Satélite de Pesquisa da Atmosfera Superior - Upper Atmosphere Research Satellite
Tipo de missão | Observação da terra |
---|---|
Operador | NASA |
COSPAR ID | 1991-063B |
SATCAT nº | 21701 |
Local na rede Internet | http://umpgal.gsfc.nasa.gov/ |
Duração da missão | 14 anos, 3 meses |
Propriedades da espaçonave | |
Ônibus | Nave espacial modular MultiMissão |
Fabricante | Martin Marietta |
Massa de lançamento | 6.540 quilogramas (14.420 lb) |
Massa seca | 5.900 quilogramas (13.000 lb) |
Poder | 1600,0 watts |
Início da missão | |
Data de lançamento | 12 de setembro de 1991, 23:11:04 UTC |
Foguete | Space Shuttle Discovery STS-48 |
Local de lançamento | Kennedy LC-39A |
Contratante | NASA |
Fim da missão | |
Disposição | Descomissionado |
Desativado | 15 de dezembro de 2005 |
Data de decadência | 24 de setembro de 2011 |
Parâmetros orbitais | |
Sistema de referência | Geocêntrico |
Regime | Terra baixa |
Semi-eixo maior | 6.953,0 quilômetros (4.320,4 mi) |
Excentricidade | 0,0003645 |
Altitude do perigeu | 574,0 quilômetros (356,7 mi) |
Altitude de apogeu | 575,0 quilômetros (357,3 mi) |
Inclinação | 56,97999954223633 ° |
Período | 95,9 minutos |
Época | 14 de setembro de 1991, 20:00:00 UTC |
Instrumentos | |
CLAES ISAMS MLS HALOE HRDI WINDII SUSIM SOLSTICE PEM ACRIM II | |
O Upper Atmosphere Research Satellite ( UARS ) era um observatório orbital operado pela NASA, cuja missão era estudar a atmosfera da Terra , particularmente a camada protetora de ozônio . O satélite de 5.900 quilogramas (13.000 lb) foi implantado do Space Shuttle Discovery durante a missão STS-48 em 15 de setembro de 1991. Ele entrou na órbita da Terra a uma altitude operacional de 600 quilômetros (370 mi), com uma inclinação orbital de 57 graus.
A duração original da missão era de apenas três anos, mas foi estendida várias vezes. Quando a missão finalmente terminou em junho de 2005 devido a cortes de fundos, 14 anos após o lançamento do satélite, seis de seus dez instrumentos ainda estavam operacionais. Uma queima final de redução da órbita foi realizada no início de dezembro de 2005 para preparar o satélite para desorbit. Em 26 de outubro de 2010, a Estação Espacial Internacional realizou uma manobra para evitar detritos em resposta a uma conjunção com UARS.
O satélite desativado reentrou na atmosfera da Terra em 24 de setembro de 2011. Considerável atenção da mídia cercou o evento, em grande parte devido às previsões da NASA de que partes substanciais do satélite podem atingir o solo, potencialmente colocando em risco áreas habitadas. No entanto, o satélite acabou impactando em uma área remota do Oceano Pacífico .
Instrumentos
Estudos químicos
Espectrômetro Cryogenic Limb Array Etalon (CLAES)
O CLAES era um espectrômetro que determinava as concentrações e distribuições de compostos de nitrogênio e cloro , ozônio , vapor d'água e metano . Esta plataforma produziu os primeiros mapas globais de compostos clorados que destroem a camada de ozônio. Ele fez isso inferindo a quantidade de gases na atmosfera medindo a assinatura infravermelha única de cada gás.
Para diferenciar a assinatura relativamente fraca de gases traço da radiação de fundo na atmosfera, o CLAES precisava ter alta resolução e sensibilidade. Para conseguir isso, o instrumento combinou um telescópio com um espectrômetro infravermelho. Todo o instrumento foi resfriado criogenicamente para evitar que o calor do instrumento interferisse nas leituras. O sistema criogênico consistia em um tanque interno de neon sólido a −257 ° C (−430 ° F) e um tanque externo de dióxido de carbono sólido a −150 ° C (−238 ° F). Conforme o neon e o dióxido de carbono evaporaram, eles mantiveram o instrumento resfriado por 19 meses planejados. Os criogênios finais evaporaram do instrumento em 5 de maio de 1993 e o instrumento aqueceu, encerrando sua vida útil.
O instrumento olhou lateralmente para fora da plataforma UARS para permitir que o instrumento olhasse através da estratosfera e da baixa mesosfera . CLAES produziu um banco de dados global de 19 meses mostrando as distribuições verticais de gases importantes da camada de ozônio na estratosfera e sua variação com a hora do dia, estação, latitude e longitude.
Sonorizador Estratosférico e Mesosférico Aprimorado (ISAMS)
ISAMS é um radiômetro infravermelho para medir a emissão térmica do limbo da Terra (a linha do horizonte vista do UARS), em ambos os lados da espaçonave. Ele usou a técnica de modulação de pressão para obter alta resolução espectral e refrigeradores de ciclo Stirling inovadores para alcançar alta sensibilidade do detector. ISAMS usa 7 células de gás para 6 gases diferentes: CO 2 (vezes 2), CO, CH 4 , N 2 O, NO 2 e H 2 O. As células de CO 2 também permitem a medição de ozônio (O 3 ), ácido nítrico ( HNO 3 ) e pentóxido de dinitrogênio (N 2 O 5 )
Os objetivos específicos do ISAMS eram: (i) Obter medidas da temperatura atmosférica em função da pressão, da tropopausa à mesopausa , com boa precisão e resolução espacial, e consequentemente estudar a estrutura e dinâmica da região, (ii ) Para investigar a distribuição e variabilidade do vapor de água na atmosfera média, para determinar seu papel na circulação atmosférica geral, e suas fontes e sumidouros na atmosfera média, (iii) Para medir a distribuição global de óxidos de nitrogênio e, portanto, para investigar suas origens e seus papéis nos ciclos catalíticos que controlam a quantidade de ozônio na camada de ozônio estratosférico. Ele também fez extensas observações de aerossóis vulcânicos e nuvens estratosféricas polares na atmosfera intermediária. O instrumento operou de setembro de 1991 a julho de 1992.
Sonda de Limbo de Microondas (MLS)
O MLS detectou emissões térmicas de micro-ondas que ocorrem naturalmente no limbo da Terra para criar perfis verticais de gases atmosféricos, temperatura, pressão e nuvem de gelo. O MLS parece 90 ° do ângulo da órbita do UARS.
A radiação térmica entra no instrumento por meio de um sistema de antena de três espelhos. A antena varre mecanicamente no plano vertical através do limbo atmosférico a cada 65,5 segundos. A varredura cobre uma faixa de altura da superfície até 90 km (55 milhas). Ao entrar no instrumento, o sinal da antena é separado em três sinais para processamento por diferentes radiômetros. O radiômetro de 63 GHz mede temperatura e pressão. O radiômetro de 183 GHz mede vapor d'água e ozônio. O radiômetro de 205 GHz mede ClO , ozônio, dióxido de enxofre , ácido nítrico e vapor d'água.
No final de junho de 2005, os radiômetros de 63 e 205 GHz permaneceram operacionais, mas o radiômetro de 183 GHz falhou após 19 meses de operação.
Experimento de ocultação de halogênio (HALOE)
HALOE usa ocultação solar para medir perfis verticais simultâneos de ozônio (O 3 ), cloreto de hidrogênio (HCl), fluoreto de hidrogênio (HF), metano (CH 4 ), vapor de água (H 2 O), óxido nítrico (NO), dióxido de nitrogênio (NO 2 ), temperatura, extinção de aerossol, composição de aerossol e distribuição de tamanho versus pressão atmosférica no limbo da Terra. As medições são feitas em oito comprimentos de onda infravermelhos diferentes em um campo de visão de 1,6 km (0,99 mi) do limbo da Terra.
Uma varredura vertical da atmosfera foi obtida rastreando o sol durante a ocultação. A varredura medirá a quantidade de energia solar absorvida por gases na atmosfera.
Para dar suporte à digitalização, o instrumento veio em duas partes, a unidade óptica em um cardan de dois eixos e uma unidade eletrônica fixa. A unidade óptica contém um telescópio que coleta a energia solar e também os detectores de gás. A unidade eletrônica lida com dados, controle do motor e energia para o instrumento.
Dinâmica
Imageador Doppler de alta resolução (HRDI)
O HRDI observou as linhas de emissão e absorção de oxigênio molecular acima do limbo da Terra, usa o deslocamento Doppler das linhas para determinar os ventos horizontais e usa as formas e intensidades das linhas para obter informações sobre temperatura e composição atmosférica.
O instrumento consiste em duas partes, o telescópio e o interferômetro que consiste em uma bancada óptica e eletrônica de suporte.
O telescópio usou um campo de visão estreito para evitar que a variação do deslocamento Doppler através do campo de visão distorcesse os resultados. A entrada do telescópio é fornecida ao processador por meio de um cabo de fibra óptica .
A HRDI conduziu operações científicas de novembro de 1991 até abril de 2005.
Interferômetro de imagem do vento (WINDII)
O instrumento WINDII mediu vento, temperatura e taxa de emissão de airglow e aurora . O instrumento olhou para o limbo da Terra de dois ângulos diferentes, 45 graus e 135 graus fora do ângulo de movimento da espaçonave. Isso permitiu ao instrumento ler as mesmas áreas do céu de dois ângulos dentro de alguns minutos da leitura anterior.
O instrumento consiste em um interferômetro que alimenta uma câmera CCD . Os dois telescópios (45 graus e 135 graus) cada um tem um tubo defletor de um metro de comprimento para reduzir a luz difusa durante a visualização diurna. A entrada dos telescópios é posicionada lado a lado no CCD para que ambas as visualizações sejam capturadas simultaneamente.
Entradas de energia
Monitor de radiação solar ultravioleta espectral (SUSIM)
O SUSIM mediu as emissões ultravioleta (UV) do sol. As observações são feitas tanto por meio do vácuo quanto por meio de ocultações do sol na atmosfera. Isso permitiu uma comparação da quantidade de luz ultravioleta que atinge a Terra e a quantidade absorvida pela alta atmosfera.
Por causa da energia UV, a degradação do instrumento é um grande problema. Para ajudar neste problema, o instrumento continha dois espectrômetros idênticos. Um foi usado quase continuamente durante a porção diurna da órbita do UARS. O segundo foi usado com pouca frequência para verificar a sensibilidade do primeiro.
Experimento de comparação de radiação estelar solar (SOLSTICE)
O Solar Stellar Irradiance Comparison Experiment foi projetado para medir a radiação solar. O instrumento usou uma nova abordagem para calibração: em vez de calibrar com uma lâmpada de referência interna, o instrumento regularmente fazia medições de estrelas azuis brilhantes, que teoricamente têm emissões muito estáveis em intervalos da ordem de vida operacional da espaçonave. A fenda de entrada do instrumento era configurável para os modos solar ou estelar, para acomodar a vasta diferença no brilho do alvo. Além das estrelas, o SOLSTICE também fez medições ocasionais de alvos de oportunidade, incluindo a lua e outros objetos no sistema solar.
Active Cavity Radiometer Irradiance Monitor II (ACRIM2)
O instrumento ACRIM2 no satélite UARS mediu a irradiância solar total (TSI), a energia solar radiante total que atinge a Terra, dando continuidade ao banco de dados de mudanças climáticas iniciado em 1980 pelo experimento ACRIM1 na Missão Máxima Solar (SMM). Os resultados do experimento ACRIM1 forneceram as primeiras descobertas de variações intrínsecas no TSI e suas relações com os fenômenos de atividade magnética solar. Os experimentos do ACRIM confirmaram que a variação do TSI ocorre em praticamente todas as escalas de tempo, desde a cadência de observação de 2 minutos até a duração de décadas do registro do TSI até o momento. Um conhecimento preciso da ETI e sua variação ao longo do tempo é essencial para a compreensão das mudanças climáticas. Descobertas recentes indicam que a variação intrínseca do TSI teve um papel muito maior (até 50%) no aquecimento global durante a era industrial do que anteriormente previsto pelos modelos de circulação global (GCM). As profundas implicações sociológicas e econômicas da compreensão das contribuições relativas às mudanças climáticas das forças naturais e antropogênicas tornam essencial que o banco de dados do TSI, um componente crítico da pesquisa sobre mudanças climáticas, seja cuidadosamente sustentado em um futuro previsível. O experimento UARS / ACRIM2 foi uma parte importante do fornecimento do banco de dados TSI de longo prazo.
Fim da missão e reentrada
Queimadura de redução de órbita
O UARS foi desativado em 14 de dezembro de 2005. As queimaduras finais de redução do perigeu reduziram a órbita para 518 km x 381 km. Eles foram seguidos pela passivação dos sistemas do satélite.
Em 26 de outubro de 2010, a Estação Espacial Internacional realizou uma manobra para evitar detritos em resposta a uma conjunção com UARS.
Reentrada
Em 7 de setembro de 2011, a NASA anunciou a iminente reentrada descontrolada do UARS e observou que havia um pequeno risco potencial para o público. Em 23 de setembro de 2011, a órbita do UARS havia caído para 175 por 185 km (109 por 115 mi). Esperava-se que 26 pedaços de detritos sobrevivessem à reentrada e atingissem a superfície, o maior dos quais tinha uma massa estimada de 158,30 kg (348,99 lb), possivelmente atingindo a superfície a uma velocidade de 44 metros por segundo (140 pés / s) (98 mph; 160 km / h). Esperava-se que peças menores atingissem a superfície a até 107 metros por segundo (350 pés / s) (240 mph; 390 km / h).
Às 07:46 UTC do dia 24 de setembro de 2011, a NASA divulgou um comunicado atualizado no site do UARS, afirmando que: "O Centro de Operações Espaciais Conjuntas na Base da Força Aérea de Vandenberg na Califórnia disse que o satélite penetrou na atmosfera sobre o Oceano Pacífico". Um horário e local de reentrada precisos não foram inicialmente declarados. Nicholas Johnson, o cientista-chefe de detritos orbitais do Centro Espacial Johnson da NASA , afirmou que "Não sabemos onde o campo de detritos pode estar ... Talvez nunca saibamos." No entanto, o Joint Space Operations Center anunciou mais tarde que a reentrada ocorreu às 04:00 UTC do dia 24 de setembro, a 14,1 ° S 170,1 ° W , logo abaixo da Samoa Americana . De acordo com a NASA, o campo de destroços do satélite se estenderia entre as posições 300 e 800 milhas (480 e 1.300 km) abaixo da faixa , geralmente a nordeste desta posição. 14 ° 06′S 170 ° 06′W /
Referências
Leitura adicional
-
Goddard Space Flight Center (1987). "Livro de dados do projeto UARS: os instrumentos UARS" (PDF) . NASA: 4-1–4-63. Arquivado do original (.PDF) em 2 de abril de 2012 . Recuperado em 22 de setembro de 2011 . Citar diário requer
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