Geostacjonarny operacyjny satelita środowiskowy - Geostationary Operational Environmental Satellite

Geostacjonarny operacyjny satelita środowiskowy
	GOES-8 , wycofany z eksploatacji satelita pogodowy.
Producent	Ford Aerospace; Hughes; Systemy kosmiczne/Loral; Boeing; Lockheed Martin;
Kraj pochodzenia	Stany Zjednoczone
Operator	NASA; NOAA;
Specyfikacje
Autobus	SMS; HS-371; LS-1300; A2100A;
Reżim	Geostacjonarny
Produkcja
Status	Czynny
Wystrzelony	18
Operacyjny	4
Emerytowany	13
Przegrany	1
Dziewiczy premiera	GOES-1
Ostatnie uruchomienie	GOES-17
Powiązany statek kosmiczny
Pochodzi z	Synchroniczny satelita meteorologiczny

Wystrzelenie GOES-N, który po osiągnięciu orbity został przemianowany na GOES-13

Wspomagania Operational Environmental Satellite ( GOES ), obsługiwany przez Stany Zjednoczone Narodowego Oceanic i Atmospheric Administration (NOAA) 's danych, usługi Narodowy satelitarna Środowiska i informacje podział, wspiera prognozy pogody , silne śledzenia burz i meteorologia badania. Statki kosmiczne i naziemne elementy systemu współpracują ze sobą, aby zapewnić ciągły strumień danych środowiskowych. National Weather Service (NWS) oraz Służba Meteorologiczna Kanady wykorzystują system GOES do swoich północnoamerykańskich operacji monitorowania i prognozowania pogody, a naukowcy wykorzystują dane, aby lepiej zrozumieć dynamikę lądu, atmosfery, oceanu i klimatu.

System GOES wykorzystuje geosynchroniczne satelity równikowe, które od wystrzelenia SMS-1 w 1974 roku są podstawowym elementem monitoringu i prognozowania pogody w USA.

Zaopatrzenie, projektowanie i produkcja satelitów GOES jest nadzorowana przez NASA .

NOAA jest oficjalnym dostawcą zarówno danych naziemnych GOES, jak i danych o pogodzie kosmicznej GOES. Dostęp do danych można również uzyskać za pomocą oprogramowania SPEDAS .

Historia

Pierwszy satelita GOES, GOES-1, został wystrzelony w październiku 1975 roku. Kolejne dwa, wystrzelone w odstępie prawie dwóch minut w odstępie rocznym, odpowiednio 16 czerwca 1977 i 1978 roku. Przed satelitami GOES wystrzelono dwa satelity synchronicznych satelitów meteorologicznych (SMS); SMS-1 w maju 1974 r. i SMS-2 w lutym 1975 r. Satelity pochodzące z SMS były statkami kosmicznymi o stabilizowanej rotacji, które dostarczały obrazów za pomocą radiometru VISSR ( Visible and Infrared Spin Scan Radiometer) . Pierwsze trzy satelity GOES wykorzystywały magistralę Philco-Ford opracowaną dla wcześniejszej generacji synchronicznych satelitów meteorologicznych (SMS).

Po trzech sondach SMS GOES od Hughes zakupiono pięć satelitów , które stały się satelitami GOES pierwszej generacji. Cztery z nich dotarły na orbitę, a GOES-G zostało utracone w wyniku nieudanego startu.

Satelita GOES pierwszej generacji

Kolejnych pięć satelitów GOES zostało skonstruowanych przez Space Systems/Loral na podstawie umowy z NASA. Przyrządy do obrazowania i sondy zostały wyprodukowane przez ITT Aerospace/Communication Division. GOES-8 i -9 zostały zaprojektowane do działania przez trzy lata, natomiast -10, -11 i -12 mają oczekiwaną żywotność 5 lat. GOES-11 i -12 zostały wystrzelone z paliwem wystarczającym na dziesięć lat działania, na wypadek gdyby przeżyły ponad oczekiwany okres życia.

Kontrakt na opracowanie czterech satelitów GOES trzeciej generacji został przyznany firmie Hughes Corporation , których wystrzelenie zaplanowano na rakiety Delta III w latach 2002-2010. Po fuzji z Hughes Boeing przejął kontrakty rozwojowe, a starty przeniesiono do Delta IV , po przejściu Delta III na emeryturę. Kontrakt na czwartego satelitę, GOES-Q, został później anulowany, a satelita ten zostanie ukończony tylko w przypadku, gdy inny satelita trzeciej generacji zostanie utracony w wyniku awarii lub ulegnie awarii wkrótce po wystrzeleniu. Pierwszy satelita trzeciej generacji, GOES-13, został wystrzelony w maju 2006 roku, początkowo służąc jako kopia zapasowa na orbicie. Jednak w kwietniu 2010 GOES-12 został przeniesiony na obszar Ameryki Południowej, a GOES-13 został przeniesiony do roli GOES-East. Satelity trzeciej generacji mają oczekiwaną żywotność siedmiu lat, ale będą przenosić nadmiar paliwa, aby w miarę możliwości mogły działać dłużej, tak jak w przypadku satelitów ostatniej generacji dwusekundowej.

Stanowiska operacyjne
Nazwa	Długość geograficzna	Satelita
GOES-Wschód	75° W	GOES-16
GOES-Zachód	137° W	GOES-17
GOES-Południe	60° W	Pusty

Satelity czwartej generacji, seria GOES-R, są budowane przez Lockheed Martin przy użyciu autobusu satelitarnego A2100 . Seria GOES-R to program czterech satelitów (GOES-R, -S, -T i -U), który przedłuży dostępność operacyjnego systemu satelitarnego GOES do 2036 roku. Pierwszy satelita serii, tytułowy GOES- R został wystrzelony 19 listopada 2016 r. Po wejściu na orbitę został przemianowany na GOES-16 . Drugi satelita z serii, tytułowy GOES-S, został wystrzelony 1 marca 2018 r. Po wejściu na orbitę przemianowano go na GOES-17 .

Satelity

Dostępne operacyjnie

Do użytku operacyjnego dostępne są cztery satelity GOES.

GOES-14 jest składowany przy 105 ° W. Start tego satelity, który przed orbitowaniem został oznaczony jako GOES-O, był kilkakrotnie opóźniany. Został pomyślnie wystrzelony 27 czerwca 2009 r. z kompleksu Space Launch Complex 37, na rakiecie Delta IV. Przeszedł testy po uruchomieniu do grudnia 2009 r., a następnie został umieszczony w pamięci masowej na orbicie. Ten satelita jest częścią serii GOES-N. GOES-14 został i zostanie aktywowany w przypadku problemów z innym satelitą GOES lub jego wycofania z eksploatacji. Została tymczasowo oznaczona jako GOES-Wschód z powodu trudności technicznych z GOES-13 i przesunięta w kierunku lokalizacji GOES-Wschód. Po rozwiązaniu tych problemów GOES-14 wrócił do magazynu.

GOES-15 , który został oznaczony jako GOES-P przed orbitowaniem, został pomyślnie wystrzelony 4 marca 2010 r. W latach 2011-2018 zajmował pozycję GOES-West na 135 ° W nad Oceanem Spokojnym. Od 29 października 2018 r. przesunął się na wschód do 128° W, aby zrobić miejsce dla GOES-17 , który 10 grudnia 2018 r. przejął pozycję GOES-West. Obecnie działa równolegle z GOES-17 do celów oceny użytkowników, ale planuje się wycofanie po 2019 roku.

GOES-16 zajmuje pozycję GOES-Wschód na 75° W. Satelita ten, który przed orbitowaniem został oznaczony jako GOES-R, został wystrzelony przez rakietę Atlas V z kompleksu Space Launch Complex 41 na stacji lotniczej Cape Canaveral na Florydzie w dniu 19 listopada 2016 r. Przeszedł testy po uruchomieniu do początku 2017 roku, zanim zastąpił GOES-13 jako GOES-East.

GOES-17 zajmuje pozycję GOES-West na 137,2° W. Satelita, oznaczony jako GOES-S przed orbitą, został wystrzelony przez rakietę Atlas V z kompleksu Space Launch Complex 41 w dniu 1 marca 2018 r. Po testach postartowych i rozwiązaniu problemów satelita został uznany za gotowy do działania w lutym 2019 r.

Nieaktywne lub zmienione

Kilka satelitów GOES wciąż znajduje się na orbicie, ale są albo nieaktywne, albo zostały zmienione.

Chociaż GOES-3 przestał być używany do operacji pogodowych w 1989 roku, przez ponad 20 lat był kluczowym elementem komunikacji między USA a stacją bieguna południowego Amundsen-Scott, zanim został wycofany z użytku w 2016 roku. Satelity geostacjonarne zużywają paliwo, aby utrzymać się w miejscu równika, a zatem zwykle nie można go zobaczyć z biegunów. Kiedy to paliwo się wyczerpie, perturbacje słoneczne i księżycowe zwiększają nachylenie satelity, tak że jego ślad naziemny zaczyna opisywać analemę (cyfra ósemka w kierunku północ-południe). Zwykle kończy to podstawową misję satelity. Jednakże, gdy nachylenie jest wystarczająco duże, satelita może zacząć wznosić się ponad horyzonty polarne na skrajnych wartościach ósemki, tak jak miało to miejsce w przypadku GOES-3. Na stacji zbudowano 9-metrową czaszę, a łączność z satelitą można było uzyskać przez około pięć godzin dziennie. Szybkość przesyłania danych wynosiła około 2,048 megabajtów na sekundę (dwukierunkowo) w optymalnych warunkach.

GOES-8 , który został oznaczony jako GOES-I przed orbitowaniem, był satelitą GOES-East, gdy był w eksploatacji. Znajduje się na orbicie parkingowej i dryfuje na zachód w tempie około 4° dziennie. Został wycofany z eksploatacji 1 kwietnia 2003 r. i dezaktywowany 5 maja 2004 r. po awarii układu napędowego.

GOES-10 , który przed wejściem na orbitę został oznaczony jako GOES-K, został wycofany z eksploatacji 2 grudnia 2009 r. i wystrzelony na orbitę cmentarną . Nie miał już paliwa na wymagane manewry, aby utrzymać go na stacji.

GOES-11 , który został oznaczony jako GOES-L przed wejściem na orbitę, uległ częściowej awarii 6 grudnia 2011 r. Został wycofany z eksploatacji 16 grudnia 2011 r. i wprowadzony na orbitę cmentarną.

GOES-12 , który został oznaczony jako GOES-M przed orbitowaniem, został wycofany z eksploatacji 16 sierpnia 2013 r. i wystrzelony na orbitę cmentarną.

GOES-13 , który przed orbitowaniem został oznaczony jako GOES-N, został wycofany z eksploatacji 3 stycznia 2018 r. i umieszczony na orbicie magazynowej. Został przeniesiony do sił kosmicznych USA i umieszczony na 61,5ºE pod nową nazwą EWS-G1.

Mapa pokrycia GOES-11 i GOES-12, gdy są aktywne (2007).
Obraz w świetle widzialnym GOES-12.
Obraz pary wodnej GOES-12.

Cel, powód

Schemat przekazywania danych GOES.

Zaprojektowany do działania na orbicie geostacjonarnej 35 790 km (22 240 mil) nad Ziemią, sonda GOES nieprzerwanie obserwuje kontynentalne Stany Zjednoczone , Ocean Spokojny i Ocean Atlantycki, Amerykę Środkową , Amerykę Południową i południową Kanadę. Trójosiowa konstrukcja stabilizująca ciało umożliwia czujnikom „wpatrywanie się” w Ziemię, a tym samym częstsze obrazowanie chmur, monitorowanie temperatury powierzchni Ziemi i pól pary wodnej oraz sondowanie atmosfery pod kątem jej pionowych struktur termicznych i parowych. Ewolucję zjawisk atmosferycznych można śledzić, zapewniając relacje w czasie rzeczywistym z wydarzeń meteorologicznych, takich jak silne lokalne burze i cyklony tropikalne . Znaczenie tej zdolności zostało udowodnione podczas huraganów Hugo (1989) i Andrew (1992).

Sonda GOES usprawnia również usługi operacyjne i usprawnia wsparcie dla badań nad atmosferą, numerycznych modeli prognozowania pogody oraz projektowania i rozwoju czujników środowiskowych.

Dane satelitarne są nadawane w paśmie L i odbierane przez stację naziemną NOAA Command and Data Acquisition na Wallops Island w stanie Wirginia, z której są rozpowszechniane wśród użytkowników. Dodatkowo każdy może odbierać dane bezpośrednio z satelitów za pomocą małej czaszy i przetwarzać dane za pomocą specjalnego oprogramowania.

Satelity GOES są kontrolowane z Centrum Kontroli Operacji Satelitarnych w Suitland w stanie Maryland. Podczas istotnych warunków pogodowych lub innych wydarzeń normalne harmonogramy mogą zostać zmienione w celu zapewnienia pokrycia wymaganego przez NWS i inne agencje.

Pogoda kosmiczna — marzec 2012 r.

GOES-12 i nowsze dostarczają również platformę dla Solar X-Ray Imager (SXI) i instrumentów do monitorowania środowiska kosmicznego (SEM).

SXI zapewnia wysokiej częstotliwości monitorowanie wielkoskalowych struktur słonecznych w celu wsparcia misji Centrum Usług Środowiska Kosmicznego (SESC). Jednostka SXI na GOES-13 została jednak uszkodzona przez rozbłysk słoneczny w 2006 roku. SESC, jako krajowa usługa "pogody kosmicznej", odbiera, monitoruje i interpretuje szeroką gamę danych słoneczno-ziemskich. Generuje również raporty, alerty i prognozy dotyczące wydarzeń specjalnych, takich jak rozbłyski słoneczne lub burze geomagnetyczne. Informacje te są ważne dla działania wojskowych i cywilnych systemów łączności radiowej i satelitarnej oraz systemów nawigacyjnych. Informacje te są również ważne dla sieci elektroenergetycznych, misji badaczy geofizycznych, astronautów Stacji Kosmicznej, lotników na dużych wysokościach i badaczy naukowych.

SEM mierzy wpływ Słońca na bliskie Ziemi słoneczno-ziemskie środowisko elektromagnetyczne, dostarczając SESC dane w czasie rzeczywistym.

Ładunek

Główna misja satelity GOES jest realizowana przez podstawowe instrumenty, którymi są Imager i Sounder. Imager to wielokanałowy instrument, który wykrywa energię promieniowania podczerwonego oraz widzialną odbitą energię słoneczną z powierzchni i atmosfery Ziemi. Echosonda dostarcza danych dotyczących pionowych profili temperatury i wilgotności powietrza, temperatury powierzchni i wierzchołka chmur oraz rozkładu ozonu .

GOES oferuje również System Zbierania Danych , naziemną platformę meteorologiczną do zbierania i przekazywania danych satelitarnych . Inne instrumenty na pokładzie statku kosmicznego to zestaw SEM, który składa się z magnetometru , czujnika promieniowania rentgenowskiego , detektora wysokoenergetycznych protonów i cząstek alfa oraz czujnika cząstek energetycznych.

Sonda z serii GOES-N (GOES-13 do GOES-15) ma również skierowany na słońce czujnik skrajnego ultrafioletu.

Odwracalne logo GOES zaprojektowane dla Space Systems/Loral przez Scotta Kim

Ponadto satelity GOES są wyposażone w repeater poszukiwawczo-ratowniczy, który zbiera dane z radiolatarni Emergency Position-Indicating Radio Beacon i Emergency Locator Transmitter beacon, które są wykorzystywane podczas operacji poszukiwawczo-ratowniczych przez Centrum Koordynacji Ratownictwa Sił Powietrznych USA .

Seria GOES-R

Proponowany pakiet instrumentów dla serii GOES-R początkowo obejmował:

Advanced Baseline Imager (ABI)
Hyperspectral Environmental Suite (HES)
Space Environment In-Situ Suite (SEISS), który obejmuje dwa magnetosferyczne czujniki cząstek (MPS-HI i MPS-LO), energetyczny czujnik ciężkich jonów oraz czujnik słoneczny i galaktyczny protonów
Solar Imaging Suite, który obejmuje Solar Ultraviolet Imager (SUVI), Solar X-Ray Sensor (XRS) i Extreme Ultraviolet Sensor (EUVS)
Geostacjonarny program do mapowania błyskawic (GLM)
Magnetometr

We wrześniu 2006 roku HES została zlikwidowana.

Oznaczenia satelitów

Satelity GOES przed wystrzeleniem są oznaczane literami (A, B, C, itd.). Gdy satelita GOES zostanie pomyślnie wystrzelony, zostaje on ponownie oznaczony numerem (1, 2, 3 itd.). Tak więc GOES-A do GOES-F zmieniło się w GOES-1 do GOES-6. Ponieważ GOES-G zakończył się niepowodzeniem w uruchomieniu, nigdy nie otrzymał numeru. GOES-H na GOES-R zmieniło się w GOES-7 na GOES-16 (z pominięciem GOES-Q, który nie został zbudowany).

Po uruchomieniu różne lokalizacje używane przez satelity otrzymują nazwy odpowiadające regionom, które obejmują. Są to GOES-East i GOES-West, które obserwują odpowiednio wschodnią i zachodnią połowę USA. GOES-East zajmuje GOES-16, a GOES-West zajmuje GOES-17. Oznaczenie -Wschód/-Zachód jest używane częściej niż oznaczenie numeru satelity. GOES-IO ( Ocean Indyjski ), nowe oznaczenie ujawnione na początku maja 2020 r., jest obecnie zajmowane przez GOES-13 (DOD-1).

Nie zabrakło również stanowiska GOES-South, które ma na celu zapewnienie dedykowanego pokrycia Ameryki Południowej. Zanim seria GOES-R zaczęła działać, o ile satelita nie był dedykowany temu kontynentowi, zdjęcia Ameryki Południowej były aktualizowane co 3 godziny zamiast co 30 minut. Stacja GOES-South była zwykle przypisywana starszym satelitom, których operacje w Ameryce Północnej zostały przejęte przez nowe satelity. Na przykład GOES-10 został przeniesiony z pozycji GOES-West do GOES-South po tym, jak został zastąpiony w stacji -West przez GOES-11. Kiedy GOES-10 został wycofany z eksploatacji 1 grudnia 2009, GOES-South został przejęty przez GOES-12. Od czasu wycofania GOES-12 w dniu 16 sierpnia 2013 r. stacja GOES-South jest pusta. GOES-16 od tego czasu sprawił, że potrzeba dedykowanego satelity GOES-South stała się przestarzała; od 2019 roku satelita tworzy pełne obrazy dysku co 10 minut.

Rozwój serii GOES-R

We wrześniu 2006 r. NOAA zmniejszyła planowaną liczbę satelitów GOES-R z czterech do dwóch z powodu obaw o przekroczenie kosztów. Planowany harmonogram dostaw został również spowolniony, aby obniżyć koszty. Spodziewany koszt tej serii jest $ 7,69 mld $ 670 mln w ze stanu 7 miliardów dolarów oszacowania.

Kontrakt na budowę satelitów i produkcję magnetometru, SUVI i GLM otrzymał Lockheed Martin. Ta nagroda została zakwestionowana przez przegranie oferenta Boeinga; jednak protest został następnie odrzucony.

Instrument ABI dostarczyła firma L3Harris (dawniej ITT Exelis ). SEISS został dostarczony przez Assurance Technology Corporation.

XRS i EUVS są połączone w ekstremalnych ultrafioletowe i X-Ray PROMIENIOWANIA czujniki (EXIS), który był dostarczony przez Laboratorium atmosferyczne and Space Physics z University of Colorado .

Kontrakt na system naziemny, w tym przetwarzanie danych, został przyznany zespołowi kierowanemu przez dział Weather Systems firmy L3Harris , w tym umowy podwykonawcze z firmami Boeing, Atmospheric and Environmental Research (AER), Honeywell , Carr Astronautics, Wyle Laboratories i Ares .

Status satelitów GOES

Statki kosmiczne GOES zostały wyprodukowane przez Boeinga (GOES-D do -H i GOES-N do -P) oraz Space Systems/Loral (GOES-A do -C i GOES-I do -M). Seria GOES-I (IM) i obecna seria GOES-N (NP) są udokumentowane odpowiednio w „GOES I-M Databook” i „GOES-N Series Databook” . Seria GOES-R jest budowana przez Lockheed Martin, a pierwszy i drugi z serii, GOES-16 i -17, działają od czerwca 2019 r.

Boeing zbudowałby i uruchomiłby GOES-Q tylko wtedy, gdyby GOES-O lub GOES-P nie zostały dostarczone na orbitę w dobrym stanie.

Pierwsze zdjęcie uzyskane z satelity GOES-1, 25 października 1975 r., 1645 UTC.

GOES-1 , zwodowany 16 października 1975 r., wycofany z eksploatacji 7 marca 1985 r.
GOES-2 , wystrzelony 16 czerwca 1977 r., wycofany z eksploatacji 5 maja 2001 r., przed którym satelita łączności dla bieguna południowego
GOES-3 , zwodowany 16 czerwca 1978 r., wycofany z eksploatacji 29 czerwca 2016 r., przed którym satelita łączności dla Bieguna Południowego
GOES-4 , zwodowany 9 września 1980 r., wycofany z eksploatacji 9 października 1988 r.
GOES-5 , zwodowany 22 maja 1981, wycofany z eksploatacji 18 lipca 1990
GOES-6 , zwodowany 28 kwietnia 1983 r., wycofany z eksploatacji 19 maja 1992 r.
GOES-G , wystrzelony 3 maja 1986 r., nie wszedł na orbitę
GOES-7 , wystrzelony 26 lutego 1987 r., wycofany z eksploatacji 12 kwietnia 2012 r., przed którym satelita łączności Peacesat
GOES-8 , zwodowany 13 kwietnia 1994 r., wycofany z eksploatacji 5 maja 2004 r.
GOES-9 , zwodowany 23 maja 1995 r., wycofany z eksploatacji 15 czerwca 2007 r.
GOES-10 , zwodowany 25 kwietnia 1997 r., wycofany z eksploatacji 2 grudnia 2009 r.
GOES-11 , wystrzelony 3 maja 2000 r., wycofany z eksploatacji 16 grudnia 2011 r.
GOES-12 , wystrzelony 23 lipca 2001 r., wycofany z eksploatacji 16 sierpnia 2013 r., przed którym zapewniał zasięg w Ameryce Południowej
GOES-13 , wystrzelony 24 maja 2006 r., wycofany z eksploatacji 3 stycznia 2018 r., ponownie działa na Oceanie Indyjskim od 8 września 2020 r. jako EWS-G1
GOES-14 , zwodowany 27 czerwca 2009 r., w stanie gotowości, położony na 105 ° W
GOES-15 , uruchomiony 4 marca 2010 r., funkcjonuje od 14 grudnia 2011 r., równolegle z GOES-17 od 11 listopada 2018 r.
GOES-16 , uruchomiony 19 listopada 2016 r., od 18 grudnia 2017 r. funkcjonuje jako GOES-East
GOES-17 , uruchomiony 1 marca 2018 r., jako GOES-West od 12 lutego 2019 r.
GOES-T , planowany start 16 lutego 2022 r.
GOES-U , planowane do uruchomienia w kwietniu 2024

Zobacz też

Dalsza lektura

Lombardi, Michael A.; Hanson, D. Wayne (marzec-kwiecień 2005). „The GOES Time Code Service, 1974-2004: retrospektywa” . Journal of Research Narodowego Instytutu Standardów i Technologii . 110 (2): 79–96. doi : 10.6028/jres.110.008 . PMC 4847573 . PMID 27308105 .

Bibliografia

Ten artykuł zawiera materiały należące do domeny publicznej ze stron internetowych lub dokumentów Narodowej Agencji Aeronautyki i Przestrzeni Kosmicznej .

Languages

In other projects