Programa nimbo

Los satélites Nimbus fueron naves espaciales robóticas estadounidenses de segunda generación lanzadas entre 1964 y 1978 utilizadas para investigación y desarrollo meteorológico. Las naves espaciales fueron diseñadas para servir como plataformas estabilizadas orientadas a la Tierra para probar sistemas avanzados para detectar y recopilar datos científicos atmosféricos. Se han lanzado siete naves espaciales Nimbus a órbitas heliosincrónicas casi polares, comenzando con Nimbus 1 el 28 de agosto de 1964. A bordo de los satélites Nimbus hay diversos instrumentos para obtener imágenes, sondeos y otros estudios en diferentes regiones espectrales. Los satélites Nimbus se lanzaron a bordo de cohetes Thor-Agena (Nimbus 1–4) y cohetes Delta (Nimbus 5–7).

Durante un período de 20 años desde el lanzamiento del primer satélite, la serie de misiones Nimbus fue la misión de los Estados Unidos. plataforma primaria de investigación y desarrollo para la teledetección satelital de la Tierra. Los siete satélites Nimbus, lanzados durante un período de catorce años, compartieron sus observaciones espaciales del planeta durante treinta años. La NASA transfirió la tecnología probada y perfeccionada por las misiones Nimbus a la Administración Nacional Oceánica y Atmosférica (NOAA) para sus instrumentos satelitales operativos. La tecnología y las lecciones aprendidas de las misiones Nimbus son la herencia de la mayoría de los satélites de observación de la Tierra que la NASA y la NOAA han lanzado en las últimas tres décadas.

Contribuciones

Previsión del tiempo

En el momento de su lanzamiento, la idea de que propiedades intangibles como la presión del aire pudieran observarse utilizando un satélite en órbita a cientos de kilómetros sobre la Tierra era revolucionaria. Con cada misión Nimbus, los científicos ampliaron su capacidad para recopilar características atmosféricas que mejoraron el pronóstico del tiempo, incluidas las temperaturas del aire y del océano, la presión del aire y la nubosidad. A partir del satélite Nimbus 3 en 1969, los satélites del Atlántico oriental y la mayor parte del Océano Pacífico comenzaron a recuperar información sobre la temperatura a través de la columna atmosférica, lo que condujo a mejoras significativas en los pronósticos. La cobertura global proporcionada por los satélites Nimbus hizo posible por primera vez pronósticos precisos de 3 a 5 días.

La capacidad de los satélites Nimbus para detectar energía electromagnética en múltiples longitudes de onda (datos multiespectrales), en particular la región de microondas del espectro electromagnético, hizo posible que los científicos observaran la atmósfera y diferenciaran entre vapor de agua y y agua líquida en las nubes. Además, pudieron medir la temperatura atmosférica incluso en presencia de nubes, una capacidad que permitió a los científicos tomar la temperatura en el "núcleo cálido" de huracanes.

Presupuesto de radiación

Una de las contribuciones científicas más importantes de las misiones Nimbus fueron sus mediciones del presupuesto de radiación de la Tierra. Por primera vez, los científicos tuvieron observaciones globales directas de la cantidad de radiación solar que entra y sale del sistema terrestre. Las observaciones ayudaron a verificar y perfeccionar los primeros modelos climáticos y todavía hacen importantes contribuciones al estudio del cambio climático. Mientras los científicos consideran las causas y los efectos del calentamiento global, los datos del balance de radiación de Nimbus proporcionan una base para análisis a largo plazo y hacen posible los estudios de detección de cambios. La tecnología Nimbus dio origen a los actuales sensores de radiación, como los instrumentos CERES de los satélites Terra y Aqua de la NASA.

Capa de ozono

Incluso antes de que los satélites Nimbus comenzaran a recopilar sus observaciones de la capa de ozono de la Tierra, los científicos tenían cierta comprensión de los procesos que la mantenían o la destruían. Estaban bastante seguros de entender cómo se formó la capa y sabían, gracias a experimentos de laboratorio, que los halógenos podían destruir el ozono. Finalmente, los globos meteorológicos habían revelado que la concentración de ozono en la atmósfera cambiaba con el tiempo, y los científicos sospechaban que los fenómenos meteorológicos o los cambios estacionales eran los responsables. Pero todavía no estaba claro cómo funcionaban todas estas piezas de información juntas a escala global.

Los científicos realizaron experimentos desde aviones experimentales de la NASA y demostraron que los químicos atmosféricos como los clorofluorocarbonos (CFC) liberados por los refrigerantes y los aerosoles destruyen el ozono. A medida que se acumularon las observaciones del satélite Nimbus 7 entre 1978 y 1994, se hizo cada vez más claro que los CFC estaban creando un agujero en la capa de ozono cada temporada invernal sobre la Antártida. No sólo eso, sino que a pesar de algunas variaciones de un año a otro, parecía que el agujero se estaba haciendo más grande. Las mediciones de Nimbus dejaron claro cuán grave era el problema del agujero de ozono.

Hielo marino

Los satélites Nimbus recopilaron datos orbitales sobre la extensión de los casquetes polares a mediados de la década de 1960, registrados en las partes visible e infrarroja del espectro. Estas primeras instantáneas globales de los casquetes polares de la Tierra proporcionan puntos de referencia invaluables para los estudios del cambio climático. Durante una ventana de oportunidad cada vez más estrecha para la arqueología de datos, el Centro Nacional de Datos sobre Nieve y Hielo (NDISC) y la NASA pudieron recuperar datos que permitieron la reconstrucción de imágenes de alta resolución de Nimbus 2 de 1966 que muestran todos los casquetes polares del Ártico y la Antártida.

Cuando se lanzó la nave espacial Nimbus 5 en 1972, los científicos planearon que su radiómetro de microondas de barrido eléctrico recopilara observaciones globales de dónde y cuánto llovía en todo el mundo. Sin embargo, en los meses posteriores a su lanzamiento surgió una nueva prioridad para el sensor: mapear las concentraciones globales de hielo marino. Cuando Nimbus 7 se lanzó en 1978, la tecnología había mejorado lo suficiente como para que los científicos pudieran distinguir el hielo marino recién formado (es decir, el del "primer año") del hielo más antiguo, con el sensor del radiómetro de microondas multicanal de barrido (SMMR). Los datos que recopiló durante sus nueve años de vida proporcionan una parte importante del registro a largo plazo de la concentración de hielo marino de la Tierra que los científicos de hoy utilizan para los estudios del cambio climático.

Entre los descubrimientos más fortuitos que hicieron posible las misiones Nimbus se encuentra el de un enorme agujero en el hielo marino alrededor de la Antártida en los inviernos del hemisferio sur de 1974-76. En un fenómeno que no se ha observado desde entonces, una enorme extensión de agua sin hielo, llamada polinia, se desarrolló durante tres años seguidos en el hielo estacional que envuelve la Antártida cada invierno. Situada en el mar de Weddell, cada año la polinia desaparecía con el deshielo del verano, pero regresaba al año siguiente. La zona abierta de agua puede haber influido en las temperaturas del océano hasta 2.500 metros de profundidad y en la circulación oceánica en una amplia zona. La Polinia del Mar de Weddell no ha sido observada desde el evento presenciado por los satélites Nimbus a mediados de los años 70.

Sistema de posicionamiento global

Los satélites Nimbus (comenzando con Nimbus 3 en 1969) abrieron el camino hacia la era moderna del GPS con sistemas operativos de búsqueda y rescate y recopilación de datos. Los satélites probaron la primera tecnología que permitió a los satélites localizar estaciones de observación meteorológica instaladas en lugares remotos y ordenarles que transmitieran sus datos al satélite. La demostración más famosa de la nueva tecnología fue el vuelo récord de la aviadora británica Sheila Scott, quien probó el sistema de comunicación de localización y navegación Nimbus cuando realizó el primer vuelo en solitario sobre el Polo Norte en 1971.

El sistema de comunicación tierra-satélite-tierra Nimbus demostró el primer sistema de búsqueda y rescate basado en satélites. Entre los primeros éxitos estuvo el rescate de dos globos aerostáticos que se hundieron en el Atlántico Norte en 1977 y, ese mismo año, el seguimiento de un aventurero japonés en su primer intento de ser la primera persona en viajar en solitario en trineo tirado por perros hasta el Polo Norte a través de Groenlandia. Decenas de miles de personas durante las últimas tres décadas han sido rescatadas mediante el sistema operativo de seguimiento asistido por satélites de búsqueda y rescate (SARSAT) instalado en los satélites de la NOAA.

Energía nuclear

Nimbus-3 fue el primer satélite que utilizó un generador termoeléctrico de radioisótopos (RTG) SNAP-19 en el espacio. Se hizo un intento previo de lanzar un RTG SNAP-19 en el Nimbus-B-1, pero el cohete fue destruido y el combustible nuclear aterrizó en el Canal de Santa Bárbara. Más tarde, el combustible se recuperó de los restos a una profundidad de 91 m (300 pies) y se reutilizó para Nimbus-3 como SNAP-19B. Esta fuente de energía aumentó el panel solar con 28,2 W adicionales de energía eléctrica.

Historial de funcionamiento de los satélites Nimbus