Kosmos 156 (en 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 para el satélite Meteor, más moderno y actualizado .
El Kosmos 156 era una gran cápsula cilíndrica de 5 metros de largo y 1,5 metros de diámetro. Tenía una masa de 4.730 kilogramos. [1] Dos grandes paneles 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 se rotaron para que estuvieran constantemente orientados hacia el 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 consistían en un magnetómetro, antenas de radio de 465 MHz y dispositivos de control orbital, estaban alojados en un cilindro 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 impulsados por motores eléctricos, cuya energía cinética era amortiguada por pares producidos por electroimanes que interactuaban con el campo magnético de la Tierra. El Kosmos 156 estaba orientado con un eje hacia la Tierra a lo largo de la vertical local, otro a lo largo del vector de velocidad orbital y el tercero perpendicular al plano orbital. Esta orientación garantizaba que los ejes ópticos de los instrumentos estuvieran constantemente orientados hacia la Tierra. [1]
La instrumentación del Kosmos 156 constaba de:
Las cámaras vidicón duales del Kosmos 156 fueron diseñadas para probar la capacidad de los satélites meteorológicos soviéticos para proporcionar imágenes diurnas de la distribución de la capa de nubes de la Tierra, las tormentas locales y los sistemas meteorológicos globales. La instrumentación consistía en dos cámaras vidicón idénticas que estaban montadas en la base del satélite y estaban dirigidas hacia la Tierra. Cada cámara observaba un área de 500 kilómetros (310 mi) por 500 kilómetros (310 mi), una a la izquierda y la otra a la derecha del nadir , con una resolución de 1,25 kilómetros (0,78 mi) en el nadir desde una altitud del satélite de 600-700 kilómetros (370-430 mi). Las cámaras tomaban una imagen de un solo cuadro de la capa de nubes de la Tierra con una ligera superposición de cuadros 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 ajustaban las aperturas de la cámara para producir imágenes de alta calidad en una variedad de condiciones de iluminación. [4]
Si el satélite se encontraba dentro de la zona de contacto por radio de una de las dos estaciones terrestres, las imágenes de cada tubo vidicón se transmitían directamente a la Tierra. En caso contrario, se grababan en cinta magnética para su posterior transmisión. Las imágenes de televisión recibidas por estas estaciones terrestres se procesaban y se transmitían al Centro Hidrometeorológico de Moscú, donde se utilizaban para realizar predicciones y análisis y, posteriormente, se archivaban.
El satélite Kosmos 156 tenía una altitud orbital significativamente menor 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 una resolución 2,5 veces superior a la de las que llevaban los satélites ESSA. Para cerrar las brechas de cobertura, se requerían al menos dos satélites en el sistema satelital. Se produjeron mosaicos de cobertura de nubes a partir de 10 o más imágenes individuales de cobertura de nubes en el Centro Hidrometeorológico Soviético para proporcionar una visión más completa de los sistemas meteorológicos globales. [4]
El radiómetro infrarrojo (IR) de barrido de alta resolución realizó 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 midió la radiación saliente del sistema Tierra-atmósfera en la ventana atmosférica de 8-12 μm, lo que permitió la construcción de patrones de brillo de relieve térmico y la determinación de 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 de instrumentos sellado 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 ingresaron al radiómetro a través de ventanas separadas y orientadas perpendicularmente. 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. [5]
Antes de llegar al bolómetro de termistor , la radiación se reflejaba desde el espejo de exploración, pasaba a través de un disco modulador estacionario y una ventana de filtro sobre un espejo parabólico, y finalmente se enfocaba en un haz paralelo que pasaba a través de un disco modulador móvil. Los discos moduladores estacionario y móvil proporcionaban conmutación de canal, 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 desarrollado en la salida del bolómetro. Durante el movimiento del espejo de exploración a través de un sector de ± 40°, se realizó una exploración lineal (40 líneas/min) del área objetivo en un plano normal al plano orbital utilizando una trayectoria hacia adelante y hacia atrás, mientras que la exploración a lo largo de la trayectoria de vuelo fue proporcionada 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 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 a aproximadamente 24-27 kilómetros (15-17 millas) en los bordes. El radiómetro fue capaz de medir temperaturas de radiación con un margen de error de 2-3° para temperaturas superiores a 273 K y de 7-8° para temperaturas inferiores a 273 K. [5]
Al igual que las señales de las cámaras vidicón, 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 grababan simultáneamente los datos transmitidos digitalmente en cinta magnética y película fotográfica de 80 mm como una imagen de brillo 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.
El actinómetro fue diseñado para medir la radiación de onda larga saliente (3–30 μm) del sistema Tierra-atmósfera; la radiación solar saliente cercana al ultravioleta (UV), visible y cercana al infrarrojo (IR) (0,3–3 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 (8–12 μm). [6]
La instrumentación consistió en cuatro radiómetros: un par de radiómetros de escaneo, de ángulo estrecho y de dos canales, y un par de radiómetros sin escaneo, de ángulo amplio y de dos canales. Los radiómetros de ángulo estrecho (campo de visión de 4–5°) midieron la radiación en las tres bandas espectrales, mientras que los radiómetros de ángulo amplio (FOV de 136–140°) operaron solo en las bandas de 0,3–3 y 3–30 μm. En el radiómetro de ángulo estrecho, la banda de 0,3–3 μm se midió en un canal y las bandas de 8–12 y 3–30 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. [6]
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 observación simultáneos de una lámpara estándar de silicio. [6]
El canal de 0,3–3 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. [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 uno de ángulo estrecho que podían activarse desde el suelo. La orientación del satélite se mantuvo mediante el movimiento del satélite con respecto a 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 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. [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 terrestre y mapas de temperatura de radiación. Los datos se archivaron en el Centro Hidrometeorológico.
El Kosmos 156 fue el cuarto satélite meteorológico soviético anunciado y el segundo satélite meteorológico operativo provisional del 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 semioperativo 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 prograda (no heliosincrónica ) como resultado de limitaciones geográficas. El 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 fue lanzada 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 pasaran 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 funcionaban 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] El 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 imágenes en el Servicio Nacional de Satélites Ambientales (NESS) en Suitland, Maryland, a través del enlace de fax de "línea fría" con Moscú. El experimento duró poco; las imágenes se transmitieron al NESS desde fines de abril hasta fines de agosto de 1967, después de lo cual el experimento probablemente se dio por terminado. Estas imágenes se archivaron en el 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 del Kosmos 156 se microfilmaron y archivaron en el Centro Climático Nacional (NCC) en Asheville, Carolina del Norte. [6]
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