Программа Нимбус
 Рисунок художника общей конструкции серии спутников Nimbus. «Крылья» солнечных панелей движутся в течение дня, чтобы отслеживать Солнце в дневную часть орбиты спутника. Спутник высотой 10 футов имеет систему управления ориентацией наверху, отделенную от «сенсорного кольца» диаметром 5 футов (в центре) с помощью лесов. Сенсорное кольцо удерживает батареи и электронику для каждого из датчиков, которые установлены под кольцом (внизу). | |
| Производитель | Дженерал Электрик RCA Астро |
|---|---|
| Страна происхождения | Соединенные Штаты |
| Оператор | НАСА |
| Приложения | Погода |
| Технические характеристики | |
| Режим | Низкая Земля |
| Производство | |
| Статус | Неполноценный |
| Построено | 8 |
| Неуспешный | 1 |
| Первый запуск | Нимбус 1 |
| Последний запуск | Нимбус 7 |
Спутники Nimbus были вторым поколением американских роботизированных космических аппаратов , запущенных между 1964 и 1978 годами и использовавшихся для метеорологических исследований и разработок. Космические аппараты были разработаны для использования в качестве стабилизированных, ориентированных на Землю платформ для тестирования передовых систем для измерения и сбора атмосферных научных данных. Семь космических аппаратов Nimbus были запущены на околополярные солнечно-синхронные орбиты, начиная с Nimbus 1 28 августа 1964 года. На борту спутников Nimbus находятся различные приборы для получения изображений, зондирования и других исследований в различных спектральных областях. Спутники Nimbus были запущены на борту ракет Thor-Agena (Nimbus 1–4) и ракет Delta (Nimbus 5–7).
В течение 20 лет с момента запуска первого спутника серия миссий Nimbus была основной научно-исследовательской и опытно-конструкторской платформой США для спутникового дистанционного зондирования Земли. Семь спутников Nimbus, запущенных в течение четырнадцати лет, делились своими космическими наблюдениями за планетой в течение тридцати лет. НАСА передало технологию, испытанную и усовершенствованную миссиями Nimbus, Национальному управлению океанических и атмосферных исследований (NOAA) для его оперативных спутниковых инструментов. Технология и уроки, извлеченные из миссий Nimbus, являются наследием большинства спутников наблюдения за Землей, которые НАСА и NOAA запустили за последние три десятилетия. [1]
Вклады
Прогнозирование погоды
На момент запуска идея о том, что нематериальные свойства, такие как давление воздуха , можно наблюдать с помощью спутника, вращающегося на орбите в сотнях миль над Землей, была революционной. [ требуется цитата ] С каждой миссией Nimbus ученые расширяли свои возможности по сбору атмосферных характеристик, которые улучшали прогнозирование погоды , включая температуру океана и воздуха, давление воздуха и облачность . Начиная со спутника Nimbus 3 в 1969 году, информация о температуре через атмосферный столб начала поступать со спутников из восточной части Атлантического океана и большей части Тихого океана, что привело к значительному улучшению прогнозов. [2] Глобальный охват, обеспечиваемый спутниками Nimbus, впервые сделал возможными точные прогнозы на 3–5 дней. [ требуется цитата ]
Способность спутников Nimbus обнаруживать электромагнитную энергию в нескольких длинах волн (мультиспектральные данные), в частности, в микроволновой области электромагнитного спектра , позволила ученым заглянуть в атмосферу и определить разницу между водяным паром и жидкой водой в облаках. [ требуется цитата ] Кроме того, они смогли измерить температуру атмосферы даже при наличии облаков, [ требуется цитата ] эта возможность позволила ученым измерить температуру в «теплом ядре» ураганов . [ требуется цитата ]
Радиационный баланс
Одним из важнейших научных вкладов миссий Nimbus стали измерения радиационного баланса Земли . Впервые ученые получили глобальные прямые наблюдения за количеством солнечной радиации, входящей и выходящей из земной системы. Наблюдения помогли проверить и уточнить самые ранние климатические модели и до сих пор вносят важный вклад в изучение изменения климата . Поскольку ученые рассматривают причины и последствия глобального потепления , данные о радиационном балансе Nimbus служат основой для долгосрочного анализа и делают возможными исследования по обнаружению изменений. Технология Nimbus дала начало современным датчикам радиационного баланса, таким как приборы CERES на спутниках NASA Terra и Aqua . [3]
Озоновый слой
Еще до того, как спутники Nimbus начали собирать данные наблюдений за озоновым слоем Земли , ученые имели некоторое представление о процессах, которые поддерживали или разрушали его. Они были уверены [ нужна цитата ] что понимают, как формируется слой, и из лабораторных экспериментов знали, что галогены могут разрушать озон . Наконец, метеозонды показали, что концентрация озона в атмосфере со временем меняется, и ученые подозревали, что за этим стоят погодные явления или сезонные изменения. Но как все эти фрагменты информации работают вместе в глобальном масштабе, все еще было неясно. [ нужна цитата ]
Ученые провели эксперименты с экспериментальных самолетов НАСА и доказали, что атмосферные химикаты, такие как хлорфторуглероды (ХФУ), выделяемые хладагентами и аэрозольными распылителями, действительно разрушают озон. По мере накопления данных спутниковых наблюдений Nimbus 7 в период с 1978 по 1994 год становилось все более очевидным, что ХФУ создают озоновую дыру над Антарктидой каждую зиму . Более того, несмотря на некоторые годовые колебания, дыра, по-видимому, становилась больше. Измерения Nimbus ясно показали, насколько серьезной была проблема озоновой дыры. [4]
| Подрядчики NASA Nimbus [5] | ||
|---|---|---|
| Компания | Система | Количество* |
| Дженерал Электрик | Основной | 2,100,000 долларов США |
| Управление и стабилизация | 1,515,710 | |
| 5-ваттный передатчик | 92,652 | |
| РКА | Камеры и солнечная энергия | 302,324 |
| Видикон и солнечная энергия | — | |
| Лаборатории ИТ&Т | ИК-радиометр высокого разрешения | 139,235 |
| Исследовательский центр Санта-Барбары | ИК-излучение среднего разрешения | 343,426 |
| Колледж сельского хозяйства и механики Нью-Мексико | Антенны | 69,384 |
| Калифорнийская компьютерная продукция, Inc. | Часы | — |
| Ампекс | Магнитофон | — |
| Радиация Inc. | PCM-телеметрия | — |
| Суммы контракта предназначены для исследований, разработок и поставок для первых двух запусков Nimbus. | ||
Морской лед
Спутники Nimbus собирали орбитальные данные о протяженности полярных шапок в середине 1960-х годов, записанные в видимой и инфракрасной частях спектра. Эти первые глобальные снимки ледяных шапок Земли дают бесценные ориентиры для изучения изменения климата. Во время сужающегося окна возможностей для археологии данных Национальный центр данных по снегу и льду (NDISC) и NASA смогли восстановить данные, которые позволили реконструировать изображения Nimbus 2 с высоким разрешением от 1966 года, показывающие всю арктическую и антарктическую ледяные шапки. [6]
Когда в 1972 году был запущен космический аппарат Nimbus 5, ученые планировали, что его электрически сканирующий микроволновый радиометр будет собирать глобальные наблюдения о том, где и сколько выпадало дождей по всему миру. Однако в течение нескольких месяцев после запуска у датчика появился новый приоритет: картирование глобальной концентрации морского льда . Когда в 1978 году был запущен Nimbus 7, технологии были достаточно развиты, чтобы ученые могли отличать недавно образованный (т. е. «первогодний») морской лед от старого льда с помощью датчика сканирующего многоканального микроволнового радиометра (SMMR). Данные, собранные им за 9 лет его службы, составляют значительную часть долгосрочных данных о концентрации морского льда на Земле , которые современные ученые используют для изучения изменения климата.
Среди самых удачных открытий, которые стали возможны благодаря миссиям Nimbus, было открытие зияющей дыры в морском льду вокруг Антарктиды зимой 1974–76 годов в Южном полушарии. Явление, которое с тех пор не наблюдалось, — огромный, свободный ото льда участок воды, называемый полыньей , развивался три года подряд в сезонном льду, который покрывает Антарктиду каждую зиму. Расположенная в море Уэдделла , полынья каждый год исчезала с летним таянием, но возвращалась на следующий год. Открытый участок воды мог влиять на температуру океана на глубине до 2500 метров и влиять на циркуляцию океана на большой территории. Полынья моря Уэдделла не наблюдалась с момента события, засвидетельствованного спутниками Nimbus в середине 70-х годов.
Глобальная система позиционирования
Спутники Nimbus (начиная с Nimbus 3 в 1969 году) проложили путь в современную эру GPS с оперативными системами поиска и спасения и сбора данных. Спутники испытали первую технологию, которая позволила спутникам определять местоположение станций наблюдения за погодой, установленных в отдаленных местах, и отдавать им команды передавать свои данные обратно на спутник. Самой известной демонстрацией новой технологии стал рекордный полет британской летчицы Шейлы Скотт , которая испытала систему навигации и локационной связи Nimbus, совершив первый в истории одиночный полет над Северным полюсом в 1971 году.
Система связи «земля-спутник-земля» Nimbus продемонстрировала первую спутниковую поисково-спасательную систему. Среди самых ранних успехов было спасение двух воздушных шаров, которые потерпели крушение в Северной Атлантике в 1977 году, и позднее в том же году отслеживание японского путешественника во время его первой попытки стать первым человеком, который в одиночку доберется на собачьих упряжках до Северного полюса через Гренландию . Десятки тысяч людей за последние три десятилетия были спасены с помощью оперативной системы спутникового слежения за поиском и спасением ( SARSAT ) на спутниках NOAA.
Ядерная энергетика
Nimbus-3 был первым спутником, использовавшим радиоизотопный термоэлектрический генератор (РИТЭГ) SNAP-19 в космосе. Предыдущая попытка запустить РИТЭГ SNAP-19 на Nimbus-B-1 была предпринята, но ракета была уничтожена, а ядерное топливо приземлилось в проливе Санта-Барбара . Позже топливо было извлечено из обломков на глубине 300 футов (91 м) и повторно использовано для Nimbus-3 как SNAP-19B. [7] Этот источник питания дополнил солнечную батарею дополнительным28,2 Вт электрической мощности. [8]
История эксплуатации спутников Nimbus
| Спутник | Дата запуска | Дата распада | Перигей | Апогей | Стартовая площадка | Ракета-носитель | ИДЕНТИФИКАТОР КОСПАР | Масса |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Нимбус 1 | 28 августа 1964 г. | 16 мая 1974 г. | 429 км | 937 км | Ванденберг 75-1-1 | Тор-Агена Б | 1964-052А | 374 кг |
| Нимбус 2 | 15 мая 1966 г. [9] | 17 января 1969 г. | 1103 км | 1169 км | Ванденберг 75-1-1 | Тор-Агена Б | 1966-040А | 413 кг |
| Нимбус Б | 18 мая 1968 г. [10] | Уничтожен при запуске | --- | --- | Ванденберг SLC-2E | Тор-Агена Д | — | 572 кг |
| Нимбус 3 | 13 апреля 1969 г. | 22 января 1972 г. | 1075 км | 1135 км | Ванденберг SLC-2E | Тор-Агена Б | 1969-037А | 576 кг |
| Нимбус 4 | 8 апреля 1970 г. | 30 сентября 1980 г. | 1092 км | 1108 км | Ванденберг SLC-2E | Тор-Агена | 1970-025А | 619 кг |
| Нимбус 5 | 11 декабря 1972 г. | - | 1089 км | 1101 км | Ванденберг SLC-2W | Дельта | 1972-097А | 770 кг |
| Нимбус 6 | 12 июня 1975 г. | - | 1093 км | 1101 км | Ванденберг SLC-2W | Дельта | 1975-052А | 585 кг |
| Нимбус 7 | 24 октября 1978 г. | 1994 | 941 км | 954 км | Ванденберг SLC-2W | Дельта | 1978-098А | 832 кг |
Смотрите также
Ссылки
- ↑ Линдси, Ребекка (19 июля 2005 г.). «Нимбус: 40-я годовщина». NASA Earth Observatory . Получено 16 мая 2006 г.
- ^ Национальный центр спутниковых наблюдений за окружающей средой (январь 1970 г.). «SIRS и улучшенный прогноз морской погоды». Журнал погоды для моряков . 14 (1). Управление служб экологической науки: 12–15.
- ^ "Радиационный бюджет Земли". 19 июля 2005 г. Получено 30 октября 2017 г.
- ^ Бхартия, Паван Кумар; МакПитерс, Ричард Д. (2018). «Открытие озоновой дыры в Антарктике». Comptes Rendus Geoscience . 350 (7). Elsevier BV: 335–340. Bibcode : 2018CRGeo.350..335B. doi : 10.1016/j.crte.2018.04.006 . hdl : 2060/20190002263 . ISSN 1631-0713.
- ↑ Ракеты и ракеты, 13 марта 1961 г., стр. 34.
- ^ Техно-археология спасает климатические данные с ранних спутников Архивировано 13 января 2013 г. в Wayback Machine Национальный центр данных по снегу и льду США (NSIDC), январь 2010 г. Архив WebCitation
- ^ "Атомная энергетика в космосе II: История 2015" (PDF) . inl.gov . Национальная лаборатория Айдахо. Сентябрь 2015 г. Получено 13 июня 2018 г. .
- ^ "Nimbus III – NASA Radioisotope Power Systems". NASA Radioisotope Power Systems . NASA . Получено 15 июня 2018 г. .
- ↑ Управление служб экологической науки (июль 1966 г.). «На столе редактора». Журнал погоды Mariners . 10 (4). Министерство торговли: 122.
- ↑ День, когда взорвался метеорологический спутник «Нимбус», Майя Вэй-Хаас, журнал Smithsonian (январь 2017 г.)
Внешние ссылки
- http://nssdc.gsfc.nasa.gov/earth/nimbus.html Программа «Нимбус»
- http://nssdc.gsfc.nasa.gov/earth/nimbus_sensor.html Экспериментальная аппаратура на борту спутников Nimbus
