Kosmos 156 (ruso: Космос 156) fue un satélite meteorológico soviético lanzado el 27 de abril de 1967, uno de los once satélites meteorológicos lanzados por la Unión Soviética entre 1964 y 1969. [3] Formó parte del sistema experimental de satélites meteorológicos "Meteor". [1] En 1969, la serie de satélites Kosmos fue descartada por el satélite Meteor, más moderno y actualizado .
Kosmos 156 era una gran cápsula cilíndrica, de 5 metros (16 pies) de largo y 1,5 metros (4 pies 11 pulgadas) de diámetro. Tenía una masa de 4.730 kilogramos (10.430 libras). [1] Se desplegaron dos grandes paneles solares de cuatro segmentos cada uno desde lados opuestos del cilindro después de la separación del satélite del vehículo de lanzamiento. Los paneles solares se giraban para mirar constantemente al Sol durante el día del satélite utilizando un mecanismo de accionamiento controlado por un sensor solar instalado en el extremo superior del cuerpo central. Sus instrumentos meteorológicos, que consisten en un magnetómetro, antenas de radio de 465 MHz y dispositivos de control orbital, estaban alojados en un cilindro más pequeño, herméticamente sellado, ubicado en el extremo del cuerpo cilíndrico del satélite que mira hacia la Tierra. El satélite estaba estabilizado triaxialmente mediante una serie de volantes inerciales impulsados por motores eléctricos, cuya energía cinética era amortiguada por pares producidos por electroimanes que interactúan con el campo magnético de la Tierra. Kosmos 156 estaba orientado con un eje dirigido hacia la Tierra a lo largo de la vertical local, otro orientado a lo largo del vector de velocidad orbital y el tercero orientado perpendicular al plano orbital. Esta orientación aseguró que los ejes ópticos de los instrumentos estuvieran constantemente dirigidos hacia la Tierra. [1]
La instrumentación del Kosmos 156 consistió en:
Las cámaras vidicon duales de Kosmos 156 fueron diseñadas para probar la capacidad de los satélites meteorológicos soviéticos para proporcionar imágenes diurnas de la distribución de la cobertura de nubes de la Tierra, las tormentas locales y los sistemas climáticos globales. La instrumentación consistía en dos cámaras vidicon idénticas que estaban montadas en la base del satélite y dirigidas hacia la Tierra. Cada cámara observó un área que medía 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 satelital de 600 a 700 kilómetros (370 a 430 millas). Las cámaras tomaron una imagen de un fotograma de la capa de nubes de la Tierra con una ligera superposición de fotogramas sucesivos para proporcionar una cobertura continua. Las cámaras se encendían automáticamente cada vez que el sol estaba a más de 5° sobre el horizonte. Los sensores automáticos ajustaron las aperturas de las cámaras para producir imágenes de alta calidad en una variedad de condiciones de iluminación. [4]
Si el satélite estaba dentro de la zona de contacto por radio de una de las dos estaciones terrestres, las imágenes de cada tubo vidicon se transmitían directamente a la Tierra. En caso contrario, fueron grabados en cinta magnética para su posterior transmisión. Las imágenes de televisión recibidas por estas estaciones terrestres fueron procesadas y transmitidas al Centro Hidrometeorológico de Moscú, donde fueron utilizadas en pronósticos y análisis y posteriormente archivadas.
Kosmos 156 tenía una altitud orbital significativamente más baja que sus homólogos estadounidenses, los satélites ESSA (614 kilómetros (382 millas) frente a 1.400 kilómetros (870 millas). Como resultado, no pudo proporcionar una cobertura global superpuesta continua a pesar de que sus cámaras tenían 2,5 veces Para cerrar las brechas de cobertura, se necesitaron al menos dos satélites en el sistema de satélites. Se produjeron mosaicos de nubosidad a partir de 10 o más imágenes individuales de la nubosidad para proporcionar una visión más clara. visión completa de los sistemas meteorológicos globales [4] .
El radiómetro infrarrojo (IR) de escaneo de alta resolución realizó mediciones de la distribución de las nubes y la capa de nieve y hielo en el lado diurno y nocturno de la Tierra. El radiómetro midió la radiación saliente del sistema Tierra-atmósfera en la ventana atmosférica de 8 a 12 μm, lo que permitió construir patrones de brillo del relieve térmico y determinar temperaturas de radiación equivalentes de la superficie de la Tierra y las cimas de las nubes. El instrumento era un radiómetro de barrido de ángulo estrecho con un ángulo de visión instantáneo de 1,5 × 1,5°. Estaba montado en un compartimento sellado para instrumentos en la base del satélite con su eje óptico dirigido a lo largo de la vertical local y hacia el nadir. El radiómetro midió la intensidad de la radiación saliente comparando el flujo de radiación de la Tierra con el flujo de radiación del espacio. Diferentes tipos de radiación ingresaban al radiómetro a través de ventanas separadas orientadas perpendicularmente. La radiación del sistema Tierra-atmósfera cayó sobre un espejo de escaneo plano que estaba montado en un ángulo de 45° con respecto al vector de velocidad del satélite y escaneado en un ángulo de ± 50° desde el nadir. [5]
Antes de llegar al bolómetro termistor , la radiación se reflejaba desde el espejo de escaneo, pasaba a través de un disco modulador estacionario y una ventana de filtro hacia un espejo parabólico y finalmente se enfocaba en un haz paralelo que pasaba a través de un disco modulador móvil. Los discos moduladores estacionarios y móviles proporcionaban conmutación de canales, enviando primero la radiación de la atmósfera terrestre y luego la radiación espacial al espejo parabólico y 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 desarrolladas a la salida del bolómetro. Durante el movimiento del espejo de escaneo a través de un sector de ± 40°, el escaneo lineal (40 líneas/min) del área objetivo se logró en un plano normal al plano orbital usando una trayectoria hacia adelante y hacia atrás, mientras que el escaneo a lo largo de la trayectoria de vuelo se realizó proporcionado por el movimiento relativo del satélite con respecto a la Tierra. En cada escaneo, con los ángulos de visión y escaneo indicados desde la altitud orbital del satélite, el radiómetro registró las intensidades medias de radiación desde una banda de aproximadamente 1100 kilómetros (680 millas) de ancho con una resolución de aproximadamente 15 kilómetros (9,3 millas) en el nadir hasta aproximadamente 24 a 27 kilómetros (15 a 17 millas) en los bordes. El radiómetro era capaz de medir temperaturas de radiación entre 2 y 3 ° para temperaturas superiores a 273 K y entre 7 y 8 ° para temperaturas inferiores a 273 K. [5]
Al igual que con las señales de las cámaras vidicon, las señales de vídeo del radiómetro se amplificaban y se 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, dependiendo de la distancia del satélite a una estación receptora terrestre. Los receptores terrestres registraron simultáneamente los datos transmitidos digitalmente en cinta magnética y película fotográfica de 80 mm como una imagen luminosa del relieve térmico del sistema Tierra-atmósfera. Los datos de la cinta magnética se procesaron por computadora en el Centro Hidrometeorológico Soviético y se utilizaron para producir un mapa digital del campo de temperatura de radiación equivalente con una cuadrícula geográfica superpuesta. La película fotográfica fue revelada y procesada hasta obtener una imagen infrarroja, también con una cuadrícula superpuesta. Las imágenes fueron archivadas en el Centro Hidrometeorológico.
El actinómetro fue diseñado para medir la radiación de onda larga saliente (3 a 30 μm) del sistema Tierra-atmósfera; la radiación solar saliente casi ultravioleta (UV), visible e infrarroja cercana (IR) (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). [6]
La instrumentación constaba de cuatro radiómetros: un par de radiómetros de dos canales, de ángulo estrecho y de escaneo, y un par de radiómetros de dos canales, de gran angular, sin escaneo. Los radiómetros de ángulo estrecho (campo de visión de 4 a 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 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 mientras el radiómetro escaneaba en direcciones alternas. [6]
La radiación terrestre entró en el radiómetro de ángulo estrecho a través de un carenado cilíndrico (cristal KRS-5) y cayó sobre un espejo de exploración cónico. La radiación se reflejaba desde el espejo a través de un helicóptero de espejo giratorio de tres lóbulos que modulaba el flujo de radiación a una frecuencia de 80 Hz. El helicóptero reflejaba alternativamente la radiación terrestre y la radiación espacial, que entraba a través de una ventana de cristal KRS-5 separada, en una de las tres aberturas de una rueda de filtros de color: un filtro para cada banda espectral. La banda espectral particular que pasó a través cayó sobre un espejo parabólico fuera del eje que enfocaba el flujo de radiación en un receptor bolométrico. Se realizó una calibración periódica cuando el espejo de escaneo se movió a un ángulo de 90° desde el nadir con el encendido y la visualización simultáneos de una lámpara estándar de silicio. [6]
El canal de 0,3 a 3 μm no utilizó el sistema de dos haces ni la conmutación de filtro. La salida del flujo modulado de radiación en el bolómetro fue amplificada, rectificada, filtrada y alimentada al sistema de radiotelemetría a través de ocho canales. Los radiómetros de gran angular tenían sistemas ópticos idénticos para ambos canales. La radiación de la Tierra ingresaba al radiómetro a través de una capa hemisférica compuesta de cuarzo o cristal KRS-5 con un recubrimiento que determinaba la banda de paso. A continuación, 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 procesaba y se introducía en el sistema de radiotelemetría. El radiómetro de gran angular 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. [6]
El error cuadrático medio relativo de medición para ambos tipos de radiómetros fue de aproximadamente 0,5%. Para proporcionar capacidad de respaldo, se mantuvieron en reserva un radiómetro de ángulo amplio y otro de ángulo estrecho que podían activarse desde el suelo. La orientación del satélite se mantuvo mediante el movimiento del satélite en relación con la Tierra, lo que aseguró que los ejes ópticos primarios de los radiómetros estuvieran orientados verticalmente hacia abajo, hacia el estudio de la superficie de la Tierra. El radiómetro de ángulo estrecho escaneaba 66° a cada lado del nadir en un plano normal al plano orbital balanceando el espejo de exploración alrededor del eje óptico. Los radiómetros cubrían una franja de unos 2.500 kilómetros (1.600 millas) de ancho en la superficie de la Tierra y tenían una resolución terrestre de 50 kilómetros (31 millas) en el nadir. [6]
Los datos se redujeron en las estaciones terrestres y se transmitieron en forma binaria al Centro Hidrometeorológico, donde se registraron en forma digital en cinta magnética y se utilizaron para producir diversos productos de análisis, como gráficos de albedo de la atmósfera de la Tierra y mapas de temperatura de radiación. Los datos fueron archivados en el Centro Hidrometeorológico.
Kosmos 156 fue el cuarto satélite meteorológico soviético anunciado y el segundo satélite meteorológico operativo provisional en el sistema experimental "Meteor". Este satélite en particular fue uno de los nueve satélites meteorológicos Kosmos que se lanzaron entre 1965 y 1969. [7] También fue el segundo satélite meteorológico semioperacional lanzado desde el cosmódromo de Plesetsk a una órbita casi polar y casi circular. Sin embargo, a diferencia de los satélites meteorológicos estadounidenses, la órbita era progrado (no sincrónica con el sol ) como resultado de limitaciones geográficas. Kosmos 156 se lanzó para probar instrumentos meteorológicos en un modo semioperativo diseñado 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. También midió los flujos de radiación saliente reflejada e irradiada por el sistema Tierra-atmósfera.
La misión se lanzó desde el Sitio 41/1 en Plesetsk utilizando el cohete portador Vostok 2M (8A92M) s/n R15000-22. El lanzamiento se produjo con éxito a las 12:50:02 GMT del 27 de abril de 1967. El Kosmos 156 fue operado en una órbita terrestre baja , cercana a la del Kosmos 144, de modo que los dos satélites pasarían sobre la Unión Soviética cada seis horas. [8] En la época del 27 de abril de 1967, tenía un perigeo de 593 kilómetros (368 millas), un apogeo de 635 kilómetros (395 millas), una inclinación de 81,17° y un período orbital de 96,96 minutos. [2] Cuando dos satélites del sistema Kosmos "Meteor" con diferencias adecuadas en las longitudes de los nodos ascendentes estaban en funcionamiento al mismo tiempo en órbitas casi polares, se podían recibir datos de la mitad de la superficie de la Tierra en un período de 24 horas. . [1] Kosmos 156 cesó sus operaciones a finales de agosto de 1967.
Algunos de los datos meteorológicos recopilados, como imágenes y mapas, se transmitieron a varios centros meteorológicos extranjeros como parte de un programa internacional de intercambio de datos meteorológicos. Estados Unidos recibió algunas de estas fotografías en el Servicio Nacional de Satélites Ambientales (NESS) en Suitland, Maryland, a través del enlace facsímil de "línea fría" con Moscú. El experimento duró poco; Las imágenes se transmitieron a NESS desde finales de abril hasta finales de agosto de 1967, después de lo cual probablemente se dio por terminado el experimento. Estas fotografías se archivaron en NESS durante un año y, a menos que fueran inusualmente interesantes, luego se descartaron. [4] Los gráficos de albedo y los mapas de temperatura de radiación producidos utilizando los datos del actinómetro de Kosmos 156 fueron microfilmados y archivados en el Centro Climático Nacional (NCC) en Asheville, Carolina del Norte. [6]
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