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Jueves, 2 mayo 2013
Astronáutica

Gran Enciclopedia de la Astronáutica (83): TIROS

TIROS

Satélite; País: EEUU; Nombre nativo: Television Infra-Red Observation Satellite

A finales de los años 50, ya resultaba evidente que entre los usos futuros de los satélites estaría sin lugar a dudas la meteorología. Ya en 1946, el Proyecto RAND, dependiente de la compañía estadounidense Douglas Aircraft, en su informe para la USAF sobre las aplicaciones de los ingenios espaciales, listó esta posibilidad como una de las más interesantes. Una visión amplia desde gran altitud permitiría ver las formaciones nubosas y ayudar a predecir su desarrollo y evolución, un dato necesario para preparar despliegues militares o vuelos de reconocimiento óptico.

Para dicha tarea sería necesario instalar una cámara adecuada a bordo del satélite. En 1951, RAND contrató a la empresa RCA para un estudio que indagara sobre la posibilidad de utilizar cámaras en el espacio. Desde ese momento, RCA se convertiría en el principal contratista para este tipo de tecnología en el ámbito de la meteorología espacial. En 1956, por propia iniciativa, envió una propuesta a los militares estadounidenses y al Department of Commerce Weather Bureau en la que detallaba la posibilidad de construir un satélite de reconocimiento y meteorológico equipado con cámaras de televisión. La Army Ballistic Missile Agency se mostró interesada y encargó un estudio (proyecto Janus) que pudiera llegar a desembocar en un lanzamiento en la primavera de 1958, a bordo de un cohete Jupiter-C (el mismo del Proyecto Orbiter).

El 7 de febrero de 1958 se creó oficialmente la ARPA (Advanced Research Projects Agency), una agencia que se encargaría de gestionar los diversos programas de alta tecnología relacionados con defensa. Además de la mayoría de los proyectos de la USAF, la ARPA asumirá la responsabilidad de algunos de los encabezados por la ABMA, como el Janus, que poco a poco derivará hacia una misión puramente meteorológica y no tanto de reconocimiento militar.

[Img #13336]En marzo de 1958, RCA recibió la orden de rediseñar el vehículo para acomodar su uso a bordo de un cohete más potente que el Juno-I. En su lugar debería emplear el Juno-II. La denominación Janus, además, empezó a ser dejada de lado, ante la evidencia de que el objetivo principal será ahora preparar un verdadero satélite meteorológico. Se llamará TIROS (Television Infra-Red Observation Satellite).

En verano, la ABMA anunció que el TIROS viajaría a bordo de cohetes Juno-IV (un Jupiter con una etapa superior de propergoles líquidos), pero pronto esta opción fue cancelada y se transfirió al vector Thor-Able. Mientras, la ARPA contrató a RCA para la construcción de 10 satélites de este tipo.

El 13 de abril de 1959, el programa meteorológico era finalmente transferido a la NASA, donde iniciaría una longeva y fructífera carrera. El futuro Goddard Space Flight Center se encargaría de su supervisión. Se esperaba un primer lanzamiento para antes de un año.

En efecto, el 26 de septiembre, el primer modelo de vuelo estaba ya listo para la integración de sistemas, y el 7 de marzo el satélite (A-1), era enviado a Florida para su lanzamiento a bordo de un cohete Thor-Able-II.

El primer TIROS era un modelo experimental, pensado para demostrar tecnología que permitiese fotografiar las nubes mediante una cámara de televisión (sucesivos vehículos demostrarían otras tecnologías que se montarían en el previsto satélite operativo, el Nimbus). Su aspecto cambió mucho desde el inicio del programa. RCA lo diseñó originalmente para poder volar a bordo de un Juno-I, dándole un aspecto cilíndrico y una masa de 9 Kg. Cuando se decidió que debía utilizar un Juno-II, su masa pudo aumentar hasta los 39 Kg, y su forma adoptó el aspecto de un disco (Janus II). Este disco creció aún más con el cambio definitivo de cohete.

El TIROS final tendría la forma de un poliedro de 18 caras, de 48 cm de alto y 107 cm de ancho. La energía eléctrica la proporcionarían 9.000 células solares de silicio, montadas en el cuerpo, las cuales alimentarían varias baterías de níquel-cadmio. El vehículo emplearía una sola antena para la recepción de órdenes y dos más para transmitir la telemetría. Se estabilizaría mediante su giro alrededor del eje longitudinal, de modo que llevaría cinco pares de pequeños cohetes sólidos en la base que asegurarían el mantenimiento de una rotación de 8 a 12 rpm. Para obtener imágenes, el satélite albergaba dos cámaras vidicón de 500 líneas y 1,27 cm de diámetro: una de ancho campo (104 grados) y la otra de campo estrecho (12 grados), montadas ambas con sus ejes ópticos paralelos al del giro de la nave. Se hallaban instaladas en el fondo del satélite. Sus fotografías podían transmitirse directamente a tierra (Wallops y Vandenberg) o ser almacenadas a bordo (un máximo de 32 fotogramas) hasta el sobrevuelo de una estación receptora. Las cámaras funcionarían sólo cuando la Tierra estuviese bajo su campo de visión.

A la altitud de vuelo, la cámara de ancho campo podía cubrir una zona de 1.200 por 1.200 Km, con una resolución máxima de 2,5 a 3 Km. Su compañera podía cubrir un cuadrado de 120 por 120 Km con una resolución espacial de 0,3 a 0,8 km. La cobertura prevista correspondía a los territorios situados entre las latitudes 55 grados sur y 55 grados norte.

[Img #13337]El Tiros-1, de 122,5 Kg, transportaría asimismo varios sensores infrarrojos para medir la absorción y reflexión de la superficie y la atmósfera respecto a la radiación solar. Tanto el satélite como las cámaras fueron fabricados por RCA (Astro-Electronic Products Division).

El lanzamiento de esta primera misión se desarrolló perfectamente el 1 de abril de 1960, un buen colofón para la carrera del Thor-Able, que a partir de entonces sólo continuaría bajo otras reencarnaciones (Thor-Epsilon, Thor-Delta). Para esta misión orbital, el cohete usó por primera vez el sistema de guiado de los Bell Telephone Laboratories, así como una baliza para radar instalada en la tercera etapa Altair.

Una vez en el espacio, en una órbita ligeramente más alta de lo previsto (693 por 750 Km, inclinada 48,5 grados), el Tiros-1 empezó a enviar imágenes, tarea que realizó hasta el 15 de junio, cuando un fallo de provisión energética dejó sin poder operar a las cámaras. A pesar de todo, el experimento pudo ser considerado como un éxito total, con 22.952 imágenes transmitidas hasta esa fecha. Las fotografías proporcionaron la primera cobertura meteorológica casi global, y fueron utilizadas en análisis y predicciones.

El primer satélite meteorológico tenía sus limitaciones, ya que sólo podía captar imágenes durante el período diurno de su órbita y teniendo en cuenta su propia rotación, pero proporcionó a los científicos una información muy valiosa, como la visión de las estructuras nubosas (incluidos huracanes), que podían seguirse a lo largo de varios días. Los ingenieros descubrieron además que el campo magnético terrestre interaccionaba con las partes metálicas del vehículo, cambiando su orientación, un efecto que se intentaría aprovechar en el futuro. En todo caso, el TIROS probó que la meteorología desde el espacio era una ciencia prometedora y que los Nimbus, la familia de satélites que la NASA prepararía para sucederlo, tendrían un gran impacto económico y social.

Ante el éxito obtenido, el 10 de octubre de 1960 se llevó a cabo una reunión entre agencias estadounidenses para discutir la conveniencia del establecimiento de un sistema de satélites meteorológicos operativos, posterior a los actuales Tiros.

[Img #13338]El segundo satélite experimental meteorológico de la NASA, el Tiros-2, mantuvo el aspecto y las características de su antecesor. Sin embargo, se instalaron, además del sistema de dos cámaras de TV, un radiómetro infrarrojo de ancho campo y otro para barridos. El vehículo emplearía asimismo un sistema magnético de control de orientación. Con él sería posible variar el dipolo magnético del satélite, cuya interacción con el campo terrestre permitiría ajustar el ángulo del eje de giro.

El despegue se realizó el 23 de noviembre de 1960, mediante el nuevo cohete Thor-Delta, que sustituía al Thor-Able, y se desarrolló conforme a lo previsto. Una vez en órbita (619 por 732 Km), el satélite de 127 Kg operará durante 376 días, hasta el 4 de diciembre de 1961, momento en que transmitió su imagen número 36.156. De nuevo, los especialistas recibieron interesantes fotografías de la capa nubosa, que permitirían avanzar en nuestra comprensión de la meteorología y la climatología.

Las fotografías de ancho campo no fueron de buena calidad, debido a suciedad acumulada en las lentes, pero las observaciones visuales e infrarrojas marcaron la senda a seguir durante las próximas misiones. Los radiómetros, por ejemplo, midieron la radiación solar reflejada por la atmósfera, así como la temperatura de la parte superior de la capa nubosa, y permitieron mostrarnos su evolución durante las horas nocturnas, cuando la cámara de televisión no podía actuar por falta de luz.

En junio de 1961, la NASA solicitó oficialmente a RCA la construcción de cuatro satélites TIROS. El 12 de julio, se lanzaba el tercero de la serie. Su objetivo sería continuar desarrollando el sistema de observación, obtener fotografías de la capa nubosa terrestre para su análisis, y determinar la cantidad de energía solar absorbida y emitida por nuestro planeta. Además de los instrumentos instalados en anteriores misiones, incorporó un radiómetro omnidireccional preparado por la University of Wisconsin.

[Img #13339]El despegue fue satisfactorio, lo que permitió al satélite operar sin problemas durante 230 días. En ese tiempo, hasta febrero de 1962, transmitió un total de 35.033 fotografías. Durante ese intervalo, una de las dos cámaras de TV (ambas de ancho campo, ya que se había eliminado la de campo estrecho) falló, pero la otra funcionó sin dificultades hasta la citada fecha. Las imágenes mostraron a los especialistas hasta 50 tormentas tropicales, pertenecientes a la temporada de huracanes de 1961, con la cual se había hecho coincidir el lanzamiento. El Tiros-3, de 129,3 Kg, operó hasta el 27 de febrero de 1962.

El cuarto Tiros pesó también 129,3 Kg y fue lanzado el 8 de febrero de 1962. Con el mismo equipo que su antecesor, fue colocado en una órbita de 712 por 840 Km, desde donde envió 32.593 imágenes en 161 días. El sistema de cámaras había recibido lentes con un ángulo de visión algo más reducido, que proporcionaba mayor resolución y una distorsión menor. Con ellas la calidad de las fotografías fue excelente al principio, pero dicha calidad disminuyó a partir del 14 de junio. Desde el 15 de abril, el US Weather Bureau empezó a utilizar las imágenes del Tiros-4 para emitir boletines diarios de la cubierta nubosa, que distribuyó de forma internacional. También se usaron en apoyo del programa tripulado Mercury.

Utilizando la configuración de su inmediato antecesor, el Tiros-5 disfrutó de un éxito aún mayor. Despegó el 19 de junio de 1962, y fue instalado en una órbita con mayor inclinación (58,1 grados), a 588 por 974 Km de altitud, lo que mejoró su cobertura. El vehículo, de 129,7 Kg de peso, obtuvo 58.226 imágenes durante 321 días, durante los cuales observó cinco tormentas tropicales (agosto). No utilizó su habitual carga infrarroja por falta de tiempo en su preparación.

Su longevidad permitió que aún estuviera funcionando cuando se lanzó su sucesor, el Tiros-6. El despegue ocurrió el 18 de septiembre, e implicó su colocación en una órbita de 686 por 713 Km, inclinada 58,3 grados respecto al ecuador. El vehículo, de 127,5 Kg, operó durante 389 días, y envió un total de 68.557 imágenes, si bien una de sus cámaras falló el 1 de diciembre. De nuevo, proporcionó información sobre la temporada de huracanes, y para varios proyectos universitarios y el programa Mercury. No transportó su sensor infrarrojo.

El programa experimental alcanzaría su culminación en el área productiva con el Tiros-7, que tras despegar el 19 de junio de 1963, pudo trabajar durante 1.809 días, todo un récord, durante los cuales transmitió 125.331 fotografías. En su órbita de 621 por 649 Km, pudo extender su cobertura hasta las latitudes de 65 grados norte y sur. El satélite, de 134,7 Kg, incluyó un instrumento proporcionado por el centro Goddard para medir la temperatura de los electrones, pero éste falló a los 26 días de misión. El Tiros-7, que se orientaba mediante sistemas magnéticos, envió imágenes de las temporadas de huracanes de 1963, 1964 y 1965, y además proporcionó apoyo meteorológico a misiones espaciales tan importantes como las Ranger, Mariner y Gemini.

[Img #13340]
La NASA obtuvo con este vuelo el sueño de una cobertura continuada de varios años, teniendo en cuenta los vuelos anteriores también exitosos. Gracias al Tiros-7 se siguieron más de 100 huracanes y se emitieron un millar de avisos por tormentas peligrosas. Su seguimiento extensivo permitió a los científicos perfilar mejor sus teorías sobre el desarrollo de los huracanes.

Con este satélite, la NASA finalizaba su primera generación de ingenios meteorológicos. El 12 de febrero de 1963, la agencia había encargado a RCA siete satélites TIROS más. El próximo, en todo caso, incluiría notables avances técnicos para hacer posible una futura serie operativa. El buen funcionamiento de los TIROS hizo replantear la situación, de forma que los Nimbus, mucho más caros, no serían aún la solución meteorológica inmediata.

Con 120,2 Kg de peso, el Tiros-8, además de su equipo tradicional, incorporaría un sistema experimental llamado APT (Automatic Picture Transmission). Consistía en un equipo capaz de tomar las imágenes y de codificarlas de inmediato para transmitirlas a la Tierra, en vez de almacenarlas a bordo. De este modo, cualquier estación receptora dotada de un aparato compatible, en cualquier lugar del mundo, podría captar las imágenes sin esperar su distribución desde la central. El sistema APT es el que debían emplear los futuros Nimbus.

El Tiros-8 fue lanzado el 21 de diciembre de 1963 hacia una órbita de 691 por 765 Km. Funcionó durante 1.287 días, acumulando 102.463 imágenes.

La NASA y el Weather Bureau acordaron el 20 de marzo de 1964 la puesta en marcha de un sistema TIROS operativo. Ambos financiarían un par de misiones (Tiros-9 y 10) para probar sus sistemas, antes de que el Weather Bureau se hiciese cargo definitivamente de la nueva serie.

Nombres

Lanzamiento

Hora (UTC)

Cohete

Polígono

Identificación

Tiros-1 (A-1)

1 de abril de 1960

11:40:09

Thor-148-Able-II

Cabo Cañaveral LC17A

1961-Beta 2

Tiros-2 (A-2) (Tiros-B)

23 de noviembre de 1960

11:13:03

Thor-Delta (D3)

Cabo Cañaveral LC17A

1961-Pi 1

Tiros-3 (A-3) (Tiros-C)

12 de julio de 1961

10:25:06

Thor-Delta (D5)

Cabo Cañaveral LC17A

1961-Rho 1

Tiros-4 (A-9) (Tiros-D)

8 de febrero de 1962

12:43:45

Thor-Delta (D7)

Cabo Cañaveral LC17A

1962-Beta 1

Tiros-5 (A-50) (Tiros-E)

19 de junio de 1962

12:19:01

Thor-Delta (D10)

Cabo Cañaveral LC17A

1962-Alfa Alfa 1

Tiros-6 (A-51) (Tiros-F2)

18 de septiembre de 1962

08:53:08

Thor-Delta (D12)

Cabo Cañaveral LC17A

1962-Alfa Psi 1

Tiros-7 (A-52) (Tiros-G)

19 de junio de 1963

09:50:01

Delta-B (D19)

Cabo Cañaveral LC17B

1963-24A

Tiros-8 (A-53) (Tiros-H)

21 de diciembre de 1963

09:30:05

Delta-B (D22)

Cabo Cañaveral LC17B

1963-54A


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