GOES-16
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Coordenadas : 0 ° 00 'N 75 ° 12'W  /  0 ° N 75.2 ° W / 0; -75,2

GOES-16
Representación de un satélite sobre la Tierra con una gran matriz solar y varias estructuras en el cuerpo principal de la nave espacial
Impresión artística del GOES-16 en órbita alrededor de la Tierra con los principales instrumentos etiquetados
NombresGOES-R (antes del 29 de noviembre de 2016)
Tipo de misiónSatélite meteorológico geoestacionario
OperadorNASA / NOAA
ID COSPAR2016-071A
SATCAT no.41866
Sitio webwww .goes-r .gov
Duración de la misiónPlaneado: 15 años
Transcurrido: 4 años, 8 meses, 20 días
Propiedades de la nave espacial
AutobúsA2100A
FabricanteLockheed Martin
Masa de lanzamiento5.192 kg (11.446 libras)
Secado masivo2.857 kg (6.299 libras)
Dimensiones6,1 × 5,6 × 3,9 m (20 × 18 × 13 pies)
Poder4 kW
Inicio de la misión
Fecha de lanzamiento19 de noviembre de 2016, 23:42 UTC ( 2016-11-19UTC23: 42 ) 
CoheteAtlas V 541 (AV-069)
Sitio de lanzamientoCabo Cañaveral SLC-41
ContratistaAlianza de lanzamiento unida
Servicio ingresado18 de diciembre de 2017
Parámetros orbitales
Sistema de referenciaGeocéntrico
RégimenGeoestacionario
Longitud75.2 ° Oeste
EspacioGOES East (después del 18 de diciembre de 2017)
Semieje mayor42,164.8 km (26,200.0 millas)
Excentricidad0.0001538
Altitud del perigeo35.780,2 km (22.232,8 millas)
Altitud de apogeo35.793,1 km (22.240,8 millas)
Inclinación0.0363 °
Período1,436.1 minutos
Época1 de marzo de 2018, 18:22:45 [1]
Instrumentos
ABIGenerador de imágenes avanzado de línea de base
GLMMapeador de rayos geoestacionario
EXISSensores de irradiancia extrema ultravioleta y de rayos X
SUVIGenerador de imágenes solar ultravioleta
REVISTAMagnetómetro
SEISSSuite In-Situ Space Environment
Logotipo de GOES-R.png
Insignia de la misión GOES-R
←  GOES-15
GOES-17  →
 

GOES-16 , anteriormente conocido como GOES-R antes de alcanzar la órbita geoestacionaria , es el primero de la serie GOES-R de satélites ambientales operacionales geoestacionarios  (GOES) operado por la NASA y la Administración Nacional Oceánica y Atmosférica  (NOAA). GOES-16 sirve como satélite meteorológico geoestacionario operativo en la posición GOES East a 75,2 ° W , proporcionando una vista centrada en las Américas . GOES-16 proporciona imágenes de alta resolución espacial y temporal de la Tierra a través de 16  bandas espectrales en visible e infrarrojolongitudes de onda utilizando su Advanced Baseline Imager (ABI). El mapeador geoestacionario de rayos (GLM) del GOES-16 es el primer mapeador operativo de rayos que vuela en órbita geoestacionaria. La nave espacial también incluye otros cuatro instrumentos científicos para monitorear el clima espacial y el Sol .

El diseño y la instrumentación del GOES-16 comenzaron en 1999 y estaba destinado a cumplir con los requisitos clave de satélites de la NOAA publicados ese año. Después de casi una década de planificación de instrumentos, la fabricación de naves espaciales se contrató a Lockheed Martin Space Systems en 2008; La construcción del GOES-16 comenzó en 2012 y duró hasta 2014 cuando el satélite entró en la fase de prueba. Después de varios retrasos en el lanzamiento, el GOES-16 se lanzó desde Cabo Cañaveral el 19 de noviembre de 2016 a bordo de un United Launch Alliance  (ULA) Atlas V. La nave espacial alcanzó una órbita geoestacionaria inicial varios días después, comenzando una fase de verificación y validación no operativa de un año. En noviembre de 2017, el GOES-16 comenzó a desplazarse hacia su posición operativa GOES East, y se declaró en pleno funcionamiento el 18 de diciembre de 2017. Se espera que el satélite tenga una vida útil operativa de diez años, con cinco años adicionales como respaldo para sucesivos Nave espacial GOES.

Fondo

Conceptualización de instrumentos

El programa de satélites ambientales operacionales geoestacionarios (GOES) comenzó como un esfuerzo conjunto entre la Administración Nacional de Aeronáutica y del Espacio (NASA) y la Administración Nacional Oceánica y Atmosférica  (NOAA) en 1975 para desarrollar satélites meteorológicos geoestacionarios tras el éxito del satélite de tecnología de aplicaciones ( ATS) y programas de satélites meteorológicos síncronos a partir de 1966. [2] En el Documento de requisitos operacionales (ORD) de 1999 para la evolución de los futuros satélites geoestacionarios operacionales de la NOAA, la NOAA enumeró los requisitos de los instrumentos para la próxima generación de generadores de imágenes GOESy más fuerte . Las principales prioridades incluían capacidades de observación continua, la capacidad de observar fenómenos meteorológicos en todas las escalas espaciales y una resolución espacial y temporal mejorada tanto para el generador de imágenes como para la sonda. Estas especificaciones sentaron las bases conceptuales de los instrumentos que eventualmente se incluirían en el GOES-16. [3]

El desarrollo más concreto del GOES-16 comenzó con los diseños iniciales de un Advanced Baseline Imager (ABI), que comenzó en junio de 1999 bajo la dirección de Tim Schmitt del Servicio Nacional de Satélites, Datos e Información Ambiental (NESDIS). [4] [5] En sus inicios, se consideraron diez bandas espectrales para su inclusión en el nuevo ABI, derivadas de seis instrumentos en otros satélites. En septiembre de 1999, el Consejo de Investigación y Desarrollo de la NOAA aprobó el desarrollo continuo del instrumento con los anchos de banda y frecuencias sugeridos. [6] A medida que el instrumento se hizo más efectivo, el número de bandas espectrales potenciales aumentó de las diez iniciales a doce en octubre de 1999.[4] Junto con el ABI, también se inició el desarrollo del Advanced Baseline Sounder (ABS), que formaría parte de una Suite Hiperespectral Ambiental (HES) de instrumentos en los satélites GOES de próxima generación. [3] Al igual que el ABI, el HES también marcaría mejoras significativas en la resolución y la cobertura espacial. [7] Las previsiones iniciales eran que el ABI se incluyera como parte del GOES a partir del lanzamiento previsto del GOES-Q en 2008. [8]

En 2001, NOAA planeó que la generación GOES-R de satélites GOES comenzara con el lanzamiento esperado del GOES-R en 2012, con ABI y ABS como instrumentación esperada. El GOES-R y sus satélites hermanos iban a generar mejoras sustanciales en la precisión y el detalle del pronóstico al proporcionar nuevos productos operativos para los usuarios. [9] Cuatro años después, el número de bandas espectrales propuestas en el instrumento ABI aumentó a 16, cubriendo una franja de longitudes de onda visibles e infrarrojas . [10] En septiembre de 2006, la NOAA abandonó los planes para incluir el HES a bordo del GOES-R, citando la falta de pruebas suficientes y los sobrecostos importantes en el desarrollo delSistema Nacional de Satélites Ambientales Operacionales en Órbita Polar (NPOESS). [11] Aunque se esperaba que la serie GOES-R costara 6.200 millones de dólares en total, la mayor complejidad de los instrumentos, los supuestos de inflación revisados ​​y las reservas del programa llevaron a la Oficina de Responsabilidad del Gobierno a estimar un costo mucho mayor de 11.400 millones de dólares para el programa en 2006. [12]

Construcción

En diciembre de 2008, la NASA y la NOAA seleccionaron a Lockheed Martin Space Systems como contratista para la fabricación de los dos primeros satélites de la generación GOES-R, incluido el GOES-R, por un valor de contrato estimado en 1.090 millones de dólares. [13] La revisión preliminar del diseño se completó poco más de dos años después, [14] y la revisión crítica del diseño se completó en mayo de 2012. [15] La construcción del autobús satelital se contrató a Alliant Techsystems (ATK) y el trabajo comenzó poco después. y la estructura básica estará lista para pruebas en enero de 2013. [16]Los sensores de irradiancia extrema ultravioleta y de rayos X (EXIS) se convirtieron en los primeros instrumentos listos para la instalación del GOES-R en mayo de 2013, [17] mientras que el ABI estuvo listo para la integración en febrero de 2014; [18] Los módulos del sistema y la propulsión de la nave espacial se entregaron tres meses después, finalizando la fase de construcción inicial y permitiendo la integración y prueba completa de la nave espacial en las instalaciones de Lockheed Martin en Colorado . [19] El satélite fue luego transferido al Centro Espacial Kennedy el 22 de agosto de 2016 para someterse a pruebas adicionales y preparar la nave espacial para su lanzamiento. [20]

Diseño de naves espaciales

El GOES-16 y otros satélites de la generación GOES-R se basan en un derivado del bus de la nave espacial A2100 de Lockheed Martin capaz de soportar hasta 2.800 kg (6.200 lb) de masa seca con capacidades de potencia que superan los 4 kW hasta el final de la vida útil de la nave espacial. . [21] Con propulsor, el GOES-16 tenía una masa total de 5.192 kg (11.446 lb), con una masa seca de 2.857 kg (6.299 lb). La nave espacial tiene unas dimensiones de 6,1 m × 5,6 m × 3,9 m (20 pies × 18 pies × 13 pies). [22] El GOES-16 funciona con una matriz solar que contiene cinco paneles solares que se doblaron en el lanzamiento y se desplegaron después del despliegue. [23]El GOES-16 fue diseñado para tener una vida útil de 15 años, incluidos 10 años como satélite operativo y 5 años adicionales como respaldo para los sucesivos satélites GOES. El subsistema de comando y manejo de datos del GOES-16 se basa en el bus SpaceWire ; Se desarrolló una versión modificada del protocolo SpaceWire específicamente para GOES-16 como una medida de reducción de costos y riesgos, con el circuito integrado específico de la aplicación asociado que está siendo desarrollado por British Aerospace . El GOES Reliable Data Delivery Protocol (GRDDP) complementa las capacidades preexistentes de SpaceWire e incluye detección y recuperación de pérdida de paquetes . [21]Los instrumentos del satélite recopilan y transfieren datos de carga útil a la nave espacial a 10–100 Mbit / s. La estabilidad y precisión de la nave espacial se mantienen mediante varias ruedas de reacción , girómetros y un rastreador de estrellas . GOES-16 es también la primera nave espacial civil geoestacionaria en utilizar GPS para evaluar su órbita . Dicho equipo de calibración está destinado a establecer la posición del satélite dentro de un radio de 100 m (330 pies) con una confianza de 3σ . [24]

Instrumentos

Primeros datos publicados de los instrumentos GOES-16
GLM  - Datos GLM superpuestos a los datos de la banda 2 de ABI el 14 de febrero de 2017
EXIS  : gráfico de datos EXIS que muestra una erupción solar el 21 de enero de 2017
SUVI  - datos de las seis bandas espectrales de SUVI el 29 de enero de 2017
MAG  - gráfico de datos MAG el 22 de diciembre de 2016
SEISS  : gráfico de los flujos de electrones y protones de SEISS el 19 de enero de 2017

Frente a la tierra

El Advanced Baseline Imager (ABI) y el Geoestationary Lightning Mapper (GLM) conforman los instrumentos orientados hacia la Tierra o apuntando al nadir del GOES-16 . Estos se colocan en una plataforma estable con punta de precisión aislada del resto de la nave espacial. [25]

Generador de imágenes avanzado de línea de base (ABI)

El Advanced Baseline Imager (ABI) es el principal instrumento de generación de imágenes del GOES-16 y proporciona más del 65 por ciento de todos los productos de datos del GOES-16. Un radiómetro de imágenes pasivas multicanal , ABI toma imágenes de la Tierra con 16 bandas espectrales, incluidos dos canales visibles , cuatro canales de infrarrojo cercano y diez canales de infrarrojos . Las bandas individuales están optimizadas para diversos fenómenos atmosféricos, incluida la formación de nubes, el movimiento atmosférico, la convección , la temperatura de la superficie terrestre, la dinámica del océano, el flujo de agua, el fuego, el humo, las columnas de cenizas volcánicas , los aerosoles y la calidad del aire.y salud vegetativa. La banda visible "roja" 2 de ABI ( λ = 0,64 μm) tiene la resolución más alta entre las 16 bandas a 0,5 km (0,31 millas) por píxel. Las otras bandas de luz visible e infrarrojo cercano tienen una resolución de 1 km (0,62 mi), mientras que las bandas de infrarrojos tienen una resolución de 2 km (1,2 mi) por píxel. [26]

Los sensores del ABI están hechos de diferentes materiales dependiendo de la banda espectral, con silicio usado para sensores que operan en luz visible y telururo de mercurio cadmio usado para sensores operados en infrarrojo cercano e infrarrojo. [27] Una unidad electrónica ABI y una electrónica de control del enfriador criogénico complementan la unidad del sensor para alimentar el generador de imágenes y mantener el instrumento a temperaturas criogénicas ; [27] [28] toda la electrónica y la matriz de sensores son redundantes para garantizar la longevidad de la operación. [27] El desarrollo del ABI se contrató a Harris Corporation de Fort Wayne, Indiana . [26]Varias otras empresas participaron en el desarrollo y fabricación de ABI, incluidas BAE Systems , BEI Technologies, Babcock Corporation , DRS Technologies , L3 Technologies SSG-Tinsley y Northrop Grumman Space Technology . [29]

El ABI toma imágenes con tres extensiones geográficas diferentes, [26] y cada imagen se produce como una combinación de escaneos de imágenes estrechas cosidas de oeste a este realizadas por el instrumento. [30] En el modo de operación "flexible" predeterminado (modo de escaneo 3), el ABI produce imágenes de disco completo de la Tierra cada 15 minutos, con una resolución espacial de 0,5 a 2 km (0,31 a 1,24 mi). [27] [26] Sin embargo, la ABI también puede funcionar en modo de disco continuo (modo de exploración 4), en el que las imágenes de disco completo se graban cada 5 minutos. [27] [26] Las imágenes de disco completo se componen de 26 tiras de imagen, lo que lo hace más eficiente que el generador de imágenes GOES anterior, que se hizo con 1300 tiras de imagen. [31]El instrumento también toma imágenes de un área de 5.000 km × 3.000 km (3.100 mi × 1.900 mi) centrada en los Estados Unidos continentales cada cinco minutos con una resolución de 0,5 a 2 km (0,31 a 1,24 mi). Siempre que sea posible, el ABI también puede obtener imágenes de fenómenos de mesoescala en dos áreas seleccionadas de 1000 km × 1000 km (620 mi × 620 mi) cada 60 segundos con una resolución de 0,5 a 2 km (0,31 a 1,24 mi). [26] Los modos de escaneo variable hacen del GOES-16 el primer satélite GOES configurable en órbita. [31] Además, un difusor solar nuevo para GOES-16 permite la calibración de los datos de imágenes ABI. [27] El 2 de abril de 2019, el GOES-16 ABI se reconfiguró para usar el modo de escaneo 6 como predeterminado, lo que permite escaneos completos del disco cada 10 minutos. [32][33]

El ABI a bordo del GOES-16 representa una mejora significativa con respecto al generador de imágenes a bordo de los satélites anteriores del GOES. Las dieciséis bandas espectrales del ABI, a diferencia de las cinco de la generación anterior del GOES, representan un aumento de dos veces en la información espectral. Además, el ABI presenta una resolución espacial hasta cuatro veces mayor y una resolución temporal cinco veces mayor que el generador de imágenes GOES anterior. [34] El ABI es casi idéntica a la avanzada Himawari Imager (AHI) que se utiliza primero en la Agencia Meteorológica de Japón 's Himawari 8 , que se lanzó el 7 de octubre de 2014. [35]Los dos instrumentos comparten 15 de las mismas bandas espectrales y tienen una banda espectral única para cada instrumento, con el ABI con una banda de infrarrojo cercano de 1,37 μm para la detección de nubes cirros , mientras que el AHI utiliza una banda de 0,51 μm optimizada para la reflectancia alrededor de la parte verde. del espectro visible . [27] Al carecer de una banda explícita para la luz verde, se crean imágenes de color verdadero para ABI utilizando la combinación de las bandas visibles roja y azul de ABI junto con una banda verde sintetizada; la banda verde simulada se crea aplicando algoritmos basados ​​en MODIS y AHI en bandas espectrales ABI existentes. [36]

Bandas espectrales ABI
Bandaλ (μm)
Λ central (μm)		Espacio
entre píxeles (km)		ApodoClasificaciónFunción primariaFuente
10,45-0,490,471AzulVisibleAerosoles[37]
20,59-0,690,640,5rojoVisibleNubes[38]
30,846–0,8850,8651VegetarianoInfrarrojo cercanoVegetación[39]
41.371–1.3861.3782CirroInfrarrojo cercanoCirro[40]
51,58–1,641,611Hielo de nieveInfrarrojo cercanoDiscriminación de nieve / hielo, fase de nubes[41]
62.225–2.2752,252Tamaño de partícula de la nubeInfrarrojo cercanoTamaño de partícula de la nube, fase de la nube de nieve[42]
73,80–4,003,902Ventana de onda cortaInfrarrojoNiebla , estratos , fuego, vulcanismo[43]
85.77–6.66.192Vapor de agua troposférico de nivel superiorInfrarrojoVarias características atmosféricas[44]
96.75–7.156,952Vapor de agua troposférico de nivel medioInfrarrojoCaracterísticas del vapor de agua[45]
107.24–7.447.342Vapor de agua troposférico de nivel inferiorInfrarrojoCaracterísticas del vapor de agua[46]
118,3–8,78.52Fase de la cima de la nubeInfrarrojoFase de la cima de la nube[47]
129,42–9,89,612OzonoInfrarrojoOzono de columna total[48]
1310.1-10.610.352Ventana de onda larga infrarroja limpiaInfrarrojoNubes[49]
1410,8-11,611,22Ventana infrarroja de onda largaInfrarrojoNubes[50]
1511,8-12,812,32Ventana de onda larga infrarroja suciaInfrarrojoNubes[51]
dieciséis13,0-13,613,32CO
2 Infrarrojos de onda larga		InfrarrojoTemperatura del aire, nubes[52]

Mapeador de rayos geoestacionarios (GLM)

El mapeador geoestacionario de rayos (GLM) GOES-16 es un detector de infrarrojo cercano de un solo canal que monitorea la luz de corta duración emitida por los rayos . [53] En el mapeo de rayos, los datos GLM pueden usarse para alertar a los pronosticadores sobre incipientes condiciones meteorológicas severas, ya que las tormentas en desarrollo o los progenitores de tornados a menudo exhiben un aumento en la actividad de los rayos debido a la intensificación de las corrientes ascendentes ; [54] [55] [56] por extensión, dicha información también puede reducir las tasas de falsas alarmas de tormentas eléctricas severas y advertencias de tornados . [54] GOES-16 fue la primera nave espacial en llevar un mapeador de rayos en órbita geoestacionaria. [57]El GLM puede detectar rayos de nube a nube y de nube a tierra durante el día y la noche, complementando la detección de rayos en tierra . [53] [55] La sensibilidad de GLM da como resultado una tasa de detección de 70 a 90% de todos los rayos en su área de visualización. [58] La cámara es un 1372 × 1300 píxeles mirando CCD sensible a 777,4 nm de luz con una resolución espacial de 8 kilómetros (5,0 millas) en el nadir y 14 kilómetros (8,7 millas) cerca del borde del campo de visión-del instrumento , [54] resultando en una resolución espacial de aproximadamente 10 km (6.2 mi). [53] Se eligió la banda de 777,4 nm ya que los rayos tienen treslíneas espectrales que se originan a partir del oxígeno atómico centradas en 777,4 nm. [56] [59] La cobertura latitudinal del instrumento está limitada entre 52 ° N y 52 ° S. [60] Para limitar la interferencia de la luz no deseada, se colocan un filtro de bloqueo solar y un filtro de rechazo solar en la parte frontal de la apertura del instrumento. [56] El GLM puede tomar una imagen cada 2 ms, o 500  cuadros por segundo , con un enlace descendente de datos de 7,7 Mbit / s. [54] La información de GLM se utiliza para determinar la frecuencia, ubicación y extensión de los rayos. [53] Los datos del GLM se pueden mapear en tiempo real utilizando código abierto.software que también ha sido adaptado por el Servicio Meteorológico Nacional de los Estados Unidos [61] [62] El desarrollo del GLM fue contratado por el Centro de Tecnología Avanzada Lockheed Martin en Palo Alto, California . [54]

De forma imprevista durante el diseño del instrumento, GLM es capaz de detectar bólidos en la atmósfera y, por lo tanto, facilita las ciencias de los meteoros . [63]

De cara al sol

Los componentes del GOES-16 que miran al sol o apuntan al sol incluyen el EXIS y el SUVI, que están ubicados en una plataforma de apuntamiento solar (SPP) en el yugo del panel solar de la nave espacial ; el SPP rastrea el movimiento diario y estacional del sol en relación con el GOES-16, y también es compatible con los servicios de carga útil únicos del GOES-16. [25]

Sensores de irradiancia extrema ultravioleta y de rayos X (EXIS)

Los sensores de irradiancia extrema ultravioleta y de rayos X (EXIS) son un par de sensores que monitorean la irradiancia solar en la atmósfera superior de la Tierra. Al monitorear la irradiancia, EXIS puede detectar erupciones solares que pueden interrumpir las redes eléctricas , las comunicaciones y los sistemas de navegación en la Tierra y los satélites. La variabilidad en la irradiancia influye en las condiciones de la ionosfera y la termosfera . El Sensor Ultravioleta Extremo (EUVS) monitorea los cambios en la irradiancia ultravioleta extrema solar que dan forma a la variabilidad atmosférica superior, [64] con un rango de longitud de onda ultravioleta de 5-127 nm. [65] Los datos de EUVS pueden anticipar apagones de radio paracomunicaciones de alta frecuencia (HF) en latitudes bajas y la expansión de la termosfera, que puede inducir un mayor arrastre y degradar instrumentos en satélites en órbita terrestre baja . El componente del sensor de rayos X (XRS) de EXIS monitorea las erupciones solares a través de la irradiancia de rayos X , lo que permite la predicción de un evento de partículas solares . [64] El XRS detecta rayos X con longitudes de onda entre 0,05 y 0,8 nm. [65] Juntos, el instrumento EXIS pesa 30 kg (66 lb) y consume 40 W de energía. [64]

Generador de imágenes solar ultravioleta (SUVI)

El Solar Ultraviolet Imager (SUVI) es un telescopio ultravioleta a bordo del GOES-16 que produce imágenes de disco completo del sol en el rango ultravioleta extremo , sucediendo al antiguo instrumento GOES Solar X-ray Imager a bordo de generaciones anteriores de satélites GOES. Los objetivos de SUVI son localizar agujeros coronales , detectar y localizar erupciones solares, monitorear cambios que indican eyecciones de masa coronal , detectar regiones activas más allá del limbo este del Sol y analizar la complejidad de las regiones activas en el Sol. El telescopio está compuesto por seis bandas de longitudes de onda diferentes centradas entre 94-304  Å especializadas para diferentes características solares. [66] El generador de imágenes ultravioleta del GOES-16 es análogo alTelescopio de imágenes ultravioleta extrema en el Observatorio Solar y Heliosférico . [67]

Entorno espacial

GOES-16 cuenta con dos instrumentos, el magnetómetro (MAG) y la suite in situ del entorno espacial (SEISS), que proporcionan observaciones localizadas in situ de partículas de alta energía y campos magnéticos en órbita geoestacionaria. [25]

Magnetómetro (MAG)

El magnetómetro GOES-16 (MAG) es un magnetómetro de flujo triaxial que mide el campo magnético de la Tierra en las extensiones externas de la magnetosfera desde la órbita geoestacionaria. [68] MAG proporciona datos generales sobre la actividad geomagnética , que se pueden utilizar para detectar tormentas solares y validar la modelización del entorno espacial a gran escala; [69] Las partículas cargadas asociadas con la interacción del viento solar y la magnetosfera presentan peligros de radiación peligrosos para las naves espaciales y los vuelos espaciales tripulados. [70] El magnetómetro muestrea el campo magnético con una resolución de 0.016  nT.a una frecuencia de 2,5 Hz. [69] En GOES-16, MAG consta de dos sensores colocados en un brazo desplegable de 8 m (26 pies), que separa los instrumentos del cuerpo principal de la nave espacial para reducir la influencia de la propia firma magnética del satélite. El diseño triaxial permite la medición de los componentes vectoriales ortogonales del campo magnético de la Tierra. [24] El desarrollo del instrumento fue contratado por Lockheed Martin Advanced Technology Center con sede en Palo Alto, California . [69] Los componentes electrónicos y de sensores de MAG fueron construidos por Macintyre Electronic Design Associates, Inc. (MEDA) en Sterling, Virginia , mientras que el brazo desplegable fue construido por ATK enGoleta, California . [71]

Suite In-Situ de entorno espacial (SEISS)

Space Environment In-Situ Suite (SEISS) consta de cuatro sensores con una amplia variación en el campo de visión que monitorean los flujos de protones , electrones e iones pesados en la magnetosfera. [72] [25] [nota 1] La suite monitorea 27 canales de energía de electrones diferenciales y 32 canales de energía de protones diferenciales, un aumento sobre los seis canales de energía de electrones y 12 canales de energía de protones monitoreados por la generación anterior de satélites GOES-N. [24] El sensor energético de iones pesados ​​(EHIS) mide específicamente los flujos de iones pesados, incluidos los atrapados en la magnetosfera de la Tierra y las partículas originadas en el sol o en los rayos cósmicos.. Hay dos sensores de partículas magnetosféricas, bajo y alto (MPS-LO y MPS-HI, respectivamente) que miden los flujos de electrones y protones. MPS-LO mide el flujo de baja energía en un rango de 30  eV –30 keV; los electrones con estas energías pueden causar una carga involuntaria de la nave espacial, provocando una descarga electrostática o un arco a través de los componentes del GOES-16, lo que resulta en un daño significativo y permanente del hardware. [72] MPS-HI mide electrones de energía media a alta con energías de hasta 4 MeV y protones con energías de hasta 12 MeV. [74] Los electrones a estas energías penetran fácilmente en la nave espacial y pueden causar avería dieléctrica interna o daños por descarga. [72]El instrumento Sensor de Protones Solar y Galáctico (SGPS) incluido en SEISS mide protones energéticos de fuentes solares o galácticas que se encuentran en la magnetosfera. [72] Estos protones en grandes cantidades pueden causar efectos biológicos en los seres humanos a grandes altitudes, así como apagones de HF en las regiones polares. [75] El desarrollo de SEISS fue contratado por Assurance Technology Corporation en Carlisle, Massachusetts , y subcontratado a la Universidad de New Hampshire . [72] [76]

Perfil de lanzamiento y misión

El lanzamiento del GOES-R a bordo de un cohete Atlas V el 19 de noviembre de 2016

La NASA seleccionó el Atlas V 541 operado por United Launch Services como el vehículo de lanzamiento del GOES-R el 5 de abril de 2012, con una fecha de lanzamiento programada para octubre de 2015 desde el Complejo 41 de Lanzamiento Espacial de la Estación de la Fuerza Aérea de Cabo Cañaveral . En combinación con el subsiguiente GOES-S, se esperaba que las operaciones de lanzamiento costaran US $ 446 millones. [77] La fecha de lanzamiento se eligió relativamente pronto para mantener el funcionamiento de la constelación de satélites GOES a pesar de que solo hay un 48% de confianza en el cumplimiento de la fecha de lanzamiento de octubre de 2015; una auditoría de la Oficina del Inspector General del Departamento de Comercioen abril de 2013 destacó estas preocupaciones y proyectó un lanzamiento en febrero de 2016 que reduciría el estrés del desarrollo a costa de aumentar el riesgo de brechas en la cobertura satelital en caso de que fallaran los satélites operativos de respaldo. [78] Las dificultades con el software y el equipo de comunicaciones del GOES-R provocaron que el lanzamiento previsto se retrasara hasta principios de 2016, y el 15 de octubre de 2015, el lanzamiento se aplazó hasta el 13 de octubre de 2016. [79] A principios de octubre de 2016, el GOES-R se aseguró en preparación para el paso cercano del huracán Matthew y no sufrió ningún daño. [80] [81] Sin embargo, el vuelco de un sistema de tierrafurgoneta que aloja la nave espacial y el descubrimiento de una falla de propulsión en el cohete Atlas V, el mismo problema que había impedido el lanzamiento de WorldView-4 a principios de 2016, resultó en otro retraso de la ventana de lanzamiento hasta el 19 de noviembre de 2016. [82] [83]

El 18 de noviembre de 2016, la nave espacial GOES-R acoplada y el vehículo de lanzamiento Atlas V se trasladaron a la plataforma de lanzamiento en el Complejo de Lanzamiento Espacial 41. [84] [85] El GOES-R se lanzó el 19 de noviembre de 2016 a las 23:42  UTC ( 6:42 pm EST ) desde el Complejo 41 de Lanzamiento Espacial de la Estación de la Fuerza Aérea de Cabo Cañaveral a bordo de un cohete Atlas V. [86] [87] Un problema no revelado en la Cordillera Oriental y la verificación de una posible preocupación en otro cohete habían retrasado el lanzamiento una hora hacia el final de la ventana de lanzamiento del 19 de noviembre. [88] El Atlas V estaba en la configuración 541 con el número de cola AV-069 y fue administrado por United Launch Alliance.; [87] [nota 2] el lanzamiento fue el número 100 del programa de vehículos de lanzamiento fungibles evolucionados y el 138 del programa Atlas . [89] [88] El ascenso del Atlas V se dirigió ligeramente al sur del este sobre el Océano Atlántico . Después de la primera etapa del cohete, quemaduras adicionales en etapas posteriores dirigieron la nave espacial hacia la altitud necesaria para la órbita geosincrónica . La separación de la nave espacial del vehículo de lanzamiento se produjo sobre Indonesia aproximadamente 3,5 horas después del lanzamiento, [90] colocando al GOES-R en una órbita de transferencia geoestacionaria elíptica de baja inclinación con unaperigeo de 5.038 millas (8.108 km) y un apogeo de 21.926 millas (35.286 km). [87]

Luego, la nave espacial inició varias quemaduras utilizando sus propios sistemas de propulsión independientes para refinar su órbita y colocarla en la posición geoestacionaria prevista, con ocho días dedicados a aumentar su radio orbital y cuatro al ajuste fino orbital. [91] [92] Durante la primera quemadura correctiva, la armadura que sostenía la boquilla del motor principal se calentó a temperaturas anormalmente altas. Aunque se revisaron los límites de temperatura previos al vuelo excedidos, las cuatro quemaduras posteriores se limitaron a menos de 41 minutos cada una de duración por precaución, lo que la llevó a su órbita geoestacionaria preliminar diez días después del lanzamiento. [93] Al alcanzar la órbita geoestacionaria, el GOES-R fue redesignado como GOES-16., comenzando una fase de verificación y validación extendida de un año. [94] La nave espacial se colocó inicialmente en una posición de prueba no operativa a 89,5 ° W, [95] con GOES-13 y GOES-15 sirviendo como satélites meteorológicos operativos en las posiciones tradicionales GOES East y GOES West, respectivamente. [94] Inicialmente, los instrumentos se mantuvieron inactivos durante un período de 30 días para permitir la desgasificación y la eliminación de cualquier contaminante en la nave espacial. [93] Los primeros datos científicos del GOES-16 se recibieron del instrumento MAG el 22 de diciembre de 2016, [96]mientras que las primeras imágenes de ABI se recopilaron el 15 de enero de 2017 y se publicaron el 23 de enero de 2017. [97] El 25 de mayo de 2017, NOAA anunció que el GOES-16 ocuparía la posición del GOES East una vez que esté operativo, sucediendo al GOES-13. [98] El movimiento del GOES-16 a su posición operativa comenzó alrededor de las 13:30 UTC el 30 de noviembre de 2017, desplazándose alrededor de 1,41 ° por día hasta una longitud final de 75,2 ° W; Durante este tiempo, los instrumentos de la nave espacial se mantuvieron en modo de diagnóstico sin recopilación ni transmisión de datos. [99] GOES-16 alcanzó la posición GOES East el 11 de diciembre y, tras un período de calibración, reanudó la recopilación y transmisión de datos de instrumentos tres días después. [99] [100] El 18 de diciembre de 2017, el GOES-16 se declaró en pleno funcionamiento.[101]

Servicios únicos de carga útil y procesamiento de datos

La estación de adquisición de datos y comando de Wallops en Wallops Island, Virginia, sirve como el punto principal para la telemetría, el seguimiento y el comando del GOES-16.

Servicios de carga útil únicos

Además de su carga útil científica primaria, el GOES-16 también cuenta con el conjunto de servicios de carga útil única (UPS) que proporciona servicios de retransmisión de comunicaciones auxiliares a las operaciones primarias de la misión: [102]

  • GOES Rebroadcast (GRB): el enlace descendente del GOES-16 es manejado por el sistema GRB, que sirve como el relé principal de resolución completa y casi en tiempo real para los datos de los instrumentos del satélite. Los datos del instrumento se procesan como datos de Nivel 1b para todos los instrumentos y datos de Nivel 2 para el GLM. [nota 3] El GRB reemplaza al antiguo servicio GOES VARiable (GVAR) utilizado por las naves espaciales anteriores del GOES. La señal polarizada circular dual se centra dentro de la banda L a 1686,6 MHz y consta de dos flujos digitales de 15,5 Mbit / s para una velocidad de datos total de 31 Mbit / s. [103] [21]
  • Sistema de recopilación de datos (DCS): el GOES-16 también sirve como un satélite de retransmisión que retransmite observaciones ambientales terrestres in situ, generalmente desde ubicaciones remotas, a otros sitios receptores terrestres. El DCS GOES-16 admite 433 canales de plataforma de usuario con un rango de frecuencia de enlace descendente de 1679,70 a 1680,10 MHz. [102] [104]
  • Red de información meteorológica para administradores de emergencias (EMWIN): EMWIN transmite productos y otra información del Servicio Meteorológico Nacional de los Estados Unidos . EMWIN también se combina con el servicio de transmisión de información de alta velocidad (HRIT), que transmite imágenes GOES de baja resolución y productos seleccionados a terminales HRIT de usuarios ubicados de forma remota. [102]
  • Seguimiento asistido por satélite de búsqueda y rescate (SARSAT): un transpondedor SARSAT en el GOES-16 puede detectar señales de socorro y transmitirlas a terminales de usuarios locales para ayudar en la coordinación de las operaciones de rescate. Se puede acceder al transpondedor con una potencia de enlace ascendente relativamente baja de 32  dBm , lo que le permite detectar balizas de emergencia débiles. [102]

Sistema de tierra integrado y distribución de datos

Se diseñó especialmente un sistema terrestre integrado para la adquisición, el procesamiento y la difusión de datos para el GOES-16 y otros satélites de la generación GOES-R de la nave espacial GOES. La instalación de operaciones satelitales de la NOAA en Suitland, Maryland , sirve como punto de mando para las operaciones de la misión del GOES, mientras que la estación de adquisición de datos y comando de Wallops en la instalación de vuelo de Wallops en la isla de Wallops, Virginia , maneja la telemetría, el seguimiento, el comando y el comando del GOES-16. datos del instrumento. Una segunda estación en Fairmont, West Virginia , sirve como reserva consolidada designada para la instalación de Wallops. [105] [106] Las antenas de Wallops están diseñadas para soportar vientos sostenidos.de 110 mph (180 km / h) y ráfagas de hasta 150 mph (240 km / h), condiciones esperadas en un huracán de categoría 2 . [106] En conjunto, el sistema terrestre incluye 2.100 servidores y 3  PB de almacenamiento de datos; El procesamiento de datos está a cargo de 3.632  núcleos de procesador capaces de realizar 40 billones de operaciones de punto flotante por segundo . [105] En 2009, la NOAA contrató a la División de Sistemas de Comunicaciones Gubernamentales de Harris Corporation para el desarrollo del sistema terrestre GOES-R, con un valor de contrato estimado en 736 millones de dólares EE.UU. [107]Harris también recibió un contrato de US $ 130 millones para desarrollar el sistema de antenas terrestres, incluidas seis nuevas antenas transceptoras de gran apertura y actualizaciones a cuatro antenas existentes en la instalación de operaciones satelitales de la NOAA. [108] Para ayudar en la ingeniería de sistemas y herramientas de distribución de datos para el segmento terrestre, Boeing recibió un subcontrato de $ 55 millones. [109]

Además de GRB, al que puede acceder cualquier receptor calibrado, los datos del GOES también se distribuyen a través de otros canales. El Servicio Meteorológico Nacional recibe datos directamente del GOES-16 a través de la interfaz del Sistema de procesamiento interactivo meteorológico avanzado (AWIPS), que integra datos meteorológicos e hidrológicos con los sistemas de emisión de alertas y pronósticos de la agencia . Los datos del GOES-16 en tiempo real están disponibles a través del sistema de Distribución y Acceso de Productos (PDA), mientras que los datos archivados se almacenan en el Sistema Integral de Administración de Datos de Arreglos Grandes (CLASS). [106]

Campo de pruebas GOES-R

Institutos Cooperativos GOES-R

El campo de pruebas GOES-R se estableció en 2008 como una colaboración entre la oficina del programa de la serie GOES-R y varios centros de la NOAA y la NASA para preparar a los pronosticadores y otros intereses para los nuevos productos que estarían disponibles con la generación meteorológica del GOES-R. satélites. [110] [111] [112] El campo de pruebas tecnológicas abordó las recomendaciones del Consejo Nacional de Investigación en 2000 para que la NOAA desarrolle equipos que demuestren el alcance de nuevos sensores como los del GOES-16 en conjunto con el diseño de instrumentos. [113] El programa centrado en AWIPS se diseñó para permitir la evaluación y el desarrollo de productos GOES-R simulados y brindar capacitación a los pronosticadores. [110]Los productos experimentales se basaron en datos tanto contemporáneos como sintéticos. [112] Los primeros seis años de 2008 a 2014 se dedicaron principalmente al desarrollo de algoritmos, diseño de simulación, desarrollo de ayuda para la toma de decisiones y pruebas de extremo a extremo , mientras que los años siguientes hasta el lanzamiento de la nave espacial se ocuparían principalmente de adaptar los productos a los comentarios de los usuarios. . [114]

Los participantes en el programa de campo de pruebas se clasificaron como desarrolladores, los que desarrollan los algoritmos satelitales y los materiales de capacitación para los productos del GOES-R, o los usuarios, los destinatarios de esos productos. Los tres desarrolladores principales del programa fueron el Instituto Cooperativo de Estudios de Satélites Meteorológicos (CIMSS) y la Rama de Productos de Satélites Avanzados (ASPB) de la Universidad de Wisconsin en Madison, Wisconsin ; el Instituto Cooperativo de Investigación en la Atmósfera (CIRA) y la Rama de Meteorología Regional y de Mesoescala (RAMMB) de la Universidad Estatal de Colorado en Fort Collins, CO ; y el Centro de Transición e Investigación de Predicciones a Corto Plazo de la NASA (NASA SPoRT) enHuntsville, Alabama . [113] El banco de pruebas y las demostraciones de tecnología del GOES-R se centraron en una variedad de aplicaciones, incluida la estimación de la intensidad de los ciclones tropicales , [115] el desarrollo de tormentas severas , [116] la aviación y la calidad del aire . [117]

Ver también

  • Cospas-Sarsat
  • Satélite de observación de la tierra
  • Órbita geoestacionaria
  • Satélite medioambiental operacional geoestacionario
  • Sensores remotos
  • Centro de predicción del clima espacial
  • Centro de predicción de tormentas
  • Satélite meteorológico

Notas

  1. ^ Un ion pesado es un ion con una masa mayor que el helio-4 . [73]
  2. ^ Los dígitos de la configuración 541 indican undiámetro de carenado de carga útil de 5 m (16 pies), 4  propulsores de cohetes sólidos AJ-60A que complementan la primera etapa del Atlas Vy 1 motor en laetapa superior Centaur del Atlas V. [87 ]
  3. ^ El nivel 1a se refiere a datos de instrumentos reconstruidos y sin procesar a resolución completa, referenciados en el tiempo y anotados con información auxiliar, incluidos los coeficientes de calibración geométrica y radiométrica y los parámetros de georreferenciación. Los datos de nivel 1b son datos de nivel 1A que se han procesado en unidades de sensor. Los datos del nivel 2 incluyen variables geofísicas derivadas con la misma resolución y ubicación que los datos de origen del nivel 1.

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Atribuciones

  • Dominio publico Este artículo incorpora  material de dominio público del documento de la Administración Nacional de Aeronáutica y del Espacio : "Niveles de procesamiento de datos" .
  • Dominio publico Este artículo incorpora  material de dominio público del documento de la Administración Nacional de Aeronáutica y del Espacio : "Instrumentos: Advanced Baseline Imager (ABI)" .

enlaces externos

  • Sitio web oficial
  • Campo de pruebas del satélite GOES-R

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