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El Satélite de Observación Infrarroja por Televisión ( TIROS ) es una serie de satélites meteorológicos pioneros lanzados por Estados Unidos , comenzando con el TIROS-1 en 1960. TIROS fue el primer satélite capaz de realizar teledetección de la Tierra , lo que permitió a los científicos observarla desde una nueva perspectiva: el espacio. [ 1 ] El programa, impulsado por Harry Wexler , demostró la utilidad de la observación meteorológica por satélite, en un momento en que los satélites de reconocimiento militar se desarrollaban o utilizaban en secreto. TIROS demostró entonces que "la clave de la genialidad suele ser la simplicidad". [ 2 ] TIROS es un acrónimo de "Television InfraRed Observation Satellite" (Satélite de Observación Infrarroja por Televisión) y también es el plural de "tiro", que significa "soldado joven, principiante". [ 3 ]
El proyecto TIROS surgió de los primeros esfuerzos que examinaban la viabilidad de la vigilancia desde el espacio para la meteorología y la recopilación de inteligencia que comenzaron en los EE. UU. ya a finales de la década de 1940. [ 6 ] [ 7 ] La Radio Corporation of America realizó un estudio para la RAND Corporation en 1951, concluyendo que una cámara de televisión espacial podría proporcionar información valiosa para el reconocimiento general. [ 8 ] En 1956, la RCA recibió financiación del Ejército de los EE. UU. para desarrollar un programa de satélites de reconocimiento, inicialmente llamado Janus, bajo la administración de la Army Ballistic Missile Agency (ABMA). El proyecto permaneció bajo la administración de ABMA pero fue transferido a la Advanced Research Projects Agency (ARPA, ahora DARPA ) en 1958. [ 6 ] El contrato requería el desarrollo de una nave espacial que se lanzaría utilizando el vehículo de lanzamiento Jupiter-C , que finalmente fue revisado al vehículo de lanzamiento Juno II . [ 8 ] Janus y Janus II, satélites prototipo sin estabilidad direccional y con una sola cámara a bordo, fueron construidos como parte del proyecto. [ 9 ] [ 10 ] En mayo de 1958, se convocó un comité presidido por William Welch Kellogg de la RAND Corporation con representantes de las Fuerzas Armadas de EE. UU., la Oficina Meteorológica de EE. UU. , el Comité Asesor Nacional de Aeronáutica y la RCA para discutir un programa meteorológico satelital y los objetivos de diseño. El comité recomendó que dicho programa proporcionara observaciones de la cobertura de nubes con cámaras de televisión a resoluciones más gruesas y más finas, acompañadas de mediciones infrarrojas de la radiación terrestre ; el objetivo de los primeros satélites meteorológicos sería probar técnicas experimentales de televisión, validar sensores basados en el sol y el horizonte para la orientación de la nave espacial y recopilar datos meteorológicos. [ 9 ] [ 11 ]
Mientras Janus estaba en desarrollo, Herbert York , Director de Investigación e Ingeniería de Defensa , retiró los satélites de reconocimiento del Departamento de Defensa del ámbito del Ejército de los EE. UU. [ 9 ] Dado que el gobierno de los EE. UU. consideraba los satélites meteorológicos como un requisito de alta prioridad, la RCA cambió los objetivos del proyecto Janus hacia aplicaciones meteorológicas, cuyos requisitos de resolución menos estrictos para las cámaras permitieron sistemas satelitales más pequeños y ligeros. [ 12 ] En consecuencia, se redujo la resolución de las cámaras de televisión planificadas para Janus, [ 6 ] recurriendo a óptica refractiva comercial en lugar de los sistemas más sofisticados planeados originalmente. [ 13 ] El Ejército de los EE. UU. también aprobó una solicitud de ARPA para desarrollar un vehículo de lanzamiento más grande para satélites de mayor tamaño, lo que permitió a la RCA cambiar el diseño de Janus a una nave espacial más grande estabilizada por rotación . [ 9 ] El proyecto Janus pasó a llamarse Satélite de Observación Infrarroja de Televisión (TIROS) tras los cambios y el proyecto fue desclasificado. [ 6 ]
El desarrollo de la carga útil del satélite TIROS fue contratado a los Laboratorios del Cuerpo de Señales del Ejército y se asignaron 3,6 millones de dólares al Comando de Sistemas de la Fuerza Aérea para el uso del vehículo de lanzamiento Thor . [ 12 ] Antes de firmar la Ley Nacional de Aeronáutica y del Espacio que creó la Administración Nacional de Aeronáutica y del Espacio (NASA), el presidente Dwight D. Eisenhower determinó que la NASA debía encargarse del desarrollo de satélites meteorológicos. Edgar Cortright , el comité de ARPA que supervisaba el proyecto TIROS, organizó la transferencia de TIROS al Centro de Vuelos Espaciales Goddard de la NASA el 13 de abril de 1959. La adquisición del proyecto TIROS de ARPA por parte de la NASA se consideró un medio para proporcionar buena publicidad y validar la existencia de la naciente agencia civil. [ 6 ] La agencia trató el proyecto como un banco de pruebas experimental en lugar de como una ayuda operativa o como una plataforma para tomar observaciones científicas. [ 8 ] La Oficina Meteorológica de los Estados Unidos y los Servicios Meteorológicos del Departamento de Defensa favorecieron el uso operativo de los primeros datos de TIROS. Esta tensión llevó a la formación del Panel sobre Satélites Meteorológicos Operacionales, un grupo interinstitucional, en octubre de 1960 para determinar los objetivos de un programa de satélites meteorológicos operacionales. [ 14 ]
El diseño inicial de la misión TIROS contemplaba tres satélites. Cada satélite debía transportar un sistema de televisión óptica de dos lentes construido por la RCA, un sistema de escaneo infrarrojo mejorado derivado de la nave espacial Vanguard 2 y un radiómetro desarrollado por Verner E. Suomi para medir el balance energético de la Tierra . [ 12 ] [ 6 ] Sin embargo, solo el sistema óptico se incluyó en la primera carga útil de TIROS, TIROS-1 , lanzada el 1 de abril de 1960, como el primer satélite estadounidense en transportar una cámara de televisión. [ 6 ] [ 8 ] Los instrumentos originalmente planeados se incluyeron en los lanzamientos posteriores de TIROS-2 , TIROS-3 y TIROS-4 durante los dos años siguientes. [ 15 ]
A pesar del éxito inicial de TIROS, las dificultades iniciales con el manejo de los datos de TIROS y la presión política para desarrollar un sistema operativo de satélites meteorológicos basado en una segunda nave espacial en desarrollo, Nimbus . [ 16 ] Sin embargo, los retrasos y el alto costo del programa Nimbus llevaron finalmente a que las naves espaciales basadas en TIROS sirvieran como la flota de satélites meteorológicos operativos de los Estados Unidos. [ 17 ] La segunda generación de satélites TIROS, designada como ESSA , cumplió este papel como el Sistema Operativo TIROS (TOS) a partir de 1966. Nueve satélites ESSA fueron lanzados durante 1966-1969. Los satélites ESSA impares proporcionaron datos meteorológicos a los servicios meteorológicos nacionales, mientras que las imágenes de televisión de los satélites ESSA pares podían ser recibidas por estaciones simples en todo el mundo a través de un sistema de Transmisión Automatizada de Imágenes (APT). Una tercera generación de satélites TIROS, denominada Sistema Operacional TIROS Mejorado (ITOS), fue desarrollada y lanzada en la década de 1970, combinando las capacidades de los dos tipos de satélites ESSA y desempeñando una función operativa. A diferencia de las generaciones anteriores de TIROS, la nave espacial ITOS contaba con estabilización en tres ejes . Los satélites ITOS posteriores incluyeron instrumentos adicionales y versiones mejoradas de los instrumentos anteriores, incluido el Radiómetro de Muy Alta Resolución. [ 18 ]
En 1978, RCA completó la primera nave espacial de la serie TIROS-N, la cuarta generación de satélites TIROS. Estos ofrecían un nuevo conjunto de instrumentos, incluido el Radiómetro Avanzado de Muy Alta Resolución (AVHRR). [ 19 ] Los satélites TIROS-N posteriores, comenzando con NOAA-E en 1983, [ 18 ] [ 20 ] tenían una mayor capacidad de procesamiento de datos y llevaban nuevos instrumentos en una plataforma espacial ligeramente más grande ; estos satélites se conocían colectivamente como Advanced TIROS-N (ATN). [ 18 ] NOAA-N Prime (más tarde designado NOAA-19) fue la última nave espacial de la serie TIROS, lanzada en febrero de 2009. [ 20 ] [ 21 ] [ 22 ]
Serie
Diagrama que muestra la progresión de los satélites meteorológicos desde TIROS I hasta TIROS-N.
TIROS continuó como el Sistema Operacional TIROS (TOS) más avanzado, [ 23 ] y finalmente fue sucedido por el Sistema Operacional TIROS Mejorado (ITOS) o TIROS-M , [ 24 ] y luego por las series de satélites TIROS-N [ 25 ] y TIROS-N Avanzado [ 26 ] . NOAA-N Prime ( NOAA-19 ) es el último de la serie TIROS de satélites NOAA que observan el clima y el medio ambiente de la Tierra. [ 20 ]
La denominación de los satélites puede resultar confusa porque algunos de ellos utilizan el mismo nombre que la organización supervisora, como "ESSA" para los satélites TOS supervisados por la Environmental Science Services Administration (por ejemplo, ESSA-1 ) y "NOAA" (por ejemplo, NOAA-M ) para los satélites posteriores de la serie TIROS supervisados por la National Oceanic and Atmospheric Administration. [ 20 ]
Primera generación (1960–1965)
William G. Stroud mostrando el circuito del TIROS-I a Lyndon B. Johnson el 4 de abril de 1960.
Los primeros diez satélites TIROS, desde el lanzamiento del TIROS-1 en 1960 hasta el del TIROS-10 en 1965, fueron naves espaciales en órbita polar desarrolladas y operadas bajo los auspicios de la NASA. Cada nave espacial tenía una vida útil de diseño de seis meses, con un nuevo lanzamiento cada seis meses. [ 27 ] El objetivo principal de los primeros satélites TIROS era probar el uso de sistemas de cámaras de televisión espaciales para la obtención de imágenes de la cobertura nubosa. [ 28 ] Durante la primera generación, el alcance del proyecto TIROS evolucionó de una etapa inicialmente experimental a una etapa semioperativa. [ 19 ] Tras el TIROS-1, la ingeniería y el diseño de la misión de las sucesivas naves espaciales TIROS se concibieron para resolver las deficiencias observadas en las iteraciones anteriores. [ 29 ]
Sistema de satélites meteorológicos TIROS que muestra sus componentes y fotoproductos.
El bus espacial para la primera generación de naves espaciales TIROS eran prismas rectos de 18 lados con forma de tambor que abarcaban aproximadamente 42 pulgadas (1100 mm) de diámetro y 19 pulgadas (480 mm) de altura. Hechos de aleación de aluminio y acero inoxidable, cada nave espacial pesaba alrededor de 270 libras (120 kg) . Los satélites se alimentaban con baterías de níquel-cadmio , que a su vez se cargaban con 9200 células solares montadas a lo largo de los lados de la nave espacial. [ 28 ] Las naves espaciales TIROS fueron diseñadas para girar a 8–12 rpm para mantener la estabilización del giro. Pares de cohetes de propulsor sólido montados en la placa base de la carcasa del instrumento podían dispararse un par a la vez para aumentar la velocidad de rotación en 3 rpm para contrarrestar la degradación en la velocidad de giro. [ 28 ] [ 30 ] Las cámaras en los primeros ocho satélites TIROS también estaban ubicadas en la placa base y alineadas paralelamente al eje de rotación de la nave espacial . La falta de control de actitud en la primera generación de TIROS significó que la Tierra solo estaba en el campo de visión de las cámaras durante una parte de la órbita del satélite, y el satélite mantuvo una orientación fija con respecto al espacio durante toda su vida útil por diseño. [ 31 ] La interacción con el campo magnético de la Tierra provocó que el eje de rotación de TIROS-1 oscilara . Se introdujo un magnetorquer en TIROS-2 y se mantuvo hasta TIROS-8 para permitir cambios de 1,5° en la actitud de la nave espacial por órbita mediante la variación gradual del propio campo magnético de la nave espacial. Un sistema magnético más robusto, denominado Sistema de Control de Actitud Magnética de Cuarto de Órbita, se introdujo en TIROS-9, lo que permitió un control de actitud más rápido y preciso y posibilitó cambios en el eje de giro de la nave espacial de hasta 10°. [ 32 ] Las cámaras de TIROS-9 se fijaron radialmente en los laterales de la nave espacial en lugar de en la placa base. Esta configuración de "rueda", en contraste con la configuración "axial" de la nave espacial TIROS anterior, permitió imágenes más frecuentes de la Tierra. [ 33 ]
Las mejoras en el diseño de las naves espaciales y de las misiones permitieron obtener vistas más completas de la Tierra a partir de la misión TIROS-9.
La primera generación de satélites TIROS llevaba dos cámaras de escaneo lineal Vidicon de 0,5 pulgadas (13 mm) de diámetro , generalmente con diferentes campos de visión que admitían diferentes resoluciones angulares . [ 28 ] [ 33 ] La grabadora de cinta magnética en las primeras versiones de TIROS podía almacenar un total de 64 imágenes tomadas a intervalos fijos de 30 segundos, equivalente a como máximo dos órbitas de datos. La capacidad de imágenes se aumentó a 96 imágenes a partir de TIROS-9, y la implementación de un sistema de reloj permitió intervalos variables entre imágenes. [ 34 ] Los obturadores de la cámara hicieron posible la serie de imágenes fijas que se almacenaban y transmitían de vuelta a la Tierra a través de transmisores FM de 2 vatios cuando el satélite se acercaba a uno de sus puntos de comando terrestres. Después de la transmisión, la cinta se borraba o limpiaba y se preparaba para más grabaciones. TIROS-8 sirvió como prueba del nuevo sistema APT, lo que permitió que las imágenes se transmitieran y recibieran fácilmente sin depender del almacenamiento a bordo. Las naves espaciales TIROS posteriores mantuvieron el sistema APT, acompañado de mejoras tanto en el sistema a bordo como en la expansión de la red de estaciones terrestres. Algunas de las primeras naves espaciales TIROS también incluían un radiómetro de escaneo infrarrojo de resolución media de cinco canales y un radiómetro de baja resolución. [ 34 ] El radiómetro de cinco canales permitía observaciones de la cobertura nubosa tanto diurna como nocturna. [ 35 ] Los datos se transmitían a través de cuatro antenas que sobresalían de la placa base de la nave espacial, con una única antena receptora montada en el centro de la placa superior. [ 28 ]
Cada una de las primeras diez misiones TIROS se planificó para tomar órbitas circulares heliosíncronas con una altitud de aproximadamente 400 millas náuticas (740 km; 460 millas) ; el rendimiento superior de la segunda etapa del sistema de lanzamiento de TIROS-9 resultó en la colocación errónea de esa nave espacial en una órbita elíptica. Los primeros cuatro satélites TIROS se lanzaron a órbitas circulares con una inclinación de 48° con respecto al ecuador , proporcionando cobertura de la Tierra entre 55°N y 55°S. Las mejoras simultáneas en el vehículo de lanzamiento Thor-Delta seleccionado para el programa TIROS permitieron aumentar la inclinación orbital de las cargas útiles posteriores. Los siguientes cuatro satélites, desde TIROS-5 hasta TIROS-8, tuvieron una inclinación mayor de 58°, ampliando la cobertura satelital a 65°N–65°S. TIROS-9 y TIROS-10 lograron una cobertura completa del lado diurno de la Tierra con inclinaciones orbitales casi polares de 98° con respecto al ecuador. Las orientaciones de los primeros ocho satélites TIROS y sus órbitas limitaron la porción observable del lado iluminado por el sol de la Tierra, basándose en la precesión orbital a lo largo de varios meses para cubrir áreas tanto en el hemisferio norte como en el hemisferio sur. [ 31 ]
TIROS-1 (A): lanzado el 1 de abril de 1960, sufrió una falla en el sistema eléctrico el 15 de junio de 1960.
TIROS-2 (B): lanzado el 23 de noviembre de 1960, falló el 22 de enero de 1961.
TIROS-3 (C): lanzado el 12 de julio de 1961, desactivado el 28 de febrero de 1962.
TIROS-4 (D): lanzado el 8 de febrero de 1962, falló el 30 de junio de 1962 (ambas cámaras fallaron anteriormente).
TIROS-5 (E): lanzado el 19 de junio de 1962, falló el 13 de mayo de 1963.
TIROS-6 (F): lanzado el 18 de septiembre de 1962, falló el 21 de octubre de 1963.
TIROS-7 (G): lanzado el 19 de junio de 1963, desactivado el 3 de junio de 1968.
TIROS-8 (H): lanzado el 23 de diciembre de 1963, desactivado el 1 de julio de 1967.
TIROS-9 (I): lanzado el 22 de enero de 1965, falló el 15 de febrero de 1967. Primer satélite Tiros en órbita casi polar.
TIROS-10 (OT-1): lanzado el 2 de julio de 1965, desactivado el 1 de julio de 1967.
En junio de 2009, todos los satélites TIROS lanzados entre 1960 y 1965 (con la excepción del TIROS-7) seguían en órbita. [ 36 ]
Sistema Operativo TIROS
ESSA-3 y 4, satélites del Sistema Operacional TIROS.ESSA-1 (OT-3) [ 37 ]
NOAA-6 (NOAA-A antes de su lanzamiento): Lanzado el 27 de junio de 1979 a una órbita de 450 millas náuticas. El HIRS, un sensor principal de la misión, falló el 19 de septiembre de 1983. El satélite superó su vida útil prevista de dos años por casi seis años cuando fue desactivado el 31 de marzo de 1987. [ 46 ] [ 47 ]
NOAA-B : Lanzado el 29 de mayo de 1980. No logró alcanzar una órbita utilizable debido a una anomalía en el motor propulsor. [ 20 ]
NOAA-7 (C): Lanzado el 23 de junio de 1981 a una órbita de 470 millas náuticas; desactivado en junio de 1986. [ 46 ]
NOAA-12 (D): Lanzado el 14 de mayo de 1991 a una órbita AM de 450 millas náuticas, fuera de secuencia (véase más abajo). Puesto en modo de espera el 14 de diciembre de 1998, cuando NOAA-15 entró en funcionamiento [ 46 ] y desactivado el 10 de agosto de 2007, estableciendo un récord de vida útil extendida de más de dieciséis años. [ 20 ]
TIROS-N avanzado
Diseño del satélite NOAA-9 en el espacio.
Las naves espaciales Advanced TIROS-N (ATN) eran similares a los satélites NOAA-A a -D, salvo por un módulo de soporte de equipos ampliado que permitía la integración de cargas útiles adicionales. Un cambio con respecto a las naves espaciales TIROS-N a NOAA-D fue que las ubicaciones de palabras de reserva en el sistema de datos de baja velocidad de bits TIROS Information Processor (TIP) se utilizaron para instrumentos especiales como el Earth Radiation Budget Satellite (ERBE) y SBUV/2 . El sistema de búsqueda y rescate (SAR) se independizó, utilizando una frecuencia especial para la transmisión de datos a tierra. [ 48 ]
NOAA-8 (E): Lanzado el 28 de marzo de 1983 a una órbita de 450 millas náuticas (830 km; 520 millas) , fuera de secuencia (antes del NOAA-D) para poner en funcionamiento el primer sistema SAR en un satélite estadounidense. [ 20 ] Desactivado el 29 de diciembre de 1985, tras una fuga térmica que destruyó una batería. [ 47 ]
NOAA-9 (F): Lanzado el 12 de diciembre de 1984 a una órbita de 470 millas náuticas en la tarde, fue el primer satélite en transportar un instrumento SBUV/2 . Fue desactivado el 1 de agosto de 1993, pero se reactivó tres semanas después, tras el fallo del NOAA-13. El transmisor SARR falló el 18 de diciembre de 1997 y el satélite fue desactivado definitivamente el 13 de febrero de 1998. [ 46 ] [ 47 ]
NOAA-10 (G): Lanzado el 17 de septiembre de 1986 a una órbita matutina de 450 millas náuticas. Puesto en modo de espera el 17 de septiembre de 1991 (cuando NOAA-12 entró en funcionamiento) [ 47 ] y desactivado el 30 de agosto de 2001. [ 46 ]
NOAA-11 (H): Lanzado el 24 de septiembre de 1988 a una órbita PM de 470 nm. Puesto en modo de espera en marzo de 1995 y reactivado en mayo de 1997 para proporcionar sondeos tras una anomalía HIRS en NOAA-12. [ 47 ] Desmantelado el 16 de junio de 2004. [ 49 ]
NOAA-13 (I): Lanzada el 9 de agosto de 1993 a una órbita de 470 millas náuticas en órbita de paso; dos semanas después del lanzamiento, la nave espacial sufrió una anomalía catastrófica en su sistema de energía. Los intentos de contactar o controlar la nave espacial no tuvieron éxito. [ 46 ]
NOAA-14 (J): Lanzado el 30 de diciembre de 1994 a una órbita PM de 470 nm y desmantelado el 23 de mayo de 2007 después de más de doce años de operación. [ 49 ]
NOAA-15 (K): Lanzado el 13 de mayo de 1998 a una órbita matutina de 450 millas náuticas y reemplazó a NOAA-12 el 14 de diciembre de 1998 como nave espacial AM principal. Ahora es secundaria, con MetOp-B como AM principal. [ 50 ] Desmantelada el 19 de agosto de 2025. [ 51 ]
NOAA-16 (L): Lanzada el 21 de septiembre de 2000 a una órbita vespertina de 470 millas náuticas; reemplazó a NOAA-14 el 19 de marzo de 2001 como la nave espacial AM principal. [ 46 ] Desmantelada el 9 de junio de 2014 debido a una anomalía importante en la nave espacial. [ 52 ]
NOAA-17 (M): Lanzado el 24 de junio de 2002 a una órbita AM de 450 nm y desmantelado el 10 de abril de 2013. [ 49 ]
NOAA-18 (N): Lanzado el 20 de mayo de 2005 a una órbita vespertina de 470 millas náuticas y reemplazó a NOAA-16 como nave espacial principal de la tarde el 30 de agosto de 2005. [ 50 ] [ 52 ] Desmantelado el 6 de junio de 2025 [ 51 ]
NOAA-19 (N Prime): Lanzado el 6 de febrero de 2009 a una órbita vespertina de 470 millas náuticas [ 53 ] y reemplazó a NOAA-18 como nave espacial principal PM el 2 de junio de 2009. [ 50 ] [ 54 ] Desmantelado el 13 de agosto de 2025 después de una falla de batería. [ 51 ]
Referencias
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Enlaces externos
Página de la NASA sobre TIROS
Página de la NASA sobre ESSA archivada el 13 de septiembre de 2005 en Wayback Machine.
Página de la NASA sobre ITOS y NOAA. Archivada el 13 de septiembre de 2005 en Wayback Machine.
Página de la NASA sobre TIROS-N archivada el 10 de noviembre de 2005 en Wayback Machine.
Programa POES del Centro Goddard de la NASA - Página principal de POES
Oficina de Operaciones Satélites de NOAA - POES
50.º aniversario de TIROS-1 y recursos sobre meteorología satelital.
Vídeo de YouTube de la NASA de TIROS-1
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