Televiziune prin satelit de observare în infraroșu

Sateliți meteorologici TIROS
Descrierea acestei imagini, comentată și mai jos Modelul de satelit TIROS-1 de la Muzeul Național al Aerului și Spațiului din Washington, DC Date generale
Organizare NASA / ESSA ⇒ NOAA
Constructor RCA ⇒ Lockheed
Camp Observarea pământului
Numarul copiilor 42
Lansa TIROS (10) 1960-1965
ESSA (9) 1966-1968
TIROS-M (8) 1970-1976
TIROS-N (4) 1978-1981
Adv. TIROS-N (11) 1983-2009

Caracteristici tehnice
Controlul atitudinii Stabilizat pe 3 axe, cu excepția TIROS și ESSA
Orbită
Orbită Lână cu excepția TIROS
Principalele instrumente
VHRR (după NOAA-1) Radiometru
TOVS (TIROS-M și -N) Sunete cu infraroșu și microunde
SEM (TIROS-M și -N) Detector de protoni / electroni
AVCS (înainte de NOAA-2) Camere video Vidicon

Televiziunea prin satelit de observare în infraroșu, mai general desemnată prin acronimul săuTIROS(în franceză:Observarea prin satelit prin televiziune în infraroșu) este un program desateliți de observare meteorologicădezvoltat deNASAcare reunește mai multe serii cu capacități crescânde, a căror lansare este între 1960 și 2009.TIROS-1, plasat pe orbită joasă pe1 st aprilie 1960de la baza de lansare Cape Canaveral folosind lansatorul Thor , este primul satelit meteorologic plasat în spațiu. Echipat cu două camere de televiziune care permit trimiterea imaginilor de nori către o stație terestră , demonstrează contribuția unei nave spațiale în domeniul meteorologiei, în ciuda scurtării funcționării sale, adică a 75 de zile.

TIROS-1 este primul dintr-o serie de zece sateliți experimentali lansați între 1960 și 1965. Este urmat de seria ESSA (9 sateliți lansați între 1966 și 1968) care constituie primii sateliți meteorologici operaționali dar ale căror caracteristici sunt foarte apropiate (280  kg , stabilizat prin rotație). Acestea sunt urmate de sateliții NOAA ITOS sau TIROS-M (8 sateliți lansați între 1970 și 1976) de masă strânsă, dar stabilizați pe 3 axe. Sateliții TIROS-N (4 sateliți lansați între 1978 și 1981) au o masă de două ori mai mare și sunt derivați din sateliții militari americani meteorologici DMSP ( Defense Meteorological Satellite Program) . Sateliții TIROS-N Advanced (11 sateliți lansați între 1983 și 2009) se caracterizează printr-o suită de instrumente mult mai bogată. Programul TIROS a fost înlocuit de programul Joint Polar Satellite System , primul dintre acestea fiind plasat pe orbită în 2017.

De-a lungul seriei, caracteristicile sateliților se schimbă semnificativ. Primii sateliți din seria experimentală sunt lansați pe o orbită joasă cu înclinație orbitală scăzută . Satelitul este apoi în rotație axială rapidă, are o masă de aproximativ 140 kg și transportă doar două camere. Ultima serie a programului (sateliții TIROS-N Advanced) are o masă de 1440 kg și poartă o suită de opt instrumente, inclusiv radiometre , sunete cu infraroșu și microunde , instrument de măsurare a energiei solare , protoni și echipamente de căutare și salvare . Acești ultimi sateliți circulă pe o orbită sincronă la soare și se stabilizează pe 3 axe.

Context

La mijlocul secolului al XIX - lea  secol, meteorologii sunt conștienți de faptul că clima nu este doar rezultatul meteo locale , dar , de asemenea , fenomene care se întind pe distanțe mari. Pentru a determina evoluția vremii, devine necesară colectarea datelor climatice pe porțiuni din ce în ce mai mari ale suprafeței Pământului și la altitudini din ce în ce mai mari. Echipamentul folosit pentru sondarea atmosferei este transportat la bordul zmeilor și baloanelor. Dar datele colectate în acest mod pot satisface doar nevoile locale și imediate. Dezvoltarea meteorologiei la scară sinoptică (studiul fenomenelor meteorologice care se extind pe porțiuni vaste ale suprafeței planetei) conduce la o densificare a sondajelor efectuate. O rețea de stații meteorologice a fost înființată în acest moment. Datele sunt transmise folosind telegraful electric, a cărui utilizare s-a răspândit pe parcursul anilor 1850.

La începutul XX - lea  secol, baloane devenit principalul instrument utilizat de oamenii de știință pentru a efectua cercetări asupra atmosferei superioare. Cercetătorii francezi au descoperit în timpul zborului stratosfera a cărei existență demonstrează că atmosfera Pământului este compusă din două straturi. Această descoperire a condus la abandonarea teoriei conform căreia atmosfera Pământului era alcătuită dintr-un simplu anvelopă gazoasă. În timpul primului război mondial, cercetătorii norvegieni au exploatat datele colectate de baloane și au dezvoltat tehnici de analiză meteorologică. 'Presarea maselor de aer și a fronturilor . În timpul acestui conflict, observațiile făcute cu ajutorul zmeilor și baloanelor au fost întărite treptat de utilizarea avioanelor care a făcut posibilă efectuarea de inspecții până la o altitudine de 3 până la 4 kilometri și ale căror rezultate au prezentat avantajul că sunt aproape imediat disponibile . Această nouă tehnică elimină recuperarea instrumentelor atașate baloanelor, care uneori necesită parcurgerea a zeci de kilometri. Dar măsurătorile în stratosferă nu au putut fi făcute de avioanele anilor 1920, iar instrumentele transportate de baloane rămân principala sursă de informații pentru această parte a atmosferei.

Dezvoltarea în anii 1930 a instrumentelor pentru transmiterea datelor prin radio ( radiosondă ) deschide calea pentru observații regulate ale stratosferei care sunt efectuate de stațiile de pe tot globul. Creșterea aviației comerciale și militare între cele două războaie a adăugat noi responsabilități serviciilor meteorologice. Au nevoie de informații actualizate și fiabile. Al Doilea Război Mondial crește și mai mult importanța prognozelor meteo. Forțele aeriene și transportul maritim, care joacă un rol central în conflict, depind în mare măsură de fiabilitatea acestor prognoze. De exemplu, meteorologii au jucat un rol important în planificarea debarcarea din Normandia pe6 iunie 1944.

Până la sfârșitul conflictului, analiza climatică globală a făcut pași mari în Statele Unite, dar rămân multe de făcut pentru ca previziunile meteo la nivel mondial să devină realitate. Pentru a obține datele necesare asupra oceanelor, care contribuie într-un mod deosebit de important la dezvoltarea fenomenelor meteorologice, este necesar să se colecteze date in situ folosind bărci situate pe mare. Aceste date sunt colectate mai întâi de echipajele de marfă și de linie, apoi de nave specializate, geamanduri și avioane. Radio și radar permit meteorologia să fie deschisă cel puțin parțial analizei meteorologice. Cu toate acestea, există încă zone întinse pentru care sunt disponibile puține informații sau deloc: o mare parte din oceane, deșerturi și jungle, capacele polare și alte zone împrăștiate. În 1957, s-a estimat că doar 5% din suprafața planetei a făcut obiectul unei colectări continue de date meteorologice.

Istoric

Primele fotografii ale Pământului văzute din spațiu

Utilizarea unui satelit artificial pentru a face observații meteorologice a fost menționată pentru prima dată într-un raport clasificat de RAND Corporation, pregătit în 1951 pentru un comitet al Senatului Statelor Unite . Dar acesta este un articol de Harry Wexler publicat înMai 1954și intitulat Observing the Weather from a Satellite Vehicle, care evocă pentru prima dată contribuția unui dispozitiv plasat în spațiu (în special pentru monitorizarea furtunilor) și îi specifică caracteristicile ideale:

La sfârșitul anilor 1940 și începutul anilor 1950, instrumentele pentru studierea straturilor superioare ale atmosferei au fost lansate la altitudine foarte mare (110 până la 165 km), cu rachete (rachete V-2 și rachete reciclate - sonde Viking ) de la White Sands Missile Test Range , New Mexico . Camerele plasate în conul acestor rachete reușesc să facă primele poze ale norilor făcute la mare altitudine. Aceste experimente conduc la un prim concept de satelit de observare a Pământului numit MOUSE ( Satelit minim orbital fără pilot al Pământului ). Acest proiect al unui satelit stabilizat prin rotație și dimensiunea unui baschet a inspirat foarte mult programul TIROS. În 1954, o rachetă sonoră Aerobee lansată din sud-vestul Statelor Unite a făcut fotografii cu o furtună deasupra Golfului Mexic, care a dezvăluit forme de nori nevăzute anterior care ar putea explica unele precipitații măsurate de stațiile terestre . Această descoperire demonstrează contribuția fotografiilor făcute la altitudine foarte mare.

Începutul erei spațiale

La fel ca orice concept nou, crearea unui satelit dedicat meteorologiei întâlnește rezistența atât a meteorologilor care consideră că este de preferat să investească în alte zone, cât și a asociației profesionale, care le reunește Societatea Meteorologică Americană . Începând cu 1954, cercetătorii au început să publice articole care discutau despre fezabilitatea unui satelit meteo și a senzorilor cu frecvență multiplă care trebuiau dezvoltate. Studiile teoretice sunt efectuate din 1956 de către US Weather Bureau , Air Force Research Laboratory (AFRL), Florida State University și observatorul Blue Hill al Universității Harvard pentru a măsura impactul sateliților meteorologici asupra analizei meteorologice și a mijloacelor de utilizare și distribuirea datelor colectate. Conceptul, care nu mai este science fiction, câștigă credibilitate. Începuturile erei spațiale au fost stabilite atunci când reprezentantul Statelor Unite a anunțat în 1955 că țara sa va lansa un satelit artificial ca parte a Anului Internațional Geofizic organizat în 1957-1958. Pentru a îndeplini acest obiectiv, Statele Unite au decis să dezvolte un lansator civil ca parte a programului științific Vanguard . Sarcina utilă a primilor sateliți trebuie să fie formată din instrumente de aeronomie (studiul atmosferei superioare) și meteorologie. Dar lansatorul Vanguard, extrem de sofisticat, a întâmpinat probleme de dezvoltare, ceea ce a permis echipei conduse de Wernher von Braun să lanseze primul satelit artificial american, Explorer 1 ,1 st februarie 1958, folosind un lansator Jupiter C , o rachetă cu rază scurtă de acțiune modificată. Primul satelit, cu obiective parțial meteorologice, este Vanguard 2 . La acea vreme, programul spațial în geneză a fost dezvoltat în mare parte în cadrul laboratoarelor militare. Cercetătorii care proiectează Vanguard 2 fac, așadar, parte din Signal Corps Laboratories , un laborator al serviciului de telecomunicații al Armatei Statelor Unite și al Laboratorului de Cercetare a Forțelor Aeriene (AFRL) al serviciului de cercetare al Forțelor Aeriene. Vanguard 2 este un satelit de 45 de kilograme care poartă un radiometru . Acest lucru face posibilă realizarea unei imagini linie cu linie prin exploatarea rotației satelitului. Dar satelitul, lansat pe orbită pe17 februarie 1959, este dezechilibrat și, în loc să fie animat de o mișcare de rotație uniformă, oscilează făcând imaginile luate inutilizabile. Explorer 6 , care este lansat pe13 octombrie 1959, colectează date meteorologice pentru prima dată. Realizează prima măsurare a echilibrului radiației Pământului .

Geneza primului satelit meteo TIROS-1

În 1951, RCA , pe atunci lider în domeniul electronicii , a fost însărcinată de RAND Corporation să studieze un satelit care transporta camere de televiziune. Acest studiu nu a fost urmărit, dar inginerii RCA și-au finalizat munca și, în 1956, au oferit militarilor un satelit echipat cu camerele lor cu tub Vidicon pentru a-l transforma într-un satelit de recunoaștere și Biroul meteo din SUA pentru a acoperi nevoile meteorologice. Propunerea lor este nereușită. Wernher von Braun , care la acea vreme era responsabil pentru proiectarea rachetei balistice Redstone cu agenția Army Ballistic Missile Agency (ABMA), o unitate a armatei Statelor Unite , dorește să joace un rol în dezvoltarea sateliților și este interesat de Propunerea RCA fără îndoială, deoarece proiectul său prin satelit Orbiter este eliminat în favoarea programului Vanguard . Un prim contract a fost semnat în 1956 de către ABMA cu RCA pentru dezvoltarea unui satelit echipat cu camerele de luat vederi oferite de această companie , care poate fi lansat de către Jupiter C lansator . Dar poate pune doar o sarcină utilă de 11 kilograme pe orbită . Dar, în timp ce scopul inițial a fost dezvoltarea unui satelit meteo, capacitatea sa de a acționa ca un satelit de recunoaștere a jucat, probabil, un rol în decizia lui von Braun. Contractul cu RCA, foarte ambițios, având în vedere stadiul tehnicii din spațiu la acea vreme, acoperind proiectarea satelitului, dezvoltarea sistemelor de control al atitudinii și controlul termic , studiul dinamicii orbitale, dezvoltarea electronicii și realizarea echipamentul necesar stației terestre.

Pentru a fi compatibil cu capacitățile foarte limitate ale lansatorului Jupiter C, satelitul proiectat de RCA are forma unui cilindru lung de diametru mic (12 centimetri) și o masă de aproximativ 9 kilograme. Dar această primă schiță se confruntă cu două probleme: datorită formei sale, satelitul are tendința de a se prăbuși (acest lucru este verificat cu Explorer 1 dezvoltat de von Braun care adoptă aceeași formă) și este dificil să scăpați viteza de rotație. de la satelit de la 450 de rotații pe minut tipărite înainte de lansare la 7-12 rotații pe minut necesare pentru a permite realizarea de fotografii. Confruntați cu dificultățile întâmpinate, inginerii au optat pentru o formă de cilindru plat care stabilizează axa de rotație. De asemenea, proiectanții iau în considerare disponibilitatea unui lansator mai puternic, Juno II , cu o sarcină utilă de 38 kg. Diametrul mai mare face posibilă limitarea vitezei inițiale de rotație. Un dispozitiv format din greutăți plasate la capătul a patru cabluri de aproximativ doi metri lungime care trebuie derulat pe orbită pentru a încetini viteza de rotație la valoarea dorită (acesta este sistemul yoyo folosit încă astăzi). Conceptul de satelit rezultat se numește Janus II.

După lansarea primului satelit artificial de către Uniunea Sovietică ( Sputnik 1 ), oficialii SUA au răspuns prin crearea7 februarie 1958în cadrul Departamentului Apărării , serviciul de cercetare DARPA ( Defense Advanced Research Projects Agency ), o agenție responsabilă de coordonarea diferitelor proiecte spațiale dispersate până acum între diferitele forțe militare americane. Noua agenție este acum responsabilă pentru dezvoltarea programului satelit meteo. Ea este cea care decide asupra realizării lansatorului Juno II . După o revizuire cuprinzătoare a proiectului de satelit ABMA / RCA și o revizuire a proiectelor concurente, DARPA decide că dezvoltarea unui satelit meteo este un obiectiv urgent, cu prioritate ridicată. În consecință, proiectarea satelitului RCA este clar orientată spre acest obiectiv, abandonând orice dorință de a construi un satelit de recunoaștere . ÎnMartie 1958, Președintele american Eisenhower anunță că a decis să încredințeze dezvoltarea sateliților non-militari unei agenții spațiale civile, Administrația Națională pentru Aeronautică și Spațiu (NASA), care preia ambele instituții ale NACA ( Comitetul Național Consultativ pentru Aeronautică ) și entități militare dedicate programelor spațiale cu obiective civile. Însă înființarea NASA necesită timp, iar Departamentul de Apărare îi solicită DARPA să-și continue activitatea pe satelitul meteo . ÎnMai 1958, DARPA creează un comitet pentru a defini specificațiile satelitului. Comitetul implică organizații care au lucrat deja direct la proiect, precum și instituții în procesul de regrupare în cadrul NASA. Managerul de proiect face parte din DARPA și comitetul include reprezentanți din ABMA, NACA, Biroul de Cercetări Navale (ONR), RAND Corporation , RCA, US Weather Bureau , Laboratorul de cercetare al forțelor aeriene al serviciului de telecomunicații al Armatei de pământ american ( Army Signal Corps) și Universitatea din Wisconsin . La mijlocul anului 1958, s-a luat decizia de a încredința dezvoltarea satelitului către RCA, în timp ce ABMA era responsabilă cu furnizarea lansatorului.

Deoarece toate lansatoarele Juno II sunt rechiziționate pentru lansarea sateliților Explorer și Pioneer , DARPA selectează o versiune mai avansată, lansatorul Juno IV, în curs de dezvoltare. Acest lansator poate plasa 226 kilograme pe orbită mică . Etapa sa superioară este compatibilă cu forma discului aleasă pentru TIROS, iar propulsia cu propulsor lichid din această etapă este satisfăcută cu o viteză de rotație compatibilă cu imaginile realizate de camerele de satelit. Caracteristicile fizice, forma și masa satelitului TIROS care va fi lansat sunt complet definite în ceea ce privește caracteristicile acestui lansator. Dar preluarea programului spațial de către NASA are ca rezultat abandonarea dezvoltării lansatorului Juno IV, iar lansarea satelitului TIROS este atribuită lansatorului Thor- Able, mai puternic (sarcină utilă de 120 kg pe orbită mică). Etapa superioară a acestuia este propulsor solid și, prin urmare, necesită o viteză mare de rotație. Sistemul yoyo abandonat este reintrodus în satelit.

Comitetul validează utilizarea camerelor cu tub Vidicon propuse de RCA. Propune echiparea satelitului cu trei camere echipate respectiv cu obiective unghi larg , standard și un teleobiectiv . Acesta din urmă, care are o rezoluție spațială de 100 de metri, este abandonat deoarece autoritățile cred în acel moment că poate dezvălui instalații acoperite de secretul militar. În primăvara anului 1959, proiectul satelit, numit TIROS-1 ( Satellite Infrared Observation Satellite, adică TV satelit de observare în infraroșu ) este transferat la NASA.

Transferul de către militari a programului TIROS către NASA devine efectiv la data de 13 aprilie 1959(pentru detectorul cu infraroșu condițiile de transfer fac obiectul unei dispute și dezvoltarea acestui instrument este întârziată și va fi instalat pe seria de sateliți numai de la TIROS-2). Centrul de zbor spațial Goddard este responsabil în cadrul NASA pentru gestionarea proiectelor, monitorizarea în zbor, gestionarea centrului de control, monitorizarea tehnică a dezvoltărilor RCA (sarcină utilă integrată și anumite echipamente la sol) și dezvoltarea detectorului cu infraroșu. Dezvoltarea lansatorului și lansarea acestuia este asigurată de producătorul său Douglas Aircraft . Signal Armată achiziționează și transferuri de date între satelit și Pământul, iar starea vremii Biroul SUA analizează și transferurile aceste date, distribuie și arhivează.

Seria experimentală TIROS

Zece sateliți experimentali TIROS au fost lansați între 1960 și 1965 cu o rată de succes de 100%, remarcabilă pentru acea vreme. Avantajele prezentate de satelit pentru efectuarea de observații meteorologice pe scară largă sunt imediat văzute. Diverse îmbunătățiri ale unora dintre sateliții din această serie și vor fi generalizate în următoarele serii:

Un sistem operațional: seria ESSA

Primele zece TIROS fac posibilă perfecționarea tehnicilor și procedurilor, dar fără a permite o acoperire permanentă. Pentru a utiliza în mod operațional datele colectate de sateliții de observare a Pământului , inclusiv TIROS, în 1965 administrația americană a creat o nouă agenție federală, Environmental Science Services Administration (ESSA). Seria care succede TIROS și se numește ESSA sau TOS ( TIROS Operational System ) include 9 sateliți, ESSA-1 la ESSA-9 lansați între 1966 și 1969, toți plasați pe orbită sincronă solară . Sateliții au caracteristici generale similare seriei anterioare, dar sarcina lor utilă și orbita lor se bazează pe configurațiile testate pe cele mai recente TIROS. Sateliții cu numere impare poartă camere APT care își transmit imaginile în timp real către stațiile locale pe care le zboară, în timp ce cei cu număr impar au camere AVCS care transmit imaginile la fiecare 12 ore către stațiile terestre ESSA. Imaginile realizate sunt folosite ca cele ale TIROS, dar acum pentru a estima puterea uraganelor și a produce buletine de avertizare. Imaginile pot identifica, de asemenea, jeturi , creste, depresiuni și centre de vortex.

În 1959, Goddard Space Flight Center , o unitate NASA, a lansat programul Nimbus , al cărui obiectiv era să dezvolte familia de sateliți care urma să preia din TIROS. Serviciul meteorologic american a finanțat programul, dar în 1963, în urma unor eșecuri cu proiectul, ea și-a retras fondurile și a decis să continue să utilizeze TIROS. NASA urmărește doar dezvoltarea programului Nimbus (8 sateliți au fost lansați între 1964 și 1978), care va servi acum ca pat de testare pentru a testa inovațiile tehnice și experimentale. Nimbus va juca un rol central în utilizarea stabilizării pe 3 axe a sateliților și dezvoltarea camerelor avansate Vidicon, a imaginilor cu infraroșu, a radiometrelor cu microunde și a sondelor cu infraroșu. Toate aceste inovații vor fi implementate treptat pe seria de sateliți TIROS.

ITOS - stabilizare pe 3 axe și înlocuirea camerelor cu tub vidicon cu radiometre

Seria de ITOS ( TOS îmbunătățit ) care reușește TOS / ESSA introduce stabilizarea pe 3 axe, ceea ce face posibilă îmbunătățirea semnificativă a performanței și apoi camerele sunt acum în funcțiune permanentă. Primul satelit ITOS-1 (sau TIROS-M) este lansat înIanuarie 1970. Primii trei sateliți combină camerele Vidicon și AVCS, adică fiecare dintre ei joacă rolul a doi dintre sateliții din seria anterioară. Dintre următorii cinci sateliți (primul NOAA-2 este lansat înOctombrie 1972) Radiometrele de scanare VHRR ( Very High Resolution Radiometer ) înlocuiesc camerele cu tub vidicon și oferă imagini cu infraroșu zi și noapte. Radiometrele inaugurează era instrumentelor cu mai multe canale chiar dacă pe această serie sunt disponibile doar două canale (vizibile și infraroșii).

TIROS-N - Măsurarea profilelor de temperatură și umiditate

Următorul pas în domeniul observației este măsurarea profilului vertical al temperaturii și umidității, care sunt parametri esențiali pentru înțelegerea fenomenelor meteorologice și pentru efectuarea de predicții. Cercetări publicate în 1958 și 1959 că a fost posibil să se determine temperatura atmosferei prin măsurarea benzii de absorbție a CO 2și deduceți nivelul de umiditate folosind aceleași măsurători pentru molecula de apă. Temperatura suprafeței este determinată prin efectuarea de măsurători spectrale în lungimile de undă care pot trece prin atmosferă. Seria TIROS-N este prima care exploatează această tehnică. Instrumentul AVHRR / 1 observă cinci benzi spectrale: 0,58-0,68 microni, 0,72-1,1 microni, 3,55-3,93 microni, 10,3-11,3 microni și 11,5 -12,5 microni. Prima copie a seriei este plasată pe orbită înOctombrie 1978.

Descriere

Acești sateliți se rotesc pe orbită sincronă solară între 700 și 900  km de sol și, prin urmare, permit rezoluția foarte mare a datelor. Acestea funcționează în perechi, unul rotindu-se în jurul polilor înapoi la celălalt pentru a acoperi fiecare punct survolat cu acoperire maximă pentru a compensa faptul că nu sunt geo-staționare ca sateliții GOES sau Meteosat . Perioada lor de revoluție (timpul necesar pentru a completa un cerc complet al Pământului) este de aproximativ 102 minute, astfel încât să zboare peste ecuator de cel puțin 14 ori pe zi, în pasaj ascendent și descendent. Cei doi sateliți fiind defazați, aceeași regiune este survolată de cel puțin patru ori pe zi la un interval de aproximativ 6 ore.

Cu fiecare generație, instrumentele de la bord s-au îmbunătățit și se împart în trei categorii:

În plus, de ceva timp, acești sateliți au fost echipați cu sisteme de ascultare și retransmisie a balizelor de primejdie pentru căutare și salvare .

utilizare

Sateliții TIROS sunt complementari sateliților geostaționari, oferind informații meteorologice la o rezoluție mai mare, dar la o frecvență mai mică. Acestea permit măsurarea temperaturii prin satelit , a cantității de vapori de apă și, în cele din urmă, a albedoului terestru.

Prin urmare, datele lor sunt utilizate în principal pentru a urmări sisteme cu evoluție mai lungă, cum ar fi curenții oceanici și ceața pe care o generează, precum și registrul de temperatură prin satelit. În plus, acestea sunt singurele capabile să furnizeze informații în regiunile polare pe care sateliții GOES sau Meteosat le văd doar la un unghi de pășunat.

Caracteristicile detaliate ale fiecărei serii

TIROS

Prima serie de sateliți TIROS este experimentală. Sateliții au forma unui cilindru plat cu 18 fațete pe margine și măsoară 107  cm pe 56  cm, inclusiv obiectivele . Satelitul este stabilizat prin rotație . Părțile laterale ale cilindrului și porțiunea superioară (opus lansatorului sistemului de fixare ) 9200 sunt acoperite cu celule fotovoltaice la siliciu, care au un randament de 7,5% și oferă 25.000 de wați-minute pe zi (putere medie 17 wați). Cântărește 122,5  kilograme , inclusiv acumulatorii de nichel-cadmiu și propulsorul solid folosit de propulsoarele responsabile de menținerea vitezei de rotație între 8 și 12 rotații pe minut.

Sateliții TIROS au două camere de televiziune cu scanare lentă care fac fotografii ale Pământului sub satelit, până la o fotografie la fiecare zece secunde. Camerele au o construcție robustă și cântăresc mai puțin de 2  kg , inclusiv obiectivele. Primul este echipat cu un obiectiv cu unghi larg cu un câmp vizual de 1.207  km de fiecare parte a punctului de sub satelit și al doilea cu un obiectiv standard cu un unghi de vizualizare de 129  km . Captura de imagine este pre-programată și fotografiile sunt stocate pe două unități de bandă magnetică , una pentru fiecare cameră, pentru difuzare ulterioară atunci când satelitul este îndepărtat de o antenă de recepție . Fiecare bandă are o lungime de 122 de metri, suficientă pentru a înregistra 32 de fotografii. Imaginile sunt transmise la sol numai atunci când satelitul zboară peste una dintre cele două stații de recepție și controlul de la sol poate apoi să facă fotografii la fiecare 10 sau 30 de secunde.

Primul exemplar al seriei, TIROS-1, este plasat pe orbită de un lansator Thor- Able care decolează de la baza de lansare Cape Canaveral . Următoarele sunt plasate pe orbită de un lansator Thor-Delta ceva mai puternic. Primele opt exemplare sunt plasate pe o orbită terestră nepolară ( înclinație orbitală între 48 ° și 58 °) în timp ce ultimele două sunt plasate pe o orbită polară mai operațională (doar pentru că permite acoperirea tuturor latitudinilor. TIROS din această serie au axa lor de rotație care este paralelă cu planul orbital, astfel încât camerele lor pot furniza imagini doar pe un sfert de orbită. TIROS-9 testează o orientare de tip „roată” (rotația axei este perpendiculară pe planul orbital, ceea ce o face este posibil să păstrați una dintre camerele orientate permanent spre Pământ. Acest mod de operare va fi generalizat pentru seria ESSA.

Mai multe echipamente și instrumente sunt instalate numai pe anumiți sateliți din serie:

Lansarea istoricului
Desemnare Alt nume Data lansării Durata de viață Lansator Masa Orbită Nume de utilizator Completa
TIROS-1 Tiros-A 1 st aprilie 1960 78 de zile Thor- Capabil 122,5 kg 631 x 665 km, 48,4 ° 1960-002B
TIROS-2 Tiros-B 23 noiembrie 1960 376 zile Thor-Delta 127 kg 374 x 394 km, 48,5 ° 1960-016A
TIROS-3 Tiros-C 12 iulie 1961 180 de zile Thor-Delta 129 kg 742 x 812 km, 47,9 ° 1961-017A
TIROS-4 Tiros-D 8 februarie 1962 180 de zile Thor-Delta 129 kg 712 x 840 km, 48,3 ° 1962-002A
TIROS-5 Tiros-E 19 iulie 1962 11 luni Thor-Delta 129 kg 586 x 972 km, 58,0 ° 1962-025A
TIROS-6 Tiros-F 18 septembrie 1962 13 luni Thor-Delta 127,5 kg 686 x 712 km, 58,0 ° 1962-047A
TIROS-7 Tiros-G sau A52 19 iunie 1963 5 ani Thor-Delta B 134,7 kg 621 x 649 km, 58,2 ° 1963-024A
TIROS-8 Tiros-H sau A53 21 decembrie 1963 3,5 ani Thor-Delta B 265 kg 691 x 775 km, 58,5 ° 1963-024A Include un sistem de transmisie APT în timp real.
TIROS-9 Tiros-I sau A54 22 ianuarie 1965 2 ani Thor-Delta C 138 kg 705 x 2.582 km, 96,4 ° 1965-004A Amplasat pe o orbită foarte eliptică din cauza defectării sistemului de ghidare prin satelit.
TIROS-10 Tiros OT-1 2 iulie 1965 1 an Thor-Delta C 138 kg 751 x 837 km, 98,6 ° 1965-051A Plasat pe o orbită cvasipolară.

ESSA

Sateliții din seria ESSA sau TOS ( TIROS Operational System ) sunt similari cu cei din seria TIROS cu capacități crescute. Rezoluția imaginilor este îmbunătățită. Imaginile pot fi transmise direct către 300 de stații meteo situate în 45 de țări când satelitul este deasupra capului. Satelitul este încă stabilizat prin rotație, dar axa sa este acum perpendiculară și nu mai este paralelă cu planul orbital. În consecință, camerele nu mai sunt așezate sub corpul cilindric, ci pe marginea acestuia. Acest aranjament face posibilă îmbunătățirea fotografiilor.

Lansarea istoricului
Desemnare Alt nume Data lansării Durată de viață / sfârșit Lansator Masa Orbită Nume de utilizator Completa
ESSA-1 OT-3 3 februarie 1966 12 iunie 1968 Delta C 304 kg 685 x 803 km, 97,9 ° 1966-008A Lansat de la Cape Canaveral
ESSA-2 OT-2 28 februarie 1966 16 octombrie 1970 Delta C 286 kg 1355 x 1415 km, 101,3 ° 1966-016A Lansat de la Cape Canaveral
ESSA-3 TOS-A 2 octombrie 1966 2 decembrie 1968 Delta C 285 kg 1.383 x 1.493 km, 100,9 ° 1966-087A Lansat de la Vandenberg
ESSA-4 TOS-B 26 ianuarie 1967 5 mai 1968 Delta C 285 kg 1.328 x 1.444 km, 102 ° 1967-006A Lansat de la Vandenberg
ESSA-5 TOS-C 20 aprilie 1967 20 februarie 1970 Delta C 290 kg 1361 x 1423 km, 102 ° 1967-036A Lansat de la Vandenberg
ESSA-6 TOS-D 10 noiembrie 1967 4 noiembrie 1969 Delta C 299 kg 1410 x 1488 km, 102 ° 1967-114A Lansat de la Vandenberg
ESSA-7 TOS-E 16 august 1968 10 martie 1970 Delta C 290 kg 1.432 x 1.476 km, 102 ° 1968-069A Lansat de la Vandenberg
ESSA-8 TOS-F 15 decembrie 1968 12 martie 1976 Delta N 297 kg 1421 x 1470 km, 101 ° 1968-114A Lansat de la Vandenberg
ESSA-9 TOS-G 15 decembrie 1968 Noiembrie 1972 Delta E1 290 kg 1.432 x 1.512 km, 102 ° 1969-016A Lansat de la Vandenberg

NOAA ITOS sau TIROS-M

NOAA ITOS ( sisteme operaționale îmbunătățite Tiros ) sau seria TIROS-M este a doua generație de sateliți operaționali din programul TIROS. Opt sateliți de acest tip au fost lansați între 1970 și 1976. Spre deosebire de seria anterioară, satelitul este stabilizat pe 3 axe , ceea ce face posibilă menținerea senzorilor orientați permanent spre Pământ și crește cantitatea de imagini colectate. Forma cilindrică impusă de modul de stabilizare este înlocuită de o formă paralelipipedică (1,02 x 1,02 x 1,21 m). Energia este furnizată de trei panouri solare care sunt desfășurate pe orbită și a căror suprafață atinge o suprafață de 4,5 m². Comparativ cu seria anterioară, masa sa dublat trecând la 310 kilograme și sunt plasate pe o orbită sincronă solară la aproximativ 1 400 de kilometri deasupra nivelului mării. Sunt lansate două sub-serii cu caracteristici diferite:

Celelalte instrumente sunt:

Doi dintre cei opt sateliți sunt victime ale eșecului lansatorului: ITOS-B (1971), ITOS-E (1973).

Lansarea istoricului
Desemnare Alt nume Data lansării Durată de viață / sfârșit Lansator Masa Orbită Nume de utilizator Completa
TIROS-M ITOS-1 23 ianuarie 1970 18 iunie 1971 Delta N6 309 kg 1.432 x 1.476 km, 102 ° 1970-008A
NOAA-1 ITOS-A 11 decembrie 1970 19 august 1971 Delta N6 306 kg 1422 x 1472 km, 101,9 ° 1970-106A
ITOS-B 21 octombrie 1971 21 octombrie 1971 Delta N6 306 kg Eșecul lansării din cauza unei defecțiuni a celei de-a doua etape a lansatorului.
NOAA-2 ITOS-D 15 octombrie 1972 30 ianuarie 1975 Delta N6 306 kg 1.448 x 1.453 km, 101,8 ° 1972-082A
ITOS-E 16 iulie 1973 16 iulie 1973 Delta 300 306 kg Lansarea nu a reușit .
NOAA-3 ITOS-F 6 noiembrie 1973 August 1976 Delta 300 346 kg 1.500 x 1.509 km, 102,1 ° 1973-086A
NOAA-4 ITOS-G 15 noiembrie 1974 18 noiembrie 1978 Delta 2310 339,7 kg 1.451 x 1.465 km, 101,5 ° 1974-089A
NOAA-5 ITOS-H 29 iulie 1976 16 iulie 1979 Delta 2310 336 kg 1.516 x 1.631 km, 101,9 ° 1976-077A

TIROS-N

Sateliții din seria TIROS-N (4 sateliți lansați între 1978 și 1991) provin din sateliții meteorologici militari americani DMSP . Ei folosesc o nouă platformă care integrează stadiul de propulsor solid Star-37 E responsabil pentru plasarea satelitului pe orbita sa finală. Această etapă are o masă de 716 kilograme, inclusiv 48 de kilograme pentru plic, care rămâne integral cu satelitul pe orbită. Masa acestuia din urmă este atunci de 736 kg. Satelitul are forma unui paralelipiped cu o lungime de 3,71 metri și un diametru de 1,88 metri. Controlul orientării și corecțiile orbitei se efectuează folosind propulsoare de gaz rece (azot) și motoare cu rachete cu combustibil mic lichid care ard hidrazină . TIROS-N sunt lansate de pe platforma de lansare Vandenberg de către lansatoarele Atlas F. Lansarea celui de-al treilea satelit din serie care are loc pe29 mai 1980eșuează ca urmare a unei scurgeri în alimentarea cu propulsie din prima etapă. TIROS-N poartă următoarele instrumente:

Lansarea istoricului
Desemnare Alt nume Data lansării Durată de viață / sfârșit Lansator Masa Orbită Nume de utilizator Completa
TIROS-N 13 octombrie 1978 27 februarie 1981 Atlas F. 734 kg 829 x 845 km, 98,7 ° 1978-096A
NOAA-6 NOAA-A 27 iunie 1979 31 martie 1987 Atlas F. 723 kg 833 x 833 km, 98,7 ° 1979-057A
NOAA-B 29 mai 1980 29 mai 1980 Atlas F. 723 kg Nu se lansează
NOAA-7 NOAA-C 23 iunie 1981 7 iunie 1986 Atlas E / F 589 kg 834 x 850 km, 98,9 ° 1981-059A

TIROS-N avansat

Sateliții TIROS-N Advanced (11 sateliți lansați între 1983 și 2009) încă folosesc platforma TIROS-N , dar au o masă care crește considerabil datorită unei suite mai mari de instrumente.

Această serie (NOAA-8 până la -14) poartă următoarele instrumente:

Lansarea istoricului
Desemnare Alt nume Data lansării Durată de viață / sfârșit Lansator
Masa totală (masa uscată) 		Orbită Nume de utilizator Completa
NOAA-8 NOAA-E 28 martie 1983 29 decembrie 1985 Atlas E 1.420 kg 806 x 829 km, 98,8 ° 1983-022A
NOAA-9 NOAA-F 12 decembrie 1984 13 februarie 1998 Atlas E 1.420 kg (740 kg) 834 x 857 km, 98,9 ° 1984-123A
NOAA-10 NOAA-G 17 septembrie 1986 30 august 2001 Atlas E 1.418 kg (739 kg) 833 x 870 km, 98,6 ° 1986-073A
NOAA-11 NOAA-H 24 septembrie 1988 16 iunie 2004 Atlas E 1.420 kg (740 kg) 840 x 857 km, 98,5 ° 1988-089A
NOAA-12 NOAA-D 14 mai 1991 10 august 2007 Atlas E 1.420 kg (740 kg) 804 x 822 km, 98,5 ° 1991-032A
NOAA-13 NOAA-I 9 august 1993 21 august 1993 Atlas E 1.420 kg (740 kg) 860 x 878 km, 98,9 ° 1993-050A Eșec  : sistem defect de generare a energiei prin satelit.
NOAA-14 NOAA-J 30 decembrie 1994 23 mai 2007 Atlas E 1.420 kg (1.050 kg) 845 x 860 km, 98,5 ° 1994-089A

NOAA POES

Seria NOAA POES ( NOAA Polar Operational Environmental Satellites ) este a cincea generație de sateliți polari americani. Include multe schimbări în comparație cu generația anterioară: panourile solare producând cu 45% mai multă energie, sistemele principale (propulsia, controlul atitudinii sunt redimensionate și structura este întărită pentru a susține masa crescută a seriei D. Instrumentele AMSU Are două sub- serie.

Sub-seria care include sateliții NOAA-15 până la -17 poartă o serie de instrumente îmbunătățite care măresc masa de lansare la 2232 kg (1479 kg pe orbită). Purtă următoarele instrumente:

În cele din urmă, ultima sub-serie de sateliți TIROS (NOAA-18 și -19) poartă instrumente diferite. Instrumentul AMSU-B este înlocuit de MHS ( Microwave Umiditate Sounder ) și HIRS / 3 de HIRS / 4. Satelitul nu mai este integrat cu ultima etapă de combustibil solid, deoarece acesta din urmă face acum parte din lansator. Masa satelitului la lansare este apoi redusă la 1.419 kg. În timpul manipulării în faza de asamblare, NOAA-19 a fost grav deteriorat, dar a fost reparat și lansat.

Lansarea istoricului
Desemnare Alt nume Data lansării Durată de viață / sfârșit Lansator
Masa totală (masa uscată) 		Orbită Nume de utilizator Completa
NOAA-15 NOAA-K 13 mai 1998 Titan II 23G 1.457 kg 805 x 821 km, 98,8 ° 1998-030A
NOAA-16 NOAA-L 21 septembrie 2000 9 iunie 2014 Titan II 23G 1.457 kg 848 x 862 km, 98,96 ° 2000-055A
NOAA-17 NOAA-M 24 iunie 2002 10 aprilie 2013 Titan II 23G 1.457 kg 808 x 825 km, 98,3 ° 2002-032A
NOAA-18 NOAA-N 20 mai 2005 Delta II 7320-10C 1.457 kg 848 x 869 km, 99,2 ° 2005-018A
NOAA-19 NOAA-N Prime 6 februarie 2009 Delta II 7320-10C 1.420 kg 850 x 869 km, 98,7 ° 2009-005A

Succesorii sateliților TIROS

În 1994, programul NPOESS a fost lansat la inițiativa guvernului Statelor Unite pentru a dezvolta următoarea generație de sateliți meteorologici pe orbita polară care trebuie să înlocuiască simultan familia sateliților civili NOAA POES (ultima serie de TIROS) și a sateliților DMSP militari pentru a reduce costurile. Programul este pilotat de cele trei agenții guvernamentale implicate: NOAA este responsabilă pentru întregul nou program, Forțele Aeriene SUA pentru colectarea și prelucrarea datelor și NASA pentru dezvoltarea instrumentelor. Pentru a reduce riscurile, se dezvoltă un prototip de satelit, Suomi NPP ( NPOESS Preparatory Project ). Contractul de lansare producția primului satelit a fost acordat în 2002. Costul întregului program, care include 6 sateliți și se va încheia în 2008, este estimat la US $ 7 de miliarde de . Proiectul a întâmpinat mai multe dificultăți: dezvoltarea instrumentului VIIRS a întâmpinat probleme tehnice, costul global a crescut la 10 miliarde de dolari, în timp ce termenul limită a fost redus din 2008 până în 2010. Obiectivele programului au fost revizuite la scăderea (numărul de sateliți, numărul instrumentelor de la bord), dar programul continuă să acumuleze întârzieri și depășiri. Costul estimat crește la 14 miliarde de dolari, iar dezvoltarea VIIRS continuă să se confrunte cu probleme. În cele din urmă, programul comun NPOESS este anulat înfebruarie 2010. Doar fabricarea satelitului Suomi NPP a fost finalizată și a fost lansată în 2011. NOAA a decis să dezvolte pentru nevoia sa unică seria JPSS ( Joint Polar Satellite System ) care a devenit adevăratul succesor al familiei TIROS. Acești sateliți, cu caracteristici similare cu Suomi NPP , au o masă de 2.540 kg și poartă cinci instrumente. Primul exemplar, JPSS-1 (NOAA-20), a fost lansat în 2017.

Note și referințe

Note

  1. Ele sunt, de asemenea, denumite sateliți de observare a televiziunii în infraroșu în centrele regionale de instruire în știința și tehnologia spațiului, Națiunile Unite , meteorologia prin satelit și clima globală: program de studiu , New York,2003, vi  p. ( ISBN  92-1-200263-3 , citit online [PDF] )
  2. Această viteză de rotație foarte rapidă este necesară pentru a stabiliza ultimele etape ale lansatorului Jupiter C prin rigiditate giroscopică, deoarece acestea nu au niciun sistem de control al atitudinii care să permită menținerea orientării în timpul funcționării lor.
  3. Aceasta va fi înlocuită în 1970 de NOAA ( Administrația Națională Oceanografică și Atmosferică )

Referințe

  1. (în) "  Aprilie 1960 - Lansarea satelitului de observare în infraroșu al televiziunii (TIROS)  " , NASA,2019(accesat la 7 noiembrie 2019 ) .
  2. (în) Comitetul de terminologie, „  Buletinul de terminologie nr. 344 privind mediul și dezvoltarea  ” , ONU,1992(accesat la 7 noiembrie 2019 ) .
  3. O istorie preliminară a evoluției programului satelit meteo TIROS , p.  1
  4. O istorie preliminară a evoluției programului satelit meteo TIROS , p.  2
  5. O istorie preliminară a evoluției programului satelit meteo TIROS , p.  2-3
  6. O istorie preliminară a evoluției programului satelit meteo TIROS , p.  3-4
  7. (en) William W. Vaughan, Dale L. Johnson și colab. , „  Satelit meteorologic. Anii foarte timpurii, înainte de lansarea TIROS-1  ” , Buletinul Societății Meteorologice Americane ,31 mai 1994, p.  8 ( citește online )
  8. O istorie preliminară a evoluției programului satelit meteo TIROS , p.  6-7
  9. O istorie preliminară a evoluției programului satelit meteo TIROS , p.  9-11
  10. O istorie preliminară a evoluției programului satelit meteo TIROS , p.  11-14
  11. O istorie preliminară a evoluției programului satelit meteo TIROS , p.  14-17
  12. O istorie preliminară a evoluției programului satelit meteo TIROS , p.  20-24
  13. O istorie preliminară a evoluției programului satelit meteo TIROS , p.  25
  14. (en) W. Paul Menzel, Aplicații cu sateliți meteorologici , Organizația Meteorologică Mondială ,2001, 246  p. ( ISBN  978-0-387-98190-1 , citit online ) , p.  1-1 la 1-9
  15. (în) „  Istoricul programului Nimbus  ” , NASA Go26 / 10/2004
  16. (ro) Divizia de servicii prin satelit, „  1 aprilie 1960 - TIROS I este lansat  ” [ arhivă din12 iunie 2018] , Administrația Națională Oceanică și Atmosferică,12 martie 2008(accesat la 12 februarie 2008 ) .
  17. Compendiu de sateliți meteorologici și instrumentație (1973) , p.  10-19
  18. Sateliți meteorologici , p.  10
  19. (în) Warren P. Manger și colab. , „  Controlul atitudinii pentru sateliții meteo Tiros  ” , Volumele procedurilor IFAC , vol.  2, n o  1,Iunie 1965, p.  8 ( DOI  10.1016 / S1474-6670 (17) 69089-X , citiți online )
  20. (în) „  ESSA  ” despre NASA Science , NASA (accesat la 9 noiembrie 2019 )
  21. (în) Gunter Krebs, „  NOAA 1 / ITOS A, B, C / TIROS-M  ” pe pagina Gunter's Space (accesat la 9 noiembrie 2019 )
  22. (în) Krebs Gunter, „  NOAA 2, 3, 4, 5 / ITOS D, E, E2, F, G, H  ” pe pagina Gunter's Space (accesat la 9 noiembrie 2019 )
  23. (în) „  NOAA 3 / Scanning Radiometer (SR)  ” pe NSSDC NASA , NASA (accesat la 11 noiembrie 2019 )
  24. (în) „  NOAA 3 / Vertical Temperature Profile Radiometer  ” pe NSSDC NASA , NASA (accesat la 11 noiembrie 2019 )
  25. (în) „  NOAA 3 / Solar Proton Monitor  ” pe NASA NSSDC , NASA (accesat la 11 noiembrie 2019 )
  26. (în) Gunter Krebs, „  TIROS-N, NOAA 6, B, 7  ” , pe pagina Gunter's Space (accesat la 9 noiembrie 2019 )
  27. (în) TA Armstrong, Gray și DG IT McCrary, Charasterics of TIROS, GOES și sistemele DMSP Landsat , NASA,nouăsprezece optzeci și unu, 21  p. ( ISBN  978-0-387-98190-1 , citit online )
  28. (ro) Gunter Krebs, „  NOAA 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14 (NOAA E, F, G, H, D, I, J)  ” pe pagina spațială a lui Gunter (accesat la 9 noiembrie 2019 )
  29. (în) „  NOAA POES Series  ” pe portalul EO , Agenția Spațială Europeană (accesat la 10 noiembrie 2019 )
  30. (în) Krebs Gunter, „  NOAA 15, 16, 17 (NOAA K, L, M)  ” , pe pagina Gunter's Space (accesat la 9 noiembrie 2019 )
  31. (în) Gunter Krebs, „  NOAA 18, 19 (NOAA N,)  ” pe pagina Gunter's Space (accesat la 9 noiembrie 2019 )
  32. (în) „  JPSS  ” pe portalul EO , Agenția Spațială Europeană (accesat la 10 noiembrie 2019 )
  33. (în) „  Suomi NPP  ” pe portalul EO , Agenția Spațială Europeană (accesat la 10 noiembrie 2019 )

Bibliografie

Primii sateliți TIROSSeria ESSASeria ITOS / TIROS-MSub-serie ITOS-D (ITOS cu radiometru VHRR)Seria TIROS-NTIROS-N Advanced SeriesSeria POESDocumente generale despre programul TIROSPrograme și instrumente meteorologice spațiale globale

Vezi și tu

Articole similare

linkuri externe