El Orbiting Carbon Observatory ( OCO ) es una NASA misión de satélite destinado a proporcionar observaciones espaciales globales de la atmósfera de dióxido de carbono ( CO
2). La nave espacial original se perdió en un lanzamiento fallido el 24 de febrero de 2009, cuando el carenado de carga útil del cohete Taurus que lo transportaba no se separó durante el ascenso. [3] La masa añadida del carenado impidió que el satélite alcanzara la órbita . [4] Posteriormente, volvió a entrar en la atmósfera y se estrelló contra el Océano Índico cerca de la Antártida . [5] [6] El satélite de reemplazo, Orbiting Carbon Observatory-2 , fue lanzado el 2 de julio de 2014 a bordo de un cohete Delta II . [7] [8] ElOrbitando carbono Observatorio-3 , una carga útil autónomo construido a partir de la llanta de repuesto OCO-2 instrumentos de vuelo, se instaló en la Estación Espacial Internacional 's Kibō instalación expuesta en de mayo de 2019. [9]
Tipo de misión | Climatología |
---|---|
Operador | NASA |
Duración de la misión | Lanzamiento fallido 2 años (planeado) |
Propiedades de la nave espacial | |
Autobús | LEOStar-2 |
Fabricante | Ciencias orbitales [1] |
Masa de lanzamiento | 530 kg (1170 libras) [1] |
Masa de carga útil | 150 kg (330 libras) [1] |
Dimensiones | Guardado: 2,3 × 1,4 m (7,5 × 4,6 pies) [1] |
Energía | 786 W [1] |
Inicio de la misión | |
Fecha de lanzamiento | 24 de febrero de 2009, 09:55:31 UTC [2] |
Cohete | Tauro-XL 3110 (T8) |
Sitio de lanzamiento | Vandenberg , LC-576E |
Contratista | Ciencias Orbitales |
Parámetros orbitales | |
Sistema de referencia | Geocéntrico |
Régimen | Sincrónico con el sol |
Descripción de la misión
Las mediciones de OCO están diseñadas para ser lo suficientemente precisas como para mostrar por primera vez la distribución geográfica de las fuentes y sumideros de dióxido de carbono a escala regional. [10] Los datos están previstos para mejorar la comprensión del ciclo global del carbono , los procesos naturales y las actividades humanas que influyen en la abundancia y distribución de los gases de efecto invernadero . Se espera que esta mejor comprensión permita pronósticos más confiables de cambios futuros en la abundancia y distribución de dióxido de carbono en la atmósfera y el efecto que estos cambios pueden tener en el clima de la Tierra .
La nave espacial OCO fue proporcionada por Orbital Sciences Corporation . [11] Durante su misión de dos años, OCO volará en una órbita casi polar que permite al instrumento observar la mayor parte de la superficie de la Tierra al menos una vez cada dieciséis días. Está destinado a volar en formación suelta con una serie de otros satélites que orbitan la Tierra conocidos como la observación de la Tierra del sistema de la tarde de la constelación, o la A-tren . Esta formación de vuelo coordinada estaba destinada a permitir a los investigadores correlacionar los datos OCO con los datos adquiridos por otros instrumentos en otras naves espaciales. En particular, a los científicos de la Tierra les gustaría comparar los datos de OCO con mediciones casi simultáneas adquiridas por el instrumento Atmospheric Infrared Sounder (AIRS) a bordo del satélite Aqua de la NASA y datos terrestres de la Red de Observación de Columnas de Carbono Total (TCCON). La alineación con el tren A exige una ventana de lanzamiento particularmente corta de 30 segundos. [12]
El costo original de la misión fue de 280 millones de dólares . [13] Fue patrocinado por el Programa Pathfinder de Ciencias del Sistema Terrestre de la NASA. [14] El Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA en Pasadena, California , administra OCO para la Dirección de Misiones Científicas de la NASA.
Tecnología
El satélite llevará un único instrumento diseñado para realizar las mediciones más precisas de dióxido de carbono atmosférico jamás realizadas desde el espacio. El instrumento consta de tres espectrómetros paralelos de alta resolución , integrados en una estructura común y alimentados por un telescopio común . Los espectrómetros realizarán mediciones simultáneas de la absorción de dióxido de carbono y oxígeno molecular de la luz solar reflejada en el mismo lugar de la superficie de la Tierra cuando se ve en la parte del infrarrojo cercano del espectro electromagnético , invisible para el ojo humano.
A medida que la luz solar atraviesa la atmósfera de la Tierra y se refleja desde la superficie de la Tierra, las moléculas de los gases atmosféricos absorben colores de luz muy específicos. Si la luz se divide en un arco iris de colores, llamado espectro , los colores específicos absorbidos por cada gas aparecen como líneas oscuras. Los diferentes gases absorben diferentes colores, por lo que el patrón de líneas de absorción proporciona una "huella digital" espectral reveladora para esa molécula. Los espectrómetros de OCO fueron diseñados para detectar estas huellas moleculares.
Cada uno de los tres espectrómetros se ajustó para medir la absorción en una gama específica de colores. Cada uno de estos rangos incluye docenas de líneas de absorción oscuras producidas por dióxido de carbono u oxígeno molecular. La cantidad de luz absorbida en cada línea espectral aumenta con el número de moléculas a lo largo del camino óptico. Los espectrómetros de OCO miden la fracción de luz absorbida en cada una de estas líneas con muy alta precisión. Luego, esta información se analizaría para determinar el número de moléculas a lo largo del camino entre la parte superior de la atmósfera y la superficie.
Si la cantidad de dióxido de carbono varía de un lugar a otro, la cantidad de absorción también variará. Para resolver estas variaciones, el instrumento del observatorio registrará una imagen del espectro producido por cada espectrómetro tres veces por segundo mientras el satélite sobrevuela la superficie a más de cuatro millas por segundo. Esta información luego se transmitiría al suelo, donde las concentraciones de dióxido de carbono se recuperarían en cuatro huellas separadas para cada imagen recopilada. Estas estimaciones de concentración de dióxido de carbono que varían espacialmente se analizarían luego utilizando modelos de transporte global, como los que se usan para la predicción del clima, para inferir la ubicación de las fuentes y sumideros de dióxido de carbono. [15]
El instrumento OCO fue desarrollado por Hamilton Sundstrand Sensor Systems en Pomona, California , y el Laboratorio de Propulsión a Chorro . [dieciséis]
Lanzamiento original
El satélite se lanzó originalmente desde la Base de la Fuerza Aérea Vandenberg en California en un cohete Taurus XL dedicado. Sin embargo, el carenado de la carga útil, una cubierta en forma de concha de almeja que protege el satélite durante el lanzamiento, aparentemente no se separó de la nave espacial. "No hemos tenido un lanzamiento exitoso esta noche y no podremos tener una misión OCO exitosa", dijo el comentarista de la NASA George Diller. [17]
- Fecha: 24 de febrero de 2009, 09:55:31 UTC [2]
- Vehículo de lanzamiento: Orbital Sciences , Taurus-XL
- Lugar de lanzamiento: Base de la Fuerza Aérea Vandenberg , Complejo de Lanzamiento 576-E
El lanzamiento de OCO falló porque el carenado de carga útil del lanzador Taurus-XL no se separó. Un carenado de carga útil es una cubierta en forma de concha que encierra y protege una carga útil en la plataforma y durante el vuelo temprano. Los carenados son un componente estándar de los vehículos de lanzamiento desechables, y siempre se desechan tan pronto como sea posible después de que un cohete haya subido lo suficiente como para que el calentamiento debido a la fricción del aire ya no corra el riesgo de dañar la carga útil. En este vuelo, el carenado debería haberse descartado varios segundos después del encendido de la Etapa 2. La masa extra del carenado no fue un factor significativo durante el vuelo de las etapas inferiores más grandes, pero impidió que la relativamente pequeña Etapa 3 agregara suficiente velocidad para alcanzar la órbita, por lo que la trayectoria balística suborbital resultante llevó la carga útil al océano. cerca de la Antártida, 17 minutos después del despegue. [18] Los investigadores de la NASA determinaron más tarde que la causa de la falla del lanzamiento fueron los materiales defectuosos proporcionados por el fabricante de aluminio Sapa Profiles . [19]
Re-vuelo
Tres días después del lanzamiento fallido de febrero de 2009, el equipo científico de OCO envió a la sede de la NASA una propuesta para construir y lanzar una copia de OCO a fines de 2011. [20] El 1 de febrero de 2010, la solicitud de presupuesto de la NASA para el año fiscal 2011 incluyó $ 170 millones para que la NASA desarrollar y volar un reemplazo para el Observatorio Orbital de Carbono: OCO-2. [21]
La NASA, en 2010, inicialmente seleccionó Orbital Sciences para lanzar el reemplazo en febrero de 2013 en un Taurus XL 3110 de la Base de la Fuerza Aérea Vandenberg en California. [22] El lanzamiento del satélite Glory tuvo lugar el 4 de marzo de 2011 y terminó en fracaso, como OCO. Luego, en febrero de 2012, tanto la NASA como Orbital Sciences llegaron a un acuerdo para rescindir el contrato de lanzamiento. [23]
El lanzamiento de OCO-2 estaba inicialmente programado para el 1 de julio de 2014 a las 09:56 UTC a bordo de un cohete Delta II , aunque ese lanzamiento se eliminó a los 46 segundos en el reloj de cuenta regresiva debido a una válvula defectuosa en el sistema de supresión de agua que se utiliza para fluir. agua en la plataforma de lanzamiento para amortiguar la energía acústica durante el lanzamiento. El cohete se lanzó el 2 de julio al mismo tiempo. [7]
Investigación de la NASA
Los investigadores del Programa de Servicios de Lanzamiento de la NASA (LSP) han determinado la causa fundamental técnica de las fallas de lanzamiento del Taurus XL de las misiones Orbiting Carbon Observatory (OCO) y Glory de la NASA en 2009 y 2011, respectivamente: materiales defectuosos proporcionados por el fabricante de aluminio, Sapa Profiles, Inc. (SPI). La investigación técnica de LSP condujo a la participación de la Oficina del Inspector General de la NASA y el Departamento de Justicia de los Estados Unidos (DOJ). Los esfuerzos del DOJ, que se hicieron públicos recientemente, dieron como resultado la resolución de cargos penales y supuestos reclamos civiles contra SPI, y su acuerdo de pagar $ 46 millones al gobierno de los Estados Unidos y otros clientes comerciales. Esto se relaciona con un esquema de 19 años que incluyó la falsificación de miles de certificaciones para extrusiones de aluminio para cientos de clientes. [24]
El 24 de febrero de 2009, un cohete Taurus XL (Taurus T8) que transportaba el satélite Orbiting Carbon Observatory (OCO) de la NASA no pudo alcanzar la órbita. La misión Taurus T8 falló porque el carenado de la carga útil no se separó durante el ascenso, lo que provocó que el cohete no perdiera peso. Como resultado del peso adicional, el cohete Taurus no pudo alcanzar la velocidad orbital, lo que resultó en una pérdida total de la misión. El 4 de marzo de 2011, otro cohete Taurus (Taurus T9) que transportaba el satélite científico Glory de la NASA no pudo alcanzar la órbita. La misión Taurus T9 también concluyó en una falla en la separación del carenado de la carga útil. Las misiones Taurus T8 y T9 volvieron a entrar en la atmósfera terrestre, lo que provocó la ruptura y / o quemado del cohete y el satélite, y cualquier pieza superviviente se habría dispersado en el Océano Pacífico cerca de la Antártida. El costo combinado de ambas misiones fallidas superó los $ 700 millones. El propósito de este documento es proporcionar un resumen de alto nivel de los hallazgos actualizados de la NASA relacionados con la causa de ambos contratiempos.
Los cohetes Taurus T8 y T9 utilizaron carenados de carga útil de 63 pulgadas de diámetro para cubrir y proteger la nave espacial durante las operaciones terrestres y el lanzamiento. Las mitades del carenado de carga útil están unidas estructuralmente y unidas al cohete mediante juntas frangibles. Una junta frangible es un sistema de separación estructural que se inicia mediante artillería. El inicio de la artillería hace que el ligamento de la extrusión de la articulación frangible se fracture, lo que permite que las dos mitades del carenado de carga útil se separen y luego se desechen del cohete Taurus. Las juntas frangibles para T8 y T9 se fabricaron y ensamblaron juntas, al mismo tiempo. Las extrusiones de juntas frangibles T8 y T9 fueron fabricadas por Sapa Profiles, Inc. (SPI) en su planta Technical Dynamics Aluminium (TDA), en Portland, Oregon. [25]
Ver también
- Glory (satélite) : también se perdió en un lanzamiento fallido cuando el carenado de carga útil del cohete Taurus que lo transportaba no se separó durante el ascenso.
- Satélite de observación de gases de efecto invernadero
- Observatorio Orbital de Carbono 3
Referencias
Este artículo incorpora material de dominio público de sitios web o documentos de la Administración Nacional de Aeronáutica y del Espacio .
- ↑ a b c d e Parkinson, Claire L .; Ward, Alan; King, Michael D., eds. (2006). "Observatorio de carbono en órbita" (PDF) . Manual de referencia de ciencias de la tierra . NASA. págs. 199–203 . Consultado el 14 de mayo de 2015 .
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( ayuda ) - ^ Heiney, Anna (24 de febrero de 2009). "Cobertura de lanzamiento de OCO" . NASA.
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El observatorio tiene solo una oportunidad de 30 segundos para lanzarse. El tiempo tiene que ser tan preciso porque OCO-2 se unirá al A-Train, una constelación de otros cinco satélites internacionales de observación de la Tierra que vuelan muy juntos para realizar mediciones casi simultáneas de nuestro planeta. Lanzarse unos segundos antes o tarde evitará que se una a la pista de órbita correcta.
- ^ Amos, Jonathan (24 de febrero de 2009). "Si no golpea 'cazador de CO2 de la NASA ' " . BBC News . Consultado el 24 de febrero de 2009 .
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enlaces externos
- Sitio web del Observatorio Orbital del Carbono de la NASA / JPL
- Página de OCO de la División de Ciencias de JPL
- Video de UStream sobre la misión OCO