Satélite ambiental operativo geoestacionario

El lanzamiento del GOES-N, que fue renombrado GOES-13 después de alcanzar la órbita

El satélite ambiental operativo geoestacionario (GOES), operado por los Estados Unidos' La división del Servicio Nacional de Información, Datos y Satélites Ambientales de la Administración Nacional Oceánica y Atmosférica (NOAA, por sus siglas en inglés) apoya el pronóstico del tiempo, el seguimiento de tormentas severas y la investigación meteorológica. La nave espacial y los elementos terrestres del sistema trabajan juntos para proporcionar un flujo continuo de datos ambientales. El Servicio Meteorológico Nacional (NWS, por sus siglas en inglés) y el Servicio Meteorológico de Canadá usan el sistema GOES para sus operaciones de monitoreo y pronóstico del tiempo en América del Norte, y los investigadores científicos usan los datos para comprender mejor la dinámica de la tierra, la atmósfera, el océano y el clima.

El sistema GOES utiliza satélites ecuatoriales geosíncronos que, desde el lanzamiento del SMS-1 en 1974, han sido un elemento básico del pronóstico y el monitoreo del clima de EE. UU.

La NASA supervisa la adquisición, el diseño y la fabricación de los satélites GOES.

NOAA es el proveedor oficial de datos terrestres y meteorológicos espaciales del GOES. También se puede acceder a los datos utilizando el software SPEDAS.

Historia

El primer satélite GOES, GOES-1, se lanzó en octubre de 1975. Le siguieron dos más, que se lanzaron con casi dos minutos de diferencia con un año de diferencia, el 16 de junio de 1977 y 1978, respectivamente. Antes de los satélites GOES, se habían lanzado dos satélites meteorológicos síncronos (SMS); SMS-1 en mayo de 1974 y SMS-2 en febrero de 1975. Los satélites derivados de SMS eran naves espaciales estabilizadas por giro, que proporcionaban imágenes a través de un radiómetro de exploración de giro visible e infrarrojo, o VISSR. Los tres primeros satélites GOES utilizaron un bus Philco-Ford desarrollado para la generación anterior de satélites meteorológicos síncronos (SMS).

Después de las tres naves espaciales SMS GOES, se adquirieron cinco satélites de Hughes, que se convirtieron en los satélites GOES de primera generación. Cuatro de estos alcanzaron la órbita y el GOES-G se perdió en un lanzamiento fallido.

Primera generación Satélite GOES

Los próximos cinco satélites GOES fueron construidos por Space Systems/Loral, bajo contrato con la NASA. Los instrumentos de generación de imágenes y sonda fueron producidos por la División Aeroespacial/Comunicaciones de ITT. GOES-8 y -9 fueron diseñados para operar durante tres años, mientras que -10, -11 y -12 tienen una vida útil esperada de cinco años. GOES-11 y -12 se lanzaron con suficiente combustible para diez años de operación, en caso de que sobrevivieran más allá de su vida útil esperada.

Se adjudicó un contrato para desarrollar cuatro satélites GOES de tercera generación a Hughes Corporation, cuyo lanzamiento está programado en cohetes Delta III entre 2002 y 2010. Después de una fusión con Hughes, Boeing se hizo cargo de los contratos de desarrollo y los lanzamientos se transfirieron al Delta IV, luego del retiro del Delta III. El contrato para el cuarto satélite, GOES-Q, se canceló más tarde, y ese satélite solo se completará en caso de que otro satélite de tercera generación se pierda en un lanzamiento fallido o falle poco después del lanzamiento. El primer satélite de tercera generación, GOES-13, se lanzó en mayo de 2006, sirviendo originalmente como respaldo en órbita. Sin embargo, en abril de 2010, GOES-12 se trasladó a la cobertura de América del Sur y GOES-13 se trasladó a la función GOES-Este. Los satélites de tercera generación tienen una vida útil esperada de siete años, pero llevarán un exceso de combustible para permitirles operar durante más tiempo si es posible, como con los últimos satélites de dos segundos.

Lockheed Martin está construyendo los satélites de cuarta generación, la serie GOES-R, utilizando el bus satelital A2100. La serie GOES-R es un programa de cuatro satélites (GOES-R, -S, -T y -U) que extenderá la disponibilidad del sistema de satélites GOES operativos hasta 2036. El primer satélite de la serie, el epónimo GOES- R, se lanzó el 19 de noviembre de 2016. Pasó a llamarse GOES-16 al alcanzar la órbita. El segundo satélite de la serie, GOES-S, se lanzó el 1 de marzo de 2018. Al alcanzar la órbita, pasó a llamarse GOES-17.

Satélites

Disponible operativamente

Cuatro satélites GOES están disponibles para uso operativo.

GOES-14 está almacenado a 105° W. El lanzamiento de este satélite, que fue designado GOES-O antes de entrar en órbita, se retrasó varias veces. Fue lanzado con éxito el 27 de junio de 2009 desde el Space Launch Complex 37, a cuestas de un cohete Delta IV. Se sometió a pruebas posteriores al lanzamiento hasta diciembre de 2009 y luego se colocó en almacenamiento en órbita. Este satélite es parte de la Serie GOES-N. GOES-14 ha sido y será activado en caso de que otro satélite GOES sufra un problema o sea dado de baja. Fue designado temporalmente como GOES-East debido a dificultades técnicas con GOES-13 y se movió hacia la ubicación de GOES-East. Después de la resolución de esos problemas, GOES-14 se volvió a almacenar.

GOES-15, que fue designado GOES-P antes de entrar en órbita, se lanzó con éxito el 4 de marzo de 2010. Desde 2011 hasta 2018, ocupó la posición GOES-Oeste a 135°O sobre el Océano Pacífico. Se movió hacia el este a 128° W a partir del 29 de octubre de 2018 para dejar espacio al GOES-17, que asumió la posición del GOES-Oeste el 10 de diciembre de 2018. Actualmente está operando en paralelo con el GOES-17 con fines de evaluación del usuario. pero está programado para ser retirado en algún momento después de 2019.

GOES-16 ocupa la posición GOES-Este a 75° W. Este satélite, que fue designado GOES-R antes de entrar en órbita, fue lanzado por un cohete Atlas V desde el Space Launch Complex 41 en la Estación de la Fuerza Aérea de Cabo Cañaveral en Florida el 19 de noviembre de 2016. Se sometió a pruebas posteriores al lanzamiento hasta principios de 2017 antes de reemplazar GOES-13 como GOES-East.

GOES-17 ocupa la posición GOES-Oeste en 137,2° W. El satélite, designado como GOES-S antes de entrar en órbita, fue lanzado por un cohete Atlas V desde el Space Launch Complex 41 el 1 de marzo de 2018. Luego de las pruebas posteriores al lanzamiento y la resolución de un problema en su generador de imágenes, el satélite se declaró operativo en febrero de 2019.

Inactiva o reutilizada

Varios satélites GOES todavía están en órbita pero están inactivos o han sido rediseñados.

Aunque GOES-3 dejó de usarse para operaciones meteorológicas en 1989, pasó más de 20 años como parte fundamental de las comunicaciones entre los EE. UU. y la estación Amundsen–Scott South Pole antes de ser dado de baja en 2016. Los satélites geoestacionarios gastan combustible para mantener estacionarios sobre el ecuador y, por lo tanto, normalmente no pueden verse desde los polos. Cuando se agota ese combustible, las perturbaciones solares y lunares aumentan la inclinación del satélite de modo que su trayectoria terrestre comienza a describir un analema (una figura 8 en la dirección norte-sur). Esto generalmente termina la misión principal del satélite. Sin embargo, cuando la inclinación es lo suficientemente alta, el satélite puede comenzar a elevarse por encima de los horizontes polares en los extremos de la figura 8, como fue el caso del GOES-3. Se construyó un plato de nueve metros en la estación y se pudo obtener comunicación con el satélite durante unas cinco horas por día. Las tasas de datos rondaron los 2.048 megabytes/segundo (bidireccional) en condiciones óptimas.

GOES-8, que fue designado GOES-I antes de entrar en órbita, era el satélite GOES-East cuando estaba en funcionamiento. Está en una órbita de estacionamiento y se desplaza hacia el oeste a una velocidad de unos 4° diarios. Fue dado de baja el 1 de abril de 2003 y desactivado el 5 de mayo de 2004 tras la falla de su sistema de propulsión.

GOES-10, que fue designado GOES-K antes de entrar en órbita, fue dado de baja el 2 de diciembre de 2009 y fue impulsado a una órbita de cementerio. Ya no tenía el combustible para las maniobras necesarias para mantenerlo en la estación.

GOES-11, que fue designado GOES-L antes de entrar en órbita, tuvo una falla parcial el 6 de diciembre de 2011. Fue desmantelado el 16 de diciembre de 2011 y elevado a una órbita de cementerio.

GOES-12, que fue designado GOES-M antes de entrar en órbita, fue desmantelado el 16 de agosto de 2013 y elevado a una órbita de cementerio.

GOES-13, que fue designado GOES-N antes de entrar en órbita, fue dado de baja el 3 de enero de 2018 y puesto en órbita de almacenamiento. Se transfiere a la Fuerza Espacial de EE. UU. y se coloca en 61,5ºE con el nuevo nombre EWS-G1.

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  Mapa de cobertura de GOES-11 y GOES-12 cuando activo (2007).

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  GOES-12 imagen de luz visible.

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  GOES-12 imagen de vapor de agua.

Propósito

Patrón de relé de datos GOES.

Diseñada para operar en órbita geoestacionaria a 35 790 kilómetros (22 240 millas) sobre la Tierra, la nave espacial GOES observa continuamente los Estados Unidos continentales, los océanos Pacífico y Atlántico, América Central, América del Sur y el sur de Canadá. El diseño de tres ejes estabilizado por el cuerpo permite a los sensores "mirar fijamente" en la Tierra y, por lo tanto, obtener imágenes de las nubes con mayor frecuencia, monitorear la temperatura de la superficie de la Tierra y los campos de vapor de agua, y sondear la atmósfera en busca de sus estructuras verticales térmicas y de vapor. Se puede seguir la evolución de los fenómenos atmosféricos, asegurando una cobertura en tiempo real de eventos meteorológicos como tormentas locales severas y ciclones tropicales. La importancia de esta capacidad quedó demostrada durante los huracanes Hugo (1989) y Andrew (1992).

La nave espacial GOES también mejora los servicios operativos y mejora el apoyo a la investigación científica atmosférica, los modelos numéricos de predicción meteorológica y el diseño y desarrollo de sensores ambientales.

Los datos satelitales se transmiten en la banda L y se reciben en la estación terrestre de adquisición de datos y comando de la NOAA en Wallops Island, Virginia, desde donde se difunden a los usuarios. Además, cualquiera puede recibir datos directamente de los satélites utilizando un plato pequeño y procesando los datos con un software especial.

Los satélites GOES se controlan desde el Centro de Control de Operaciones de Satélites en Suitland, Maryland. Durante condiciones climáticas significativas u otros eventos, los horarios normales pueden modificarse para brindar la cobertura solicitada por el NWS y otras agencias.

El tiempo espacial - Marzo de 2012.

GOES-12 y versiones superiores también han proporcionado una plataforma para los instrumentos de monitoreo del entorno espacial (SEM) y el generador de imágenes de rayos X solar (SXI).

El SXI proporciona monitoreo de alta cadencia de estructuras solares a gran escala para respaldar la misión del Centro de servicios ambientales espaciales (SESC). Sin embargo, la unidad SXI del GOES-13 resultó dañada por una llamarada solar en 2006. El SESC, como el 'clima espacial' de la nación, servicio, recibe, monitorea e interpreta una amplia variedad de datos solares-terrestres. También emite informes, alertas y pronósticos de eventos especiales como erupciones solares o tormentas geomagnéticas. Esta información es importante para el funcionamiento de los sistemas de navegación y comunicación por satélite y de ondas de radio militares y civiles. La información también es importante para las redes de energía eléctrica, las misiones de los exploradores geofísicos, los astronautas de la estación espacial, los aviadores de gran altitud y los investigadores científicos.

El SEM mide el efecto del Sol en el entorno electromagnético solar-terrestre cercano a la Tierra y proporciona datos en tiempo real al SESC.

Carga útil

La misión principal de un satélite GOES la llevan a cabo los principales instrumentos de carga útil, que son Imager y Sounder. Imager es un instrumento multicanal que detecta la energía radiante infrarroja y la energía solar visible reflejada de la superficie y la atmósfera de la Tierra. El Sounder proporciona datos para la temperatura atmosférica vertical y los perfiles de humedad, la temperatura de la superficie y la parte superior de la nube y la distribución del ozono.

GOES también ofrece el Sistema de recopilación de datos, un servicio de recopilación y retransmisión de datos satelitales de plataforma meteorológica terrestre. Otros instrumentos a bordo de la nave espacial son el conjunto SEM, que consta de un magnetómetro, un sensor de rayos X, un detector de partículas alfa y protones de alta energía y un sensor de partículas energéticas.

Las naves espaciales de la serie GOES-N (GOES-13 a GOES-15) también tienen un sensor ultravioleta extremo que apunta al sol.

Logo GOES invertible diseñado para Space Systems/Loral por Scott Kim

Además, los satélites GOES llevan un repetidor de búsqueda y rescate que recopila datos de balizas de radio indicadoras de posición de emergencia y balizas transmisoras de localización de emergencia, que se utilizan durante las operaciones de búsqueda y rescate del Centro de Coordinación de Rescate de la Fuerza Aérea de EE. UU.

Serie GOES-R

El paquete de instrumentos propuesto para la serie GOES-R inicialmente incluía lo siguiente:

• Imagen de línea de base avanzada (ABI)
• Hyperspectral Environmental Suite (HES)
• Space Environment In-Situ Suite (SEISS), que incluye dos sensores de partículas Magnetosféricas (MPS-HI y MPS-LO), un sensor de iones pesados energéticos y un sensor de protón solar y galáctico
• Suite de Imágenes Solares, que incluye el Imager Solar Ultravioleta (SUVI), el sensor solar de rayos X (XRS), y el sensor ultravioleta extremo (EUVS)
• Geostationary Lightning Mapper (GLM)
• Magnetometer

En septiembre de 2006, se canceló el HES.

Designaciones de satélites

Antes de ser lanzados, los satélites GOES se designan con letras (A, B, C, etc.). Una vez que un satélite GOES se lanza con éxito, se vuelve a designar con un número (1, 2, 3, etc.). Entonces, GOES-A a GOES-F se convirtió en GOES-1 a GOES-6. Debido a que GOES-G fue un lanzamiento fallido, nunca recibió un número. GOES-H a GOES-R se convirtió en GOES-7 a GOES-16 (omitiendo GOES-Q, que no se construyó).

Una vez que estén operativos, las diferentes ubicaciones utilizadas por los satélites reciben un nombre correspondiente a las regiones que cubren. Estos son GOES-East y GOES-West, que vigilan las mitades este y oeste de los EE. UU., respectivamente. GOES-Este está ocupado por GOES-16, mientras que GOES-Oeste está ocupado por GOES-17. La designación -Este/-Oeste se usa con más frecuencia que la designación del número del satélite. GOES-IO (Océano Índico), una nueva designación revelada a principios de mayo de 2020, está actualmente ocupada por GOES-13 (DOD-1).

También hubo una posición de GOES-Sur, que está destinada a brindar una cobertura dedicada de América del Sur. Antes de que la serie GOES-R entrara en funcionamiento, a menos que se dedicara un satélite a este continente, las imágenes de América del Sur se actualizaban cada 3 horas en lugar de cada 30 minutos. La estación GOES-Sur generalmente se asignaba a satélites más antiguos cuyas operaciones en América del Norte habían sido asumidas por nuevos satélites. Por ejemplo, GOES-10 se movió de la posición GOES-Oeste a GOES-Sur después de que fuera reemplazada en la estación -Oeste por GOES-11. Cuando se dio de baja el GOES-10 el 1 de diciembre de 2009, el GOES-12 se hizo cargo del GOES-Sur. Desde el retiro del GOES-12 el 16 de agosto de 2013, la estación GOES-Sur ha estado desocupada. Desde entonces, GOES-16 ha dejado obsoleta la necesidad de un satélite GOES-Sur dedicado; a partir de 2019, el satélite produce imágenes de disco completo cada 10 minutos.

Desarrollo de la Serie GOES-R

En septiembre de 2006, la NOAA redujo la cantidad planificada de satélites GOES-R de cuatro a dos debido a problemas de exceso de costos. El cronograma de entrega planificado también se ralentizó para reducir los costos. El costo esperado de la serie es de $7,690 millones, un aumento de $670 millones con respecto a la estimación anterior de $7,000 millones.

El contrato para construir los satélites y fabricar el magnetómetro, SUVI y GLM se adjudicó a Lockheed Martin. Este premio fue impugnado por el postor perdedor Boeing; sin embargo, la protesta fue posteriormente desestimada.

El instrumento ABI fue entregado por L3Harris (anteriormente ITT Exelis). El SEISS fue entregado por Assurance Technology Corporation.

XRS y EUVS se están combinando en los sensores de irradiación ultravioleta extrema y rayos X (EXIS), que fue entregado por el Laboratorio de Física Atmosférica y Espacial de la Universidad de Colorado.

El contrato para el sistema terrestre, incluido el procesamiento de datos, se adjudicó a un equipo dirigido por la división Weather Systems de L3Harris, incluidos los subcontratos de Boeing, Atmospheric and Environmental Research (AER), Honeywell, Carr Astronautics, Wyle Laboratories y Ares.

Estado de los satélites GOES

Las naves espaciales GOES han sido fabricadas por Boeing (GOES-D a -H y GOES-N a -P) y Space Systems/Loral (GOES-A a -C y GOES-I a -M). La serie GOES-I (I-M) y la serie GOES-N (N-P) están documentadas en el "Libro de datos GOES I–M" y el "Cuaderno de datos de la serie GOES-N", respectivamente. La serie GOES-R está siendo construida por Lockheed Martin con el primero y el segundo de la serie, GOES-16 y -17, operativos antes de mediados de 2019.

Boeing habría construido y lanzado GOES-Q solo si GOES-O o GOES-P no se hubieran entregado en órbita en buenas condiciones de funcionamiento.

La primera imagen obtenida del satélite GOES-1, 25 de octubre de 1975, 1645 UTC.

• GOES-1, lanzado el 16 de octubre de 1975, el 7 de marzo de 1985
• GOES-2, lanzado el 16 de junio de 1977, decomisado el 5 de mayo de 2001, antes de lo cual un comsat para el Polo Sur, Peacesat
• GOES-3, lanzado el 16 de junio de 1978, decomisado el 29 de junio de 2016, antes de lo cual un comsat para el Polo Sur, Peacesat
• GOES-4, lanzado el 9 de septiembre de 1980, el 9 de octubre de 1988
• GOES-5, lanzado el 22 de mayo de 1981, 18 de julio de 1990
• GOES-6, lanzado el 28 de abril de 1983, el 19 de mayo de 1992
• GOES-G, lanzado el 3 de mayo de 1986, no lograr la órbita
• GOES-7, lanzado el 26 de febrero de 1987, decomisado el 12 de abril de 2012, antes de lo cual un comsat por Peacesat
• GOES-8, lanzado el 13 de abril de 1994, el 5 de mayo de 2004
• GOES-9, lanzado el 23 de mayo de 1995, el 15 de junio de 2007
• GOES-10, lanzado el 25 de abril de 1997, el 2 de diciembre de 2009
• GOES-11, lanzado el 3 de mayo de 2000, el 16 de diciembre de 2011
• GOES-12, lanzado el 23 de julio de 2001, decomisado el 16 de agosto de 2013, antes de lo cual proporcionó cobertura para América del Sur
• GOES-13, lanzado el 24 de mayo de 2006, decomisado el 3 de enero de 2018, operativo de nuevo para el Océano Índico desde el 8 de septiembre de 2020 como EWS-G1
• GOES-14, lanzado el 27 de junio de 2009, en standby, situado a 105° W
• GOES-15, lanzado el 4 de marzo de 2010, en funcionamiento desde el 14 de diciembre de 2011, paralelo al GOES-17 desde el 11 de noviembre de 2018
• GOES-16, lanzado el 19 de noviembre de 2016, en funcionamiento como GOES-Este desde el 18 de diciembre de 2017
• GOES-17, lanzado el 1 de marzo de 2018, en funcionamiento como GOES-West desde 12 Febrero 2019
• GOES-18, lanzado el 1 de marzo de 2022
• GOES-U, programado para el lanzamiento en abril de 2024