Сравнивайте с английским: нажмите на абзац — оригинал откроется в окне. Кнопка EN под абзацем показывает его прямо в тексте.
Содержание
Введение
Космические аппараты США второго поколения. Спутники "Nimbus" представляли собой космические аппараты США второго поколения, запущенные в период с 1964 по 1978 год и использовавшиеся для метеорологических исследований и разработок. Аппараты были разработаны как стабилизированные платформы, ориентированные на Землю, для тестирования передовых систем обнаружения и сбора данных в области атмосферных наук. Семь космических аппаратов "Nimbus" были выведены на околополярные солнечно-синхронные орбиты, начиная с "Nimbus 1" 28 августа 1964 года. На борту спутников "Nimbus" размещались различные приборы для получения изображений, зондирования и проведения других исследований в различных спектральных диапазонах. Запуск спутников "Nimbus" осуществлялся с помощью ракет "Thor Agena" ("Nimbus 1–4") и ракет "Delta" ("Nimbus 5–7"). В течение 20 лет, начиная с запуска первого спутника, серия миссий "Nimbus" являлась основной исследовательской и опытно-конструкторской платформой США для спутникового дистанционного зондирования Земли. Семь спутников "Nimbus", запущенных в течение четырнадцати лет, делились своими космическими наблюдениями планеты на протяжении тридцати лет. NASA передало технологию, испытанную и усовершенствованную в ходе миссий "Nimbus", Национальному управлению океанических и атмосферных исследований (NOAA) для использования в составе оперативных спутниковых приборов. Технологии и опыт, полученные в ходе миссий "Nimbus", легли в основу большинства спутников, запущенных NASA и NOAA за последние три десятилетия для наблюдения за Землей.
Second generation U. S. robotic spacecraft
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.
Прогноз погоды
В момент запуска, идея о том, что такие нематериальные свойства, как давление воздуха, можно наблюдать с помощью спутника, находящегося на орбите на сотнях миль над Землей, была революционной. С каждой миссией "Нимбус" ученые расширяли свои возможности по сбору атмосферных характеристик, что улучшало прогнозы погоды, включая температуру океана и воздуха, атмосферное давление и облачность. Начиная со спутника "Nimbus 3" в 1969 году, информация о температуре по всему атмосферному столбу стала получаться со спутников над восточной частью Атлантического океана и большей частью Тихого океана, что привело к значительному улучшению точности прогнозов. Глобальный охват, обеспечиваемый спутниками "Нимбус", впервые сделал возможным составление точных прогнозов на 3–5 дней. Способность спутников "Нимбус" обнаруживать электромагнитную энергию в нескольких диапазонах длин волн (многоспектральные данные), особенно в микроволновой области электромагнитного спектра, позволила ученым изучать атмосферу и различать водяной пар и жидкую воду в облаках. Кроме того, они смогли измерять температуру атмосферы даже сквозь облака, что дало возможность измерять температуру в "теплом ядре" ураганов.
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.
Бюджет радиации
Одним из важнейших научных достижений миссий Nimbus стали измерения радиационного бюджета Земли. Впервые ученые получили глобальные, непосредственные наблюдения за количеством солнечной радиации, поступающей в Земную систему и отражаемой от нее. Эти наблюдения позволили проверить и уточнить первые климатические модели и до сих пор вносят значительный вклад в изучение изменения климата. При анализе причин и последствий глобального потепления данные о радиационном бюджете, полученные в рамках миссий Nimbus, служат основой для долгосрочных исследований и делают возможным выявление изменений. Технологии, разработанные для Nimbus, послужили основой для создания современных датчиков радиационного бюджета, таких как приборы CERES на спутниках NASA Terra и Aqua.
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.
Озоновый слой
Еще до того, как спутники Nimbus начали собирать данные о земном озоновом слое, ученые уже имели некоторое представление о процессах, поддерживающих или разрушающих его. Они были достаточно уверены в понимании того, как формировался этот слой, и знали из лабораторных экспериментов, что галогены способны разрушать озон. Кроме того, зондирующие шары показали, что концентрация озона в атмосфере меняется со временем, и ученые предполагали, что это связано с погодными явлениями или сезонными изменениями. Однако, то, как все эти факты взаимодействовали в глобальном масштабе, оставалось неясным. Ученые провели эксперименты с использованием экспериментальных самолетов NASA и доказали, что атмосферные химические вещества, такие как хлорфторуглероды (ХФУ), выделяемые из холодильных установок и аэрозольных баллончиков, действительно разрушают озон. По мере накопления данных, полученных со спутника Nimbus 7 в период с 1978 по 1994 год, становилось все более очевидным, что ХФУ образуют озоновую дыру каждую зиму над Антарктидой. Более того, несмотря на некоторые колебания от года к году, дыра, казалось, увеличивалась в размерах. Измерения, полученные со спутника Nimbus, наглядно продемонстрировали серьезность проблемы озоновой дыры.
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
Подрядчики NASA Nimbus:
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
Компания | Система | Сумма*
------- | -------- | --------
General Electric | Основная | $2,100,000
Контроль и стабилизация | | 1,515,710
5-ваттный передатчик | | 92,652
RCA | Камеры и солнечная энергия | 302,324
Vidicon и солнечная энергия | |
IT&T Labs | ИК-радиометр высокого разрешения | 139,235
Santa Barbara Research Center | ИК-радиометр среднего разрешения | 343,426
New Mexico College of Agriculture and Mechanic Arts | Антенны | 69,384
California Computer Products, Inc. | Часы |
Ampex | Магнитофон |
Radiation Inc. | PCM телеметрия |
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
Суммы контрактов предназначены для исследований, разработки и поставки в рамках первых двух запусков Nimbus.
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
Морской лед
Спутники Nimbus собирали орбитальные данные о протяженности полярных шапок в середине 1960-х годов, зарегистрированные в видимой и инфракрасной частях спектра. Эти первые глобальные снимки ледяных шапок Земли представляют собой бесценные опорные точки для изучения изменения климата. В течение ограниченного периода времени, благоприятного для восстановления данных, Национальный центр данных о снеге и льде (NDISC) и НАСА смогли восстановить данные, позволившие реконструировать изображения высокого разрешения Nimbus 2 за 1966 год, показывающие всю Арктическую и Антарктическую ледяные шапки. Когда в 1972 году был запущен космический аппарат Nimbus 5, ученые планировали использовать его электрический сканирующий микроволновый радиометр для сбора глобальных наблюдений за количеством и распределением осадков по всему миру. Однако, в течение нескольких месяцев после запуска датчика, приоритетом стала картография глобальных концентраций морского льда. К моменту запуска Nimbus 7 в 1978 году технологии достигли уровня, позволяющего ученым различать новообразованный (т.е. "первого года") морской лед и более старый лед с помощью датчика сканирующего многоканального микроволнового радиометра (SMMR). Данные, собранные за 9 лет его работы, составляют значительную часть долгосрочного архива концентрации морского льда на Земле, который современные ученые используют для изучения изменения климата. Одним из наиболее неожиданных открытий, ставших возможными благодаря миссиям Nimbus, было обнаружение огромной области открытой воды в морском льду вокруг Антарктиды в южнополушарных зимах 1974–76 годов. Это явление, не наблюдавшееся впоследствии, заключалось в образовании огромного участка воды, лишенного льда, называемого полиньей, три года подряд в сезонном льду, окружающем Антарктиду каждую зиму. Расположенная в море Уэдделла, полинья исчезала с летним таянием, но возвращалась в следующем году. Этот открытый участок воды мог повлиять на температуру океана на глубине до 2500 метров и на океаническую циркуляцию на обширной территории. С момента наблюдения этого явления спутниками Nimbus в середине 70-х годов, полинья в море Уэдделла больше не наблюдалась.
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.
Глобальная система позиционирования
Спутники Nimbus (начиная с Nimbus 3 в 1969 году) стали пионерами в современной эре GPS, оснащенные оперативными системами поиска и спасения и сбора данных. Эти спутники впервые испытали технологию, позволяющую обнаруживать метеорологические станции, расположенные в удаленных районах, и отдавать им команды на передачу данных обратно на спутник. Наиболее яркой демонстрацией новой технологии стал рекордный полет британской летчицы Шейлы Скотт, которая протестировала навигационную и коммуникационную систему Nimbus во время своего первого в истории одиночного перелета над Северным полюсом в 1971 году. Система связи Nimbus, работающая по принципу "земля-спутник-земля", продемонстрировала первую систему спутникового поиска и спасения. Среди первых успехов – спасение двух пилотов воздушных шаров, потерпевших крушение в Северной Атлантике в 1977 году, и отслеживание японского путешественника в его первой попытке в одиночку достичь Северного полюса на собачьих упряжках через Гренландию позднее в том же году. За последние три десятилетия десятки тысяч людей были спасены благодаря оперативной системе поиска и спасения, использующей спутниковую связь (SARSAT) на спутниках NOAA.
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.
Ядерная энергия
Nimbus 3 был первым спутником, использовавшим радиоизотопный термоэлектрический генератор SNAP 19 (РТГ) в космосе. Предыдущая попытка запуска РТГ SNAP 19 на Nimbus B 1 была предпринята, но ракета была уничтожена, и ядерное топливо упало в пролив Санта-Барбара. Позже топливо было извлечено из обломков с глубины 300 футов (91 метр) и повторно использовано для Nimbus 3 под названием SNAP 19B. Этот источник энергии дополнил солнечную батарею, обеспечив дополнительные 28,2 Вт электроэнергии.
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.