Novos satélites - novos bugs: o sensor infravermelho de satélite GOES-17 não esfria bem

O satélite meteorológico GOES-17, lançado em março, tem um problema - a câmera infravermelha de última geração funciona apenas parcialmente devido ao baixo resfriamento. E agora uma equipe de engenheiros está tentando reduzir períodos de horas de trabalho incompletas e a segunda é determinar a causa do problema. Ambas as tarefas são importantes porque a análise da telemetria do antecessor, GOES-16, mostrou que também há sinais de operação anormal do sistema de refrigeração, e parece que a quarta geração de satélites meteorológicos GOES enfrentou um problema sistêmico.


Preparando-se para lançar o GOES-17, foto da NASA

Linha do tempo

Iniciar transmissão

O GOES-17 foi lançado em 1º de março. Em 12 de março, o dispositivo atingiu a órbita geoestacionária e começou a testar sistemas de bordo. E houve uma surpresa desagradável. Para a operação normal do instrumento óptico primário do satélite, o Advanced Baseline Imager (ABI), era necessária uma temperatura baixa. Os sensores infravermelhos precisam ser resfriados, alguns até 60 ° Kelvin (-213 ° C), para que possam funcionar normalmente. E aconteceu que o sistema de refrigeração não conseguiu lidar com suas responsabilidades. Felizmente, a carga de temperatura do satélite dependia da hora do dia e do dia do ano, de modo que o dispositivo estava parcialmente operacional, mas, no entanto, 13 das 16 bandas de frequência ficaram inacessíveis todos os dias por várias horas.

Material

O satélite GOES-17 é o segundo da quarta geração dos satélites geoestacionários meteorológicos GOES. O GOES-16 foi o primeiro a entrar em órbita em 2016. De acordo com o programa GOES, dois satélites ocupam pontos de parada leste e oeste das duas Américas, a fim de obter uma cobertura de alta qualidade dos Estados Unidos. Mais dois pontos são usados ​​para verificar e armazenar satélites sobressalentes.


Mapa da localização dos satélites GOES, área de visibilidade e preenchimento. Ilustração da NASA

O GOES-16 ocupava o ponto leste e, para os 17 satélites, o oeste era destinado. Antes do lançamento, os satélites têm nomes alfabéticos; portanto, o décimo sexto foi designado GOES-R e o décimo sétimo -S. Estruturalmente, os dispositivos são construídos na plataforma Lockheed Martin A2100, desenvolvida para satélites de telecomunicações e GPS, e transportam dispositivos para diversos fins.


NASA de Instrumentação por Satélite

O Mapeador Geoestacionário de Raios (GLM) opera na faixa do infravermelho próximo e é usado para detectar raios.

Os sensores extremos de radiação ultravioleta e de raios X (EXIS) são direcionados ao Sol, medem a insolação (exposição à luz solar) e podem capturar explosões solares potencialmente perigosas .
O Solar Ultraviolet Imager (SUVI) também é voltado para o Sol e é um telescópio operando na faixa ultravioleta e projetado para observar orifícios coronários, ejeção de massa e outros fenômenos climáticos solares.

O magnetômetro (MAG) e a suíte in situ de ambiente espacial (SEISS) monitoram campos magnéticos e fluxos de partículas de alta energia, respectivamente.

Mas a ferramenta mais importante é o Advanced Baseline Imager (ABI) , que em 16 faixas de frequência, de visível a infravermelho, captura fenômenos atmosféricos que ocorrem no mundo. São necessárias muitas faixas porque, por exemplo, a neve e o gelo são mais visíveis na faixa de comprimento de onda de 1,58 a 1,64 micrômetros, e nevoeiro, incêndios e vulcanismo - a 3,80 a 4,00 micrômetros.


AHI, o mesmo tipo de ABI, sem proteção térmica. Fotos de Exelis

A resolução óptica depende do alcance e, na melhor das hipóteses, é de 0,5 km por pixel, o que é duas vezes a resolução do sensor de satélite GOES da terceira geração anterior. Além disso, para comparação, vale ressaltar que os sensores GOES de terceira geração possuíam apenas 5 faixas.

Depois que o GOES-16 foi comissionado, a NOAA e a NASA se gabaram com razão das imagens que receberam.


Progresso visual, recomendo olhar para um tamanho grande


16 canais ABI, link grande

O problema

Mas, infelizmente, a beleza listada no capítulo anterior é estragada por um problema técnico - os tubos de calor projetados para resfriar os sensores não conseguem lidar com sua tarefa. O líquido de arrefecimento, propileno, não circula suficientemente bem neles. A razão para isso ainda não foi estabelecida; são consideradas as versões: excesso de gás sem condensação (nos tubos de calor, o refrigerante é gaseificado e condensa, bolhas de gás no líquido interferem na circulação), contaminação do tubo por partículas estranhas ou danos mecânicos nos tubos. Levará mais 1-2 meses para investigar a causa e reproduzir o problema na Terra.

Sensores semelhantes ao ABI GOES-17, quatro estão atualmente trabalhando no espaço. Um está instalado no GOES-16 e mais dois do mesmo tipo AHI estão localizados nos satélites meteorológicos geoestacionários japoneses Himavari-8 e -9. Os dispositivos japoneses funcionam bem, mas uma análise detalhada da telemetria GOES-16 mostrou que o sistema de refrigeração, considerado um sistema de refrigeração funcionando corretamente, enfrentava os mesmos problemas, apenas em menor grau. A temperatura do ABI GOES-16 permaneceu dentro dos limites aceitáveis, portanto, eles não prestaram atenção aos sinais de circulação insuficiente do líquido de refrigeração. Uma repetição da situação indica um problema sistêmico - tanto no design quanto na produção, um erro foi cometido e novos satélites GOES não podem ser lançados até que o defeito seja corrigido.

Paralelamente, outro grupo de engenheiros lutou com o problema no satélite. Após as medidas tomadas (desculpe, elas não especificaram quais), a disponibilidade dos intervalos aumentou. Agora, 13 das 16 faixas operam 24 horas por dia e as 3 a 20 horas restantes. Mas é muito cedo para relaxar - setembro está chegando, quando o Sol brilhará quase diretamente no sensor, aumentando seriamente a carga de calor. Os números exatos ainda não são conhecidos, mas espera-se que em torno do relógio 10 das 16 bandas estejam disponíveis, e o restante na maior parte do tempo.

Conclusão

Como qualquer técnica sofisticada, novos satélites sempre podem trazer surpresas. E a história do GOES-17 geralmente mostra um trabalho discreto, mas não menos interessante, em manter os satélites em boas condições de funcionamento, atualizando seu software e ajustando os parâmetros de hardware.