Nimbus спутниктері: Американдық метеорологиялық зерттеулердің бірінші буыны
Nimbus program
Nimbus спутники: АҚШ метеорологиялық зерттеулер үшін 1964-1978 ж. шамамен жер айналымындағы орбитаға ұшырылған 2-ші буын ғарыш кемелері. Атмосфералық деректерді жинады.
Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Екінші буын АҚШ роботтық ғарыш кемесі
Second generation U. S. robotic spacecraft
Nimbus спутниктері – 1964 және 1978 жылдар аралығында метеорологиялық зерттеулер мен даму үшін пайдаланылған АҚШ роботтық ғарыш кемелерінің екінші буыны. Ғарыш кемелері атмосфералық ғылыми деректерді сезіну және жинау үшін озық жүйелерді сынауға арналған, тұрақтандырылған, Жерге бағытталған платформалар ретінде құрылған. 1964 жылғы 28 тамызда Nimbus 1 спутнигімен басталган жеті Nimbus ғарыш кемесі, полярлық орбитаға жақын, Күнмен синхронды орбитаға шығарылды. Nimbus спутниктерінің бортында әртүрлі спектральдік аймақтарда суреттеу, зондтау және басқа зерттеулер жүргізуге арналған түрлі құралдар орналасқан. Nimbus спутниктері Thor Agena (Nimbus 1–4) және Delta (Nimbus 5–7) зымырандарымен ұшырылды. Бірінші спутниктің ұшырылуынан бастап 20 жыл ішінде Nimbus миссиялар сериясы, Жерді спутниктік қашықтықтан зондтау бойынша АҚШ-тың негізгі ғылыми-зерттеу және дамыту платформасы болды. Он төрт жыл ішінде ұшырылған жеті Nimbus спутнигі планета туралы ғарыштан алынған бақылауларын отыз жыл бойы бөлісті. NASA, Nimbus миссияларында сыналып, жетілдірілген технологияны Ұлттық мұхиттық және атмосфералық басқару басқармасына (NOAA) өздерінің операциялық спутниктік құралдары үшін тапсырды. Nimbus миссияларынан алынған технология мен тәжірибелер, NASA мен NOAA соңғы үш онжылдықта ұшырған көптеген Жерді бақылайтын спутниктердің мұрасы болып табылады.
The Nimbus satellites were second generation U. S. robotic spacecraft launched between 1964 and 1978 used for meteorological research and development. The spacecraft were designed to serve as stabilized, Earth oriented platforms for the testing of advanced systems to sense and collect atmospheric science data. Seven Nimbus spacecraft have been launched into near polar, Sun synchronous orbits beginning with Nimbus 1 on August 28, 1964. On board the Nimbus satellites are various instrumentation for imaging, sounding, and other studies in different spectral regions. The Nimbus satellites were launched aboard Thor Agena rockets (Nimbus 1–4) and Delta rockets (Nimbus 5–7). Over a 20 year period from the launch of the first satellite, the Nimbus series of missions was the United States' primary research and development platform for satellite remote sensing of the Earth. The seven Nimbus satellites, launched over a fourteen year period, shared their space based observations of the planet for thirty years. NASA transferred the technology tested and refined by the Nimbus missions to the National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) for its operational satellite instruments. The technology and lessons learned from the Nimbus missions are the heritage of most of the Earth observing satellites NASA and NOAA have launched over the past three decades.
Ауа райы болжамы
Ол іске қосылған кезде, ауа қысымы сияқты нақты емес қасиеттерді Жерден жүздеген шақырым биіктікте айналып жүрген спутник арқылы бақылау мүмкіндігі революциялық идея болды. Әрбір Nimbus миссиясымен ғалымдар атмосфералық сипаттамаларды жинау қабілетін кеңейтті, бұл ауа райын болжауды жақсартты, оның ішінде мұхит және ауа температурасы, ауа қысымы және бұлттылық сияқты мәліметтерді қамтыды. 1969 жылы Nimbus 3 спутнигімен бастап, атмосфералық қабат арқылы температура туралы ақпарат Атлантика мұхитының шығысынан және Тынық мұхитының көп бөлігінен спутниктер арқылы алына бастады, бұл болжамдардың едәуір жақсаруына әкелді. Nimbus спутниктерінің жаһандық қамтуы алғаш рет 3-5 күндік дәл болжамдар жасауға мүмкіндік берді. Nimbus спутниктерінің көп спектрлі деректерді, яғни әртүрлі толқын ұзындығындағы электромагниттік энергияны (оның ішінде электромагниттік спектрдің микротолқындық аймағын) анықтау қабілеті ғалымдарға атмосфераны зерттеп, бұлттардағы су буын және сұйық суды ажыратуға мүмкіндік берді. Бұған қоса, олар бұлттардың арасында да атмосфера температурасын өлшеуге қол жеткізді, бұл ғалымдарға дауылдардың "жылы ядросындағы" температураны анықтауға мүмкіндік берді.
At the time of its launch, the idea that intangible properties such as air pressure could be observed using a satellite orbiting hundreds of miles above the Earth was revolutionary. With each Nimbus mission, scientists broadened their ability to collect atmospheric characteristics that improved weather forecasting, including ocean and air temperatures, air pressure, and cloudiness. Beginning with the Nimbus 3 satellite in 1969, temperature information through the atmospheric column began to be retrieved by satellites from the eastern Atlantic and most of the Pacific Ocean, which led to significant forecast improvements. The global coverage provided by Nimbus satellites made accurate 3–5 day forecasts possible for the first time. The ability of the Nimbus satellites to detect electromagnetic energy in multiple wavelengths (multi spectral data), in particular the microwave region of the electromagnetic spectrum, made it possible for scientists to look into the atmosphere and tell the difference between water vapor and liquid water in clouds. In addition, they were able to measure atmospheric temperature even in the presence of clouds, a capability that allowed scientists to take the temperature in the "warm core" of hurricanes.
Сәулелену бюджеті
Нимбус миссиясының ең маңызды ғылыми жетістіктерінің бірі – Жердің радиациялық балансын өлшеу болды. Ғалымдар алғаш рет Жер жүйесіне келіп, одан шығып жатқан күн сәулесінің мөлшерін тікелей бақылап көрді. Бұл бақылаулар климаттың ең алғашқы модельдерін растауға және жетілдіруге көмектесті, сондай-ақ климаттың өзгеруін зерттеуге қазір де маңызды үлес қосуда. Ғалымдар жаһандық жылынудың себептері мен салдарына қарайтын болса, Нимбус радиациялық балансының деректері ұзақ мерзімді талдаулар үшін база болып табылады және өзгерістерді анықтауға мүмкіндік береді. Нимбус технологиясы қазіргі радиациялық баланс сенсорларының дамуына негіз болды, мысалы, NASA-ның Terra және Aqua спутниктеріндегі CERES құралдары.
One of the most important scientific contributions of the Nimbus missions was their measurements of the Earth's radiation budget. For the first time, scientists had global, direct observations of the amount of solar radiation entering and exiting the Earth system. The observations helped to verify and refine the earliest climate models, and are still making important contributions to the study of climate change. As scientists consider the causes and effects of global warming, Nimbus radiation budget data provide a base for long term analyses and make change detection studies possible. The Nimbus technology gave rise to current radiation budget sensors, such as the CERES instruments on NASA's Terra and Aqua satellites.
Озон қабаты
Нимбус спутниктері Жердің озон қабатын бақылауды бастағанға дейін ғалымдар оны сақтап тұратын немесе жоятын процестерді біраз деңгейде түсінген. Олар қабаттың қалай қалыптасқанына сенімді болды және зертханалық тәжірибелер арқылы галогендер озонды жоя алатынын білген. Соңында, ауа шары бақылаулары атмосферадағы озон концентрациясының уақыт өте келе өзгеретінін көрсетті, ал ғалымдар ауа райы құбылыстары немесе маусымдық өзгерістер себепкер болуы мүмкін деп күдіктенді. Бірақ осы ақпараттың бәрінің глобальдық масштабта қалай байланысқа түсетіні әлі анық емес еді. Ғалымдар НАСА-ның тәжірибелік ұшақтарынан тәжірибелер жүргізіп, атмосфералық химиялық заттардың, мысалы, тоңазытқыштар мен аэрозольдік спрейлерден шығарылатын хлорфторкөміртектердің (ХФК) озонды жоятынын дәлелдеді. 1978-1994 жылдар аралығында Nimbus 7 спутнигінен алынған бақылаулар жиналған сайын, ХФК-тар әр қысқы маусымда Антарктида үстінде озон қабатының тесігін жасайтыны анық болды. Ғалымдар жылдық өзгерістерге қарамастан, тесіктің үлкейіп бара жатқанын байқады. Нимбус өлшемдері озон қабатының тесігі мәселесінің қаншалықты ауыр екенін көрсетті. NASA-ның Nimbus мердігерлеріCompanySystemAmount*General ElectricPrime$2,100,000Бақылау және тұрақтандыру1,515,7105 ватттық таратушы92,652RCACкамералар мен күн энергиясы302,324Vidicon және күн энергиясыIT&T LabsЖоғары ажыратымдылықтағы ИК радиометрі139,235Санта-Барбара зерттеу орталығыОрташа ажыратымдылықтағы ИК343,426Нью-Мексико ауыл шаруашылығы және механикалық өнер колледжіАнтенналар69,384California Computer Products, Inc. СағатAmpexМагнитофонRadiation Inc. PCM телеметриясыКонтракт сомалары зерттеу, дамыту және алғашқы екі Nimbus ұшыруына жұмсалды.
Even before the Nimbus satellites began collecting their observations of Earth's ozone layer, scientists had some understanding of the processes that maintained or destroyed it. They were pretty sure they understood how the layer formed, and they knew from laboratory experiments that halogens could destroy ozone. Finally, weather balloons had revealed that the concentration of ozone in the atmosphere changed over time, and scientists suspected weather phenomena or seasonal change were responsible. But how all of these pieces of information worked together on a global scale was still unclear. Scientists conducted experiments from NASA experimental aircraft and proved that atmospheric chemicals such as the chlorofluorocarbons (CFCs) released from refrigerants and aerosol sprays did destroy ozone. As Nimbus 7 satellite observations accumulated between 1978 and 1994, it became increasingly clear that CFCs were creating an ozone hole each winter season over Antarctica. Not only that, but despite some year to year variations, it appeared the hole was becoming larger. The Nimbus measurements made clear how severe the ozone hole problem was. NASA's Nimbus contractorsCompanySystemAmount*General ElectricPrime$2,100,000Control & stabilization1,515,7105 watt transmitter92,652RCACameras & solar power302,324Vidicon and solar powerIT&T LabsHigh resolution IR radiometer139,235Santa Barbara Research CenterMedium resolution IR343,426New Mexico College of Agriculture and Mechanic ArtsAntennas69,384California Computer Products, Inc. ClockAmpexTape recorderRadiation Inc. PCM telemetryContract sums are for research for development and delivery for first two Nimbus launchings
Теңіз мұзы
Nimbus спутниктері 1960-шы жылдардың ортасында полярлық мұздықтардың аумағы туралы орбиталық деректерді жинады, олар спектрдің көрінетін және инфрақызыл бөліктерінде тіркелді. Жердің мұздықтарының алғашқы жаһандық суреттері климаттың өзгеруін зерттеу үшін құнды деректерді ұсынады. Деректерді зерттеуге арналған мүмкіндік терезесі тарылып бара жатқанда, Ұлттық қар және мұз деректері орталығы (NDISC) мен NASA 1966 жылдан бастап бүкіл Арктика және Антарктика мұздықтарын көрсететін жоғары ажыратымды Nimbus 2 суреттерін қайта құруға мүмкіндік беретін деректерді қалпына келтіре алды. 1972 жылы Nimbus 5 ғарыш кемесі ұшырылғанда ғалымдар оның Электрлік сканерлеуші микротолқынды радиометрін әлемде қай жерде және қанша жаңбыр жауғанын жаһандық түрде бақылау үшін жоспарлады. Алайда, сенсор іске қосылғаннан кейінгі айларда жаңа басымдық пайда болды: жаһандық теңіз мұзының концентрациясын картаға түсіру. 1978 жылы Nimbus 7 ұшырылғанда, технология ғылымдарға жаңа пайда болған (яғни "бірінші жылдық") теңіз мұзын ескі мұздан ажыратуға жеткілікті болды, бұл үшін Сканерлеуші көп арналы микротолқынды радиометр (SMMR) сенсоры қолданылды. Оның 9 жылдық қызмет ету кезеңінде жиналған деректері қазіргі ғалымдар климаттың өзгеруін зерттеу үшін пайдаланатын Жердің теңіз мұзы концентрациясының ұзақ мерзімді тізімінің маңызды бөлігін құрайды. Nimbus миссияларының ең сәтті жаңалықтарының бірі – Антарктида төңірегіндегі теңіз мұзында 1974–76 жылдардың оңтүстік жартышарындағы қыста үлкен тесіктің табылуы болды. Бұл құбылыс сол кезден бері байқалған жоқ: үш жыл қатарынан Антарктиданы қыста жабатын мұздарда үлкен мұзсыз су алаңы пайда болды. Уэдделл теңізінде орналасқан полиния әр жылдары жазғы еріумен жоғалып, келесі жылы қайта пайда болды. Ашық су алаңы мұхит температурасына 2500 метрге дейін және кең аумақтағы мұхит айналысына әсер еткен болуы мүмкін. Ведделл теңізіндегі полиния 70-ші жылдардың ортасында Nimbus спутниктері бақылаған оқиғадан бері байқалған жоқ.
Nimbus satellites collected orbital data on the extent of the polar caps in the mid 1960s, recorded in the visible and infrared parts of the spectrum. These first global snapshots of Earth's icecaps provide invaluable reference points for climate change studies. During a narrowing window of opportunity for data archaeology, the National Snow and Ice Data Center (NDISC) and NASA were able to recover data that allowed the reconstruction of high resolution Nimbus 2 images from 1966 showing the entire Arctic and Antarctic ice caps. When the Nimbus 5 spacecraft launched in 1972, scientists planned for its Electrically Scanning Microwave Radiometer to collect global observations of where and how much it rained across the world. However, a new priority for the sensor evolved in the months following its launch: mapping global sea ice concentrations. When Nimbus 7 launched in 1978, technology had improved enough for scientists to distinguish newly formed (i. e., "first year") sea ice from older ice, with the Scanning Multichannel Microwave Radiometer (SMMR) sensor. The data it collected during its 9 year lifespan provide a significant chunk of the long term record of Earth's sea ice concentration that today's scientists use for studies of climate change. Among the most serendipitous discoveries that the Nimbus missions made possible was that of a gaping hole in the sea ice around Antarctica in the Southern Hemisphere winters of 1974–76. In a phenomenon that has not been observed since, an enormous, ice free patch of water, called a polynya, developed three years in a row in the seasonal ice that encases Antarctica each winter. Located in the Weddell Sea, each year the polynya vanished with the summer melt, but returned the following year. The open patch of water may have influenced ocean temperatures as far down as 2,500 meters and influenced ocean circulation over a wide area. The Weddell Sea Polynya has not been observed since the event witnessed by the Nimbus satellites in the mid 70s.
Жаһандық орналасу жүйесі
Nimbus спутниктері (Nimbus 3 1969 жылы басталып, қазіргі заманғы GPS дәуіріне операциялық іздеу-құтқару және деректерді жинау жүйелерімен жол ашты. Бұл спутниктер алыс орналасқан метеорологиялық станцияларды анықтап, оларға спутникке деректерді жіберуге бұйрық беруге мүмкіндік берген алғашқы технологияны сынап көрді. Жаңа технологияның ең әйгілі демонстрациясы – 1971 жылы Солтүстік полюс үстінен бірінші рет жеке ұшқан британдық авиатор Шила Скотттың рекордтық рейсі. Ол осы рейсі кезінде Nimbus навигациялық және анықтау байланыс жүйесін сынады. Nimbus жер-серік-жер байланыс жүйесі алғашқы спутникке негіделген іздеу-құтқару жүйесін көрсетті. Оның алғашқы табыстарының бірі – 1977 жылы Солтүстік Атлантикада құлап кеткен екі ауа шарларымен саяхатшыларды құтқару және сол жылдың соңында Гренландия арқылы Солтүстік полюске жеке иттермен баруға тырысқан жапондық авантюристті іздеу болды. NOAA спутниктеріндегі Іздеу-құтқару спутниктік көмекпен іске асырылатын (SARSAT) операциялық жүйе арқылы соңғы үш онжылдықта ондаған мың адам құтқарылды.
Nimbus satellites (beginning with Nimbus 3 in 1969) blazed the trail into the modern GPS era with operational search and rescue and data collection systems. The satellites tested the first technology that allowed satellites to locate weather observation stations set up in remote locations and to command the stations to transmit their data back to the satellite. The most famous demonstration of the new technology was through the record breaking flight of British aviator Sheila Scott, who tested the Nimbus navigation and locator communication system when she made the first ever solo flight over the North Pole in 1971. The Nimbus ground to satellite to ground communication system demonstrated the first satellite based search and rescue system. Among the earliest successes were the rescue of two hot air balloonists who went down in the North Atlantic in 1977 and, later that year, tracking a Japanese adventurer on his first attempt to be the first person to dogsled solo to the North Pole through Greenland. Tens of thousands of people over the past three decades have been rescued through the Search and Rescue Satellite aided Tracking (SARSAT) operational system on NOAA satellites.
Ядролық энергия
Nimbus 3 ғарышқа SNAP 19 радиоизотопты термоэлектр генераторын (RTG) қолданған алғашқы спутник болды. Бұрынғы тырастың бірінде Nimbus B 1 зымыранымен SNAP 19 RTG ұшыруға әрекет жасалған, бірақ зымыран қирап, ядролық отын Санта-Барбара бұғазына түсіп кеткен. Кейіннен отын қираған жерден 91 метр тереңдікте қалпына келтіріліп, Nimbus 3 үшін SNAP 19B ретінде қайта пайдаланылды. Бұл қуат көзі күн батареяларын қосымша 28,2 ватт электр қуатымен толықтырды.
Nimbus 3 was the first satellite to use a SNAP 19 radioisotope thermoelectric generator (RTG) in space. A previous attempt was made to launch a SNAP 19 RTG on Nimbus B 1, but the rocket was destroyed and the nuclear fuel landed in the Santa Barbara Channel. Later, the fuel was recovered from the wreckage at a depth of 300 feet (91 m) and re purposed for Nimbus 3 as the SNAP 19B. This power source augmented the solar array with an additional 28.2 of electrical power.