Спутник наблюдения за погодой в инфракрасном диапазоне (TIROS) — это серия ранних метеорологических спутников, запущенных Соединенными Штатами, начиная с TIROS-1 в 1960 году. TIROS был первым спутником, способным осуществлять дистанционное зондирование Земли , что позволило ученым взглянуть на Землю с новой точки зрения : из космоса. [1] Программа, продвигаемая Гарри Векслером , доказала полезность спутникового наблюдения за погодой в то время, когда военные разведывательные спутники находились в тайной разработке или использовались. TIROS продемонстрировал в то время, что «ключ к гениальности часто заключается в простоте». [2] TIROS — это аббревиатура от «Television InfraRed Observation Satellite», а также множественное число от «tiro», что означает «молодой солдат, новичок». [3]
Агентство перспективных исследовательских проектов (ныне DARPA ) инициировало программу TIROS в 1958 году и передало программу Национальному управлению по аэронавтике и исследованию космического пространства ( NASA ) в 1959 году. [4] Участниками программы TIROS также были Лаборатория исследований и разработок сигналов армии США , Радиокорпорация Америки ( RCA ), Служба метеорологического бюро США , Центр интерпретации фотографий ВМС США (NPIC), Управление служб охраны окружающей среды (ESSA) и Национальное управление океанических и атмосферных исследований (NOAA). [5]
Проект TIROS возник из ранних усилий по изучению возможности наблюдения из космоса для метеорологии и сбора разведывательной информации, которые начались в США еще в конце 1940-х годов. [6] [7] Radio Corporation of America провела исследование для RAND Corporation в 1951 году, заключив, что космическая телевизионная камера может предоставить полезную информацию для общей разведки. [8] В 1956 году RCA получила финансирование от армии США на разработку программы разведывательного спутника, первоначально называвшегося Janus, под управлением Армейского агентства по баллистическим ракетам (ABMA). Проект оставался под управлением ABMA, но был передан Агентству перспективных исследовательских проектов (ARPA, теперь DARPA ) в 1958 году. [6] Контракт предусматривал разработку космического корабля для запуска с использованием ракеты-носителя Jupiter-C , которая в конечном итоге была переделана в ракету-носитель Juno II . [8] В рамках проекта были построены прототипы спутников Janus и Janus II без курсовой устойчивости и с одной бортовой камерой. [9] [10] В мае 1958 года комитет под председательством Уильяма Уэлча Келлога из корпорации RAND с представителями Вооруженных сил США, Бюро погоды США , Национального консультативного комитета по аэронавтике и RCA был созван для обсуждения метеорологической программы спутника и целей проектирования. Комитет рекомендовал, чтобы такая программа обеспечивала наблюдения за облачным покровом с помощью телевизионных камер с более грубым и более высоким разрешением, сопровождаемые инфракрасными измерениями излучения Земли ; целью первых метеорологических спутников было бы испытание экспериментальных телевизионных методов, проверка датчиков, расположенных на солнце и горизонте, для ориентации космических аппаратов и сбор метеорологических данных. [9] [11]
Пока Janus находился в стадии разработки, Герберт Йорк , директор по оборонным исследованиям и инжинирингу , вывел разведывательные спутники Министерства обороны из сферы компетенции армии США. [9] Поскольку метеорологические спутники были обозначены правительством США как высокоприоритетное требование, RCA сместило цели проекта Janus в сторону метеорологических приложений, чьи смягченные требования к разрешению камер позволили создать более мелкие и легкие спутниковые системы. [12] Соответственно, разрешение телевизионных камер, запланированных для Janus, было снижено, [6] полагаясь на готовую рефракционную оптику, а не на изначально запланированные более сложные системы. [13] Армия США также удовлетворила запрос ARPA на разработку более крупной ракеты-носителя для более крупных спутников, что позволило RCA изменить конструкцию Janus на более крупный космический аппарат со стабилизацией вращения . [9] После изменений проект Janus был переименован в Television Infrared Observation Satellite (TIROS), и проект был рассекречен. [6]
Разработка полезной нагрузки спутника TIROS была поручена Лабораториям Корпуса связи армии , а 3,6 млн долларов было выделено Командованию систем ВВС для использования ракеты-носителя Thor . [12] Перед подписанием Закона о национальной аэронавтике и космосе , который создал Национальное управление по аэронавтике и исследованию космического пространства (НАСА), президент Дуайт Д. Эйзенхауэр постановил, что НАСА должно заниматься разработкой метеорологических спутников. Эдгар Кортрайт , комитет ARPA, курирующий проект TIROS, организовал передачу TIROS в Центр космических полетов имени Годдарда НАСА 13 апреля 1959 года. Приобретение проекта TIROS у ARPA НАСА рассматривалось как средство обеспечения хорошей рекламы и подтверждения существования зарождающегося гражданского агентства. [6] Агентство рассматривало проект как экспериментальный испытательный стенд, а не как оперативную помощь или платформу для проведения научных наблюдений. [8] Бюро погоды США и Метеорологическая служба Министерства обороны выступали за оперативное использование ранних данных TIROS. Эта напряженность привела к формированию в октябре 1960 года Группы по эксплуатационным метеорологическим спутникам, межведомственной группы для определения целей программы эксплуатационных метеорологических спутников. [14]
Первоначальный проект миссии TIROS предусматривал три спутника. Каждый спутник должен был нести двухлинзовую оптическую телевизионную систему, созданную RCA, усовершенствованную инфракрасную сканирующую систему, взятую из космического корабля Vanguard 2 , и радиометр, разработанный Вернером Э. Суоми для измерения энергетического бюджета Земли . [12] [6] Однако только оптическая система была включена в первую полезную нагрузку TIROS, TIROS-1 , запущенную 1 апреля 1960 года как первый спутник США, несущий телевизионную камеру. [6] [8] Первоначально запланированные приборы были включены в последующие запуски TIROS-2 , TIROS-3 и TIROS-4 в течение следующих двух лет. [15]
Несмотря на ранний успех TIROS, первоначальные трудности с обработкой данных TIROS и политическое давление с целью разработки оперативной метеорологической спутниковой системы на основе второго разрабатываемого космического аппарата Nimbus . [16] Однако задержки и высокая стоимость программы Nimbus в конечном итоге привели к тому, что космические аппараты на базе TIROS стали служить флотом оперативной метеорологической спутниковой системы США. [17] Второе поколение спутников TIROS, обозначенное как ESSA , выполняло эту роль в качестве оперативной системы TIROS (TOS), начиная с 1966 года. Девять спутников ESSA были запущены в 1966–1969 годах. Нечетные спутники ESSA предоставляли метеорологические данные национальным метеорологическим службам, в то время как телевизионные изображения со спутников ESSA с четными номерами можно было получать с простых станций по всему миру через систему автоматизированной передачи изображений (APT). Третье поколение спутников TIROS, названное Improved TIROS Operational System (ITOS), было разработано и запущено в 1970-х годах, объединив возможности двух типов спутников ESSA и выступая в качестве оперативного. В отличие от предыдущих поколений TIROS, космический аппарат ITOS имел трехосную стабилизацию . Более поздние спутники ITOS включали дополнительные приборы и улучшенные версии предыдущих приборов, включая радиометр с очень высоким разрешением. [18]
В 1978 году RCA завершила первый космический аппарат в серии TIROS-N, четвертого поколения спутников TIROS. Они предложили новый набор инструментов, включая Advanced Very-High-Resolution Radiometer (AVHRR). [19] Более поздние спутники TIROS-N, начиная с NOAA-E в 1983 году, [18] [20] имели более высокую емкость обработки данных и несли новые инструменты на немного большей платформе космического корабля ; эти спутники были известны как Advanced TIROS-N (ATN). [18] NOAA-N Prime (позже обозначенный как NOAA-19) был последним космическим аппаратом в серии TIROS, запущенным в феврале 2009 года. [20] [21] [22]
TIROS продолжила свою деятельность как более продвинутая TIROS Operational System (TOS), [23] и в конечном итоге была заменена Improved TIROS Operational System (ITOS) или TIROS-M , [24] а затем сериями спутников TIROS-N [25] и Advanced TIROS-N [26] . NOAA-N Prime ( NOAA-19 ) является последним в серии TIROS спутников NOAA, которые наблюдают за погодой и окружающей средой Земли. [20]
Наименование спутников может сбивать с толку, поскольку некоторые из них используют то же название, что и контролирующая организация, например, «ESSA» для спутников TOS, контролируемых Управлением по охране окружающей среды (например, ESSA-1 ), и «NOAA» (например, NOAA-M ) для более поздних спутников серии TIROS, контролируемых Национальным управлением океанических и атмосферных исследований. [20]
Первые десять спутников TIROS, начиная с запуска TIROS-1 в 1960 году и заканчивая запуском TIROS-10 в 1965 году, были полярно-орбитальными космическими аппаратами, разработанными и эксплуатируемыми под эгидой NASA. Каждый космический аппарат имел проектный срок службы шесть месяцев, с запуском нового космического аппарата каждые шесть месяцев. [27] Основной целью первых спутников TIROS было испытание использования космических телевизионных камер для получения изображений облачного покрова. [28] В течение первого поколения масштаб проекта TIROS эволюционировал от изначально экспериментального до полуэксплуатационного состояния. [19] После TIROS-1 проектирование и проектирование миссий последующих космических аппаратов TIROS были направлены на устранение недостатков, наблюдавшихся в более ранних итерациях. [29]
Космический корабль для первого поколения космических аппаратов TIROS представлял собой 18-гранные прямые призмы в форме барабана , охватывающие около 42 дюймов (1100 мм) в диаметре и 19 дюймов (480 мм) в высоту. Изготовленный из алюминиевого сплава и нержавеющей стали, каждый космический аппарат весил около 270 фунтов (120 кг). Спутники питались от никель-кадмиевых батарей , которые, в свою очередь, заряжались от 9200 солнечных элементов , установленных по всем сторонам космического аппарата. [28] Космические аппараты TIROS были спроектированы так, чтобы вращаться со скоростью 8–12 об/мин для поддержания стабилизации вращения. Пары твердотопливных ракет , установленных на базовой пластине корпуса прибора, могли запускаться по одной паре за раз, чтобы увеличить скорость вращения на 3 об/мин для противодействия ухудшению скорости вращения. [28] [30] Камеры на первых восьми спутниках TIROS также располагались на базовой пластине и были выровнены параллельно оси вращения космического аппарата . Отсутствие управления ориентацией на первом поколении TIROS означало, что Земля находилась в поле зрения камер только на протяжении части орбиты спутника, при этом спутник сохранял фиксированную ориентацию относительно космоса в течение всего срока службы по замыслу. [31] Взаимодействие с магнитным полем Земли вызывало колебания оси вращения TIROS-1 . Магнитный вращатель был введен на TIROS-2 и поддерживался на протяжении TIROS-8, чтобы обеспечить изменение ориентации космического корабля на 1,5° за орбиту путем постепенного изменения собственного магнитного поля космического корабля. Более надежная магнитная система, названная системой управления ориентацией на четверть орбиты, была введена на TIROS-9, что позволило обеспечить более быстрое и точное управление ориентацией и позволяло изменять ось вращения космического корабля до 10°. [32] Камеры на TIROS-9 были прикреплены радиально по бокам космического корабля, а не к базовой пластине. Эта «колесная» конфигурация, в отличие от «осевой» конфигурации предшествующего космического корабля TIROS, позволяла чаще получать изображения Земли. [33]
.jpg/1280px-First_complete_view_of_the_World's_weather_as_observed_by_TIROS_IX_on_multiplepasses_(2268-478).jpg)
Первое поколение спутников TIROS несли две камеры линейного сканирования Vidicon диаметром 0,5 дюйма (13 мм), как правило , с различными полями зрения, поддерживающими различное угловое разрешение . [28] [33] Магнитофон на ранних итерациях TIROS мог хранить в общей сложности 64 снимка, сделанных с фиксированными 30-секундными интервалами, что эквивалентно максимум двум орбитам данных. Емкость изображений была увеличена до 96 снимков, начиная с TIROS-9, а реализация системы часов позволила использовать переменные интервалы между изображениями. [34] Затворы камеры сделали возможным серию неподвижных изображений, которые сохранялись и передавались обратно на Землю через 2-ваттные FM-передатчики, когда спутник приближался к одному из своих наземных командных пунктов. После передачи лента стиралась или очищалась и подготавливалась для дальнейшей записи. [ необходима цитата ] TIROS-8 служил в качестве тестового запуска новой системы APT, что позволяло легко транслировать и получать изображения без зависимости от бортового хранилища. Последующие космические аппараты TIROS поддерживали систему APT, сопровождаемую улучшениями как бортовой системы, так и расширением сети наземных станций. Некоторые из ранних космических аппаратов TIROS также включали пятиканальный инфракрасный сканирующий радиометр среднего разрешения и радиометр низкого разрешения. [34] Пятиканальный радиометр позволял проводить наблюдения как дневного, так и ночного облачного покрова. [35] Данные передавались через четыре антенны, выступающие из базовой пластины космического аппарата, с одной приемной антенной, установленной в центре верхней пластины. [28]
Каждая из первых десяти миссий TIROS была запланирована для выхода на круговые солнечно-синхронные орбиты высотой около 400 морских миль (740 км; 460 миль); перепроизводительность второй ступени системы запуска TIROS-9 привела к ошибочному размещению этого космического корабля на эллиптической орбите. Первые четыре спутника TIROS были запущены на круговые орбиты с наклоном 48 ° относительно экватора , обеспечивая покрытие Земли между 55° с. ш. и 55° ю. ш. Одновременные усовершенствования ракеты- носителя Thor-Delta, выбранной для программы TIROS, позволили увеличить наклонение орбиты более поздних полезных нагрузок. Следующие четыре спутника от TIROS-5 до TIROS-8 имели более высокое наклонение 58°, расширяя покрытие спутников до 65° с. ш.–65° ю. ш. TIROS-9 и TIROS-10 достигли полного покрытия дневной стороны Земли с околополярным наклонением орбиты 98° по отношению к экватору. Ориентация первых восьми спутников TIROS и их орбиты ограничили наблюдаемую часть солнечной стороны Земли, полагаясь на орбитальную прецессию в течение нескольких месяцев, чтобы покрыть области как в Северном, так и в Южном полушариях. [31]
По состоянию на июнь 2009 года все спутники TIROS, запущенные между 1960 и 1965 годами (за исключением TIROS-7), все еще находились на орбите. [36]
Космические аппараты Advanced TIROS-N (ATN) были похожи на спутники NOAA-A через -D, за исключением увеличенного модуля поддержки оборудования, позволяющего интегрировать дополнительные полезные нагрузки. Отличием от космических аппаратов TIROS-N через NOAA-D было то, что резервные ячейки слов в системе данных с низкой скоростью передачи данных TIROS Information Processor (TIP) использовались для специальных инструментов, таких как спутник радиационного баланса Земли (ERBE) и SBUV/2 . Система поиска и спасания (SAR) стала независимой, используя специальную частоту для передачи данных на землю. [48]
В данной статье использован текст из этого источника, находящегося в общественном достоянии .В данной статье использован текст из этого источника, находящегося в общественном достоянии .В данной статье использован текст из этого источника, находящегося в общественном достоянии .эксплуатирует исключительно полярно-орбитальные космические аппараты в дневное время, в то время как его ключевой международный партнер, Европейская организация по эксплуатации метеорологических спутников (EUMETSAT), запускает космические аппараты в утреннее время.
в своем роде метеорологическая обсерватория...
