A mikrohullámú adatok globális gyűjtése a Nimbus műholdak után, az USA védelmi meteorológiai műholdprogramja, a DMSP (Defense Meteorological Satellite Programme) keretében folytatódott. E műholdsorozat egyik, 1987 júniusában felbocsátott tagján működött az SSM/I (Special Sensor Microwave Imager) passzív mikrohullámú szenzor és képkészítő berendezés. Amíg a NOAA sorozatot az amerikai civil szektor kezelte, addig a DMSP-t az amerikai hadsereg felügyelte. A DMSP műholdak közvetlenül az amerikai légierő és haditengerészet szárazföldi és tengeri bázisaira, hajóira irányították az adatokat. Az NPOESS programban a DMSP civil ellenőrzés alatt fog működni.^[123]

1965 és 1970 között a DMSP sorozat műholdjait Block-4 jellel jelölték. A kb. 50 kg tömegű műholdakat egy tengely mentén stabilizálták. Fedélzetükön két nagyfelbontású (képközépen 2,4 km, a kép szélein 16 km felbontású) vidikon kamerát helyeztek el. Később egy alacsonyabb felbontású, a látható fény és a hőtartományú infravörös sávot lefedő szenzor is a fedélzetre került.

Az 1970–75 közötti generáció a Block-5 jelű sorozat már 3-tengely mentén stabilizált műholdakat tartalmaz, fedélzetükön egy-egy 4-sávú pásztázó radiométer-rel. A csatornák a 0,4–1,1 µm-es hullámhossz-tartományba estek, a nadír helyzetű felbontás 3,6 km. A műhold hossza 6,7 m, átmérője 1,7 m, tömege 2650 kg. A megfigyelő rendszerben egyidejűleg 3 műhold kering 800–900 km magasságban, 98,7° hajlásszögű, napszinkron pályán. Leszálló pályáján a műhold 6 óra 7 perckor halad át az Egyenlítő fölött.

1976–80 között a Block-5 sorozat továbbfejlesztett tagjai (5D-1), 1982-től az 5D-2 elemek léptek működésbe. Ezek a műholdak is napszinkron, közel poláris pályán keringenek 830 km-es magasságban. Az infravörös szenzor által lefedett terület szélessége 3000 km, naponta kétszeres globális fedést biztosít. Az 5D-3 sorozat két tagját (F15, F16) is rendszerbe állították már. Jelenleg 4 műhold (3 nappali/éjszakai és 1 napkelte/napnyugta üzemben) tevékenykedik^[124]

11.2. ábra - A DMPS-5D3 védelmi meteorológiai műhold a szerelőcsarnokban

A DMSP szenzorai

Az OLS (Operational Linescan System) – optikai rendszer feladata a felhőborítottság térképezése és hőmérsékleti információk gyűjtése.^[126] A képszélesség 3000 km, a névleges pályamagasság 833 km. Az OLS két teleszkópot tartalmaz, ezekkel globális fedést biztosít mind a látható fény és a közeli-infravörös (0,4–1,1 µm), mind a hőtartományú-infravörös (10,0–13,4 µm) tartományban. Az infravörös sáv nappali és éjszakai adatai finom felbontásúak (0,55 km, a kép szélein már kb. 12 km), a VIS adatok, csak nappali adatok, hasonló felbontásúak, melyet egy osztott szilícium fotodióda biztosít. A kisfelbontású üzemmódban a pixelméret nadír helyzetben 2,8x2,8 km. Az optikai szenzor 0,4 mp alatt seper végig egy 3 km vastag 3000 km széles sávot. A szenzor érzékenységére jellemző, hogy a 0,4–1,1 µm-es sávban gyakorlatilag minden felfelé irányuló, 50 W-os teljesítményű fényforrást tud érzé-kelni (11.3. ábra)^[127].

11.3. ábra - Dél-Közép-Európa éjszakai fényei a DMSP műhold felvétele alapján

Az SSM/I (Special Scanner Microwave Imager) – a mm-es hullámhosszú elektromágneses hullámokat használó mikrohullámú pásztázó, képalkotó radiométer a légkör és a földfelszín hőkisugárzását méri 4 spektrális tartományban. A hullámsávok a 19 és a 86 GHz-es frekvencia-tartományba esnek (19,35, 22,235, 37,00 és 85,50 GHz). Mindegyik SSM/I sáv összefüggésben van az atmoszférikus vízgőz elnyelési sávjaival, ezért mindegyik sáv alkalmas a vízgőz kimutatására és együttesen a függőleges irányú vízgőztartalom becslésére. A viszonylag keskeny, 1394 km széles képsáv miatt, a műhold egy nap alatt nem fedi le teljes egészében a Föld felszínét, de az éppen aktuális horizontális fedés is elegendő, hogy az adatokból, a vízgőz eloszlásának szerkezetéből, numerikus időjárási előrejelzés legyen szerkeszt-hető, valamint tanulmányozhatók legyenek a globális klímarendszer egyedi folyamatai is. A berendezések folyamatos kalibrációjával elérhető, hogy stabil, abszolút méréseket végezzenek a vízgőztartalomra vonatkozóan. A vertikális és horizontális polarizáció együttes alkalmazása (3 sáv esetében is) hétre emeli a felhasználható sávok számát. A felbontás 25 és 50 km.

Az SSM/T nevű hőmérsékleti radiométer (1985-től), 7-csatornás passzív mikrohullámú szonda, mely a földfelszín és a légkör emisszióját méri az 50 és a 60 GHz-es oxigén-sávban. A keresztsávos nadír helyzetű pásztázó radiométer látószög- mezője (AFOV) 14,4°. A vizsgált frekvenciák: 50,5, 53,2, 54,35, 54,9, 58,4, 58,825 és 59,4 GHz. A lefedett terület szélessége 1500 km, ezért napi globális lefedés nem lehetséges. A napi adatmennyiség 1,5 MByte.

További szenzorok:

Az F14, F15 és F16 jelű műholdakon mindegyik műszer üzemképes és folyamatosan szolgáltat adatokat (az F13 műholdon nincs SSM/T2).

NPOESS program

A NASA és az Egyesült Államok Védelmi Minisztériuma egy 1994-es elnöki direktíva alapján összevonja a poláris pályán keringő műholdrendszerek (NOAA-POES és DMSP) fejlesztését és működtetését egy nagy nemzeti programba, melynek neve NPOESS (National Polar-orbiting Operational Environmental Satellite System). Jelenleg az NPOESS rendszer terve egészen 2018-ig szól. A rendszerben 5 óra 30 perces, 9 óra 30 perces, ill. 13 óra 30 perces egyenlítői áthaladással 3 napszinkron pályán keringenek majd a műholdak. A NPOESS műholdakon (11.4.ábra) olyan szenzorokat helyeznek el, melyek alkalmasak lesznek a földi óceánok, a légkör, a szárazföldek, a klíma és az űrkörnyezet vizsgálatára.^[128].

11.4. ábra - Az NPOESS műhold modellje (illusztráció)

A NOAA a fejleszési programját folyamatosan változtatva hozta létra a Suomi National Polar-orbiting Partnership vagy rövidítve a Suomi NPP programját. Ez a meteorológiai műholdprogram a NPOESS program helyett indult el 2011-ben az első műhold felbocsátásával. A berendezési elsősorban a klíma vizsgálatára szolgálnak folytatva a NASA EOS programját. A műholdakat Verner E. Suomi meteorológusról nevezték el 2012. január 24-én, három hónappal a műhold 2011. október 28-ai indítása után. A műhold napszinkron pályán kering 824 km-es pályamagasságban. A műhold naponta 14-szer kerüli meg a Földet.

A rendszer 5 berendezést tartalmaz: 1, Advanced Technology Microwave Sounder (ATMS), mely egy mikrohullámú radiométer. Célja a globális légköri víztartalom és a hőmérséklet modellekhez adatok biztosítása; 2, Cross-track Infrared Sounder (CrIS),[12] mely egy Michelson-féle interferométer a vízgőz monotoring céljából; 3, az Ozone Mapping and Profiler Suite (OMPS), mely egy képalkotó spektrométerek csoportja az ózontartalom mérésére különösen a pólusok fellett; egy Visible Infrared Imaging Radiometer Suite (VIIRS) nevű berendezés, mely egy 22-csatornás radiométer, mellyel az infravörös és a látható fény tartományába eső adatok révén lehet az erdőtüzek terjedését, a jég mozgását valamint a változó felszínformákat vizsgálni; valamint a Clouds and the Earth's Radiant Energy System (CERES) nevű rendszer, melynek radiométere képes érzékelni a Föld hőtartományú kisugárzását, valamint a visszavert napsugárzást is.