Орбитальная углеродная обсерватория - Orbiting Carbon Observatory - Wikipedia

Для успешного повторного полета этой миссии см. Орбитальная углеродная обсерватория-2.
Орбитальная углеродная обсерватория
(ОСО)
Орбитальная углеродная обсерватория 1.jpg
Художественное изображение спутника OCO, как он будет выглядеть на орбите.
Тип миссииКлиматология
ОператорНАСА
Продолжительность миссииОшибка запуска
2 года (планируется)
Свойства космического корабля
АвтобусLEOStar-2
ПроизводительОрбитальные науки[1]
Стартовая масса530 кг (1170 фунтов)[1]
Масса полезной нагрузки150 кг (330 фунтов)[1]
РазмерыВ сложенном виде: 2,3 × 1,4 м (7,5 × 4,6 футов)[1]
Мощность786 Вт [1]
Начало миссии
Дата запуска24 февраля 2009, 09:55:31 (2009-02-24UTC09: 55: 31) универсальное глобальное время[2]
РакетаТелец-XL 3110 (Т8)
Запустить сайтВанденберг, LC-576E
ПодрядчикОрбитальные науки
Параметры орбиты
Справочная системаГеоцентрический
РежимСолнечно-синхронный
Логотип орбитальной углеродной обсерватории.jpg 

В Орбитальная углеродная обсерватория (ОСО) это НАСА спутниковая миссия, предназначенная для обеспечения глобальных космических наблюдений за атмосферный углекислый газ (CO
2). Оригинальный космический корабль был потерян в запуск провал 24 февраля 2009 г., когда обтекатель полезной нагрузки из Телец несущая его ракета не отделилась при подъеме.[3] Дополнительная масса обтекателя не позволяла спутнику достичь орбита.[4] Впоследствии он снова вошел в атмосфера и врезался в Индийский океан возле Антарктида.[5][6] Замена спутника, Орбитальная углеродная обсерватория-2, спущен на воду 2 июля 2014 г. с борта Дельта II ракета.[7][8] В Орбитальная углеродная обсерватория-3, автономная полезная нагрузка, построенная из запасного летного прибора ОСО-2, была установлена ​​на Международная космическая станцияс Открытый объект Кибо в мае 2019 года.[9]

Описание миссии

Измерения OCO разработаны так, чтобы быть достаточно точными, чтобы впервые показать географическое распределение источников двуокиси углерода и раковины в региональном масштабе.[10] Данные планируются для улучшения понимания глобального цикл углерода, естественные процессы и деятельность человека, которые влияют на численность и распределение парниковый газ. Ожидается, что это улучшенное понимание позволит более надежно прогнозировать будущие изменения в содержании и распределении диоксида углерода в атмосфера и влияние, которое эти изменения могут иметь на земной шар с климат.

Созвездие спутников A-Train.

Космический корабль OCO предоставлен Корпорация орбитальных наук.[11] В течение двухлетней миссии OCO будет летать в ближайшем будущем. полярная орбита что позволяет прибору наблюдать большую часть поверхности Земли не реже одного раза в шестнадцать дней. Он предназначен для полетов в разрозненном строю с рядом других спутников, находящихся на околоземной орбите, известных как Дневное созвездие системы наблюдения за Землей, или Поезд. Этот скоординированный полет был предназначен для того, чтобы исследователи могли сопоставить данные ОСО с данными, полученными другими приборами на других космических аппаратах. В частности, исследователи Земли хотели бы сравнить данные ОСО с почти одновременными измерениями, полученными Атмосферный инфракрасный эхолот (AIRS) прибор на борту НАСА Аква спутниковые и наземные данные с Сеть наблюдения за общим содержанием углерода (TCCON). Совмещение с поездом А требует особенно короткого окно запуска 30 секунд.[12]

Первоначальная стоимость миссии составляла 280 миллионов долларов США.[13] Он был спонсирован программой NASA Earth System Science Pathfinder.[14] НАСА Лаборатория реактивного движения в Пасадена, Калифорния, управляет ОСО для Управления научных миссий НАСА.

Технологии

На спутнике будет установлен единый прибор, предназначенный для наиболее точных измерений содержания углекислого газа в атмосфере, когда-либо сделанных из космоса. Инструмент состоит из трех параллельных, высокого разрешения спектрометры, интегрированных в общую структуру и питаемых общей телескоп. Спектрометры будут производить одновременные измерения углекислого газа и молекулярный кислород поглощение солнечного света, отраженного от одного и того же места на поверхности Земли, если смотреть с близкого расстоянияинфракрасный часть электромагнитный спектр, невидимые для человеческого глаза.

Когда солнечный свет проходит через атмосферу Земли и отражается от поверхности Земли, молекулы атмосферных газов поглощают свет очень специфических цветов. Если свет разделен на радугу цветов, называемую спектр, определенные цвета, поглощаемые каждым газом, отображаются в виде темных линий. Разные газы поглощают разные цвета, поэтому рисунок линий поглощения дает характерный спектральный «отпечаток» этой молекулы. Спектрометры OCO были разработаны для обнаружения этих молекулярных отпечатков пальцев.

Каждый из трех спектрометров был настроен на измерение поглощения в определенном диапазоне цветов. Каждый из этих диапазонов включает десятки темных линий поглощения, образованных углекислым газом или молекулярным кислородом. Количество света, поглощаемого в каждой спектральной линии, увеличивается с увеличением количества молекул на оптическом пути. Спектрометры OCO с очень высокой точностью измеряют долю света, поглощенного каждой из этих линий. Затем эта информация должна была быть проанализирована, чтобы определить количество молекул на пути между верхним слоем атмосферы и поверхностью.

Если количество углекислого газа меняется от места к месту, степень поглощения также будет изменяться. Чтобы устранить эти вариации, прибор обсерватории будет записывать изображение спектра, создаваемого каждым спектрометром, трижды в секунду, когда спутник летит над поверхностью со скоростью более четырех миль в секунду. Затем эта информация будет передана на землю, где концентрация углекислого газа будет определена в четырех отдельных следах для каждого полученного изображения. Эти пространственно изменяющиеся оценки концентрации углекислого газа затем будут проанализированы с использованием моделей глобального переноса, подобных тем, которые используются для прогнозирования погоды, для определения местоположения источников и стоков углекислого газа.[15]

Инструмент OCO был разработан Гамильтон Сандстранд Сенсорные системы в Помона, Калифорния, а Лаборатория реактивного движения.[16]

Оригинальный запуск

Запуск ракеты Taurus XL компании OCO.

Первоначально спутник был запущен из База ВВС Ванденберг в Калифорнии на специальной ракете Taurus XL. Однако обтекатель полезной нагрузки - оболочка в форме моллюска, которая защищает спутник во время запуска - по-видимому, не отделился от космического корабля. «У нас не было успешного запуска сегодня вечером, и мы не сможем выполнить успешную миссию OCO», - сказал комментатор НАСА Джордж Диллер.[17]

Запуск OCO не удался, потому что не отделился обтекатель полезной нагрузки пусковой установки Taurus-XL. Обтекатель полезной нагрузки - это крышка в форме створки, которая закрывает и защищает полезную нагрузку на площадке и во время раннего полета. Обтекатели являются стандартным компонентом одноразовых ракет-носителей, и их всегда сбрасывают как можно скорее после того, как ракета поднялась достаточно высоко для нагрева от трения воздуха, чтобы больше не было риска повреждения полезной нагрузки. В этом полете обтекатель должен был быть сброшен через несколько секунд после зажигания второй ступени. Дополнительная масса обтекателя не была существенным фактором во время полета более крупных нижних ступеней, но она не позволяла относительно небольшой ступени 3 добавлять скорость, достаточную для достижения орбиты, поэтому полученная суборбитальная баллистическая траектория унесла полезный груз в океан. возле Антарктиды, через 17 минут после старта.[18] Позже исследователи НАСА определили причину неудачи запуска в дефектных материалах, предоставленных производителем алюминия. Сапа Профили.[19]

Повторный полет

План полета ОСО-2
Основная статья: Орбитальная углеродная обсерватория-2

Через три дня после неудачного запуска в феврале 2009 года научная группа OCO направила в штаб-квартиру НАСА предложение построить и запустить копию OCO к концу 2011 года.[20] На 1 февраля 2010 года бюджетный запрос НАСА на 2011 финансовый год включал 170 миллионов долларов для НАСА, чтобы разработать и запустить замену орбитальной углеродной обсерватории: OCO-2.[21]

В 2010 году НАСА изначально выбрало Orbital Sciences для запуска в феврале 2013 года замены Taurus XL 3110 с базы ВВС Ванденберг в Калифорнии.[22] Запуск Слава Satellite состоялся 4 марта 2011 года и закончился неудачей, как и OCO. Затем, в феврале 2012 года, НАСА и Orbital Sciences пришли к соглашению о расторжении контракта на запуск.[23]

Первоначально запуск ОСО-2 был запланирован на 1 июля 2014 года в 09:56. универсальное глобальное время на борту Дельта II ракета, хотя этот запуск был прерван на 46 секундах обратного отсчета из-за неисправного клапана в системе подавления воды, которая используется для подачи воды на стартовую площадку для гашения акустической энергии во время запуска. Ракета стартовала 2 июля в это же время.[7]

НАСА расследование

Исследователи программы NASA Launch Services Program (LSP) определили техническую основную причину неудач при запуске Taurus XL миссий NASA Orbiting Carbon Observatory (OCO) и Glory в 2009 и 2011 годах соответственно: дефектные материалы, предоставленные производителем алюминия, Sapa Profiles, Inc. (SPI). Техническое расследование LSP привело к вовлечению Управления генерального инспектора НАСА и Министерства юстиции США (DOJ). Усилия Министерства юстиции, недавно обнародованные, привели к урегулированию уголовных обвинений и предполагаемых гражданских исков против SPI, а также к его соглашению выплатить 46 миллионов долларов правительству США и другим коммерческим клиентам. Это относится к 19-летней схеме, которая включала фальсификацию тысяч сертификатов на алюминиевые профили для сотен клиентов.[24]

24 февраля 2009 года ракета Taurus XL (Taurus T8) со спутником NASA Orbiting Carbon Observatory (OCO) не смогла достичь орбиты. Миссия Taurus T8 не удалась, потому что обтекатель полезной нагрузки не отделялся во время подъема, из-за чего ракета не теряла веса. Из-за лишнего веса ракета Taurus не смогла достичь орбитальной скорости, что привело к полной потере полета. 4 марта 2011 года другая ракета Taurus (Taurus T9) с научным спутником НАСА Glory не смогла достичь орбиты. Миссия Taurus T9 также завершилась невозможностью отделения обтекателя полезной нагрузки. Миссии Taurus T8 и T9 повторно вошли в атмосферу Земли, что привело к разрушению и / или выгоранию ракеты и спутника, а любые уцелевшие части были бы рассеяны в Тихом океане недалеко от Антарктиды. Общая стоимость неудач обеих миссий превысила 700 миллионов долларов. Цель этого документа - дать общее представление об обновленных результатах НАСА, касающихся причин обеих неудач.

Ракеты Taurus T8 и T9 использовали обтекатели полезной нагрузки диаметром 63 дюйма для прикрытия и защиты космического корабля во время наземных операций и запуска. Половинки обтекателя полезной нагрузки конструктивно соединены между собой и прикреплены к ракете с помощью хрупких соединений. Хрупкое соединение - это система структурного разделения, которая инициируется с помощью боеприпасов. При попадании боеприпаса происходит разрушение связки хрупкого сустава, что позволяет разделить две половинки обтекателя полезной нагрузки и впоследствии выбросить их из ракеты Taurus. Хрупкие соединения для T8 и T9 были изготовлены и собраны одновременно. Хрупкие соединительные профили T8 и T9 были изготовлены компанией Sapa Profiles, Inc. (SPI) на ее заводе Technical Dynamics Aluminium (TDA) в Портленде, штат Орегон.[25]

Смотрите также

Рекомендации

Эта статья включаетматериалы общественного достояния с веб-сайтов или документов Национальное управление по аэронавтике и исследованию космического пространства.

  1. ^ а б c d е Паркинсон, Клэр Л .; Уорд, Алан; Кинг, Майкл Д., ред. (2006). "Орбитальная углеродная обсерватория" (PDF). Справочник по наукам о Земле. НАСА. стр. 199–203. Получено 14 мая 2015.
  2. ^ а б "Обзор результатов ошибочного расследования орбитальной углеродной обсерватории (OCO) для публичного опубликования" (PDF). НАСА. Получено 5 ноября 2018. Цитировать журнал требует | журнал = (помощь)
  3. ^ Хейни, Анна (24 февраля 2009 г.). «Покрытие запуска OCO». НАСА.
  4. ^ Брахич, Екатерина (24 февраля 2009 г.). "CO
    2    -слежение за падением спутника после старта »    . Новый ученый.
  5. ^ Минар, Энн (24 февраля 2009 г.). "Спутник НАСА падает на Землю". National Geographic News. Получено 28 февраля 2009.
  6. ^ Ахенбах, Джоэл; Эйльперин, Джульетта (25 февраля 2009 г.). «Спутник выходит из строя после запуска». Вашингтон Пост. Получено 28 февраля 2009.
  7. ^ а б "Домашняя страница: Орбитальная углеродная обсерватория-2 (OCO-2)". НАСА / Лаборатория реактивного движения. 2013. Получено 5 апреля 2014.
  8. ^ Расмуссен, Кэрол (2 апреля 2014 г.). «OCO-2 НАСА по-новому сосредоточит внимание на глобальном углероде». НАСА. Получено 4 ноября 2017.
  9. ^ "Орбитальная углеродная обсерватория 3: О миссии". НАСА. Получено 24 февраля 2019.
  10. ^ Crisp, D .; и другие. (Январь 2004 г.). "Миссия орбитальной углеродной обсерватории (OCO)". Достижения в космических исследованиях. 34 (4): 700–709. Bibcode:2004AdSpR..34..700C. Дои:10.1016 / j.asr.2003.08.062.
  11. ^ "Орбитальная углеродная обсерватория". Корпорация орбитальных наук. Архивировано 4 февраля 2010 года.CS1 maint: неподходящий URL (связь)
  12. ^ Мерфи, Розали (27 июня 2014 г.). "Пять фактов об ОСО-2". НАСА. Получено 2 июля 2014. У обсерватории есть всего 30-секундная возможность для запуска. Время должно быть настолько точным, потому что OCO-2 присоединится к A-Train, созвездию из пяти других международных спутников наблюдения Земли, которые летают очень близко друг к другу, чтобы производить почти одновременные измерения нашей планеты. Запуск на несколько секунд раньше или позже не позволит ему выйти на правильный орбитальный курс.
  13. ^ Амос, Джонатан (24 февраля 2009 г.). "Неудача поражает" охотника за СО2 "НАСА'". Новости BBC. Получено 24 февраля 2009.
  14. ^ "Программа NASA по науке о земных системах" Следопыт ". НАСА. Архивировано из оригинал 7 марта 2009 г.
  15. ^ Буис, Алан; Кук-Андерсон, Гретхен; Хансен, Кэтрин; Салливант, Розмари (декабрь 2008 г.). "Руководство научных писателей орбитальной углеродной обсерватории" (PDF). НАСА / Центр космических полетов Годдарда. Архивировано из оригинал (PDF) 15 февраля 2013 г.
  16. ^ «ОСО: Обсерватория». НАСА. Получено 26 февраля 2009.
  17. ^ Боренштейн, Сет (24 февраля 2009 г.). "Неудача ракеты НАСА ударила по сети наблюдения за Землей". denverpost.com. Ассошиэйтед Пресс. Получено 29 ноября 2019.
  18. ^ «Спутник НАСА падает через несколько минут после запуска». CNN.com. 24 февраля 2009 г.. Получено 28 февраля 2009.
  19. ^ Поттер, Шон (30 апреля 2019 г.). "Исследование НАСА раскрывает причину неудач при запуске научной миссии". НАСА (Пресс-релиз).
  20. ^ Кларк, Стивен (20 марта 2009 г.). «Команда Orbiting Carbon Observatory предлагает замену». Космический полет сейчас. Получено 19 ноября 2009.
  21. ^ «Федеральный бюджет на 2011 финансовый год: Национальное управление по аэронавтике и исследованию космического пространства». Белый дом. 1 февраля 2010 года. Архивировано 4 февраля 2010 года.CS1 maint: неподходящий URL (связь)
  22. ^ «НАСА присуждает контракт на оказание услуг по запуску миссии OCO-2» (Пресс-релиз). НАСА через PR Newswire. 22 июня 2010 г.. Получено 11 февраля 2012.
  23. ^ Кларк, Стивен (10 февраля 2012 г.). "Спутнику по обнаружению углерода грозит задержка на один год". Космический полет сейчас. Получено 11 февраля 2012.
  24. ^ https://www.nasa.gov/press-release/nasa-investigation-uncovers-cause-of-two-science-mission-launch-failures - 30 апреля 2019 г. - 25 февраля 2020 г.
  25. ^ https://www.nasa.gov/sites/default/files/atoms/files/oco_glory_public_summary_update_-_for_the_web_-_04302019.pdf - 30 апреля 2019 г. - 25 февраля 2020 г.

внешняя ссылка