Kosmos 144 (en ruso: Космос 144, que significa Cosmos 144) fue lanzado el 28 de febrero de 1967, como Meteor No.6L , y fue uno de los once satélites meteorológicos lanzados por la Unión Soviética entre 1964 y 1969. [3] Kosmos 144 fue el segundo satélite meteorológico ruso anunciado y el primer satélite meteorológico operativo provisional en el sistema experimental de satélites Kosmos " Meteor ". También fue el primer lanzamiento del satélite meteorológico semioperativo desde el sitio de Plesetsk a una órbita casi polar, casi circular. [1] Sin embargo, a diferencia de los satélites meteorológicos estadounidenses, la órbita era prograda (no heliosincrónica) porque, como resultado de limitaciones geográficas, una órbita retrógrada no era posible. El Kosmos 144 fue puesto en órbita para probar, en modo semioperacional, instrumentos meteorológicos diseñados para obtener imágenes de la capa de nubes, la capa de nieve y los campos de hielo en los lados diurno y nocturno de la Tierra y para medir los flujos de radiación saliente reflejada e irradiada por el sistema Tierra-atmósfera.
El lanzamiento del satélite Kosmos 144 se produjo después del éxito del Kosmos 122, otro satélite meteorológico que se lanzó el 25 de junio de 1966. [4] Estos satélites se utilizaron hasta 1969, cuando fueron reemplazados por un modelo mejorado llamado oficialmente Meteor 1. [4] El Kosmos 144 se diferenciaba de la misión Kosmos 122 del Cosmódromo de Baikonur al Cosmódromo de Plesetsk en que se utilizó para obtener el satélite en la inclinación en la que se encontraba el satélite. [4] Al Kosmos 144 también se le unió pronto el Kosmos 156 , el 27 de abril de 1967, que debido a la órbita en la que estaban posicionados los satélites llegó a donde uno de los satélites pasaría cada seis horas. [4]
El satélite tenía la forma de una gran cápsula cilíndrica de 5 metros de largo y 1,5 metros de diámetro. El Kosmos 144 tenía una masa de 4.730 kilogramos. [1] Dos grandes paneles de células solares de cuatro segmentos cada uno se desplegaron desde lados opuestos del cilindro después de la separación del satélite del vehículo de lanzamiento. Los paneles solares giraban para estar constantemente orientados hacia el Sol durante el día del satélite por medio de un mecanismo de accionamiento controlado por un sensor solar instalado en el extremo superior del cuerpo central. Los instrumentos meteorológicos, un magnetómetro, antenas de radio de 465 MHz y dispositivos de control orbital estaban alojados en un cilindro complejo, más pequeño y herméticamente sellado ubicado en el extremo orientado hacia la Tierra del cuerpo cilíndrico del satélite. El satélite estaba estabilizado triaxialmente por una serie de volantes inerciales, accionados por motores eléctricos, cuya energía cinética era amortiguada por pares producidos por electroimanes que interactuaban con el campo magnético de la Tierra. El Kosmos 144 estaba orientado por sensores terrestres con uno de sus ejes dirigido hacia la Tierra a lo largo de la vertical local, un segundo orientado a lo largo del vector de velocidad orbital y un tercero orientado perpendicularmente al plano orbital. Esta orientación aseguraba que los ejes ópticos de los instrumentos estuvieran constantemente dirigidos hacia la Tierra. [1]
Esta instrumentación constaba de dos cámaras vidicón para obtener imágenes diurnas de la cobertura de nubes, un radiómetro infrarrojo de barrido de alta resolución para obtener imágenes diurnas y nocturnas de la Tierra y las nubes, y un conjunto de radiómetros de ángulo estrecho y gran angular que cubrían los canales de 0,3 a 3 μm, de 8 a 12 μm y de 3 a 3 μm para medir la intensidad de la radiación reflejada desde las nubes y los océanos, las temperaturas superficiales de la Tierra y las cimas de las nubes, y el flujo total de energía térmica desde el sistema Tierra-atmósfera hacia el espacio, respectivamente. [1]
El experimento de la cámara dual vidicón Kosmos 144 fue diseñado para probar la capacidad de los satélites meteorológicos rusos para proporcionar imágenes diurnas de la distribución de la cubierta de nubes de la Tierra, tormentas locales y sistemas meteorológicos globales para uso del Servicio Hidrometeorológico Soviético. La instrumentación consistía en dos cámaras vidicón idénticas que se montaron en la base del satélite y se dirigieron hacia la Tierra. Cada cámara observó un área de 500 kilómetros (310 millas) por 500 kilómetros (310 millas) -una a la izquierda y la otra a la derecha del nadir- con una resolución de 1,25 kilómetros (0,78 millas) en el nadir desde una altitud del satélite de 600 kilómetros (370 millas) a 700 kilómetros (430 millas). Las cámaras tomaron una imagen de un solo cuadro de la cubierta de nubes de la Tierra con una ligera superposición de cuadros sucesivos para proporcionar una cobertura continua. Las cámaras se encendieron automáticamente cada vez que el Sol estaba a más de 5° sobre el horizonte. Debido a que la iluminación de la Tierra variaba tanto, los sensores automáticos ajustaban las aperturas de la cámara para producir imágenes de alta calidad en una variedad de condiciones de iluminación. [5]
La imagen formada por cada tubo vidicón se transmitía directamente a tierra si el satélite estaba en contacto por radio con cualquiera de las dos estaciones terrestres en Moscú o Novosibirsk o se grababa en cinta magnética para su posterior transmisión si el satélite se encontraba fuera de la zona de comunicación por radio. Las imágenes de televisión recibidas por estas estaciones terrestres se procesaban y transmitían al Centro Hidrometeorológico de Moscú, donde se analizaban y utilizaban en diversos productos de predicción y análisis. Las imágenes se archivaban en el Centro Hidrometeorológico. Las cámaras Kosmos 144, aunque tenían una resolución 2,5 veces superior a las que llevaban los satélites ESSA , no podían proporcionar una cobertura global superpuesta continua como lo hacen las cámaras ESSA debido a la órbita más baja del satélite Kosmos 144 (609 kilómetros (378 millas) en comparación con 1.400 kilómetros (870 millas)). Por lo tanto, para cerrar las brechas en la cobertura, se necesitaban al menos dos satélites en el sistema de satélites meteorológicos. Además, se produjeron mosaicos de cobertura de nubes a partir de 10 o más imágenes individuales de cobertura de nubes en el Centro Hidrometeorológico para proporcionar una visión más completa de los sistemas meteorológicos globales. [5]
Algunas de las imágenes individuales y los mosaicos de nubes fueron transmitidos a varios centros meteorológicos extranjeros como parte de un programa internacional de intercambio de datos meteorológicos. Estados Unidos recibió algunas de estas imágenes en el Servicio Nacional de Satélites Ambientales (NESS) en Suitland, Maryland, a través del enlace de fax de "línea fría" con Moscú. Las imágenes de Kosmos 144 fueron transmitidas a NESS desde el 2 de marzo de 1967 hasta el 25 de octubre de 1967, intercaladas con algunas de Kosmos 156. La transmisión se reanudó el 23 de diciembre de 1967 y continuó hasta el 16 de marzo de 1968, cuando se cree que las operaciones del experimento terminaron. Estas imágenes fueron archivadas en NESS durante 1 año y luego, a menos que fueran de interés inusual, fueron descartadas. [5]
El radiómetro infrarrojo (IR) de barrido de alta resolución fue diseñado para realizar mediciones de la distribución de las nubes y de la capa de nieve y hielo en el lado diurno y nocturno de la Tierra. El radiómetro medía la radiación saliente del sistema Tierra-atmósfera en la ventana atmosférica de 8 a 12 μm. Las mediciones realizadas en esta región espectral permitieron la construcción de patrones de brillo del relieve térmico y la determinación de las temperaturas de radiación equivalentes de la superficie de la Tierra y de las cimas de las nubes. El instrumento era un radiómetro de barrido de ángulo estrecho con un ángulo de visión instantáneo de 1,5 x 1,5°. Estaba montado en la base del satélite en un compartimento de instrumentos sellado con su eje óptico dirigido a lo largo de la vertical local y hacia el nadir. El radiómetro medía la intensidad de la radiación saliente comparando el flujo de radiación de la Tierra con el flujo de radiación del espacio. Cada tipo de radiación entraba en el radiómetro a través de ventanas separadas, que estaban orientadas en direcciones mutuamente perpendiculares. La radiación del sistema Tierra-atmósfera cayó sobre un espejo de exploración plano que estaba montado en un ángulo de 45° respecto del vector de velocidad del satélite y fue explorado a través de un ángulo de ± 50° desde el nadir. [6]
La radiación se reflejaba desde el espejo de barrido a través de un disco modulador estacionario y una ventana de filtro sobre un espejo parabólico que enfocaba el haz paralelo a través de un disco modulador móvil sobre un bolómetro de termistor . Los discos moduladores estacionarios y móviles proporcionaban la conmutación de canales, enviando primero la radiación de la atmósfera terrestre y luego la radiación espacial al espejo parabólico y finalmente al bolómetro. El bolómetro convertía el flujo radiante en voltajes eléctricos variables (0 a 6 V) cuya frecuencia era igual a la frecuencia del modulador y cuyas magnitudes eran proporcionales a las diferencias en las intensidades del flujo radiante entre la Tierra y el espacio desarrollado en la salida del bolómetro. Durante el movimiento del espejo de barrido a través de un sector de ± 40°, el barrido de líneas (40 líneas/min) del área objetivo se lograba en un plano normal al plano orbital utilizando una trayectoria hacia adelante y hacia atrás, mientras que el barrido a lo largo de la trayectoria de vuelo era proporcionado por el movimiento relativo del satélite con respecto a la Tierra. En cada escaneo, con los ángulos de observación y escaneo indicados desde la altitud orbital del satélite, el radiómetro registró las intensidades de radiación medias de una banda de aproximadamente 1.100 kilómetros (680 millas) de ancho con una resolución de aproximadamente 15 kilómetros (9,3 millas) en el nadir y de aproximadamente 24 kilómetros (15 millas) a 27 kilómetros (17 millas) en los bordes. El radiómetro fue capaz de medir temperaturas de radiación con una diferencia de 2 o 3° para temperaturas superiores a 273 K y de 7 a 8° para temperaturas inferiores a 273 K. [6]
Las señales de vídeo se amplificaban y enviaban a la unidad de memoria del satélite para su posterior transmisión o a la unidad de radiotelemetría para su transmisión directa a la Tierra, según si el satélite se encontraba fuera o dentro de la zona de comunicaciones por radio con una estación receptora terrestre, respectivamente. Los receptores terrestres grababan los datos transmitidos en forma digital en cinta magnética y simultáneamente en película fotográfica de 80 mm en forma de una imagen brillante del relieve térmico del sistema Tierra-atmósfera. Los datos de la cinta magnética se procesaban por ordenador en el Centro Hidrometeorológico Soviético y se utilizaban para producir un mapa digital del campo de temperatura de radiación equivalente con una cuadrícula geográfica superpuesta. La película fotográfica se revelaba y procesaba en una imagen infrarroja también con una cuadrícula superpuesta. Las imágenes se archivaban en el Centro Hidrometeorológico. Algunas de estas imágenes se transmitían a los diversos centros meteorológicos extranjeros como parte de un programa internacional de intercambio de datos meteorológicos. Estados Unidos recibía estas imágenes en el Servicio Nacional de Satélites Ambientales (NESS), Suitland, Maryland, a través del enlace de fax de "línea fría" con Moscú. Las imágenes se transmitieron a NESS desde principios de marzo de 1967 hasta mediados de marzo de 1968, cuando se cree que finalizaron las operaciones del experimento. Estas imágenes infrarrojas se conservaron en NESS durante un año y luego, a menos que tuvieran un interés extraordinario, se descartaron. [6]
El experimento actinométrico fue diseñado para medir la radiación de onda larga saliente (3 a 30 μm) del sistema Tierra-atmósfera; la radiación solar ultravioleta (UV), visible e infrarroja cercana (IR) saliente (0,3 a 3 μm) reflejada y retrodispersada por el sistema Tierra-atmósfera; y la temperatura de radiación efectiva de la superficie de la Tierra y las cimas de las nubes (8 a 12 μm). [7]
La instrumentación constaba de cuatro radiómetros: un par de radiómetros de barrido, de ángulo estrecho y de dos canales y un par de radiómetros de ángulo amplio y sin barrido, de dos canales. Los radiómetros de ángulo estrecho (campo de visión (FOV) de 4 por 5°) midieron la radiación en las tres bandas espectrales, mientras que los radiómetros de ángulo amplio (FOV de 136 a 140°) operaron solo en las bandas de 0,3 a 3 y de 3 a 30 μm. En el radiómetro de ángulo estrecho, la banda de 0,3 a 3 μm se midió en un canal y las bandas de 8 a 12 y de 3 a 30 μm se combinaron en el segundo canal. En el segundo canal, las dos bandas se separaron mediante el intercambio de filtros correspondientes a medida que el radiómetro escaneaba en direcciones alternas. [7]
La radiación terrestre entraba en el radiómetro de ángulo estrecho a través de un carenado cilíndrico (cristal KRS-5) y caía sobre un espejo de barrido cónico. La radiación se reflejaba desde el espejo a través de un cortador de espejo giratorio de tres lóbulos que modulaba el flujo de radiación a una frecuencia de 80 Hz. El cortador reflejaba alternativamente la radiación terrestre y la radiación espacial, que entraban a través de una ventana de cristal KRS-5 separada, sobre una de las tres aberturas de una rueda de filtros de color (un filtro para cada banda espectral). La banda espectral particular que pasaba a través de ella caía entonces sobre un espejo parabólico fuera del eje que enfocaba el flujo de radiación sobre un receptor bolométrico. Se realizaba una calibración periódica cuando el espejo de barrido se movía a un ángulo de 90° desde el nadir con el encendido y la visualización simultáneos de una lámpara estándar de silicio . [7]
El canal de 0,3 a 3 μm no utilizó el sistema de dos haces ni la conmutación de filtros. La salida del flujo modulado de radiación en el bolómetro se amplificó, se rectificó, se filtró y se alimentó al sistema de radiotelemetría a través de ocho canales. Los radiómetros de ángulo amplio tenían sistemas ópticos idénticos para ambos canales. La radiación terrestre entró en el radiómetro a través de una carcasa hemisférica compuesta de cuarzo o cristal KRS-5 con un revestimiento que determinaba la banda de paso. Luego, la radiación se moduló con una frecuencia de 64 Hz y cayó sobre un receptor bolométrico. Al igual que en los radiómetros de ángulo estrecho, la salida del bolómetro se procesó y se alimentó al sistema de radiotelemetría. El radiómetro de ángulo amplio se estandarizó simultáneamente con el radiómetro de ángulo estrecho mediante la entrada de una frecuencia de calibración estándar de 64 Hz en el circuito de amplificación. [7]
El error de medición RMS relativo para ambos tipos de radiómetros fue de aproximadamente el 0,5%. Para proporcionar una capacidad de respaldo, se mantuvieron en reserva un radiómetro de ángulo amplio y otro de ángulo estrecho que podrían haberse activado mediante una orden desde tierra. La orientación del satélite Kosmos 144 aseguró que los ejes ópticos primarios de los radiómetros estuvieran orientados verticalmente hacia abajo, hacia el estudio de la superficie de la Tierra por ambos radiómetros, que se llevó a cabo mediante el movimiento del satélite con respecto a la Tierra. Además, el radiómetro de ángulo estrecho escaneó 66° a cada lado del nadir en un plano normal al plano orbital balanceando el espejo de escaneo sobre el eje óptico. Los radiómetros cubrieron una franja de aproximadamente 2.500 kilómetros (1.600 millas) de ancho en la superficie de la Tierra y tuvieron una resolución terrestre de 50 kilómetros (31 millas) en el nadir. [7]
Los datos se redujeron en las estaciones terrestres y se transmitieron en forma binaria al Centro Hidrometeorológico de Moscú, donde se registraron en forma digital en cinta magnética y se utilizaron para producir varios productos de análisis, como gráficos de albedo de la atmósfera terrestre y mapas de temperatura de radiación. Los datos se archivaron en el Centro Hidrometeorológico. Algunos de estos gráficos se transmitieron en forma gráfica a varios centros meteorológicos extranjeros, incluido el Servicio Nacional de Satélites Ambientales (NESS), Suitland, Maryland. Estos gráficos actinométricos se recibieron en el NESS a través del enlace de facsímil de "línea fría" con Moscú desde principios de marzo de 1967 hasta fines de octubre de 1967 y desde fines de febrero de 1968 hasta mediados de marzo de 1968, cuando se cree que terminaron las operaciones del experimento. Los gráficos se microfilmaron y se archivaron en el Centro Climático Nacional (NCC), Asheville, Carolina del Norte. [7]
El lanzamiento del Kosmos 144 se realizó con un cohete portador Vostok-2M (8A92M) s/n N15000-55 , que voló desde el emplazamiento 41/1 en Plesetsk . El lanzamiento se produjo a las 14:34:59 GMT del 28 de febrero de 1967 y tuvo éxito. El Kosmos 144 operó en una órbita baja terrestre , en la época del 28 de febrero de 1967, tuvo un perigeo de 574 kilómetros (357 millas), un apogeo de 644 kilómetros (400 millas), una inclinación de 81,25° y un período orbital de 96,88 minutos. [2] El Kosmos 144 cesó sus operaciones en marzo de 1968.
Cuando dos satélites del sistema "Meteor" de Kosmos funcionaban al mismo tiempo en órbitas casi polares y con diferencias adecuadas en las longitudes de los nodos ascendentes, se podían recibir datos de la mitad de la superficie de la Tierra en un período de 24 horas. [1]
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