Die Satellitenserie Geostationary Operational Environmental Satellite ( GOES ) ist die primäre Familie von meteorologischen Satelliten, die in einer geostationären Umlaufbahn betrieben werden und vom National Weather Service (NWS), dem nationalen Wetterdienst der Vereinigten Staaten, verwendet werden . Zwei dieser Satelliten besetzen permanent feste Positionen in Äquatorhöhe einerseits über dem amerikanischen Kontinent (GOES-Ost) und andererseits über dem Pazifischen Ozean (GOES-West). Sie liefern einen kontinuierlichen Strom von sichtbaren und infraroten Lichtbildern , die die Rekonstruktion der Hauptmerkmale des Anteils der Erdatmosphäre und der ozeanischen Massen ermöglichen, die von ihrem Breitengrad aus (etwa ein Drittel der Erdoberfläche) beobachtbar sind. Diese Daten werden für Wettervorhersagen (Prognosen durch Meteorologen und numerische Wettervorhersagen ) und Forschung verwendet. Diese Satelliten tragen auch Instrumente, die Daten zum Weltraumwetter (vom Sonnenwind erzeugter Teilchenstrom ) und zum Erdmagnetfeld liefern .
GOES-Satelliten werden von der zivilen US-Raumfahrtbehörde NASA entwickelt und in die Umlaufbahn gebracht . Sie werden von NOAA finanziert und verwaltet , der amerikanischen Agentur, die sich auf die Sammlung meteorologischer Daten spezialisiert hat. Dieser verwaltet das Landsegment und ist für die Zusammenstellung und Weitergabe der Daten an die verschiedenen nationalen und internationalen Nutzer verantwortlich. Der erste GOES-Satellit wurde 1975 gestartet. Es werden drei Generationen von Satelliten mit steigender Leistung entwickelt. Die Satelliten der dritten Generation, von denen der erste GOES-R (GOES-16) in die Umlaufbahn gebracht wirdNovember 2016, ist ein mehr als 5 Tonnen schweres Raumfahrzeug, dessen Hauptinstrument ABI ( Advanced Baseline Imager ) alle 5 Minuten ein vollständiges Bild der Eigenschaften der Erdatmosphäre mit einer räumlichen Auflösung von bis zu 500 Metern liefert . Vier Exemplare dieser Serie sind geplant.
Der erste geostationäre Satellit für meteorologische Beobachtungen, SMS-1 , wird von der NASA entwickelt und gestartet . Ein zweiter SMS-2-Satellit mit identischen Eigenschaften wird von der NASA entwickelt und betrieben. Anschließend wurde die Entwicklungsinitiative, die Ausarbeitung von Spezifikationen und der Betrieb von Satelliten von der NOAA übernommen , einer 1970 gegründeten Regierungsbehörde, die sich der Sammlung und Nutzung meteorologischer Informationen widmet. Innerhalb der NOAA, dem National Environmental Satellite, Data and Information Service (NESDIS) verwaltet die Satelliten, sammelt, verarbeitet und verteilt die von ihnen bereitgestellten Daten. Die folgenden Satelliten heißen jetzt GOES ( Operational Geostationary Satellites for the Study of the Environment ). Die Spezifikationen und Finanzierung liegen nun in der Verantwortung der NOAA, aber die Entwicklung des Weltraumsegments wird von der NASA unterstützt.
Der erste Satellit der GOES-Serie, GOES-1, wird 1975 in die Umlaufbahn gebracht. Er ist Teil einer Unterserie, die drei mit dem SMS identische Satelliten (GOES-1 bis GOES-3, die zwischen 1975 und 1978 gestartet wurden) mit Leistungen umfasst begrenzt. Es wird durch Rotation stabilisiert und kann nur 10 % seiner Zeit beobachten. Die bereitgestellten Daten sind zweidimensional (keine vertikale Sondierung der Atmosphäre). Sie gibt keinen Hinweis auf die Dicke der Wolken, den Wasserdampfanteil, die Temperaturschwankungen in Abhängigkeit von der Höhe.
Die nächste Generation (GOES-4 bis GOES-7, die zwischen 1980 und 1987 eingeführt wurde) ermöglichte es, vertikale Temperatur- und Feuchtigkeitsprofile zu erhalten. Die gesammelten Daten ermöglichen es Meteorologen, ein genaueres Bild von Intensität und Ausmaß von Stürmen zu machen, Veränderungen schneller zu erkennen und Phänomene wie Nebel, Frost, Staubstürme, Sturzfluten und Tornados vorherzusagen. Die Kameras und das atmosphärische Echolot verwenden jedoch die gleiche Optik, die es beiden Instrumenten nicht ermöglicht, gleichzeitig Daten zu sammeln.
GOES-I (GOES-8) wurde 1994 gestartet und ist das erste Beispiel für eine neue Generation von Satelliten mit stark verbesserten Eigenschaften in allen Bereichen: räumliche Auflösung, Menge der gesammelten Daten und Kontinuität der Sammlung. Die Masse des Raumfahrzeugs wird mit 3 multipliziert, von 800 bis 2200 kg. Diese Serie umfasst 4 Einheiten, die zwischen 1994 und 2001 gestartet wurden. Die Leistungssteigerung resultiert zum Teil aus zwei Modifikationen: Der Satellit ist jetzt auf 3 Achsen stabilisiert (seine Ausrichtung ist im Raum fixiert) und die beiden Hauptinstrumente, die Kamera ( Imager) und die atmosphärischen Schallgeber haben jeweils eine eigene Optik, die einen parallelen Betrieb ermöglicht. Die aufgenommenen Bilder werden genauer lokalisiert, was die Vorhersage gefährlicher Ereignisse wie Gewitter und Tornados verbessert. Geplante Beobachtungen können angehalten werden, um sich auf die Verfolgung gefährlicher lokaler Wetterereignisse zu konzentrieren, die kurzfristige Vorhersagen erfordern.
NASA und NOAA versuchten im Zeitraum 1992-1995, eine völlig neue Version der GOES-Satelliten zu definieren. Sie stellen jedoch fest, dass es fast ein Jahrzehnt dauert, die nächste Generation geostationärer Wettersatelliten zu entwerfen, zu entwickeln und herzustellen. Also beschließen sie, die bestehende Version zu erweitern. Die Satelliten GOES-13 bis GOES-15, die zwischen 2006 und 2010 im Orbit platziert wurden, sind eine einfache Weiterentwicklung der vorherigen Serie, die sich durch eine bessere räumliche Auflösung in bestimmten Wellenlängen auszeichnet.
Die GOES-R (GOES-16) Satellit 2016 in der Umlaufbahn im November platziert ist das erste die dritte Generation Modell für die 1990er Jahre geplant. Die Einrichtung der Spezifikationen im Jahr 2000. Im Jahr 2001 begann die Benutzer in versammelten Boulder in Colorado , gefrieren die Spezifikation, die wesentliche Verbesserungen der räumlichen Auflösung, der spektralen Abdeckung und Auflösung, der Datenaktualisierungsrate und der radiometrischen Empfindlichkeit vorsieht. Die Lebensdauer wird von 10 auf 14 Jahre verlängert. Die NASA wählt 2008 den Hersteller Lockheed Martin für den Bau von zwei Satelliten plus zwei weiteren optional aus. Der Hersteller schlägt vor, seine A2100- Plattform zu verwenden, die bereits auf Telekommunikationssatelliten im geostationären Orbit weit verbreitet ist. Der Satellit muss am Ende seiner Lebensdauer eine Trockenmasse von 2.800 kg und eine elektrische Leistung von 4 kW haben. ImMai 2012, besteht der Satellit die kritische Definitionsüberprüfung. Die erste Kopie der Serie, GOES-R (GOES-16) wird in die Umlaufbahn gebrachtNovember 2016. Die zweite Einheit, der Satellit GOES-17 (GOES-S), wird früh gestartetMärz 2018.
Die Daten der GOES-Satelliten im sichtbaren und infraroten Bereich werden von Meteorologen interpretiert, um Wettersysteme und die Struktur der Atmosphäre zu verfolgen. In Echtzeit können sie kurzfristig die Entwicklung von Depressionen, Hurrikanen, Stürmen verfolgen; die es ermöglicht, Warnungen oder Warnungen auszugeben. Dank der Satellitentemperatur- , Wind- und Feuchtigkeitsmessungen der GOES-Satelliten, die in die numerischen Vorhersagemodelle eingespeist werden, werden Karten der Entwicklung dieser Systeme erstellt. Sie werden von Meteorologen bei längerfristigen Vorhersagen verwendet und ermöglichen eine Temperaturaufzeichnung .
Im Forschungsmodus können Daten zu bahnbrechenden Ereignissen wie dem Hurrikan Hugo im Jahr 1989 und Tornados im Mittleren Westen der USA zu verbesserten Vorhersagetechniken und -modellen führen.
GOES-16: Fotos der Hemisphäre, die das Bild mehrerer Kanäle kombinieren.
GOES-16: Mit dem ABI-Imager aufgenommene Fotos der Vereinigten Staaten in den 16 verfügbaren Wellenlängen vom sichtbaren bis zum mittleren Infrarot, die es ermöglichen, das Vorhandensein von Wolken, Wasserdampf, Partikeln, Eis und Vulkanasche zu unterscheiden.
GOES-16: Foto von Zyklon Harvey im Jahr 2017.
GOES-Satelliten befinden sich in einer geostationären Umlaufbahn in 35.790 km Entfernung von der Erdoberfläche. Sie sind über einem bestimmten Punkt stationiert, um 24 Stunden am Tag den gleichen Teil der Erde kontinuierlich abzudecken. Die Serie kennt mehrere Generationen, die jetzige Generation beginnt mit dem GOES-I-Satelliten. Die ersten GOES-Satelliten wiegen rund 300 kg, während die 2011 gebaute Generation über 3.000 kg liegt .
Diese Satelliten sind stabilisiert und richten ihre Instrumente dank eines Systems von dreiachsigen Gyroskopen kontinuierlich auf die Erde aus . Die Hauptaufgabe dieser Satelliten ist die Meteorologie, sie tragen zwei Arten von Sensoren :
Diese Sensoren benötigen einige Zeit, um Daten von dem Teil der Welt zu erfassen, den sie betrachten. Jeder Teil wird entsprechend der Auflösung der Instrumente erklingt, die derzeit 1 km 2 unter dem Satellitenpunkt liegt und aufgrund des Blickwinkels zu den Rändern der Erdscheibe hin abnimmt.
Derzeit liefern GOES-Satelliten alle 15 Minuten eine Serie von Bildern, aber durch die Begrenzung des abgedeckten Bereichs kann die Frequenz erhöht werden, um eine Serie alle 7,5 Minuten zu erreichen. Wenn ein Hurrikan oder Tornado trifft Nordamerika , es diese Frequenz ist , die erforderlich ist, das Datenfenster zwingt den Süden beschränkt werden Kanada , die Vereinigten Staaten und die West Indies , die Mehrheit der Vereinigten Staaten . Südamerika wird nur noch jeder bedeckt drei Stunden. Da diese Situation während der Hurrikan- und Tornado-Saison zu 40 % der Zeit auftritt, wird der Satellit GOES-10 über dem Amazonas positioniertOktober 2006 um dies zu beheben, vorausgesetzt, dass GOES-N normal funktioniert, um seinen Platz einzunehmen.
Einige Sekundärinstrumente sind Teil des Geräts. Wir weisen auf das Datenerfassungssystem, das Übertragungssystem und das Betriebszustandsüberwachungssystem hin. Letzterer folgt dank eines Magnetometers , eines Röntgendetektors , eines energetischen Protonendetektors und eines Alphateilchendetektors den lebenswichtigen Funktionen des Satelliten . Schließlich verfügen die GOES-Satelliten über zwei Notfallbaken-Ortungsgeräte, die für die Suche und Rettung vom Rettungszentrum der US-Luftwaffe verwendet werden .
| Eigenschaften | GEHT AC (1-3) | GEHT DH (4-7) | GEHT IM (8-12) | GEHT NP (13-15) | GOES RU (16-19) |
|---|---|---|---|---|---|
| Generation | Erste Generation | + vertikaler atmosphärischer Klang | Zweite Generation | Entwicklung der zweiten Generation | Dritte Generation |
| Erscheinungsdatum | 1975-1978 | 1980-1987 | 1994-2001 | 2006-2010 | 2016- |
| Baumeister | Philco-Ford | Hughes | Raumfahrtsysteme / Loral | Boeing | Lockheed Martin |
| Plattform | HS-371 | SSL-1300 | BSS-601 | A2100A | |
| Masse (trocken) | 627 kg (295 kg) | 836 kg (399 kg) | 2.015-2.279 kg | 3.133 kg (1.800 kg) | 5.192 kg (2.857 kg) |
| Lebensdauer | 10 Jahre | 15 Jahre alt | |||
| Einstellung | Stabilisiert durch Rotation | Stabilisiert auf 3 Achsen | |||
| Hauptinstrumente | VISSR | VAS | Imager, Echolot | Imager, Echolot | ABI, ABS |
| Imager-Leistung | Räumliche Auflösung des Imagers 1 bis 8 km Bild der Hemisphäre alle 26 Minuten Ausrichtungsgenauigkeit 42 Mikroradian |
Räumliche Auflösung des Imagers 0,2 bis 2 km Bild der Hemisphäre alle 5 Minuten Ausrichtungsgenauigkeit 28 Mikroradian |
|||
Die erste Generation von GOES-Satelliten ist der von der NASA entwickelte Synchronous Meteorological Satellite (SMS). Diese etwa 600 kg schweren Satelliten werden durch Rotation (100 Umdrehungen pro Minute) stabilisiert. Sie tragen ein Visible Infrared Spin-Scan Radiometer (VISSR ), das alle 20 Minuten Schwarzweißbilder der Wolkenbedeckung bei Tag und Nacht liefert und die energetische Leuchtdichte der Erdatmosphäre misst . Der Satellit trägt auch ein Instrument, das die Flüsse von Protonen, Elektronen und Röntgenstrahlen misst, die Informationen über die Sonnenaktivität ( Weltraumwetter ) liefern, sowie ein Magnetometer . Der Satellit ist ein Zylinder mit einer maximalen Breite von 190,5 cm Höhe 230 cm. Der Magnetometersensor befindet sich am Ende eines 83 cm langen Pols. Der Körper des Satelliten ist mit Solarzellen ausgekleidet, die die für den Betrieb des Satelliten notwendige elektrische Energie liefern.
Die Serie umfasst drei GOES-1 bis GOES-3-Satelliten (GOES-A bis GOES-C) mit identischen Eigenschaften wie die ersten beiden SMS-Satelliten der NASA. Die Satelliten GOES-4 bis -7 verfügen über eine erweiterte Version des VISS-Instruments. Das Instrument VAS ( Visible and Infrared Atmospheric Sounder ) liefert ein vertikales Temperaturprofil der Atmosphäre, das die Rekonstruktion eines dreidimensionalen Bildes ihrer Struktur ermöglicht. Seine räumliche Auflösung erreicht 0,9 km im Sichtbaren und 6,9 km im Infraroten.
Im Gegensatz zu Satelliten der ersten Generation sind die Satelliten GOES-I bis GOES-P auf 3 Achsen stabilisiert (ihre Orientierung ist im Raum festgelegt). Die Abmessungen des quaderförmigen Zentralkörpers betragen 2 x 2,1 x 2,3 Meter, werden aber nach dem Einsatz der Solarpaneele und Antennen auf 26,9 x 5,9 x 4,9 Meter vergrößert . Der Satellit ist für eine Lebensdauer von 7 Jahren und eine Betriebsdauer von 5 Jahren ausgelegt. Das Lageregelungssystem hält die Position mit einer Genauigkeit von 0,5 ° in Breite und Länge. Auf der Plattform FS-1300 Space Systems / Loral ist ein Flügel befestigt, der Sonnenkollektoren trägt, die gedreht werden können, um eine optimale Ausrichtung relativ zur Sonne beizubehalten . Die Solarzellen leisten mindestens 1057 Watt. Ein 17 Meter langer Mast trägt einen kleinen, konisch geformten Solarflügel, der dafür verantwortlich ist, dem Strahlungsdruck der Sonne auf die Solarpaneele entgegenzuwirken. Eine verstellbare Blende am Ende des Solarpanels dient zur Feineinstellung der Balance des Satelliten. Der Satellit hat eine Startmasse von 2.105 kg und eine Leermasse von 977 kg. Es trägt 1.128 kg Treibmittel.
Die Unterserien GOES-M bis GOES-P haben eine Startmasse von 2.270 kg bei einer Leermasse von 1.042 kg. Die Satelliten tragen zwei Serien von Instrumenten der zweiten Generation:
GOES-R ist das erste Beispiel der dritten Generation für geostationäre meteorologische Satelliten der USA. Das erste GOES-R (GOES-16) wird in die Umlaufbahn gebrachtNovember 2016. Eine zweite Kopie wird veröffentlicht inMärz 2018. Diese Satelliten haben die folgenden Fähigkeiten:
Die NOAA hat permanent zwei einsatzfähige Satelliten der GOES-Serie in einer geostationären Umlaufbahn, die zwei der fünf 1961 von der World Meteorological Organization definierten Positionen besetzen , um die World Weather Watch zu gewährleisten (diese Positionen umfassen auch den Längengrad 0 °, der von einem der europäischen Satelliten der EUMETSAT- Organisation , Längengrad 140° besetzt von einem japanischen Himawari- Satelliten und Längengrad 75° besetzt von einem indischen Satelliten INSAT ): GOES-East befindet sich auf dem Längengrad 75° West (über dem amerikanischen Kontinent) und liefert wichtige Wetterinformationen für die Vereinigten Staaten. GOES West liegt über dem Pazifischen Ozean auf dem Längengrad 135° West. Die globale Abdeckung dieser beiden Satelliten erstreckt sich vom Längengrad 20 ° West bis zum Längengrad 165° Ost.Die amerikanische Agentur hält auch einen Ersatzsatelliten bereit, der im Falle eines Ausfalls einen der beiden betriebsbereiten Satelliten ersetzen kann. Dieser befindet sich auf dem Längengrad 105° West.
Im März 2018, NOAA hat vier betriebsbereite GOES-Satelliten im Orbit:
GOES-17 gestartet am 1 st März 2018 muss wiederum ab der zweiten Jahreshälfte 2018 betriebsbereit sein Januar 2018, dazu kommen an folgenden Terminen die beiden anderen Satelliten der GOES-R-Serie: GOES-T, dessen Start für September 2020 und GOES-U im Orbit für 2024.
Konventionell enthält der Name von GOES-Satelliten vor ihrem Start ein buchstabenartiges Suffix (zB GOES-A), das bei erfolgreicher Umlaufbahn in eine Zahl umgewandelt wird (GOES-1).
| Satellit | Generation | Veröffentlichungsdatum | Startprogramm | COSPAR-Kennung | Beginn und Ende der Nutzung | Andere Informationen | Status |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| SMS-1 | 1 | 17. Mai 1974 | Delta 2914 | 1974-033A | Verwaltet von der NASA | Aus dem Dienst zurückgezogen in Januar 1981 | |
| SMS 2 | 6. Februar 1975 | Delta 2914 | 1975-011A | Verwaltet von der NASA | Aus dem Dienst entfernt | ||
| GOES-1 (GOES-A, SMS-C) |
16. Oktober 1975 | Delta 2914 | 1975-100A | Erster von NOAA verwalteter Satellit | Aus dem Dienst zurückgezogen in Februar 1985 | ||
| GOES-2 (GOES-B) |
16. Juni 1977 | Delta 2914 | 1977-048A | 1993 im Ruhestand | |||
| GOES-3 (GOES-C) |
16. Juni 1978 | Delta 2914 | 1978-062A | 1978-1993 | Nach 1993 als Relais für die Forschungsbasis am Südpol verwendet | Aus dem Dienst im Jahr 2016 ausgeschieden | |
| GEHT-4 (GEHT-D) |
1b | 9. September 1980 | Delta 3914 | 1980-074A | 1988 im Ruhestand | ||
| GOES-5 (GOES-E) |
22. Mai 1981 | Delta 3914 | 1981-049A | Aus dem Dienst zurückgezogen am 18. Juli 1990 | |||
| GOES-6 (GOES-F) |
28. April 1983 | Delta 3914 | 1983-041A | 1989 nach einem Ausfall der Plattform aus dem Dienst genommen | |||
| GOES-G | 3. Mai 1986 | Delta 3914 | 1986-F04 | Fehler beim Starten | |||
| GOES-7 (GOES-H) |
28. April 1987 | Delta 3914 | 1987-022A | 1987-1996 | Ab 1999 als Telekommunikationssatellit eingesetzt | Im Jahr 2012 aus dem Dienst ausgeschieden | |
| GEHT-8 (GEHT-I) |
2 | 13. April 1994 | Atlas-Centaur | 1994-022A | Aus dem Dienst im Jahr 2004 ausgeschieden | ||
| GOES-9 (GOES-J) |
23. Mai 1995 | Atlas-Centaur | 1995-025A | -1998 | GMS-5-Satelliten-Backup-Satellit (Japan) von 2003 | Im Jahr 2009 aus dem Dienst ausgeschieden | |
| GOES-10 (GOES-K) |
25. April 1997 | Atlas-Centaur | 1997-019A | 1998-2009 | Im Jahr 2011 zweifellos Opfer eines Aufpralls auf seiner Parkbahn | Aus dem Dienst zurückgezogen in November 2009 | |
| GOES-11 (GOES-L) |
3. Mai 2000 | Atlas IIA | 2000-022A | 2006-2011 | Aus dem Dienst zurückgezogen in Dezember 2011 | ||
| GOES-12 (GOES-M) |
23. Juli 2001 | Atlas IIA | 2001-031A | 2003- | Ergols erschöpft | 2013 im Ruhestand | |
| GOES-13 (GOES-N) |
2b | 24. Mai 2006 | Delta IV M + (4.2) | 2006-018A | 2010- | Zur Luftwaffe überstellt | |
| GEHT-14 (GEHT-O) |
27. Juni 2009 | Delta IV M + (4.2) | 2009-033A | 2009- | Längengrad 105 ° W, in Reserve von GOES-Ost | ||
| GOES-15 (GOES-P) |
4. März 2010 | Delta IV M + (4.2) | 2010-008A | 2011- | Längengrad 128 ° W, im GOES-West-Reservat | ||
| GOES-Q | Abgesagt | ||||||
| GOES-16 (GOES-R) |
3 | 19. November 2016 | Atlas V 541 | 2016-071A | 2017- | Längengrad 75,2 ° W (GOES-Ost) | |
| GOES-17 (GOES-S) |
1 st März 2018 | Atlas V 541 | 2018-022A | 2018- | Längengrad 137,2° W (GOES-West) | ||
| Geplante Markteinführungen | |||||||
| GOES-T | 3 | 2021 | Atlas V 541 | ||||
| GOES-U | 2024 | ||||||