El Observatorio Orbital de Carbono ( OCO ) es una misión satelital de la NASA destinada a proporcionar observaciones espaciales globales del dióxido de carbono ( CO 2 ) atmosférico . La nave espacial original se perdió en un lanzamiento fallido el 24 de febrero de 2009, cuando el carenado de carga útil del cohete Taurus que la transportaba no se separó durante el ascenso. [3] La masa añadida del carenado impidió que el satélite alcanzara la órbita . [4] Posteriormente volvió a entrar en la atmósfera y se estrelló en el Océano Índico cerca de la Antártida . [5] [6] El satélite de reemplazo, Orbiting Carbon Observatory-2 , fue lanzado el 2 de julio de 2014 a bordo de un cohete Delta II . [7] [8] El Observatorio Orbital de Carbono-3 , una carga útil independiente construida a partir del instrumento de vuelo de repuesto OCO-2, 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 del gas de efecto invernadero . Se espera que esta mejor comprensión permita pronósticos más confiables de 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 permite al instrumento observar la mayor parte de la superficie de la Tierra al menos una vez cada dieciséis días. Está destinado a volar en formación suelta con una serie de otros satélites en órbita terrestre conocidos como la Constelación Vespertina del Sistema de Observación de la Tierra, o tren A. Esta formación de vuelo coordinado 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 Sonda Infrarroja Atmosférica (AIRS) a bordo del satélite Aqua de la NASA y datos terrestres de la Red de Observación de la Columna de Carbono Total (TCCON). La alineación con el tren A 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 patrocinado 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 , gestiona la 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 harán 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 ve en la parte infrarroja cercana del espectro electromagnético , invisible para el ojo humano.
A medida que la luz del sol 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. Diferentes gases absorben diferentes 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 moleculares.
Cada uno de los tres espectrómetros fue sintonizado para medir la absorción en una gama específica de colores. Cada uno de estos rangos incluye docenas de líneas de absorción oscuras 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 muy alta precisión. Luego se analizaría esta información 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 seis kilómetros por segundo. Esta información luego se transmitiría al suelo, donde las concentraciones de dióxido de carbono se recuperarían en cuatro huellas separadas para cada imagen recopilada. Estas estimaciones de concentración de dióxido de carbono que varían espacialmente se analizarían luego utilizando modelos de transporte global, como los utilizados para la predicción del tiempo, para inferir la ubicación de las fuentes y sumideros de dióxido de carbono. [15]
El instrumento OCO fue desarrollado por Hamilton Sundstrand Sensor Systems en Pomona, California , y el Jet Propulsion Laboratory . [dieciséis]
El satélite fue lanzado originalmente desde la Base de la Fuerza Aérea Vandenberg en California en un cohete Taurus XL dedicado. Sin embargo, el carenado de la carga útil (una cubierta en forma de concha que protege el 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 en forma de almeja 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 prescindibles y siempre se desechan lo antes posible después de que un cohete ha subido lo suficientemente alto como para calentarse por la fricción del aire y ya no correr 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 extra no fue un factor significativo durante el vuelo de las etapas inferiores más grandes, pero impidió que la relativamente pequeña etapa 3 agregara 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 materiales defectuosos proporcionados por el fabricante de aluminio Sapa Profiles . [19]
Tres días después del fallido lanzamiento de febrero de 2009, el equipo científico de OCO envió a la sede de la NASA una propuesta para construir y lanzar una copia de OCO a finales de 2011. [20] El 1 de febrero de 2010, la solicitud de presupuesto de la NASA para el año fiscal 2011 incluía 170 millones de dólares para que la NASA Desarrollar y volar un reemplazo para el Observatorio Orbital de Carbono: OCO-2. [21]
En 2010, la NASA seleccionó inicialmente a Orbital Sciences para lanzar el reemplazo en febrero de 2013 en un Taurus XL 3110 desde la Base de la Fuerza Aérea Vandenberg en California. [22] El lanzamiento del satélite Glory tuvo lugar el 4 de marzo de 2011 y acabó en fracaso, al igual que 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 de OCO-2 estaba inicialmente programado para el 1 de julio de 2014 a las 09:56 UTC a bordo de un cohete Delta II , aunque ese lanzamiento se pospuso a 46 segundos en el reloj de cuenta regresiva debido a una válvula defectuosa en el sistema de supresión de agua que se utiliza para fluir. agua en la plataforma de lanzamiento para amortiguar la energía acústica durante el lanzamiento. El cohete fue lanzado el 2 de julio al mismo tiempo. [7]
Los investigadores del Programa de Servicios de Lanzamiento (LSP) de la NASA han determinado la causa técnica raíz de las fallas 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. (IPS). La investigación técnica de LSP llevó a la participación de la Oficina del Inspector General de la NASA y el Departamento de Justicia de Estados Unidos (DOJ). Los esfuerzos del DOJ, que se hicieron públicos recientemente, dieron como resultado la resolución de cargos penales y supuestas demandas civiles contra SPI, y su acuerdo de pagar 46 millones de dólares al gobierno de Estados Unidos y otros clientes comerciales. Esto se relaciona con un plan de 19 años que incluyó la falsificación de miles de certificaciones de extrusiones de aluminio para 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 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 una falla en la separación del carenado de carga útil. Las misiones Taurus T8 y T9 reingresaron a la atmósfera terrestre, lo que provocó la ruptura y/o quemado del cohete y el satélite, y cualquier pieza superviviente se habría dispersado en el Océano Pacífico cerca de la Antártida. El coste combinado del fracaso 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 percances.
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 en tierra 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 mediante artillería. El inicio de la artillería 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 uniones frangibles para T8 y T9 se realizaron y ensamblaron juntas al mismo tiempo. Las extrusiones de juntas frangibles T8 y T9 fueron fabricadas por Sapa Profiles, Inc. (SPI) en su planta de Technical Dynamics Aluminium (TDA), en Portland, Oregón. [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 sólo 30 segundos de oportunidad para lanzarse. El momento tiene que ser muy preciso porque OCO-2 se unirá al A-Train, una constelación de otros cinco satélites internacionales de observación de la Tierra que vuelan muy juntos para realizar mediciones casi simultáneas de nuestro planeta. Lanzarlo unos segundos antes o después impedirá que se una a la trayectoria orbital correcta.
