Televisión por satélite de observación infrarroja

Satélites meteorológicos TIROS
Descripción de esta imagen, también comentada a continuación El modelo de satélite TIROS-1 en el Museo Nacional del Aire y el Espacio en Washington, DC Datos generales
Organización NASA / ESSA ⇒ NOAA
Constructor RCA ⇒ Lockheed
Campo Observación de la tierra
Número de ejemplares 42
Lanzamiento TIROS (10) 1960-1965
ESSA (9) 1966-1968
TIROS-M (8) 1970-1976
TIROS-N (4) 1978-1981
Adv. TIROS-N (11) 1983-2009

Características técnicas
Control de actitud Estabilizado en 3 ejes excepto TIROS y ESSA
Orbita
Orbita Vellón excepto TIROS
Instrumentos principales
VHRR (después de NOAA-1) Radiómetro
TOVS (TIROS-M y -N) Sirenas de infrarrojos y microondas
SEM (TIROS-M y -N) Detector de protones / electrones
AVCS (antes de NOAA-2) Cámaras Vidicon

Television Infrared Observation Satellite, más generalmente designado por sus siglasTIROS(en francés:observación satelital por televisión en el infrarrojo) es un programa desatélites de observación meteorológicadesarrollado por laNASAque reúne varias series con capacidades crecientes, cuyo lanzamiento está 'abarcado entre 1960 y 2009.TIROS-1, colocado en órbita baja en1 st de abril de 1960desde la base de lanzamiento de Cabo Cañaveral utilizando el lanzador Thor , es el primer satélite meteorológico colocado en el espacio. Equipado con dos cámaras de televisión que permiten enviar imágenes de las nubes a una estación terrena , demuestra la contribución de una nave espacial en el campo de la meteorología a pesar de la brevedad de su funcionamiento, es decir, 75 días.

TIROS-1 es el primero de una serie de diez satélites experimentales lanzados entre 1960 y 1965. Le sigue la serie ESSA (nueve satélites lanzados entre 1966 y 1968) que constituyen los primeros satélites meteorológicos operativos pero cuyas características son muy cercanas (280  kg , estabilizado por rotación). Les siguen los satélites NOAA ITOS o TIROS-M (8 satélites lanzados entre 1970 y 1976) de masa cercana pero estabilizados en 3 ejes. Los satélites TIROS-N (4 satélites lanzados entre 1978 y 1981) tienen una masa dos veces mayor y se derivan de los satélites meteorológicos militares estadounidenses DMSP ( Programa de satélites meteorológicos de defensa) . Los satélites TIROS-N Advanced (11 satélites lanzados entre 1983 y 2009) se caracterizan por un conjunto de instrumentos mucho más rico. El programa TIROS fue reemplazado por el programa Joint Polar Satellite System , el primero de los cuales se puso en órbita en 2017.

A lo largo de la serie, las características de los satélites cambian significativamente. Los primeros satélites de la serie experimental se lanzan a una órbita baja con baja inclinación orbital . El satélite se encuentra entonces en rápida rotación axial, tiene una masa de aproximadamente 140 kg y solo lleva dos cámaras. La última serie del programa (los satélites TIROS-N Advanced) tiene una masa de 1440 kg y lleva un conjunto de ocho instrumentos que incluyen radiómetros , sirenas de infrarrojos y microondas , instrumento de medición de energía solar , protones y equipos de búsqueda y rescate . Estos últimos satélites circulan en una órbita síncrona con el sol y se estabilizan en 3 ejes.

Contexto

En medio de la XIX ª  siglo, los meteorólogos son conscientes de que el clima no es sólo el resultado del clima local, sino también fenómenos que abarcan grandes distancias. Para determinar la evolución del clima, se hace necesario recopilar datos climáticos en porciones cada vez más grandes de la superficie de la Tierra y en altitudes cada vez más altas. El equipo utilizado para sondear la atmósfera se lleva a bordo de cometas y globos. Pero los datos recopilados de esta manera solo pueden satisfacer las necesidades locales e inmediatas. El desarrollo de la meteorología a escala sinóptica (estudio de los fenómenos meteorológicos que se extienden por vastas porciones de la superficie del planeta) está conduciendo a una densificación de los levantamientos realizados. En ese momento se creó una red de estaciones meteorológicas. Los datos se transmiten mediante el telégrafo eléctrico, cuyo uso se generalizó durante la década de 1850.

A principios del XX °  siglo, globos se convierten en la principal herramienta utilizada por los científicos para realizar investigaciones sobre la atmósfera superior. Los investigadores franceses descubrieron durante el vuelo la estratosfera cuya existencia demuestra que la atmósfera de la Tierra está compuesta por dos capas. Este descubrimiento llevó al abandono de la teoría según la cual la atmósfera de la Tierra estaba formada por una simple envoltura gaseosa.Durante la Primera Guerra Mundial, los investigadores noruegos explotaron los datos recopilados por globos y desarrollaron técnicas de análisis meteorológico 'presionando masas de aire y frentes' . Durante este conflicto, las observaciones realizadas con ayuda de cometas y globos se fueron reforzando paulatinamente con el uso de aviones que permitieron realizar levantamientos hasta una altitud de 3 a 4 kilómetros y cuyos resultados presentaban la ventaja de estar disponibles casi de inmediato. . Esta nueva técnica elimina la recuperación de instrumentos sujetos a los globos, lo que a veces requiere viajar decenas de kilómetros. Pero los aviones de la década de 1920 no pudieron realizar mediciones en la estratosfera, y los instrumentos transportados por globos siguen siendo la principal fuente de información para esta parte de la atmósfera.

El desarrollo en la década de 1930 de instrumentos para la transmisión de datos por radio ( radiosonda ) allana el camino para las observaciones regulares de la estratosfera que se llevan a cabo en estaciones de todo el mundo. El auge de la aviación comercial y militar entre las dos guerras agregó nuevas responsabilidades a los servicios meteorológicos. Necesitan información actualizada y confiable. La Segunda Guerra Mundial aumenta aún más la importancia de los pronósticos meteorológicos. Las fuerzas aéreas y la navegación, que juegan un papel central en el conflicto, dependen en gran medida de la confiabilidad de estos pronósticos. Por ejemplo, los meteorólogos desempeñaron un papel importante en la planificación de los desembarcos de Normandía en6 de junio de 1944.

Al final del conflicto, el análisis del clima global hizo grandes avances en los Estados Unidos, pero queda mucho por hacer para que los pronósticos meteorológicos globales sean una realidad. Para adquirir los datos necesarios sobre los océanos, que contribuyen de manera particularmente importante al desarrollo de los fenómenos meteorológicos, es necesario recopilar datos in situ utilizando embarcaciones ubicadas en el mar. Estos datos son recopilados primero por las tripulaciones de los cargueros y los transatlánticos. luego por barcos, boyas y aviones especializados. La radio y el radar permiten abrir, al menos parcialmente, la meteorología al análisis meteorológico. Sin embargo, todavía hay grandes áreas sobre las que se dispone de poca o ninguna información: gran parte de los océanos, desiertos y selvas, los casquetes polares y otras áreas dispersas. En 1957, se estimó que solo el 5% de la superficie del planeta era objeto de una recopilación continua de datos meteorológicos.

Histórico

Primeras fotos de la Tierra vista desde el espacio

El uso de un satélite artificial para realizar observaciones meteorológicas se mencionó por primera vez en un informe clasificado de la Corporación RAND preparado en 1951 para un comité del Senado de los Estados Unidos . Pero este es un artículo de Harry Wexler publicado enMayo de 1954y titulado Observing the Weather from a Satellite Vehicle que por primera vez evoca la contribución de un dispositivo colocado en el espacio (en particular para monitorear tormentas) y especifica sus características ideales:

A finales de la década de 1940 y principios de la de 1950, se lanzaron instrumentos para estudiar las capas superiores de la atmósfera a muy gran altura (110 a 165 km) con cohetes ( misiles V-2 reciclados y cohetes -sondas Viking ) despegando. del campo de pruebas de misiles de White Sands , Nuevo México . Las cámaras colocadas en el cono de estos cohetes logran tomar las primeras fotografías de nubes tomadas a gran altura. Estos experimentos conducen a un primer concepto de satélite de observación de la Tierra llamado MOUSE ( Satélite no tripulado orbital mínimo de la Tierra ). Este proyecto de un satélite estabilizado por rotación y del tamaño de una pelota de baloncesto inspiró en gran medida el programa TIROS. En 1954, un cohete de sonda Aerobee lanzado desde el suroeste de los Estados Unidos tomó fotos de una tormenta sobre el Golfo de México que reveló formas de nubes nunca antes vistas que podrían explicar algunas precipitaciones medidas por las estaciones terrestres . Este descubrimiento demuestra la contribución de las fotografías tomadas a gran altura.

Comienzo de la era espacial

Como todo nuevo concepto, la creación de un satélite dedicado a la meteorología encuentra resistencias tanto de los meteorólogos que consideran preferible invertir en otras áreas como de la asociación profesional, que les agrupa a la Sociedad Meteorológica Estadounidense . A partir de 1954, los investigadores comenzaron a publicar artículos que discutían la viabilidad de un satélite meteorológico y los sensores multifrecuencia que debían desarrollarse. Los estudios teóricos son realizados desde 1956 por la Oficina Meteorológica de los Estados Unidos , el Laboratorio de Investigación de la Fuerza Aérea (AFRL), la Universidad Estatal de Florida y el observatorio Blue Hill de la Universidad de Harvard para medir el impacto de los satélites meteorológicos en el análisis meteorológico y los medios de uso distribuir los datos recopilados. El concepto, que ya no es ciencia ficción, está ganando credibilidad. Los inicios de la era espacial se fijaron cuando el representante de los Estados Unidos anunció en 1955 que su país lanzaría un satélite artificial como parte del Año Geofísico Internacional organizado en 1957-1958. Para cumplir con este objetivo, Estados Unidos decidió desarrollar un lanzador civil como parte del programa Vanguard basado en la ciencia. La carga útil de los primeros satélites debe consistir en instrumentos de aeronomía (estudio de la atmósfera superior) y meteorología. Pero el lanzador Vanguard demasiado sofisticado encontró problemas de desarrollo, lo que permitió al equipo dirigido por Wernher von Braun lanzar el primer satélite artificial estadounidense, Explorer 1 , el1 st de febrero de 1958, usando un lanzador Jupiter C , un misil de corto alcance modificado. El primer satélite, con objetivos parcialmente meteorológicos, es Vanguard 2 . En ese momento, el programa espacial en génesis se desarrolló en gran medida dentro de los laboratorios militares. Los investigadores que diseñan Vanguard 2 son así parte de los Signal Corps Laboratories , un laboratorio del servicio de telecomunicaciones del Ejército de los Estados Unidos y del Air Force Research Laboratory (AFRL) del servicio de investigación de la Air Force. Vanguard 2 es un satélite de 45 kilogramos que lleva un radiómetro . Esto permite tomar una imagen línea a línea aprovechando la rotación del satélite. Pero el satélite, puesto en órbita en17 de febrero de 1959, está desequilibrado, y en lugar de estar animado por un movimiento de rotación uniforme, oscila haciendo inutilizables las imágenes tomadas. Explorer 6 , que se inicia en13 de octubre de 1959, recopila datos meteorológicos por primera vez. Realiza la primera medición del balance de radiación de la Tierra .

Génesis del primer satélite meteorológico TIROS-1

En 1951, RCA , entonces líder en electrónica , recibió el encargo de RAND Corporation de estudiar un satélite con cámaras de televisión. Este estudio no tuvo seguimiento, pero los ingenieros de RCA completaron su trabajo y en 1956 ofrecieron un satélite equipado con sus cámaras de tubo Vidicon a los militares para convertirlo en un satélite de reconocimiento y a la Oficina Meteorológica de los EE. UU. Para cubrir las necesidades meteorológicas. Su propuesta no tiene éxito. Wernher von Braun , quien en ese momento era el responsable del diseño de la Redstone misil balístico con la Agencia Ejército de misiles balísticos (ABMA), una unidad de los Estados Unidos Ejército , quería jugar un papel en el desarrollo de satélites y está interesado en La propuesta de RCA sin duda porque su proyecto de satélite Orbiter se descarta a favor del programa Vanguard . Un primer contrato fue firmado en 1956 por el ABMA con RCA para el desarrollo de un satélite equipado con las cámaras ofrecidos por esta empresa que puede ser lanzado por el Júpiter C lanzador . Pero solo puede poner en órbita una carga útil de 11 kilogramos. Pero si bien el objetivo inicial era el desarrollo de un satélite meteorológico, su capacidad para actuar como un satélite de reconocimiento posiblemente jugó un papel en la decisión de von Braun. El contrato con RCA, muy ambicioso, dado el estado del arte en el espacio en ese momento, cubría el diseño del satélite, el desarrollo de sistemas de control de actitud y control térmico , el estudio de la dinámica orbital, el desarrollo de la electrónica y la realización de el equipamiento necesario para la estación terrestre.

Para ser compatible con las capacidades muy limitadas del lanzador Jupiter C, el satélite diseñado por RCA tiene la forma de un cilindro largo de pequeño diámetro (12 centímetros) y una masa de unos 9 kilogramos. Pero este primer boceto se enfrenta a dos problemas: por su forma, el satélite tiene tendencia a voltearse (esto se verifica con el Explorer 1 desarrollado por von Braun que adopta la misma forma) y es difícil bajar la velocidad de rotación. desde el satélite desde las 450 revoluciones por minuto impresas antes del lanzamiento hasta las 7-12 revoluciones por minuto necesarias para permitir la toma de fotografías. Ante las dificultades encontradas, los ingenieros optaron por una forma de cilindro plano que estabiliza el eje de rotación. Los diseñadores también tienen en cuenta la disponibilidad de un lanzador más potente, el Juno II , con una carga útil de 38 kg. El mayor diámetro también permite limitar la velocidad de rotación inicial. Dispositivo formado por pesas colocadas en el extremo de cuatro cables de unos dos metros de largo que deben desenrollarse en órbita para ralentizar la velocidad de rotación al valor deseado (este es el sistema yoyo que todavía se usa en la actualidad). El concepto de satélite resultante se llama Janus II.

Tras el lanzamiento del primer satélite artificial por parte de la Unión Soviética ( Sputnik 1 ), los funcionarios estadounidenses respondieron creando el7 de febrero de 1958dentro del Departamento de Defensa , el servicio de investigación DARPA ( Agencia de Proyectos de Investigación Avanzada de Defensa ), organismo encargado de coordinar los distintos proyectos espaciales hasta ahora dispersos entre las distintas fuerzas militares estadounidenses. La nueva agencia es ahora responsable del desarrollo del programa de satélites meteorológicos. Es ella quien decide la realización del lanzador Juno II . Después de una revisión exhaustiva del proyecto del satélite ABMA / RCA y una revisión de los proyectos en competencia, DARPA decide que el desarrollo de un satélite meteorológico es un objetivo urgente y de alta prioridad. En consecuencia, el diseño del satélite RCA está claramente orientado a este objetivo, abandonando cualquier intento de construir un satélite de reconocimiento . EnMarzo de 1958, El presidente de los Estados Unidos, Eisenhower, anuncia que ha decidido confiar el desarrollo de satélites no militares a una agencia espacial civil, la Administración Nacional de Aeronáutica y del Espacio (NASA), que se hace cargo de los establecimientos de la NACA ( Comité Asesor Nacional de Aeronáutica ) y entidades militares dedicadas a programas espaciales con objetivos civiles. Pero el establecimiento de la NASA lleva tiempo y el Departamento de Defensa le pide a DARPA que continúe su trabajo en el satélite meteorológico . EnMayo de 1958, DARPA crea un comité para definir las especificaciones del satélite. El comité involucra a organizaciones que ya han trabajado directamente en el proyecto, así como a instituciones en proceso de reagruparse dentro de la NASA. El director del proyecto es parte de DARPA y el comité incluye representantes de ABMA, NACA, Office of Naval Research (ONR), RAND Corporation , RCA, US Weather Bureau , el Laboratorio de Investigación de la Fuerza Aérea del servicio de telecomunicaciones del Ejército de tierra estadounidense ( Army Signal Corps) y la Universidad de Wisconsin . A mediados de 1958, se tomó la decisión de confiar el desarrollo del satélite a RCA mientras que ABMA se encargaba de suministrar el lanzador.

Como todos los lanzadores Juno II se solicitan para lanzar los satélites Explorer y Pioneer , DARPA selecciona una versión más avanzada, el lanzador Juno IV, en desarrollo. Este lanzador puede colocar 226 kilogramos en órbita baja . Su etapa superior es compatible con la forma de disco elegida para TIROS y la propulsión propulsora líquida de esta etapa se satisface con una velocidad de rotación compatible con las imágenes tomadas por las cámaras satélite. Las características físicas, forma y masa del satélite TIROS que se lanzará están completamente definidas con respecto a las características de este lanzador. Pero la toma del programa espacial por parte de la NASA provoca el abandono del desarrollo del lanzador Juno IV y se asigna el lanzamiento del satélite TIROS al lanzador Thor -Able, más potente (carga útil de 120 kg en órbita baja). La etapa superior de este es un propulsor sólido y, por lo tanto, requiere una alta velocidad de rotación. El sistema yoyo abandonado se reintroduce en el satélite.

El comité valida el uso de cámaras de tubo Vidicon propuestas por RCA. Propone equipar el satélite con tres cámaras equipadas con objetivos gran angular , estándar y teleobjetivo respectivamente . Este último, que tiene una resolución espacial de 100 metros, está abandonado porque las autoridades creen en su momento que puede revelar instalaciones cubiertas por el secreto militar. En la primavera de 1959, el proyecto de satélite, llamado TIROS-1 ( satélite de observación de televisión por infrarrojos, es decir , televisión por satélite de observación en infrarrojos ) se transfiere a la NASA.

La transferencia por parte de los militares del programa TIROS a la NASA entra en vigencia el 13 de abril de 1959(para el detector de infrarrojos, las condiciones de transferencia son objeto de controversia y el desarrollo de este instrumento está retrasado y se instalará en la serie de satélites solo desde TIROS-2). El centro de vuelo espacial Goddard es responsable dentro de la NASA de la gestión de proyectos, el seguimiento en vuelo, la gestión del centro de control, el seguimiento técnico de los desarrollos de RCA (carga útil integrada y ciertos equipos terrestres) y el desarrollo del detector de infrarrojos. El desarrollo del lanzador y su lanzamiento corre a cargo de su fabricante Douglas Aircraft . El Army Signal Corps adquiere y transfiere datos entre el satélite y la Tierra, y la Oficina Meteorológica de EE. UU. Analiza y transfiere estos datos, los distribuye y archiva.

La serie experimental TIROS

Se lanzaron diez satélites experimentales TIROS entre 1960 y 1965 con una tasa de éxito del 100%, notable para la época. De inmediato se ven las ventajas que presenta el satélite para realizar observaciones meteorológicas a gran escala. Varias mejoras en algunos de los satélites de esta serie y se generalizarán en la siguiente serie:

Un sistema operativo: la serie ESSA

Los diez primeros TIROS permiten afinar técnicas y procedimientos pero sin permitir una cobertura permanente. Para hacer un uso operativo de los datos recopilados por los satélites de observación de la Tierra , incluido TIROS, en 1965 la administración estadounidense creó una nueva agencia federal, la Administración de Servicios de Ciencias Ambientales (ESSA). La serie que sucede al TIROS y se llama ESSA o TOS ( TIROS Operational System ) incluye 9 satélites, ESSA-1 a ESSA-9 lanzados entre 1966 y 1969, todos colocados en órbita síncrona con el sol . Los satélites tienen características generales similares a las de la serie anterior, pero su carga útil y su órbita se basan en las configuraciones probadas en el último TIROS. Los satélites impares llevan cámaras APT que transmiten sus imágenes en tiempo real a las estaciones locales sobre las que sobrevuelan, mientras que los que tienen un número impar tienen cámaras AVCS que transmiten las imágenes cada 12 horas a las estaciones terrenas ESSA. Las imágenes tomadas se utilizan como las de TIROS pero ahora para estimar la fuerza de los huracanes y producir boletines de alerta. Las imágenes también pueden identificar corrientes en chorro , crestas, depresiones y centros de vórtices.

En 1959, el centro de vuelos espaciales Goddard , un establecimiento de la NASA, lanzó el programa Nimbus , cuyo objetivo era desarrollar la familia de satélites que reemplazaría al TIROS. El Servicio Meteorológico de EE. UU. Financió el programa, pero en 1963, tras los reveses del proyecto, retiró sus fondos y decidió seguir usando TIROS. La NASA está persiguiendo el desarrollo del programa Nimbus solo (se lanzaron 8 satélites entre 1964 y 1978) que ahora servirá como banco de pruebas para probar innovaciones técnicas y experimentales. El Nimbus jugará un papel central en el uso de la estabilización de satélites de 3 ejes y el desarrollo de cámaras Vidicon avanzadas, generadores de imágenes infrarrojas, radiómetros de microondas y sondas infrarrojas. Todas estas innovaciones se implementarán gradualmente en la serie de satélites TIROS.

ITOS: estabilización de 3 ejes y sustitución de cámaras de tubo vidicón por radiómetros

La serie de ITOS ( TOS mejorado ) que sucede al TOS / ESSA introduce la estabilización en 3 ejes que permite mejorar significativamente el rendimiento y luego las cámaras ahora están permanentemente operativas. El primer satélite ITOS-1 (o TIROS-M) se lanza enEnero de 1970. Los tres primeros satélites combinan cámaras Vidicon y AVCS, es decir que cada uno de ellos hace el papel de dos de los satélites de la serie anterior. De los siguientes cinco satélites (el primer NOAA-2 se lanza enOctubre de 1972) Los radiómetros de barrido VHRR ( radiómetro de muy alta resolución ) reemplazan las cámaras de tubo vidicón y proporcionan imágenes infrarrojas de día y de noche. Los radiómetros inauguran la era de los instrumentos multicanal, incluso si en esta serie solo están disponibles dos canales (visible e infrarrojo).

TIROS-N - Medición de perfiles de temperatura y humedad

El siguiente paso en el campo de la observación es medir el perfil vertical de temperatura y humedad, que son parámetros fundamentales para comprender los fenómenos meteorológicos y realizar predicciones. Investigación publicada en 1958 y 1959 que indicaba que era posible determinar la temperatura de la atmósfera midiendo la banda de absorción de CO 2y deducir el nivel de humedad utilizando las mismas medidas para la molécula de agua. La temperatura de la superficie se determina realizando mediciones espectrales en las longitudes de onda que pueden atravesar la atmósfera. La serie TIROS-N es la primera en explotar esta técnica. El instrumento AVHRR / 1 observa cinco bandas espectrales: 0,58-0,68 micrones, 0,72-1,1 micrones, 3,55-3,93 micrones, 10,3-11,3 micrones y 11,5 -12,5 micrones. La primera copia de la serie se coloca en órbita enOctubre de 1978.

Descripción

Estos satélites giran en órbita síncrona con el sol entre 700 y 900  km del suelo y, por lo tanto, permiten una resolución de datos muy alta. Trabajan por parejas, girando uno alrededor de los polos opuestos al otro para cubrir cada punto desbordado con la máxima cobertura para compensar el hecho de que no son geoestacionarios como los satélites GOES o Meteosat . Su período de revolución (el tiempo necesario para completar un círculo completo de la Tierra) es de unos 102 minutos, por lo que sobrevuelan el ecuador al menos 14 veces al día, en paso ascendente y descendente. Al estar los dos satélites desfasados, se sobrevuela la misma región al menos cuatro veces al día con un intervalo de aproximadamente 6 horas.

Con cada generación, los instrumentos de a bordo han mejorado y se dividen en tres categorías:

Además, desde hace algún tiempo, estos satélites están equipados con sistemas de escucha y retransmisión de balizas de socorro de búsqueda y rescate .

usar

Los satélites TIROS son complementarios a los satélites geoestacionarios al proporcionar información meteorológica a una resolución más alta pero a una frecuencia más baja. Permiten medir la temperatura por satélite , la cantidad de vapor de agua y finalmente el albedo terrestre.

Por lo tanto, sus datos se utilizan principalmente para seguir sistemas de evolución más prolongada, como las corrientes oceánicas y la niebla que generan, así como el registro de temperatura del satélite. Además, son los únicos capaces de dar información en las regiones polares que los satélites GOES o Meteosat solo ven en un ángulo rasante.

Características detalladas de cada serie

TIROS

La primera serie de satélites TIROS es experimental. Los satélites tienen la forma de un cilindro plano con 18 facetas en el borde y de 107  cm por 56  cm incluyendo los objetivos . El satélite se estabiliza mediante rotación . Los lados del cilindro y la parte superior (opuesta al lanzador del sistema de sujeción ) 9200 están cubiertos con células fotovoltaicas a silicio que tienen un rendimiento del 7,5% y proporcionan 25.000 vatios-minutos por día (potencia media 17 vatios). Pesa 122,5  kilogramos , incluidos los acumuladores de níquel-cadmio y el propulsor sólido que utilizan los propulsores encargados de mantener la velocidad de rotación entre 8 y 12 revoluciones por minuto.

Los satélites TIROS tienen dos cámaras de televisión de barrido lento que toman fotografías de la Tierra debajo del satélite, hasta una fotografía cada diez segundos. Las cámaras son de construcción robusta y pesan menos de 2  kg , incluidos los objetivos. El primero está equipado con una lente gran angular con un campo de visión de 1.207  km a cada lado del punto debajo del satélite y el segundo con una lente estándar con un ángulo de visión de 129  km . La captura de imágenes está preprogramada y las fotos se almacenan en dos unidades de cinta magnética , una para cada cámara, para su posterior transmisión cuando el satélite se aleja de una antena receptora . Cada cinta tiene 122 metros de largo, suficiente para grabar 32 fotos. Las imágenes se transmiten a tierra solo cuando el satélite sobrevuela una de las dos estaciones receptoras y el control de tierra puede ordenar que se tomen fotografías cada 10 o 30 segundos.

La primera copia de la serie, TIROS-1, es puesta en órbita por un lanzador Thor- Able que despega de la plataforma de lanzamiento de Cabo Cañaveral . Los siguientes son puestos en órbita por un lanzador Thor-Delta un poco más poderoso. Las primeras ocho copias se colocan en una órbita terrestre baja no polar ( inclinación orbital entre 48 ° y 58 °) mientras que las dos últimas se colocan en una órbita polar más operativa (solo porque permite cubrir todas las latitudes. Los TIROS de esta serie tienen su eje de rotación es paralelo al plano orbital, por lo que sus cámaras solo pueden proporcionar imágenes durante un cuarto de la órbita. TIROS-9 prueba una orientación tipo "rueda" (la rotación del eje es perpendicular al plano orbital, lo que hace que posible mantener una de las cámaras permanentemente orientada a la Tierra. Este modo de funcionamiento será generalizado para la serie ESSA.

Varios equipos e instrumentos se instalan solo en ciertos satélites de la serie:

Historial de lanzamiento
Designacion Otro nombre Fecha de lanzamiento Esperanza de vida Lanzacohetes Masa Orbita Nombre de usuario Complemento
TIROS-1 Tiros-A 1 st de abril de 1960 78 días Thor- Capaz 122,5 kilogramos 631 x 665 kilometros, 48,4 ° 1960-002B
TIROS-2 Tiros-B 23 de noviembre de 1960 376 días Thor-Delta 127 kilogramos 374 x 394 kilometros, 48,5 ° 1960-016A
TIROS-3 Tiros-C 12 de julio de 1961 180 días Thor-Delta 129 kilogramos 742 x 812 kilometros, 47,9 ° 1961-017A
TIROS-4 Tiros-D 8 de febrero de 1962 180 días Thor-Delta 129 kilogramos 712 x 840 kilometros, 48,3 ° 1962-002A
TIROS-5 Tiros-E 19 de julio de 1962 11 meses Thor-Delta 129 kilogramos 586 x 972 kilometros, 58.0 ° 1962-025A
TIROS-6 Tiros-F 18 de septiembre de 1962 13 meses Thor-Delta 127,5 kilogramos 686 x 712 kilometros, 58.0 ° 1962-047A
TIROS-7 Tiros-G o A52 19 de junio de 1963 5 años Thor-Delta B 134,7 kilogramos 621 x 649 kilometros, 58,2 ° 1963-024A
TIROS-8 Tiros-H o A53 21 de diciembre de 1963 3,5 años Thor-Delta B 265 kilogramos 691 x 775 kilometros, 58,5 ° 1963-024A Incluye sistema de transmisión APT en tiempo real.
TIROS-9 Tiros-I o A54 22 de enero de 1965 2 años Thor-Delta C 138 kilogramos 705 x 2.582 kilometros, 96,4 ° 1965-004A Colocado en una órbita muy elíptica debido a un fallo del sistema de guía por satélite
TIROS-10 Tiros OT-1 2 de julio de 1965 1 año Thor-Delta C 138 kilogramos 751 x 837 kilometros, 98,6 ° 1965-051A Colocado en una órbita cuasipolar.

ESSA

Los satélites de la serie ESSA o TOS ( TIROS Operational System ) son similares a los de la serie TIROS con mayores capacidades. Se mejora la resolución de las imágenes. Las imágenes se pueden transmitir directamente a 300 estaciones meteorológicas ubicadas en 45 países cuando el satélite está en el aire. El satélite todavía está estabilizado por rotación, pero su eje ahora es perpendicular y ya no es paralelo al plano orbital. En consecuencia, las cámaras ya no se colocan debajo del cuerpo cilíndrico sino en el borde del mismo. Esta disposición permite mejorar las tomas.

Historial de lanzamiento
Designacion Otro nombre Fecha de lanzamiento Vida útil / fin Lanzacohetes Masa Orbita Nombre de usuario Complemento
ESSA-1 OT-3 3 de febrero de 1966 12 de junio de 1968 Delta C 304 kilogramos 685 x 803 kilometros, 97,9 ° 1966-008A Lanzado desde Cabo Cañaveral
ESSA-2 OT-2 28 de febrero de 1966 16 de octubre de 1970 Delta C 286 kilogramos 1355 x 1415 kilometros, 101,3 ° 1966-016A Lanzado desde Cabo Cañaveral
ESSA-3 TOS-A 2 de octubre de 1966 2 de diciembre de 1968 Delta C 285 kilogramos 1.383 x 1.493 kilometros, 100,9 ° 1966-087A Lanzado desde Vandenberg
ESSA-4 TOS-B 26 de enero de 1967 5 de mayo de 1968 Delta C 285 kilogramos 1.328 x 1.444 kilometros, 102 ° 1967-006A Lanzado desde Vandenberg
ESSA-5 TOS-C 20 de abril de 1967 20 de febrero de 1970 Delta C 290 kilogramos 1361 x 1423 kilometros, 102 ° 1967-036A Lanzado desde Vandenberg
ESSA-6 TOS-D 10 de noviembre de 1967 4 de noviembre de 1969 Delta C 299 kilogramos 1410 x 1488 kilometros, 102 ° 1967-114A Lanzado desde Vandenberg
ESSA-7 TOS-E 16 de agosto de 1968 10 de marzo de 1970 Delta C 290 kilogramos 1.432 x 1.476 kilometros, 102 ° 1968-069A Lanzado desde Vandenberg
ESSA-8 TOS-F 15 de diciembre de 1968 12 de marzo de 1976 Delta N 297 kilogramos 1421 x 1470 kilometros, 101 ° 1968-114A Lanzado desde Vandenberg
ESSA-9 TOS-G 15 de diciembre de 1968 Noviembre 1972 Delta E1 290 kilogramos 1.432 x 1.512 kilometros, 102 ° 1969-016A Lanzado desde Vandenberg

NOAA ITOS o TIROS-M

La serie NOAA ITOS ( sistemas operativos mejorados de Tiros ) o TIROS-M es la segunda generación de satélites operativos en el programa TIROS. Entre 1970 y 1976 se lanzaron ocho satélites de este tipo. A diferencia de la serie anterior, el satélite está estabilizado en 3 ejes , lo que permite mantener los sensores permanentemente orientados hacia la Tierra y aumenta la cantidad de imágenes captadas. La forma cilíndrica impuesta por el modo de estabilización se sustituye por una forma de paralelepípedo (1,02 x 1,02 x 1,21 m). La energía es suministrada por tres paneles solares que están desplegados en órbita y cuya superficie alcanza una superficie de 4,5 m². En comparación con la serie anterior su masa se duplicó pasando a 310 kilogramos y se colocan en una órbita síncrona con el sol en aproximadamente 1 400 kilómetros sobre el nivel del mar. Se lanzan dos subseries con diferentes características:

Los otros instrumentos son:

Dos de los ocho satélites son víctimas del fallo del lanzador: ITOS-B (1971), ITOS-E (1973).

Historial de lanzamiento
Designacion Otro nombre Fecha de lanzamiento Vida útil / fin Lanzacohetes Masa Orbita Nombre de usuario Complemento
TIROS-M ITOS-1 23 de enero de 1970 18 de junio de 1971 Delta N6 309 kilogramos 1.432 x 1.476 kilometros, 102 ° 1970-008A
NOAA-1 ITOS-A 11 de diciembre de 1970 19 de agosto de 1971 Delta N6 306 kilogramos 1422 x 1472 kilometros, 101,9 ° 1970-106A
ITOS-B 21 de octubre de 1971 21 de octubre de 1971 Delta N6 306 kilogramos Lanzamiento fallido debido a un mal funcionamiento de la segunda etapa del lanzador.
NOAA-2 ITOS-D 15 de octubre de 1972 30 de enero de 1975 Delta N6 306 kilogramos 1.448 x 1.453 kilometros, 101,8 ° 1972-082A
ITOS-E 16 de julio de 1973 16 de julio de 1973 Delta 300 306 kilogramos No se pudo iniciar.
NOAA-3 ITOS-F 6 de noviembre de 1973 Agosto de 1976 Delta 300 346 kilogramos 1.500 x 1.509 kilometros, 102,1 ° 1973-086A
NOAA-4 ITOS-G 15 de noviembre de 1974 18 de noviembre de 1978 Delta 2310 339,7 kilogramos 1.451 x 1.465 kilometros, 101,5 ° 1974-089A
NOAA-5 ITOS-H 29 de julio de 1976 16 de julio de 1979 Delta 2310 336 kilogramos 1.516 x 1.631 kilometros, 101,9 ° 1976-077A

TIROS-N

Los satélites de la serie TIROS-N (4 satélites lanzados entre 1978 y 1991) se derivan de los satélites meteorológicos militares estadounidenses DMSP . Utilizan una nueva plataforma que integra la etapa de propulsante sólido Star-37 E encargada de colocar el satélite en su órbita final. Esta etapa tiene una masa de 716 kilogramos, incluidos 48 kilogramos para la envoltura que permanece integral con el satélite en órbita. La masa de este último es entonces de 736 kg. El satélite tiene la forma de un paralelepípedo con una longitud de 3,71 metros y un diámetro de 1,88 metros. El seguimiento de la orientación y las correcciones de la órbita se realizan utilizando propulsores de gas frío (nitrógeno) y pequeños motores de cohetes con propulsor líquido que quema la hidracina . Los TIROS-N son lanzados desde la plataforma de lanzamiento de Vandenberg por los lanzadores Atlas F. El lanzamiento del tercer satélite de la serie que tiene lugar en29 de mayo de 1980falla debido a una fuga en el suministro de propulsión de la primera etapa. Los TIROS-N llevan los siguientes instrumentos:

Historial de lanzamiento
Designacion Otro nombre Fecha de lanzamiento Vida útil / fin Lanzacohetes Masa Orbita Nombre de usuario Complemento
TIROS-N 13 de octubre de 1978 27 de febrero de 1981 Atlas F 734 kilogramos 829 x 845 kilometros, 98,7 ° 1978-096A
NOAA-6 NOAA-A 27 de junio de 1979 31 de marzo de 1987 Atlas F 723 kilogramos 833 x 833 kilometros, 98,7 ° 1979-057A
NOAA-B 29 de mayo de 1980 29 de mayo de 1980 Atlas F 723 kilogramos No se puede iniciar
NOAA-7 NOAA-C 23 de junio de 1981 7 de junio de 1986 Atlas E / F 589 kilogramos 834 x 850 kilometros, 98,9 ° 1981-059A

TIROS-N avanzado

Los satélites TIROS-N Advanced (11 satélites lanzados entre 1983 y 2009) todavía utilizan la plataforma TIROS-N pero tienen una masa que aumenta considerablemente debido a un conjunto más grande de instrumentos.

Esta serie (NOAA-8 a -14) incluye los siguientes instrumentos:

Historial de lanzamiento
Designacion Otro nombre Fecha de lanzamiento Vida útil / fin Lanzacohetes
Masa total (masa seca) 		Orbita Nombre de usuario Complemento
NOAA-8 NOAA-E 28 de marzo de 1983 29 de diciembre de 1985 Atlas E 1.420 kilogramos 806 x 829 kilometros, 98,8 ° 1983-022A
NOAA-9 NOAA-F 12 de diciembre de 1984 13 de febrero de 1998 Atlas E 1.420 kilogramos (740 kilogramos) 834 x 857 kilometros, 98,9 ° 1984-123A
NOAA-10 NOAA-G 17 de septiembre de 1986 30 de agosto de 2001 Atlas E 1.418 kg (739 kg) 833 x 870 kilometros, 98,6 ° 1986-073A
NOAA-11 NOAA-H 24 de septiembre de 1988 16 de junio de 2004 Atlas E 1.420 kilogramos (740 kilogramos) 840 x 857 kilometros, 98,5 ° 1988-089A
NOAA-12 NOAA-D 14 de mayo de 1991 10 de agosto de 2007 Atlas E 1.420 kilogramos (740 kilogramos) 804 x 822 kilometros, 98,5 ° 1991-032A
NOAA-13 NOAA-I 9 de agosto de 1993 21 de agosto de 1993 Atlas E 1.420 kilogramos (740 kilogramos) 860 x 878 kilometros, 98,9 ° 1993-050A Fallo  : sistema de generación de energía satelital defectuoso.
NOAA-14 NOAA-J 30 de diciembre de 1994 23 de mayo de 2007 Atlas E 1.420 kg (1.050 kg) 845 x 860 kilometros, 98,5 ° 1994-089A

POES NOAA

La serie NOAA POES ( satélites ambientales operacionales polares de la NOAA ) es la quinta generación de satélites meteorológicos polares estadounidenses. Incluye muchos cambios en comparación con la generación anterior: paneles solares que producen un 45% más de energía, los sistemas principales (propulsión, control de actitud se redimensionan y la estructura se refuerza para soportar el aumento de masa de la serie D. Instrumentos AMSU Tiene dos sub- serie.

La subserie que incluye los satélites NOAA-15 a -17 lleva una serie de instrumentos mejorados que aumentan la masa de lanzamiento a 2232 kg (1479 kg en órbita). Lleva los siguientes instrumentos:

Finalmente, la última subserie de satélites TIROS (NOAA-18 y -19) lleva diferentes instrumentos. El instrumento AMSU-B se reemplaza por el MHS ( Sonda de humedad por microondas ) y HIRS / 3 por HIRS / 4. El satélite ya no está integrado con la última etapa de propulsor sólido porque esta última ahora forma parte del lanzador. La masa del satélite en el lanzamiento se reduce luego a 1.419 kg. Durante el manejo en la fase de montaje, el NOAA-19 sufrió graves daños pero fue reparado y lanzado.

Historial de lanzamiento
Designacion Otro nombre Fecha de lanzamiento Vida útil / fin Lanzacohetes
Masa total (masa seca) 		Orbita Nombre de usuario Complemento
NOAA-15 NOAA-K 13 de mayo de 1998 Titán II 23G 1,457 kilogramos 805 x 821 kilometros, 98,8 ° 1998-030A
NOAA-16 NOAA-L 21 de septiembre de 2000 9 de junio de 2014 Titán II 23G 1,457 kilogramos 848 x 862 kilometros, 98,96 ° 2000-055A
NOAA-17 NOAA-M 24 de junio de 2002 10 de abril de 2013 Titán II 23G 1,457 kilogramos 808 x 825 kilometros, 98,3 ° 2002-032A
NOAA-18 NOAA-N 20 de mayo de 2005 Delta II 7320-10C 1,457 kilogramos 848 x 869 kilometros, 99,2 ° 2005-018A
NOAA-19 NOAA-N Prime 6 de febrero de 2009 Delta II 7320-10C 1.420 kilogramos 850 x 869 kilometros, 98,7 ° 2009-005A

Los sucesores de los satélites TIROS

En 1994, le programme NPOESS est lancé à l'initiative du gouvernement américain pour développer la prochaine génération de satellites météorologiques en orbite polaire qui doit remplacer simultanément la famille des satellites NOAA POES civils (dernière série des TIROS) et les satellites DMSP militaires afin de reducir los gastos. El programa es pilotado por las tres agencias gubernamentales involucradas: NOAA es responsable de todo el nuevo programa, la Fuerza Aérea de los EE. UU. Para la recopilación y procesamiento de datos y la NASA para el desarrollo de instrumentos. Para reducir los riesgos, se está desarrollando un prototipo de satélite, la central nuclear Suomi ( Proyecto preparatorio NPOESS ). El contrato para el lanzamiento de la producción del primer satélite se adjudicó en 2002. El costo de todo el programa, que incluye 6 satélites y finalizará en 2008, se estima en US $ 7 mil millones . El proyecto tropezó con varias dificultades: el desarrollo del instrumento VIIRS tropezó con problemas técnicos, el costo total se elevó a 10 mil millones de dólares mientras que el plazo se redujo de 2008 a 2010. Los objetivos del programa se revisaron al disminuir (número de satélites, número de instrumentos a bordo) pero el programa sigue acumulando retrasos y sobrecostos. El costo estimado se eleva a $ 14 mil millones y el desarrollo de VIIRS continúa encontrando problemas. Finalmente, el programa conjunto NPOESS se cancela enfebrero 2010. Solo se completó la fabricación del satélite Suomi NPP y se lanzó en 2011. La NOAA decidió desarrollar para su única necesidad la serie de JPSS ( Joint Polar Satellite System ) que se convirtió en los verdaderos sucesores de la familia TIROS. Estos satélites, con características similares a la central nuclear de Suomi , tienen una masa de 2.540 kg y llevan cinco instrumentos. La primera copia, JPSS-1 (NOAA-20), se lanzó en 2017.

Notas y referencias

Notas

  1. También se les conoce como satélites de observación de televisión por infrarrojos en los centros regionales de capacitación en ciencia y tecnología espaciales, Naciones Unidas , Meteorología por satélite y clima global: programa de estudios , Nueva York,2003, vi  p. ( ISBN  92-1-200263-3 , leer en línea [PDF] )
  2. Esta velocidad de rotación muy rápida es necesaria para estabilizar las últimas etapas del lanzador Jupiter C por rigidez giroscópica ya que no cuentan con ningún sistema de control de actitud que permita mantener la orientación durante su operación.
  3. Esto será reemplazado en 1970 por la NOAA ( Administración Nacional Oceanográfica y Atmosférica )

Referencias

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  11. Una historia preliminar de la evolución del programa de satélites meteorológicos TIROS , p.  14-17
  12. Una historia preliminar de la evolución del programa de satélites meteorológicos TIROS , p.  20-24
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Bibliografía

Los primeros satélites TIROSSerie ESSASerie ITOS / TIROS-MSubserie ITOS-D (ITOS con radiómetro VHRR)Serie TIROS-NSerie avanzada TIROS-NSerie POESDocumentos generales sobre el programa TIROSProgramas e instrumentos de meteorología espacial mundial

Ver también

Artículos relacionados

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