for Measuring Radiometric Properties of Objects of Observations // Metrologia. 2006. V. 43. № 2. P. S94–S97.
  10. Muller R. Calibration and Verification of Remote Sensing Instruments and Observations // Remote Sens. 2014. V. 6. P. 5692–5695.
  11. Panfilov A.S., Burdakin A.A., Ivanov V.S., Krutikov V.N., Morozova S.P., Ogarev S.A., Khlevnoy B.B., Sapritskiy V.I. Obespechenie radiometricheskoy sovmestimosti opticheskis dannyh nablyudeniya Zemli v ramkah Global’noy sistemy nablyudeniya Zemli GEOSS [Assurance of Uniformity of Earth Observation Optical Data within Global Earth Observation System of Systems (GEOSS)] // Issledovanie Zemli iz kosmosa. 2010. № 5. P. 87–94. (In Russian).
  12. Rublev A.N., Gorbarenko E.V., Golomolzin V.V., Borisov E.Y., Kiseleva Ju.V., Gektin Yu.M., Zaitsev A.A. Inter-calibration of Infrared Channels of Geostationary Meteorological Satellite Imagers // Front. Environ. Sci. 27 November 2018. V. 6.
  13. Sapritskiy V.I., Burdakin A.A., Ivanov A.I., Krutikov V.N., Lisyanskiy B.E., Lysak A.S., Morozova S.P. et al. Realizatsiya vysokostabil’nykh opornykh bortovykh izluchateley v eksperimente “Kalibr” na kosmicheskom apparate “Foton-M” № 4 [Experiment “Kalibr” on Board the “Foton-M” № 4 Spacecraft – a First Step Towards the Establishment of the High-Stable Spaceborne Standard Radiation Sources] // Issledovanie Zemli iz kosmosa. 2016. № 3. P. 85–88. (In Russian).
  14. Sapritsky V.I., Burdakin A.A., Khlevnoy B.B., Morozova S.P., Ogarev S.A., Panfilov A.S., Krutikov V.N. et al. Metrological support for climatic time series of satellite radiometric data // J. of Applied Remote Sens. 2009. V. 3. № 1. Р. 033506.
  15. Swartz W.H., Lorentz R.S., Huang P.M., Smith A.W., Deglau D.M., Liang S.X., Marcotte K.M. et al. The Radiometer Assessment using Vertically Aligned Nanotubes (RAVAN) CubeSat Mission: A Pathfinder for a New Measurement of Earth’s Radiation Budget // Proc. 30th Annual AIAA/USU Conf. on Small Satellites. Logan, UT. 2016.
  16. Topham S.T., Bingham G.E., Latvakoski H., Podolski I., Sychev V.S., Burdakin A. Observational study: microgravity testing of a phase-change reference on the International Space Station // npj Microgravity. 2015. V. 1. 15009.
  17. Trishchenko A.P., Fedosejevs G., Li Z., Cihlar J. Trends and uncertainties in thermal calibration of AVHRR radiometers onboard NOAA – 9 to NOAA – 16 // J. of Geophysical Research. 2002. V. 107. № D24, 4778. P. 17–1 – 17–13.
  18. Xu N., Chen L., Hu X., Zhang L., Zhang P. Assessment and Correction of on-Orbit Radiometric Calibration for FY-3 VIRR Thermal Infrared Channels // Remote Sens. 2014. V. 6. № 4. P. 2884–2897.
  19. Zemskov V.S., Rauhman M.R., Kozitsyna E.A. Osobennosti kristallizatsii mnogokomponentnyh splavov v usloviyah nevesomosti [Peculiarities of multi-component alloys crystallization in zero-gravity] // Fizika i Khimiya Obrabotki Materialov. 1985. № 5. P. 44–49. (In Russian).
  20. Zemskov V.S., Rauhman M.R., Shalimov V.P. Osobennosti kristallizatsii dvuhfaznyh splavov InSb-InBi v usloviyah nevesomosti [Peculiarities of two-phase InSb-InBi alloys crystallization in zero-gravity] // Poverhnost’, Rentgenovskie, Sinhrotronnye i Neytronnye Issledovaniya. 2001. № 10. P. 54–59. (In Russian).

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. Schematic representation of a cell in the TB heat exchanger: 1 – thermometric cell of the thermal block with a sample of the substance (the sample mass is within 40–45 g); 2 – heat exchanger; a – heat exchanger temperature sensor (control); b – sample temperature sensor.

Download (43KB)
Indexing metadata
3. Fig. 2. General view of the cyclogram of the KE series.

Download (60KB)
Indexing metadata
4. Fig. 3. Graphical representation of the result in the CE series. ▄ – control temperature graph (actual cyclogram); ♦ – sample temperature graph (thermogram).

Download (102KB)
Indexing metadata
5. Fig. 4. Melting plateau of the Ga sample in TB 7 in the pre-flight and flight series of the CE. ▲ – plateau in the pre-flight series; ■ – plateau in the flight series.

Download (91KB)
Indexing metadata
6. Fig. 5. Melting plateau of the Ga–Sn sample in TB 3 in the pre-flight and flight series of the CE. ▲ – plateau in the pre-flight series; ■ – plateau in the flight series.

Download (86KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2024 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».