TIROS

TIROS is het eerste  voorbeeld van ruimtevaart die ook iets opleverde. Tot dan toe waren er wetenschappelijke metingen gedaan, propaganda vluchten geweest en militaire toepassingen gevonden.
TIROS staat voor Television and Infra-Red Observation Satellite. Een weersatelliet die opnamen kon maken in de infrarode golflengten. Dit vereiste een aangepaste vidicon. In feite fotografeert zo'n satelliet dus warmtestraling. Het voordeel van infrarood is dat een satelliet ook wolkenfoto's kan maken als het donker is.

Men maakt al meer dan een eeuw weerkaarten om voorspellingen te doen over het weer dat ons te wachten staat. Daarvoor zorgen vele weerstations op Aarde. Maar op de oceanen zijn behalve schepen die waarnemingen doen, voor de rest weinig weerstations. Men wilde graag weten waar zich grote wolkenpartijen bevonden.  Wolken geven belangrijke aanwijzingen. Bijvoorbeeld of er tropische stormen in aantocht zijn. Vandaar dat er al zo vroeg in de geschiedenis van de ruimtevaart een weersatelliet gelanceerd werd.
TIROS
1 werd gelanceerd op 1 april 1960. De eerste foto's haalden alle kranten! 

De TIROS bestond uit een cilindrische doos met 18 vlakke kanten, 57 cm hoog en 107 cm in diameter. Erg klein eigenlijk voor de huidige begrippen. De buitenkant was bedekt met zonnecellen. Zoals in die tijd heel gebruikelijk, werd de satelliet "spin" gestabiliseerd. Dat betekent dat de satelliet om zijn as draaide (in dit geval 12 keer per minuut). Deze stabilisatie werkt hetzelfde als een draaiende tol. Die blijft aardig rechtop staan zolang hij draait. De baan stond in een hoek van 48 graden ten opzichte van de evenaar, zodat de satelliet een groot gedeelte van de Aarde kon bestrijken, want onder die baan draaide de Aarde gewoon om zijn as. Dat is op de tekening rechts te zien.

De camera's zaten in de "bodem" van de satelliet. Die hield gewoon zijn stand, zoals op de tekening te zien is. Dat betekende dat de camera's soms alleen maar het heelal zagen (rechtsonder in de tekening) en soms een stuk van de Aarde (linksboven). Die stand van de satelliet zorgde ervoor dat maar voor de helft van de omloopbaan de Aarde in beeld was. En van die tijd was weer de helft bruikbaar om een goede foto te verkrijgen. De spin van satelliet was zodanig, dat de camera's altijd op het zonnige gedeelte van de Aarde gericht waren, en niet op de donkere zijde. Zodoende was maar 20 procent van de Aarde zichtbaar op een willekeurige dag en dan alleen nog als het oppervlak zich in het zonlicht bevond.  

Omdat de hoek waaronder de camera de Aarde fotografeerde steeds wisselde, was het nogal eens lastig om goede opnamen te maken. Ze waren vaak vervormd. Het kostte dan ook veel handwerk om er goede foto's van te maken. Later werd hiervoor de computer gebruikt.

satelliet

Het binnenste van de TIROS; behalve de onderdelen die nodig zijn voor de goede werking, zoals regelaars, accu's, zenders, enz., is ook een van de camera's te zien, de bandrecorders en een timer voor de gebeurtenissen aan boord. Een computer werd nog niet gebruikt, want die waren nog veel te groot in 1960. De losse onderdelen; linksonder een van de vidicons en midden onder een van de bandrecorders

De TIROS was bedekt met 9620 zonnecellen, had een massa van 121 kg.
De lancering van
TIROS 1 vond plaats met een Thor-Able raket. De baan was een beetje ellipsvormig. Het hoogste punt was 867 km boven de Aarde en het laagste punt 796. Elke omloop om de Aarde duurde 99,19 minuten.
Dat betekende dat TIROS 1 een gebied kon waarnemen van 48 graden ten noorden van de evenaar tot 48 graden ten zuiden ervan. Dat voor wat betreft de opnamen die loodrecht naar beneden genomen werden. Bruikbare schuine opnamen konden er nog gemaakt worden tot 55 graden ten noorden en zuiden van de evenaar.

Kleine raketjes zorgden ervoor dat de spin op snelheid gehouden kon worden. Net als een tol, wordt de spin geleidelijk langzamer.

camera's en systemen

Aan boord waren twee vidicon camera's, zo groot als drinkglazen. Zij wogen ongeveer 2 kg per stuk. De vidiconbuis zelf was 7,62 cm lang en 3,8 cm middellijn. De ene had een groothoek lens  met een beeldhoek van 104 graden die een oppervlak van 1130 bij 1300 km kon fotograferen. De resolutie was 320 m. Dus goed genoeg om de grote wolken te kunnen zien. De brandpuntsafstand was 5 cm en de lichtsterkte 1,5. Dat is behoorlijk lichtsterk.
De andere camera had een telelens met een beeldhoek van 12,7 graden die een stuk Aarde konden fotograferen van 130 bij 130 km. Na TIROS 2 werd de telelens weggelaten. 
De sluiters zorgden ervoor dat er genoeg licht op de vidicons werd toegelaten. In twee seconden werd het beeld uitgelezen.

Vanaf de Aarde kon men commando's geven zodat de camera's elke 10 of elke 30 seconden een opname maakten. Die opnamen konden dan meteen naar de Aarde verstuurd worden. Als de TIROS buiten het bereik van een grondstation was, konden de opnamen op een magnetische band opgeslagen worden. Elke van de twee bandrecorders bevatte 122 meter band en konden maximaal 32 foto's opslaan. Die werden dan later doorgestuurd als de satelliet weer binnen het bereik van een grondstation was. Het overseinen van 32 foto's duurde slechts 80 seconden.

Er waren twee grondstations die de opnamen konden verwerken. Die opnamen werden op 35 mm film gezet, zodat er afdrukken van gemaakt konden worden gemaakt, of grote projecties. De opnamen werden via facsimile (vergelijkbaar met een fax) naar de gebruikers gestuurd. Dat ging dan weer via de telefoonlijn of kortegolf stations.

Het op de band opsparen van de opnamen om die dan later af te spelen was voor Amerika voldoende. Voor andere landen die deelnamen aan het TIROS project, of wilden deelnemen, duurde het te lang (wel 6 uur) voordat ze de beschikking hadden over de opnamen. Later werd het Automatic Picture Transmission System (APT) ingevoerd. De satellieten maakten daarbij voortdurend opnamen die via een speciale zender meteen werden uitgezonden. Het signaal was sterk genoeg om door eenvoudige stations ontvangen te worden. Veel amateurs hebben in die jaren een ontvangststation gebouwd. Zo kreeg je opnamen te zien van je eigen gebied, terwijl de satelliet overvloog. Het betekende wel dat je op een of andere manier (met de hand of automatisch) de antenne met de satelliet moest meebewegen.

resultaten

Hierboven zijn zes opnamen te zien van beginnende tropische stormen die twee TIROS satellieten in 1961 gemaakt hebben. Heel duidelijk is te zien dat de beelden maar uit 320 lijnen bestonden. Omgerekend zou je dit tegenwoordig een 0,14 Megapixel camera kunnen noemen...

TIROS 1 maakte 23.000 opnamen en heeft maar 77 dagen gewerkt. Halverwege juni 1960 was er een elektrische storing aan boord, waardoor de satelliet niet meer bruikbaar was. TIROS 2 werd al in november 1960 gelanceerd en er volgden nog 8 van deze satellieten. 
TIROS 1 en 2 waren experimentele onderzoek satellieten. Maar al snel begreep men dat ze bruikbare informatie konden leveren over wolken en het pakijs in Noord-Amerika en dat ze de ontwikkeling van stormen  in beeld konden brengen.

Na TIROS 2 werden er geen telelenzen meer meegenomen, omdat de groothoek opnamen toch het meest bruikbaar waren. TIROS 9 en 10 (de op 2 juli 1965 werd gelanceerd) hadden een nieuw standregelsysteem waarbij de lenzen altijd op de Aarde gericht waren.

Het nut van weersatellieten was bewezen. Er volgden ESSA satellieten, Nimbus, ITOS en NOAA satellieten. In 1978 kwam de naam TIROS weer terug in de TIROS N serie. De Russen haden hun eigen Meteor serie.

Vandaag de dag is het ondenkbaar om geen weerfoto's vanuit de ruimte te hebben.

Hans Walrecht

De complete Beelden uit de Ruimte" website is te vinden op http://www.hansonline.eu/