El Observatorio Orbital de Carbono ( OCO ) fue una misión satelital fallida de la NASA destinada a proporcionar observaciones espaciales globales del dióxido de carbono atmosférico ( CO2 ) . La nave espacial original se perdió en un fallo de lanzamiento 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 reingresó a la atmósfera y se estrelló en el océano Índico cerca de la Antártida . [5] [6] El satélite de reemplazo, Orbiting Carbon Observatory-2 , se lanzó el 2 de julio de 2014 a bordo de un cohete Delta II . [7] [8] El Orbiting Carbon Observatory-3 , una carga útil independiente construida a partir del instrumento de vuelo OCO-2 de repuesto, se instaló en la Instalación Expuesta Kibō de la Estación Espacial Internacional en mayo de 2019. [9]
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] Se prevé que los datos mejoren la comprensión del ciclo global del carbono , los procesos naturales y las actividades humanas que influyen en la abundancia y distribución de este gas de efecto invernadero . Se espera que esta mejor comprensión permita realizar pronósticos más fiables de los cambios futuros en la abundancia y distribución del 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 le permite al instrumento observar la mayor parte de la superficie de la Tierra al menos una vez cada dieciséis días. Está previsto que vuele en formación suelta con una serie de otros satélites en órbita terrestre conocidos como Earth Observing System Afternoon Constellation, o A-train . Esta formación de vuelo coordinada tenía como objetivo permitir a los investigadores correlacionar los datos de 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 Total Carbon Column Observing Network (TCCON). La alineación con el A-train 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 patrocinada 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.
El satélite llevará un único instrumento diseñado para realizar las mediciones más precisas del 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 observa en la parte cercana al infrarrojo del espectro electromagnético , invisible para el ojo humano.
A medida que la luz solar atraviesa la atmósfera terrestre y se refleja en la superficie terrestre, 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 distintos gases absorben distintos colores, por lo que el patrón de líneas de absorción proporciona una "huella digital" espectral reveladora de esa molécula. Los espectrómetros de OCO fueron diseñados para detectar estas huellas digitales moleculares.
Cada uno de los tres espectrómetros fue ajustado para medir la absorción en un rango específico de colores. Cada uno de estos rangos incluye docenas de líneas oscuras de absorción 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 una precisión muy alta. Esta información se analizó luego 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 vuela sobre la superficie a más de cuatro millas por segundo. Esta información se transmitiría luego a la Tierra, donde se recuperarían las concentraciones de dióxido de carbono en cuatro huellas separadas para cada imagen tomada. Estas estimaciones de concentración de dióxido de carbono que varían espacialmente se analizarían luego utilizando modelos de transporte global, como los que se utilizan para la predicción meteorológica, para inferir las ubicaciones de las fuentes y los 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 . [16]
El satélite fue lanzado originalmente desde la Base Aérea Vandenberg en California a bordo de un cohete Taurus XL. Sin embargo, el carenado de carga útil (una cubierta con forma de concha que protege al satélite durante el lanzamiento) aparentemente no logró separarse 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]
Un carenado de carga útil es una cubierta con forma de concha que encierra y protege una carga útil en la plataforma y durante el vuelo inicial. Los carenados son un componente estándar de los vehículos de lanzamiento desechables y siempre se desechan lo antes posible después de que un cohete haya ascendido lo suficientemente alto como para que el calentamiento por la fricción del aire ya no corra el riesgo de dañar la carga útil. El carenado del Taurus XL estaba destinado a separarse varios segundos después del encendido de la etapa 2. Su masa adicional no fue un factor significativo durante el vuelo de las etapas inferiores más grandes, pero evitó que la etapa 3, relativamente pequeña, añadiera suficiente velocidad para alcanzar la órbita. 17 minutos después del despegue, la carga útil cayó al océano cerca de la Antártida. [18] Los investigadores de la NASA determinaron más tarde que la causa del fracaso del lanzamiento fueron los materiales defectuosos proporcionados por el fabricante de aluminio Sapa Profiles . [19]
Tres días después del fallido lanzamiento de febrero de 2009, el equipo científico del OCO envió a la sede de la NASA una propuesta para construir y lanzar una copia del 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 de dólares para que la NASA desarrollara y lanzara un reemplazo para el Observatorio Orbital de Carbono: OCO-2. [21]
En 2010, la NASA seleccionó inicialmente a Orbital Sciences para lanzar el satélite sustituto en febrero de 2013 en un Taurus XL 3110 desde la base aérea de Vandenberg en California. [22] El lanzamiento del satélite Glory tuvo lugar el 4 de marzo de 2011 y terminó en fracaso, al igual que el 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 del OCO-2 estaba previsto inicialmente para el 1 de julio de 2014 a las 09:56 UTC a bordo de un cohete Delta II , aunque el lanzamiento se canceló a los 46 segundos del cronómetro de cuenta regresiva debido a una válvula defectuosa en el sistema de supresión de agua que se utiliza para hacer fluir agua sobre la plataforma de lanzamiento para amortiguar la energía acústica durante el lanzamiento. El cohete se lanzó el 2 de julio a la misma hora. [7]
Los investigadores del Programa de Servicios de Lanzamiento (LSP) de la NASA han determinado la causa técnica de los fallos en el 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 del LSP condujo a la participación de la Oficina del Inspector General de la NASA y del Departamento de Justicia de los Estados Unidos (DOJ). Los esfuerzos del DOJ, que se hicieron públicos recientemente, dieron como resultado la resolución de los cargos penales y las presuntas demandas civiles contra SPI, y su acuerdo para pagar 46 millones de dólares al gobierno de los Estados Unidos y a otros clientes comerciales. Esto se relaciona con un plan de 19 años que incluyó la falsificación de miles de certificaciones de extrusiones de aluminio a 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 logró alcanzar la órbita. La misión Taurus T8 fracasó 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 logró alcanzar la velocidad orbital, lo que provocó la 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 logró alcanzar la órbita. La misión Taurus T9 también concluyó con un fallo 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 quema del cohete y el satélite, y cualquier pieza superviviente se habría dispersado en el océano Pacífico cerca de la Antártida. El coste combinado de los fracasos de ambas misiones superó los 700 millones de dólares. 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 accidentes.
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 utilizando munición. La iniciación de la munición hace que el ligamento de la extrusión de la junta frangible se fracture, lo que permite que las dos mitades del carenado de carga útil se separen y, posteriormente, 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 Aluminum (TDA), en Portland, Oregon. [25]
Este artículo incorpora material de dominio público de sitios web o documentos de la Administración Nacional de Aeronáutica y del Espacio .
El observatorio tiene solo 30 segundos para lanzarse. El momento debe 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 cerca entre sí para realizar mediciones casi simultáneas de nuestro planeta. Si se lanza unos segundos antes o después, evitará que se una a la trayectoria orbital correcta.
