El QuikSCAT ( Quick Scatterometer ) de la NASA era un satélite de observación de la Tierra que llevaba el dispersómetro SeaWinds . Su misión principal era medir la velocidad y dirección del viento en la superficie sobre los océanos globales libres de hielo a través de su efecto sobre las olas del agua . Las observaciones de QuikSCAT tuvieron una amplia gama de aplicaciones y contribuyeron a estudios climatológicos, pronóstico del tiempo, meteorología, investigación oceanográfica, seguridad marina, pesca comercial, seguimiento de grandes icebergs y estudios de hielo terrestre y marino, entre otros. Este dispersómetro SeaWinds se conoce como dispersómetro QuikSCAT para distinguirlo del dispersómetro SeaWinds casi idéntico que vuela en el satélite ADEOS-2 .
QuikSCAT se lanzó el 19 de junio de 1999 con un requisito de misión inicial de 3 años. QuikSCAT fue una misión de "recuperación rápida" que reemplazó al Scatterómetro de la NASA (NSCAT), que falló prematuramente en junio de 1997 después de sólo 9,5 meses de funcionamiento. Sin embargo, QuikSCAT superó con creces estas expectativas de diseño y continuó funcionando durante más de una década antes de que una falla en el rodamiento del motor de su antena terminara con las capacidades de QuikSCAT para determinar información útil sobre el viento en la superficie el 23 de noviembre de 2009. El registro de datos geofísicos de QuikSCAT abarca desde el 19 de julio de 1999 hasta 21 de noviembre de 2009. Si bien el plato no pudo girar después de esta fecha, sus capacidades de radar permanecieron completamente intactas. Continuó funcionando en este modo hasta la finalización total de la misión el 2 de octubre de 2018. Los datos de este modo de misión se utilizaron para mejorar la precisión de otros conjuntos de datos de viento en superficie de satélite mediante la intercalibración de otros dispersómetros de banda Ku.
QuikSCAT midió los vientos en franjas de medición de 1.800 km de ancho centradas en la trayectoria terrestre del satélite sin espacio en el nadir, como ocurre con los dispersómetros de haz en abanico como el NSCAT. Debido a su amplia franja y la falta de espacios en la franja, QuikSCAT pudo recopilar al menos una medición vectorial del viento en el 93% de los océanos del mundo cada día. Esto mejoró significativamente con respecto a la cobertura del 77% proporcionada por NSCAT. Cada día, QuikSCAT registró más de 400.000 mediciones de la velocidad y dirección del viento. Esto supone cientos de veces más mediciones del viento en superficie que las que se recogen habitualmente desde barcos y boyas.
QuikSCAT proporcionó mediciones de la velocidad y dirección del viento referidas a 10 metros sobre la superficie del mar con una resolución espacial de 25 km. La información sobre el viento no se puede recuperar dentro de 15 a 30 km de la costa o en presencia de hielo marino. La precipitación generalmente degrada la precisión de la medición del viento, [1] aunque todavía se puede obtener información útil sobre el viento y la lluvia en ciclones tropicales y de latitudes medias para fines de seguimiento. [2] Además de medir los vientos superficiales sobre el océano, los dispersómetros como QuikSCAT también pueden proporcionar información sobre la cobertura fraccionaria del hielo marino, rastrear grandes icebergs (>5 km de longitud), diferenciar tipos de hielo y nieve, y detectar la Línea de congelación-descongelación en las regiones polares.
Si bien la antena parabólica giratoria ya no puede girar como está diseñada, el resto del instrumento sigue funcionando y las capacidades de transmisión de datos permanecen intactas, aunque no puede determinar el vector del viento en la superficie. Sin embargo, aún puede medir la retrodispersión del radar en un ángulo de acimut fijo. QuikSCAT se está utilizando en este modo reducido para realizar una calibración cruzada de otros dispersómetros con la esperanza de proporcionar conjuntos de datos de viento en superficie consistentes y a largo plazo sobre múltiples plataformas de dispersómetros en órbita, incluido el dispersómetro avanzado operativo de la Organización Europea para la Explotación de Satélites Meteorológicos (EUMETSAT). (ASCAT) en MetOp-A y MetOp-B , el dispersómetro Oceansat-2 de la India operado por la Organización de Investigación Espacial de la India (ISRO) y el dispersómetro HaiYang-2A (HY-2A) de China operado por el Servicio Nacional de Aplicaciones Oceánicas por Satélite de China, como así como futuras misiones de dispersómetro de la NASA en desarrollo. En 2011, un panel de revisión senior de la NASA respaldó la continuación de la misión QuikSCAT con estos objetivos modificados hasta 2018. QuikSCAT fue declarado completamente fuera de servicio el 2 de octubre de 2018.
SeaWinds utilizó una antena parabólica giratoria con dos haces puntuales que barren en un patrón circular. La antena consta de un plato giratorio de 1 metro de diámetro que produce dos haces puntuales que se desplazan en un patrón circular. [3] Irradia pulsos de microondas de 110 W a una frecuencia de repetición de pulsos (PRF) de 189 Hz. QuikSCAT opera a una frecuencia de 13,4 GHz, que se encuentra en la banda Ku de frecuencias de microondas. A esta frecuencia, la atmósfera es mayoritariamente transparente a las nubes que no precipitan y a los aerosoles, aunque la lluvia produce una alteración importante de la señal. [4]
La nave espacial se encuentra en una órbita sincrónica con el Sol , con tiempos de cruce ecuatorial de franjas ascendentes alrededor de las 06:00 LST ±30 minutos. A lo largo del ecuador, franjas consecutivas están separadas por 2.800 km. QuikSCAT orbita la Tierra a una altitud de 802 km y a una velocidad de unos 7 km por segundo.
Los dispersómetros como QuikSCAT emiten pulsos de radiación de microondas de baja potencia y miden la potencia reflejada hacia su antena receptora desde la superficie del mar azotada por el viento. La gravedad y las ondas capilares en la superficie del mar causadas por el viento reflejan o retrodispersan la energía emitida por el radar del dispersómetro principalmente mediante una condición de resonancia de Bragg . Las longitudes de onda de estas ondas son de aproximadamente 1 cm y normalmente están en equilibrio con el viento local en la superficie. Sobre las superficies del agua, la retrodispersión de las microondas está altamente correlacionada con la velocidad y dirección del viento en la superficie. La longitud de onda particular de las ondas superficiales está determinada por la longitud de onda de la radiación de microondas emitida por el radar del dispersómetro.
QuikSCAT consiste en un radar de microondas activo que infiere los vientos superficiales a partir de la rugosidad de la superficie del mar basándose en mediciones de la sección transversal de retrodispersión del radar, denotada como σ 0 . σ 0 varía con la velocidad y dirección del viento en la superficie en relación con el acimut de la antena, el ángulo de incidencia, la polarización y la frecuencia del radar. QuikSCAT utiliza una antena de escaneo cónico de doble haz que toma muestras de toda la gama de ángulos de acimut durante cada revolución de la antena. Las mediciones de retrodispersión se obtienen en ángulos de incidencia fijos de 46° y 54°, proporcionando hasta cuatro vistas de cada región de la superficie en diferentes ángulos de incidencia.
El procesamiento estándar de las mediciones QuikSCAT produce una resolución espacial de unos 25 km. También se logra una resolución espacial más alta de 12,5 km mediante un procesamiento especial, pero tiene mucho más ruido de medición. También se produce una resolución espacial aún mayor de 5 km, pero sólo para regiones limitadas y casos especiales.
Las observaciones σ 0 están calibradas según la velocidad y dirección del viento a una altura de referencia de 10 metros sobre la superficie del mar.
En 1996, se lanzó el dispersómetro de la NASA (NSCAT) a bordo del satélite japonés avanzado de observación de la Tierra ( ADEOS-1 ). Este satélite fue diseñado para registrar los vientos superficiales sobre el agua en todo el mundo durante varios años. Sin embargo, un fracaso inesperado en 1997 provocó la terminación anticipada del proyecto NSCAT. Después de esta misión brevemente exitosa, la NASA comenzó a construir un nuevo satélite para reemplazar el fallido. Planeaban construirlo y prepararlo para su lanzamiento lo antes posible para limitar la brecha de datos entre los dos satélites. [5] En sólo 12 meses, el satélite Quick Scatterometer (QuikSCAT) se construyó y estuvo listo para ser lanzado, más rápido que cualquier otra misión de la NASA desde la década de 1950. [6]
El proyecto QuikSCAT tenía un presupuesto original de 93 millones de dólares, incluido el satélite físico, el cohete de lanzamiento y el apoyo continuo a su misión científica. [7] Una serie de fallos de cohetes en noviembre de 1998 dejaron en tierra la flota de lanzadores Titan (familia de cohetes) , retrasó el lanzamiento de QuikSCAT y añadió 5 millones de dólares a este coste inicial. [7]
El satélite llevaba un nuevo instrumento, el dispersómetro SeaWinds. El instrumento SeaWinds, un sistema de radar de microondas especializado, midió tanto la velocidad como la dirección de los vientos cerca de la superficie del océano. Utilizó dos radares y una antena giratoria para registrar datos en nueve décimas partes de los océanos del mundo en un solo día. Registró aproximadamente cuatrocientas mil mediciones de viento diarias, cada una de las cuales cubría un área de 1.800 kilómetros (1.100 millas) de ancho. [6] Jet Propulsion Laboratory y el equipo NSCAT gestionaron conjuntamente el proyecto de construcción del satélite en el Goddard Space Flight Center . Ball Aerospace & Technologies Corp. suministró los materiales para construir el satélite.
Debido al tiempo récord de construcción, los ingenieros que trabajaron en el proyecto recibieron el American Electronics Achievement Award. Esto sólo se logró gracias al nuevo tipo de contrato realizado específicamente para este satélite. En lugar del año habitual para seleccionar un contrato e iniciar el desarrollo, se limitó a un mes. [8]
El satélite recién construido se lanzaría en un cohete Titan II desde la Base de la Fuerza Aérea Vandenberg en California. El cohete despegó a las 7:15 pm PDT del 19 de junio de 1999. Aproximadamente dos minutos y treinta segundos después del lanzamiento, el primer motor se apagó y el segundo se encendió mientras avanzaba sobre la península de Baja California . Un minuto después, la nariz cónica, en la parte superior del cohete, se separó en dos partes. Dieciséis segundos después, el cohete fue reorientado para proteger el satélite del sol. Durante los siguientes 48 minutos, las dos naves volaron sobre la Antártida y luego sobre Madagascar, donde el cohete alcanzó la altitud deseada de 500 millas (800 km). [9]
59 minutos después del lanzamiento, el satélite se separó del cohete y fue empujado a su órbita circular alrededor de la Tierra. Poco después, se desplegaron los paneles solares y se estableció la conexión con el satélite a las 8:32 pm PDT con una estación de seguimiento en Noruega. Durante las siguientes dos semanas, el transbordador utilizó ráfagas de su motor para afinar su ubicación y corregir su rumbo al movimiento deseado. El 7 de julio, dieciocho días después del despegue, se encendió el dispersómetro y un equipo de 12 personas realizó revisiones detalladas del funcionamiento del QuikSCAT. Un mes después de entrar en órbita, el equipo completó las comprobaciones y QuikSCAT comenzó a recopilar y transmitir mediciones de retrodispersión. [9]
Muchos centros operativos de predicción numérica del tiempo comenzaron a asimilar los datos de QuikSCAT a principios de 2002, y las evaluaciones preliminares indicaron un impacto positivo. [10] Los Centros Nacionales de Predicción Ambiental (NCEP) de EE. UU. y el Centro Europeo de Pronósticos Meteorológicos a Plazo Medio (ECMWF) abrieron el camino al iniciar la asimilación de los vientos QuikSCAT a partir, respectivamente, del 13 de enero de 2002 y el 22 de enero de 2002. Superficie QuikSCAT Los vientos fueron una herramienta importante para el análisis y el pronóstico en el Centro Nacional de Huracanes de EE. UU. desde que estuvieron disponibles en tiempo casi real en 2000. [11]
Los campos de viento QuikSCAT también se utilizaron como herramienta en el análisis y pronóstico de ciclones extratropicales y clima marítimo fuera de los trópicos en el Centro de Predicción Oceánica de EE. UU . [12] y el Servicio Meteorológico Nacional de EE. UU . [10] [13]
También se proporcionaron datos en tiempo real sobre la mayoría de los océanos globales libres de hielo, incluidas regiones del océano tradicionalmente escasas de datos donde existen pocas observaciones, como en el Océano Austral y el Océano Pacífico tropical oriental.
Las observaciones QuikSCAT se proporcionan a estos usuarios operativos en tiempo casi real (NRT) en forma binaria universal para la representación de datos meteorológicos (BUFR) por la Administración Nacional Oceánica y Atmosférica/Servicio Nacional de Información, Datos y Satélites Ambientales (NOAA). /NESDIS) . [14] El objetivo de latencia de datos es de 3 horas y casi todos los datos están disponibles dentro de las 3,5 horas posteriores a la medición. Para cumplir con estos requisitos, los algoritmos de procesamiento de datos QuikSCAT NRT combinan las mediciones de retrodispersión de grano más fino en menos compuestos que los algoritmos de datos científicos. Por lo demás, los algoritmos de procesamiento de QuikSCAT NRT son idénticos a los algoritmos de datos científicos.
Las aplicaciones de QuikSCAT en el análisis y pronóstico operativo de ciclones tropicales en el Centro Nacional de Huracanes incluyen la identificación y localización del centro de ciclones tropicales , la estimación de su intensidad y el análisis de los radios del viento. [2] [11] La capacidad del dispersómetro para registrar las velocidades del viento en la superficie permite a los meteorólogos determinar si se está formando un área de baja presión y mejorar la capacidad de predecir cambios repentinos en la estructura y la fuerza.
El primer ciclón tropical capturado por el instrumento SeaWinds fue el tifón Olga en la cuenca del Pacífico occidental . El sistema fue monitoreado por el satélite desde su generación el 28 de julio hasta su desaparición a principios de agosto. [15]
En 2007, Bill Proenza , entonces jefe del Centro Nacional de Huracanes , afirmó en un mensaje público que la pérdida del satélite QuikSCAT perjudicaría la calidad de los pronósticos de huracanes. [16] Esto siguió a una anomalía de la batería en la que la nave espacial no pudo temporalmente realizar observaciones científicas nominales debido a la energía limitada. [17] Afirmó que los pronósticos de tres días serían aproximadamente un 16% menos precisos tras la pérdida de QuikSCAT. [18] Esta posición fue controvertida ya que se basaba en datos no publicados. [16] Aunque el satélite ayuda a pronosticar la posición y la intensidad de los huracanes, no lo hace exclusivamente.
A mediados de 2009 se observó un paulatino deterioro de los cojinetes del mecanismo de rotación de la antena. La fricción causada por este deterioro ralentizó la velocidad de rotación de la antena, lo que provocó lagunas en los datos registrados por QuikSCAT. La antena finalmente falló el 23 de noviembre de 2009. [20] Al fallar, se anunció que el satélite probablemente estaba al final de su misión y ya no se utilizaría. [19] Se confirmó que el sensor del satélite había fallado alrededor de las 0700 UTC . La pérdida sólo afectó al equipo de escaneo en tiempo real; la recopilación de datos a largo plazo permaneció intacta y operativa. [18] Según la NASA, el fallo se debió a la edad del satélite. El mecanismo incautado estaba diseñado para durar sólo cinco años; sin embargo, permaneció operativo durante aproximadamente diez años, el doble de su uso previsto. El 24 de noviembre, los responsables de la NASA comenzaron a evaluar hasta qué punto estaba afectado el satélite y si era posible reiniciar la antena giratoria. También se revisaron los planes de contingencia sobre qué hacer en caso de falla de QuikSCAT. [20]
En 2014 se lanzó un reemplazo para esta nave espacial, ISS-RapidScat . [21]
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