Кіріспе
АҚШ ауа райы спутниктері сериясы – Geostationary Operational Environmental Satellite (GOES), АҚШ Ұлттық мұхит және атмосфера басқару басқармасының (NOAA) Ұлттық экологиялық спутник, дерек және ақпарат қызметі бөлімшесінің басқаруындағы жүйе. Ол ауа райын болжауға, қауіпті дауылдарды қадағалауға және метеорологияны зерттеуге көмектеседі. Жүйенің ғарыш кемесі мен жердегі элементтері бірлесіп, қоршаған орта туралы деректердің үздіксіз ағынын қамтамасыз етеді. Ұлттық ауа райы қызметі (NWS) және Канаданың метеорологиялық қызметі Солтүстік Америкадағы ауа райын бақылау және болжау операциялары үшін GOES жүйесін пайдаланады, ал ғылыми зерттеушілер жер, атмосфера, мұхит және климат динамикасын жақсырақ түсіну үшін осы деректерді қолданады. GOES жүйесінде 1974 жылы SMS 1 спутнигінің ұшырылуынан бері АҚШ-тың ауа райын бақылау және болжаудың маңызды құралы болып табылатын геосинхронды экваторлық спутниктер қолданылады. GOES спутниктерін сатып алу, жобалау және өндіруді NASA қадағалайды. NOAA GOES жүйесінен алынатын жер және ғарыш ауа райы деректерінің ресми жеткізушісі болып табылады. Деректерге SPEDAS бағдарламалық қамтамасы арқылы да қол жеткізуге болады.
The Geostationary Operational Environmental Satellite (GOES), operated by the United States' National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA)'s National Environmental Satellite, Data, and Information Service division, supports weather forecasting, severe storm tracking, and meteorology research. Spacecraft and ground based elements of the system work together to provide a continuous stream of environmental data. The National Weather Service (NWS) and the Meteorological Service of Canada use the GOES system for their North American weather monitoring and forecasting operations, and scientific researchers use the data to better understand land, atmosphere, ocean, and climate dynamics. The GOES system uses geosynchronous equatorial satellites that, since the launch of SMS 1 in 1974, have been a basic element of U. S. weather monitoring and forecasting. The procurement, design, and manufacture of GOES satellites is overseen by NASA. NOAA is the official provider of both GOES terrestrial data and GOES space weather data. Data can also be accessed using the SPEDAS software.
Белсенді емес немесе қайта мақсатталған
Бірнеше GOES спутнигі әлі де орбитада, бірақ белсенді емес немесе басқа мақсатқа бағытталған. GOES 3 1989 жылы ауа райы операцияларында қолданылмай қалғанмен, ол 20 жылдан астам уақыт бойы АҚШ пен Амундсен-Скотт Оңтүстік полюс станциясы арасындағы байланыс құралы ретінде қызмет етті және 2016 жылы қызметтен шығарылды. Геостационарлық спутниктер экваторда тұрақтанған күйінде болу үшін отын жұмсайды, сондықтан оларды полюстерден қарапайым түрде көру мүмкін емес. Отын біткен кезде, Күн мен Айдың тартылысы спутниктің еңіс бұрышын арттырады, нәтижесінде оның жер бетіндегі траекториясы аналема (солтүстік-оңтүстік бағыттағы 8-пішін) түрінде болады. Бұл әдетте спутниктің негізгі миссиясын аяқтайды. Дегенмен, еңіс жеткілікті жоғары болған жағдайда, спутник 8-пішіннің шеткі нүктелерінде полярлық горизонттан жоғары көтеріле алады, GOES 3-тің жағдайы сияқты. Станцияда тоғыз метрлік антенна орнатылды, және спутникпен байланыс күніне шамамен бес сағатқа дейін мүмкін болды. Оңтайлы жағдайда деректердің жылдамдығы шамамен 2,048 мегабайт/секунд (екі бағыттағы) құрады. GOES 8, орбитаға шығар алдында GOES I деп аталған, жұмыс істеген кезде GOES East спутнигі болды. Ол тұрақ орбитасында және күн сайын шамамен 4° жылдамдықпен батысқа қарай қозғалып келеді. Ол 2003 жылдың 1 сәуірінде қызметтен шығарылды және 2004 жылдың 5 мамырында қозғалтқыш жүйесінің істен шығуынан кейін тоқтатылды. GOES 10, орбитаға шығар алдында GOES K деп аталған, 2009 жылдың 2 желтоқсанында қызметтен шығарылды және «көлік орбитасына» (graveyard orbit) көтерілді. Оның орнында қалу үшін қажетті маневрлерді жасауға отын жеткіліксіз болды. GOES 11, орбитаға шығар алдында GOES L деп аталған, 2011 жылдың 6 желтоқсанында ішінара бұзылды. Ол 2011 жылдың 16 желтоқсанында қызметтен шығарылды және «көлік орбитасына» көтерілді. GOES 12, орбитаға шығар алдында GOES M деп аталған, 2013 жылдың 16 тамызында қызметтен шығарылды және «көлік орбитасына» көтерілді. GOES 13, орбитаға шығар алдында GOES N деп аталған, 2018 жылдың 3 қаңтарында қызметтен шығарылды және сақтау орбитасына көтерілді. Ол АҚШ ғарыш күштеріне берілді және жаңа атауы EWS G1 болып, 61.5ºE координатасында орналастырылды. Үш жыл бойы Үнді мұхитын бақылағаннан кейін, EWS G1 2023 жылдың 31 қазанында қызметтен шығарылды, EWS G2 (бұрынғы GOES 15) оның орнын басты. GOES 15, орбитаға шығар алдында GOES P деп аталған, 2010 жылдың 4 наурызында сәтті ұшырылды. 2011 жылдан 2018 жылға дейін ол Тынық мұхиты үстіндегі 135°W координатасында GOES West позициясын иеленді. 2018 жылдың 29 қазанынан бастап GOES 17-ге орын беру үшін 128° батысқа қарай жылжи бастады, ол 2018 жылдың 10 желтоқсанында GOES West позициясын алды. GOES 15 GOES 17-мен бірге біраз уақыт жұмыс істеді, бірақ 2020 жылдың басында қызметтен шығарылды және тұрақ орбитасына көшті. GOES 15 2020 жылдың тамызында аппараттық мәселеге байланысты GOES 17 сенсорлық мүмкіндіктеріндегі олқылықты жою үшін уақытша қайтадан іске қосылды. GOES 13 сияқты GOES 15 де АҚШ ғарыш күштеріне берілді және шамамен 2030 жылға дейін Үнді мұхитын бақылау үшін EWS G2 деп қайта аталды.
Мақсаты
Жер үстіндегі геостационарлық орбитада жұмыс істеуге арналған GOES ғарыш кемесі Америка Құрама Штаттарын, Тынық және Атлант мұхиттарын, Орталық Американы, Оңтүстік Американы және Канаданың оңтүстік бөлігін үздіріссіз бақылайды. Үш осьті, денені тұрақтандыру дизайны сенсорларға Жерге "қадалып" қарауға, бұлттарды жиі суретке түсіруге, Жер бетінің температурасын және су буының таралуын қадағалауға, сондай-ақ атмосфераның тік термо және бу құрылымын зерттеуге мүмкіндік береді. Атмосфералық құбылыстардың қалып-дамуын бақылауға болады, бұл ауыр жергілікті дауылдар мен тропикалық циклон сияқты метеорологиялық оқиғаларды нақты уақытта қамтуды қамтамасыз етеді. Бұл қабілеттің маңыздылығы 1989 жылғы "Хьюго" және 1992 жылғы "Эндрю" дауылдары кезінде дәлелденді. GOES ғарыш кемесі операциялық қызметтерді жақсартады және атмосфералық ғылымдарды зерттеуге, сандық ауа райын болжау модельдеріне, сондай-ақ экологиялық сенсорларды жобалау мен әзірлеуге қолдауды күшейтеді. Спутниктік деректер L жолағы арқылы таратылады және Вирджиния штатындағы Уоллопс аралында орналасқан NOAA командалық және деректерді қабылдау станциясында қабылданып, пайдаланушыларға жіберіледі. Сонымен қатар, кез келген адам кішкентай антеннаны пайдаланып және арнайы бағдарламалық жасақтаманы қолданып спутниктерден деректерді тікелей ала алады. GOES спутниктері Мэриленд штатының Суитленд қаласындағы Спутниктік операцияларды басқару орталығынан басқарылады. Маңызды ауа райы немесе басқа да оқиғалар кезінде, NWS және басқа агенттіктердің сұранысы бойынша қажетті қамтуды қамтамасыз ету үшін қалыпты кестелер өзгертілуі мүмкін. GOES 12 және одан жоғары спутниктері Күннің рентгендік суретке түсіру құралына (SXI) және ғарыш ортасын бақылау құралдарына (SEM) платформа ұсынды. SXI, ғарыш ортасы қызметтері орталығының (SESC) миссиясын қолдау үшін Күннің ірі құрылымдарын жоғары жиілікпен бақылайды. Дегенмен, 2006 жылы болған күннің жарқырауы салдарынан GOES 13 спутнигіндегі SXI құралы зақымданды. SESC, елдің "ғарыш ауа райы" қызметі ретінде, күн мен Жер арасындағы кең ауқымды деректерді қабылдайды, бақылайды және түсіндіреді. Ол сондай-ақ күннің жарқырауы немесе геомагниттік дауылдар сияқты ерекше оқиғалар туралы есептер, ескертулер мен болжамдар жасайды. Бұл ақпарат әскери және азаматтық радиотолқындар мен спутниктік байланыс және навигациялық жүйелердің жұмыс істеуі үшін маңызды. Бұл ақпарат электр қуаты желілеріне, геофизикалық зерттеушілердің, ғарыш станциясының астронавттарының, жоғары биіктіктегі ұшқыштардың және ғылыми зерттеушілердің миссияларына да маңызды. SEM, Күннің Жерге жақын электромагниттік ортаға тигізетін әсерін өлшейді және SESC-ге нақты уақыт деректерін ұсынады.
Пайдалы жүктеме
GOES спутнигінің негізгі миссиясын негізгі пайдалы жүктеме құралдары, яғни Imager және Sounder орындайды. Imager – Жер бетінен және атмосферасынан инфрақызыл сәулелену энергиясын және көрінетін күн сәулесін сезімталдайтын көп арналы құрал. Sounder вертикальды атмосфера температурасы мен ылғал профильдері, жер беті мен бұлттардың жоғарғы температурасы және озон таралуы туралы деректерді ұсынады. GOES сонымен қатар деректерді жинау жүйесін ұсынады, ол – жердегі метеорологиялық платформа, спутниктік деректерді жинау және қайта тарату қызметі. Ғарыш кемесі бортындағы басқа құралдар – SEM жиынтығы, ол магнетометр, рентген сенсоры, жоғары энергиялы протон және альфа бөлшектерінің детекторы және энергетикалық бөлшектер сенсорынан тұрады. GOES N сериясындағы ғарыш кемелері (GOES 13 – GOES 15) күнге бағытталған экстремалды ультракөк сәуле сенсорымен жабдықталған. Бұған қоса, GOES спутниктері авариялық жағдайды көрсететін радио маяктар мен авариялық локатор таратушы маяктардан деректерді жинап, АҚШ Әуе күштерінің құтқару координациялық орталығы іздеу-құтқару операцияларында пайдаланатын қайталағышпен жабдықталған.
Спутниктердің атаулары
Ұшырылмас бұрын GOES спутниктері әріптермен белгіленеді (A, B, C және т.б.). GOES спутнигі сәтті ұшырылғаннан кейін, оны нөмірмен (1, 2, 3, т.б.) қайта белгілейді. Осылайша, GOES A-дан GOES F-қа дейін GOES 1-ден GOES 6-ға дейін өзгерді. GOES G ұшырылуы сәтсіз аяқталғандықтан, оған нөмір берілген жоқ. GOES H-дан GOES R-ға дейін GOES 7-ден GOES 16-ға дейін (GOES Q салынбаған) айналды. Қолданысқа енгізілгеннен кейін спутниктер пайдаланатын әртүрлі аймақтар, олар қамтитын өңірлерге сәйкес атаулармен белгіленеді. Бұл – АҚШ-тың шығыс және батыс жартысын бақылайтын GOES East және GOES West. GOES East-ты GOES 16, ал GOES West-ты GOES 17 алып жатыр. Спутниктің нөмірінен гөрі, Шығыс/Батыс белгісі жиі қолданылады. 2020 жылдың мамыр айының басында жарияланған жаңа белгі – GOES IO (Үнді мұхиты), қазіргі уақытта GOES 13 (DOD 1) иеленуде. Сонымен қатар, Оңтүстік Американы толық қамту үшін GOES South позициясы болды. GOES R сериясы қолданысқа енгенге дейін, егер спутник осы континентке арналмаса, Оңтүстік Американың суреттері 30 минут сайын емес, 3 сағат сайын жаңартылатын. GOES South станциясы әдетте Солтүстік Америкадағы жұмысын жаңа спутниктерге өткізген ескі спутниктерге берілетін. Мысалы, GOES 10, GOES West позициясынан GOES South позициясына, GOES 11 оны батыс станциясында ауыстырғаннан кейін көшірілді. GOES 10 2009 жылғы 1 желтоқсанда қызметтен шығарылғаннан кейін, GOES South-ты GOES 12 иеленді. GOES 12 станциясы 2013 жылғы 16 тамызда қызметтен шыққаннан бері GOES South станциясы бос тұр. GOES 16 арнайы GOES South спутнигінің қажеттілігін жойды; 2019 жылдан бастап спутник әр 10 минут сайын толық диск суреттерін шығарады.
GOES-R сериясының дамуы
2006 жылдың қыркүйегінде NOAA шығындардың жоспардан асып кетуіне байланысты жоспарланған GOES R спутниктерінің санын төрттен екіге дейін азайтты. Шығындарды төмендету үшін жоспарланған жеткізу кестесі де ұзартылды. Серияның күтілетін құны 7,69 миллиард долларды құрайды, бұл бұрынғы 7 миллиард долларлық бағалаудан 670 миллион долларға артық. Спутниктерді құрастыру және магнитометр, SUVI және GLM құрылғыларын өндіру жөніндегі келісімшарт Lockheed Martin компаниясына тапсырылды. Бұл шешімге наразы болған Boeing компаниясы шағымданып, бірақ арыз кейіннен қабылданбады. ABI құралын L3Harris (бұрынғы ITT Exelis) жеткізді. SEISS құралын Assurance Technology Corporation компаниясы жеткізді. XRS және EUVS құрылғылары Экстремалды ультракүлгін және рентген сәулесін өлшеу сенсорларына (EXIS) біріктірілуде, оны Колорадо университетінің атмосфералық және ғарыш физикасы зертханасы тапсырды. Деректерді өңдеуді қоса, жердегі жүйеге арналған келісімшарт L3Harris Weather Systems бөлімшесі басшылығымен құрылған командаға берілді, оған Boeing, Atmospheric and Environmental Research (AER), Honeywell, Carr Astronautics, Wyle Laboratories және Ares компанияларымен субконтракттар жасалды.