GOES-16
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北緯0度00分 西経75度12分 / 北緯0度、西経75.2度 / 0; -75.2

GOES-16
地球上空の衛星の描写。宇宙船本体には大きな太陽電池アレイといくつかの構造物が搭載されている。
地球周回軌道上のGOES-16の想像図。主要機器のラベルが付けられている。
名前GOES-R （2016年11月29日以前）
ミッションタイプ静止気象衛星
オペレーターNASA / NOAA
コスパーID2016-071A
SATCAT番号41866
Webサイトwww.goes-r.gov​​
ミッション期間計画期間: 15年経過期間: 9年2か月9日
宇宙船の特性
バスA2100A
メーカーロッキード・マーティン
打ち上げ質量5,192 kg (11,446 ポンド)
乾燥質量2,857 kg (6,299 ポンド)
寸法6.1 × 5.6 × 3.9 m (20 × 18 × 13 フィート)
力4kW
ミッション開始
発売日2016年11月19日 23:42 UTC ( 2016-11-19UTC23:42 ) 
ロケットアトラス V 541 (AV-069)
発射場ケープカナベラルSLC-41
請負業者ユナイテッド・ローンチ・アライアンス
入隊2017年12月18日
軌道パラメータ
参照システム地心説
政権静止軌道
経度西経75.2度
スロットGOES East （2017年12月18日以降）
半長軸42,164.8 km (26,200.0 マイル)
偏心0.0001538
近地点高度35,780.2 km (22,232.8 マイル)
遠地点高度35,793.1 km (22,240.8 マイル)
傾斜0.0363°
期間1,436.1分
エポック2018年3月1日 18時22分45秒[ 1 ]
GOES-Rミッション記章

GOES-16は、静止軌道に到達する前はGOES-Rとして知られており、 NASAとアメリカ海洋大気庁（NOAA）が運用する静止運用環境衛星 （GOES）のGOES-Rシリーズの最初の衛星です 。GOES-16は、NOAAの運用中の静止衛星群のバックアップとして機能します。[ 2 ] GOES-16は、先進基線撮像装置（ABI）を使用して、可視および赤外線波長で16のスペクトルバンドを通じて、地球の高空間および高時間解像度の画像を提供します 。GOES-16の静止雷マッパー（GLM）は、静止軌道に打ち上げられた最初の運用雷マッパーです。この宇宙船には、宇宙天気と太陽を監視するための他の4つの科学機器も搭載されています。

GOES-16の設計と機器配置は1999年に始まり、同年に公表された主要なNOAA衛星要件を満たすことを目的としていた。約10年間の機器計画を経て、2008年に宇宙船の製造はロッキード・マーティン・スペース・システムズと契約された。GOES-16の建造は2012年に始まり、衛星が試験段階に入った2014年まで続いた。数回の打ち上げ延期の後、GOES-16は2016年11月19日にケープカナベラルからユナイテッド・ローンチ・アライアンス (ULA)のアトラスVで打ち上げられた。宇宙船は数日後に最初の静止軌道に到達し、1年間の非運用チェックアウトおよび検証段階に入った。2017年11月、GOES-16は運用可能なGOES East位置への移動を開始し、2017年12月18日に完全運用可能と宣言された。

背景

機器の概念化

静止実用環境衛星(GOES) プログラムは、1966年に始まった応用技術衛星(ATS) と同期気象衛星プログラムの成功を受けて、静止気象衛星 を開発するために、1975年にアメリカ航空宇宙局 (NASA) とアメリカ海洋大気庁 (NOAA)の共同プロジェクトとして開始されました。[ 3 ] 1999年の将来の NOAA 実用静止衛星の進化に関する運用要件文書 (ORD)で、NOAA は次世代の GOES イメージャーとサウンダの機器要件を列挙しました。最優先事項には、継続的な観測機能、あらゆる空間スケールでの気象現象の観測能力、イメージャーとサウンダの両方における空間解像度と時間解像度の向上が含まれていました。これらの仕様は、最終的に GOES-16 に搭載される機器の概念的な基礎を築きました。[ 4 ]

GOES-16のより具体的な開発は、1999年6月に国家環境衛星データ情報サービス（NESDIS）のティム・シュミットの指揮の下で始まった、先進基線撮像装置（ABI）の初期設計から始まった。[ 5 ] [ 6 ]当初は、他の衛星に搭載されている6つの機器から派生した10のスペクトルバンドが新しいABIに含めることが検討された。1999年9月、NOAA研究開発会議は、提案された帯域幅と周波数による機器の継続開発を承認した。[ 7 ]機器の実現性がさらに進むにつれて、潜在的なスペクトルバンドの数は、最初の10から1999年10月までに12に増加した。[ 5 ] ABIと並行して、次世代GOES衛星のハイパースペクトル環境スイート（HES）機器の一部となる先進基線サウンダ（ABS）の開発も開始された。[ 4 ] ABIと同様に、HESも解像度と空間カバレッジにおいて大きな改善が見られました。[ 8 ]当初の予測では、ABIは2008年に予定されているGOES-Qの打ち上げからGOESの一部として組み込まれることになっていました。 [ 9 ]

2001年、NOAAは、 2012年に予定されているGOES-Rの打ち上げとともに、GOES衛星のGOES-R世代を開始する計画を立て、ABIとABSを観測機器として搭載する予定でした。GOES-Rとその姉妹衛星は、ユーザーに新しい運用製品を提供することで、予報の精度と詳細度を大幅に向上させることになっていました。[ 10 ] 4年後、ABI観測機器の提案されたスペクトルバンドの数は16に増加し、可視光線と赤外線の波長帯をカバーしました。[ 11 ] 2006年9月、NOAAは、十分なテストの欠如と国家極軌道運用環境衛星システム（NPOESS）の開発における大幅なコスト超過を理由に、GOES-RにHESを搭載する計画を断念しました。[ 12 ] GOES-Rシリーズの総費用は62億ドルと予想されていたが、機器の複雑化、インフレ想定の見直し、プログラム準備金の積み立てにより、会計検査院は2006年にプログラムの費用を114億ドルと大幅に引き上げた。[ 13 ]

工事

2008年12月、NASAとNOAAは、GOES-R世代の最初の2機の衛星（GOES-Rを含む）の製造の請負業者として、ロッキード・マーティン・スペース・システムズを選定した。契約額は推定10億9000万米ドルであった。 [ 14 ]予備設計レビューは2年強後に完了し、[ 15 ]厳密な設計レビューは2012年5月に完了した。[ 16 ]衛星バスの製造はアライアント・テックシステムズ（ATK）に委託され、その後まもなく作業が開始され、コア構造は2013年1月に試験準備が整った。[ 17 ]極端紫外線およびX線放射照度センサー（EXIS）は、2013年5月にGOES-Rの最初の設置準備が整った機器となり、[ 18 ] ABIは2014年2月に統合準備が整った。[ 19 ]宇宙船の推進力とシステムモジュールは3ヶ月後に納品され、初期の建設段階が完了し、コロラド州のロッキード・マーティンの施設で宇宙船の完全な統合と試験が可能になりました。[ 20 ]その後、衛星は2016年8月22日にケネディ宇宙センターに移送され、追加の試験を受け、宇宙船の打ち上げ準備が整いました。[ 21 ]

宇宙船の設計

GOES-16とGOES-R世代の他の衛星は、ロッキード・マーティンのA2100宇宙船バスの派生型をベースにしており、乾燥質量2,800 kg（6,200ポンド）までをサポートでき、宇宙船の寿命が尽きるまで4 kWを超える電力を供給できる。[ 22 ]推進剤を含むGOES-16の全質量は5,192 kg（11,446ポンド）で、乾燥質量は2,857 kg（6,299ポンド）だった。宇宙船の寸法は6.1 m × 5.6 m × 3.9 m（20フィート × 18フィート × 13フィート）である。[ 23 ] GOES-16は、打ち上げ時に折り畳まれ、展開後に展開される5枚の太陽電池パネルを含む太陽電池アレイで電力を供給されている。 [ 24 ] GOES-16は、運用衛星として10年、さらに後続のGOES衛星のバックアップとして5年を含む、15年の耐用年数を持つように設計された。GOES-16のコマンドおよびデータ処理サブシステムは、SpaceWireバスに基づいている。コストとリスクの削減策として、SpaceWireプロトコルの修正バージョンがGOES-16専用に開発され、関連する特定用途向け集積回路はブリティッシュ・エアロスペースによって開発された。GOES高信頼データ配信プロトコル（GRDDP）は、既存のSpaceWire機能を補完し、パケット損失の検出と回復機能を含む。[ 22 ]衛星の機器は、ペイロードデータを収集し、10～100 Mbit/sで宇宙船に転送する。宇宙船の安定性と精度は、いくつかのリアクションホイール、ジャイロメータ、およびスタートラッカーによって維持される。GOES-16は、軌道を評価するためにGPSを使用した最初の静止民間宇宙船でもある。このような校正装置は、衛星の位置を半径100メートル（330フィート）以内で3σの信頼度で特定することを目的としています。[ 25 ]

楽器

GOES-16観測機器からの最初のデータが公開されました
ABI  – 2017年1月15日のABIの16のスペクトルバンドからのデータ
GLM  – 2017年2月14日のABIバンド2データに重ね合わせたGLMデータ
EXIS  – 2017年1月21日の太陽フレアを示すEXISデータのグラフ
SUVI  – 2017年1月29日のSUVIの6つのスペクトルバンドのデータ
MAG  – 2016年12月22日のMAGデータのプロット
SEISS  – 2017 年 1 月 19 日の SEISS からの電子と陽子のフラックスのプロット

地球に面した

GOES-16の地球を向く、つまり天底を指向する機器は、先進基線撮像装置（ABI）と静止雷マッピング装置（GLM）です。これらは、探査機の他の部分から隔離された、安定した精密指向プラットフォーム上に設置されています。[ 26 ]

高度ベースラインイメージャー（ABI）

GOES-16の主力画像装置である先進基線撮像装置（ABI）は、GOES-16の全データ製品の65%以上を提供しています。マルチチャンネル受動画像放射計であるABIは、2つの可視チャンネル、4つの近赤外チャンネル、10の赤外チャンネルを含む16のスペクトルバンドで地球の画像を撮影します。個々のバンドは、雲の形成、大気の動き、対流、地表温度、海洋の力学、水の流れ、火災、煙、火山灰の噴煙、エアロゾルと空気の質、植物の健康状態など、様々な大気現象に合わせて最適化されています。ABIの「赤」可視バンド2（λ = 0.64 μm）は、16のバンドの中で最も高い解像度を持ち、1ピクセルあたり0.5 km（0.31 mi）の解像度を備えています。その他の可視光および近赤外線バンドの解像度は1km（0.62マイル）ですが、赤外線バンドの解像度は1ピクセルあたり2km（1.2マイル）です。[ 27 ]

ABIのセンサーはスペクトル帯域に応じて異なる材料で作られており、可視光で動作するセンサーにはシリコンが使用され、近赤外線と赤外線で動作するセンサーにはテルル化水銀カドミウムが使用されています。 [ 28 ] ABIの電子機器ユニットとクライオクーラー制御電子機器はセンサーユニットを補完し、イメージャーに電力を供給し、機器を極低温に保ちます。[ 28 ] [ 29 ]すべての電子機器とセンサーアレイは冗長化されており、動作の長寿命化が保証されています。[ 28 ] ABIの開発はインディアナ州フォートウェインのハリス社と契約しました。[ 27 ] ABIの開発と製造には、 BAEシステムズ、BEIテクノロジーズ、バブコックコーポレーション、DRSテクノロジーズ、L3テクノロジーズSSG-ティンズリー、ノースロップグラマンスペーステクノロジーなど、いくつかの企業が関与しました。[ 30

ABIは3つの異なる地理的範囲で画像を撮影し、[ 27 ]各画像は機器による西から東への狭い画像スキャンをつなぎ合わせて生成されます。[ 31 ]デフォルトの「フレックス」モード（スキャンモード3）の動作では、ABIは15分ごとに地球のフルディスク画像を生成します。空間解像度は0.5～2 km（0.31～1.24 mi）です。[ 28 ] [ 27 ]ただし、ABIは連続ディスクモード（スキャンモード4）で動作することもでき、このモードではフルディスク画像が5分ごとに記録されます。[ 28 ] [ 27 ]フルディスク画像は26の画像ストリップで構成されており、1,300の画像ストリップで作成された以前のGOESイメージャーよりも効率的です。[ 32 ]この装置は、米国本土を中心とした 5,000 km × 3,000 km (3,100 mi × 1,900 mi) の領域を5 分ごとに 0.5～2 km (0.31～1.24 mi) の解像度で撮影します。ABI は可能な場合には、選択された 2 つの 1,000 km × 1,000 km (620 mi × 620 mi) の領域におけるメソスケール現象を 60 秒ごとに 0.5～2 km (0.31～1.24 mi) の解像度で撮影することもできます。[ 27 ]可変スキャンモードにより、GOES-16 は軌道上で構成変更可能な最初の GOES 衛星となりました。[ 32 ]さらに、GOES-16 に新しく搭載された太陽拡散板により、ABI 画像データの較正が可能になりました。[ 28 ] 2019年4月2日、GOES-16 ABIはスキャンモード6をデフォルトとして使用するように再構成され、10分ごとにディスク全体のスキャンが可能になりました。[ 33 ] [ 34 ]

GOES-16に搭載されたABIは、これまでのGOES衛星に搭載されていた画像装置に比べて大幅に改善されている。ABIの16のスペクトルバンドは、前世代のGOESの5つに対して、スペクトル情報が2倍に増加している。さらに、ABIは、以前のGOES画像装置に比べて最大4倍の空間解像度と5倍の時間解像度を備えている。[ 35 ] ABIは、2014年10月7日に打ち上げられた気象庁のひまわり8号で初めて使用された高性能ひまわり撮像装置（AHI）とほぼ同じである。 [ 36 ] 2つの機器は15の同じスペクトルバンドを共有しており、いずれかの機器に固有のスペクトルバンドが1つある。ABIは巻雲の検出に1.37μmの近赤外線バンドを備え、 AHIは可視スペクトルの緑色の部分周辺の反射率に最適化された0.51μmバンドを使用する。[ 28 ]緑色光の明確なバンドがないため、 ABIのトゥルーカラー画像は、ABIの赤と青の可視バンドと合成された緑色バンドの組み合わせを使用して作成されます。シミュレートされた緑色バンドは、MODISとAHIに基づくアルゴリズムを既存のABIスペクトルバンドに適用することによって作成されます。[ 37 ]

ABIスペクトルバンド
バンド λ（μm） 中心λ（μm） ピクセル間隔（km） ニックネーム 分類 主な機能 ソース
1 0.45～0.49 0.47 1 青 見える エアロゾル [ 38 ]
2 0.59～0.69 0.64 0.5 赤 見える 雲 [ 39 ]
3 0.846～0.885 0.865 1 ベジー 近赤外線 植生 [ 40 ]
4 1.371～1.386 1.378 2 シーラス 近赤外線 シーラス[ 41 ]
5 1.58～1.64 1.61 1 雪/氷 近赤外線 雪氷の識別、雲相 [ 42 ]
6 2.225～2.275 2.25 2 雲の粒子サイズ 近赤外線 雲粒の大きさ、雪雲の位相 [ 43 ]
7 3.80～4.00 3.90 2 短波ウィンドウ 赤外線 霧、層雲、火災、火山活動 [ 44 ]
8 5.77～6.6 6.19 2 上層対流圏水蒸気 赤外線 さまざまな大気の特徴 [ 45 ]
9 6.75～7.15 6.95 2 中層対流圏水蒸気 赤外線 水蒸気の特徴 [ 46 ]
10 7.24～7.44 7.34 2 下層対流圏水蒸気 赤外線 水蒸気の特徴 [ 47 ]
11 8.3～8.7 8.5 2 雲頂相 赤外線 雲頂相 [ 48 ]
12 9.42～9.8 9.61 2 オゾン 赤外線 オゾン全量[ 49 ]
13 10.1～10.6 10.35 2 クリーン赤外線長波ウィンドウ 赤外線 雲 [ 50 ]
14 10.8～11.6 11.2 2 赤外線長波ウィンドウ 赤外線 雲 [ 51 ]
15 11.8～12.8 12.3 2 汚れた赤外線長波窓 赤外線 雲 [ 52 ]
16 13.0～13.6 13.3 2 CO2長波赤外線 赤外線 気温、雲 [ 53 ]

静止雷マッパー（GLM）

GOES-16 静止軌道雷マッパー (GLM) は、雷によって放出される短寿命の光を監視するシングル チャネル近赤外線検出器です。[ 54 ]雷のマッピングでは、発達中の嵐や竜巻の前駆物質は上昇気流の激化により雷活動が増加することが多いため、GLM データは予報官に初期の深刻な天候を警告するために使用できます。[ 55 ] [ 56 ] [ 57 ]拡張により、このような情報は激しい雷雨や竜巻警報の誤報率を減らすこともできます。[ 55 ] GOES-16 は、静止軌道に雷マッパーを搭載した最初の宇宙船でした。[ 58 ] GLM は昼夜を問わず雲間雷と雲対地雷の両方を検出でき、陸上の雷検出を補完します。[ 54 ] [ 56 ] GLM の感度により、視野内の全落雷の 70～90% を検出できます。[ 59 ] カメラは 1372 × 1300 ピクセルのCCD で、 777.4 nm の光に感度があり、空間分解能は天底で 8 km (5.0 mi)、機器の視野の端近くで 14 km (8.7 mi) です。[ 55 ]結果として、平均空間分解能は約 10 km (6.2 mi) になります。[ 54 ]落雷には777.4 nm を中心とする原子酸素に由来する3 つの主要なスペクトル線があるため、777.4 nm 帯域が選ばれました。[ 57 ] [ 60 ]機器の緯度範囲は 52°N から 52°S までに制限されています。[ 61 ]不要な光の干渉を制限するために、太陽光遮断フィルターと太陽光除去フィルターが機器の開口部の前面に取り付けられています。[ 57 ] GLMは 、7.7 Mbit/sのデータダウンリンクで、 2msごとに、つまり1秒あたり500フレームの画像を撮影できます。 [ 55 ] GLMからの情報は、落雷の頻度、場所、範囲を決定するために使用されます。[ 54 ] GLMからのデータは、オープンソースのこのソフトウェアは米国国立気象局にも採用されている[ 62 ] [ 63 ]。GLMの開発はカリフォルニア州パロアルト のロッキード・マーティン先端技術センターが請け負った。[ 55 ]

機器の設計時には予期されていなかったが、GLMは大気中の火球を検出することができ、それによって流星科学の発展に貢献している。[ 64 ]

太陽に面した

GOES-16の太陽に面した、あるいは太陽を指向するコンポーネントには、宇宙船の太陽電池アレイヨークの太陽指向プラットフォーム（SPP）に搭載されたEXISとSUVIが含まれます。SPPはGOES-16に対する太陽の季節的および日々の動きを追跡し、GOES-16の独自のペイロードサービスもサポートします。[ 26 ]

極端紫外線およびX線放射照度センサー（EXIS）

極端紫外線および X 線放射照度センサー (EXIS) は、地球の上層大気の太陽放射照度を監視する一対のセンサーです。放射照度の監視において、EXIS は、地球と衛星上の電力網、通信、航法システムを混乱させる可能性のある太陽フレアを検出できます。放射照度の変動は、電離層と熱圏の状態に影響を及ぼします。極端紫外線センサー (EUVS) は、上層大気の変動を形成する太陽極端紫外線放射照度の変化を監視します[ 65 ]。紫外線の波長範囲は 5～127 nm です[ 66 ] 。EUVS のデータにより、低緯度での高周波(HF) 通信の電波途絶や、低地球軌道上の衛星の抗力の増加や機器の劣化を引き起こす可能性のある熱圏の膨張を予測できます。EXIS の X 線センサー (XRS) コンポーネントは、X 線放射照度を通じて太陽フレアを監視し、太陽粒子イベントの予測を可能にします。[ 65 ] XRSは0.05～0.8nmの波長のX線を検出します。[ 66 ] EXIS装置全体の重量は30kg（66ポンド）、消費電力は40Wです。[ 65 ]

太陽紫外線イメージャー（SUVI）

太陽紫外線イメージャー（SUVI）は、 GOES-16に搭載された紫外線望遠鏡で、極端紫外線領域で太陽の全面画像を生成します。これは、以前の世代のGOES衛星に搭載されていたGOES太陽X線イメージャーの後継機です。SUVIの目的は、コロナホールの発見、太陽フレアの検出と位置特定、コロナ質量放出を示す変化の監視、太陽東側の活動領域の発見、そして太陽活動領域の複雑さの分析です。この望遠鏡は、太陽のさまざまな特徴に特化した、94～304Åを中心とする6つの異なる波長帯で構成されています 。 [ 67 ] GOES -16の紫外線イメージャーは、太陽・太陽圏観測衛星の極端紫外線撮像望遠鏡に類似しています。[ 68 ]

宇宙環境

GOES-16には、磁力計（MAG）と宇宙環境現場観測装置（SEISS）という2つの機器が搭載されており、静止軌道上の高エネルギー粒子と磁場の局所的な現場観測を提供します。[ 26 ]

磁力計（MAG）

GOES-16 磁力計 (MAG) は 3 軸フラックスゲート磁力計であり、静止軌道から磁気圏の外側の範囲で地球の磁場を測定します。 [ 69 ] MAG は地磁気活動に関する一般的なデータを提供し、太陽嵐を検出したり、大規模な宇宙環境モデリングを検証するために使用できます。 [ 70 ]太陽風と磁気圏の相互作用に関連する荷電粒子は、宇宙船と人間の宇宙飛行に危険な放射線の危険をもたらします。 [ 71 ]磁力計は、周波数 2.5 Hz で0.016 nTの解像度で磁場をサンプリングします 。 [ 70 ] GOES-16 では、MAG は 8 m (26 フィート) の展開可能なブームに配置された 2 つのセンサーで構成されており、衛星自体の磁気シグネチャの影響を減らすために機器を宇宙船本体から分離しています。 3 軸設計により、地球の磁場の直交ベクトル成分の測定が可能です。 [ 25 ]この装置の開発は、カリフォルニア州パロアルトに拠点を置くロッキード・マーティン先端技術センターによって委託された。[ 70 ] MAGの電子部品とセンサー部品は、バージニア州スターリングのマッキンタイア・エレクトロニック・デザイン・アソシエイツ社（MEDA）によって製造され、展開ブームはカリフォルニア州ゴレタのATKによって製造された。[ 72 ]

宇宙環境現場スイート (SEISS)

宇宙環境インサイチュー・スイート（SEISS）は、磁気圏内の陽子、電子、重イオン流を監視する、視野の異なる4つのセンサーから構成されている。 [ 73 ] [ 26 ] [注 1 ]このスイートは、27の差動電子エネルギー・チャンネルと32の差動陽子エネルギー・チャンネルを監視しており、これは以前のGOES-N世代の衛星によって監視された6つの電子エネルギー・チャンネルと12の陽子エネルギー・チャンネルよりも増加している。[ 25 ]高エネルギー重イオン・センサー（EHIS）は、特に地球の磁気圏内に閉じ込められた重イオン流や、太陽または宇宙線由来の粒子を測定している。電子と陽子の流束を測定する磁気圏粒子センサーには、低エネルギーと高エネルギー（それぞれMPS-LOとMPS-HI）の2つがある。MPS-LOは、30 eV –30 keVの範囲で低エネルギー流束を測定し、 これらのエネルギーの電子は、宇宙船の意図しない帯電を引き起こし、GOES-16のコンポーネント間で静電放電またはアーク放電を引き起こし、重大で恒久的なハードウェア損傷につながる可能性があります。 [ 73 ] MPS-HIは、最大4MeVのエネルギーを持つ中高エネルギー電子と最大12MeVのエネルギーを持つ陽子を測定します。[ 75 ]これらのエネルギーの電子は宇宙船を簡単に貫通し、内部の絶縁破壊や放電による損傷を引き起こす可能性があります。[ 73 ] SEISSに含まれる太陽および銀河系陽子センサー（SGPS）機器は、磁気圏内にある太陽または銀河系のソースからの高エネルギー陽子を測定します。[ 73 ]このような大量の陽子は、高高度の人間に生物学的影響を引き起こしたり、極地でHF停電を引き起こしたりする可能性があります。[ 76 ] SEISSの開発はマサチューセッツ州カーライルのアシュアランス・テクノロジー社が請け負い、ニューハンプシャー大学に下請けとして発注した。[ 73 ] [ 77 ]

打ち上げとミッションの概要

打ち上げ直後のロケット発射台付近の眺め。避雷システムに関連する 4 つの構造物と、ロケットの排気口によって部分的に隠れている整備構造物も写っています。
2016年11月19日にアトラスVロケットでGOES-Rが打ち上げられた。

NASAは2012年4月5日、ユナイテッド・ローンチ・サービス社が運用するアトラスV 541をGOES-Rの打ち上げロケットとして選定し、ケープカナベラル空軍基地のスペース・ローンチ・コンプレックス41から2015年10月に打ち上げを予定した。後続のGOES-Sと合わせて、打ち上げ作業には4億4,600万ドルの費用がかかると予想された。[ 78 ] 2015年10月の打ち上げ日に間に合うという確信が48%しかないにもかかわらず、 GOES衛星群の運用を維持するために打ち上げ日が比較的早めに選択された。 2013年4月に商務省監察総監室が行った監査ではこれらの懸念が浮き彫りになり、運用中のバックアップ衛星が故障した場合の衛星カバレッジのギャップリスクが増す代わりに開発のストレスが軽減される2016年2月の打ち上げが予測された。[ 79 ] GOES-Rのソフトウェアと通信機器のトラブルにより、予定されていた打ち上げは2016年初頭まで延期され、2015年10月15日に打ち上げはさらに2016年10月13日に延期された。 [ 80 ] 2016年10月初旬、GOES-Rはハリケーン・マシューの接近に備えて確保され、被害は受けなかった。[ 81 ] [ 82 ]しかし、宇宙船を収容していた地上システム用貨車が転倒し、アトラスVロケットのブースターに不具合が見つかったため（ 2016年初頭にワールドビュー4号の打ち上げを阻止したのと同じ問題）、打ち上げ時期は2016年11月19日まで再び延期された。[ 83 ] [ 84 ]

2016年11月18日、結合されたGOES-R宇宙船とアトラスVロケットはスペース・ローンチ・コンプレックス41の発射台に移動されました。[ 85 ] [ 86 ] GOES-Rは2016年11月19日23:42  UTC（午後6:42 EST）にケープカナベラル空軍基地のスペース・ローンチ・コンプレックス41からアトラスVロケットで打ち上げられました。[ 87 ] [ 88 ]イースタンレンジでの未公表の問題と別のロケットの潜在的な懸念の確認により、11月19日の打ち上げウィンドウの終わりに向けて打ち上げが1時間遅れました。[ 89 ]アトラスVは541構成でテール番号AV-069であり、ユナイテッド・ローンチ・アライアンスによって管理されていました。[ 88 ] [注 2 ]この打ち上げは、発展型使い捨てロケットプログラムの100回目、アトラスプログラムの138回目であった。[ 90 ] [ 89 ]アトラスVの上昇は、大西洋上の東よりやや南方向に行われた。ロケットの第1段に続いて、後続の段階での追加燃焼により、宇宙船は静止軌道に必要な高度に誘導された。打ち上げから約3.5時間後、インドネシア上空で宇宙船とロケットが分離され、 [ 91 ] GOES-Rは近地点高度5,038マイル（8,108 km）、遠地点高度21,926マイル（35,286 km）の楕円形の低傾斜角静止トランスファー軌道に投入された。[ 88 ]

その後宇宙船は、独自の独立推進システムを使用して軌道を修正し、意図した静止位置に配置するために数回の噴射を開始し、軌道半径の拡大に8日間、軌道の微調整に4日間を費やしました。[ 92 ] [ 93 ]最初の修正噴射中に、メインエンジンノズルを保持するトラスが異常に高い温度に加熱されました。飛行前の温度制限の超過は修正されましたが、その後の4回の噴射は、安全を期してそれぞれ41分未満に制限され、打ち上げから10日後に予備的な静止軌道に到達しました。[ 94 ]静止軌道に到達したGOES-RはGOES-16に再命名され、1年に及ぶ延長されたチェックアウトおよび検証フェーズが始まりました。[ 95 ]宇宙船は当初、西経89.5度の非運用試験位置に配置され、[ 96 ] GOES-13とGOES-15がそれぞれ従来のGOES EastとGOES Westの位置で運用気象衛星として機能した。[ 95 ]機器は当初、宇宙船内のガス抜きと汚染物質の除去のため30日間休止状態に置かれた。 [ 94 ] GOES-16からの最初の科学データは2016年12月22日にMAG機器から受信され、[ 97 ] ABIからの最初の画像は2017年1月15日に収集され、2017年1月23日に公開された。[ 98 ] 2017年5月25日、NOAAは、GOES-16が運用開始次第、GOES-13の後任としてGOES Eastの位置を占めると発表した。[ 99 ] GOES-16の運用位置への移動は、2017年11月30日13:30 UTC頃に始まり、1日あたり約1.41°ずつ移動して最終的に西経75.2°に到達しました。この間、宇宙船の機器は診断モードに保たれ、データの収集や送信は行われませんでした。[ 100 ] GOES-16は12月11日までにGOES Eastの位置に到達し、較正期間を経て、3日後に機器データの収集と送信を再開しました。[ 100 ] [ 101 ] 2017年12月18日、GOES-16は完全に運用可能であると宣言されました。[ 102 ]

独自のペイロードサービスとデータ処理

バージニア州ワロップス島にあるワロップス司令部およびデータ収集ステーションは、GOES-16 の遠隔測定、追跡、および指揮の主要拠点として機能します。

ユニークなペイロードサービス

GOES-16には、主要な科学ペイロードに加えて、ミッションの主要な運用に補助的な通信中継サービスを提供するユニークペイロードサービス（UPS）スイートも搭載されています。[ 103 ]

統合地上システムとデータ配信

GOES-16およびGOES-R世代のGOES宇宙船の他の衛星用に、データの取得、処理および配布のための統合地上システムが特別に設計された。メリーランド州スーツランドのNOAA衛星運用施設は、GOESミッション運用の指揮所として機能し、一方、バージニア州ワロップス島のワロップス飛行施設のワロップス・コマンドおよびデータ収集ステーションは、GOES-16のテレメトリ、追跡、コマンド、および機器データを処理している。ウェストバージニア州フェアモントの2番目のステーションは、ワロップス施設の指定された統合バックアップとして機能している。[ 106 ] [ 107 ]ワロップスのアンテナは、カテゴリー2のハリケーンで予想される110 mph（180 km/h）の持続的な風と最大150 mph（240 km/h）の突風に耐えられるように設計されている。[ 107 ]地上システムには、合わせて 2,100 台のサーバーと 3  PBのデータストレージが含まれ、データ処理は 1 秒あたり40 兆回の浮動小数点演算が可能な3,632 個のプロセッサコアによって行われます。[ 106 ] 2009 年に、NOAA はハリス社の政府通信システム部門に GOES-R 地上システムの開発を委託しました。契約額は推定 7 億 3,600 万ドルでした。[ 108 ]ハリス社はまた、6 基の新しい大口径送受信アンテナと NOAA 衛星運用施設の 4 基の既存アンテナのアップグレードを含む地上アンテナシステムの開発で 1 億 3,000 万ドルの契約を獲得しました。[ 109 ] 地上セグメントのシステムエンジニアリングとデータ配信ツールを支援するために、ボーイング社に5,500 万ドルの下請け契約が授与されました。[ 110 ]

GOESデータは、校正済みの受信機であればアクセス可能なGRBに加え、他のチャネルでも配信されている。国立気象局は、気象・水文データを気象庁の予報・警報発令システムと統合する高度気象インタラクティブ処理システム（AWIPS）インターフェースを介してGOES-16から直接データを受信して​​いる。GOES-16のリアルタイムデータは製品配信・アクセス（PDA）システムを通じて利用可能であり、アーカイブデータは包括的​​大規模アレイデータ管理システム（CLASS）に保存されている。[ 107 ]

GOES-R試験場

GOES-R協同研究所

GOES-R 実験場は、GOES-R 世代の気象衛星で利用可能になる新しい製品について予報官やその他の関係者を準備するために、GOES-R シリーズ プログラム オフィスと NOAA および NASA の複数のセンターとのコラボレーションとして 2008 年に設立されました。[ 111 ] [ 112 ] [ 113 ]この技術実験場は、 2000 年に国立研究会議から NOAA が機器の設計と連携して GOES-16 のような新しいセンサーの範囲を実証するチームを育成するための勧告に対応したものです。[ 114 ] AWIPS 中心のプログラムは、シミュレートされた GOES-R 製品の評価と開発を可能にし、予報官にトレーニングを提供するために設計されました。[ 111 ]実験製品は同時発生のデータと合成データの両方に基づいています。[ 113 ] 2008年から2014年までの最初の6年間は、主にアルゴリズム開発、シミュレーション設計、意思決定支援ツールの開発、エンドツーエンドのテストに費やされ、その後の宇宙船打ち上げまでの数年間は、主にユーザーからのフィードバックに合わせて製品を調整することに取り組みました。[ 115 ]

実証場プログラムの参加者は、開発者（GOES-R製品の衛星アルゴリズムやトレーニング教材を開発する者）とユーザー（それらの製品の受信者）に分類されました。プログラムの主な開発者3機関は、ウィスコンシン州マディソンのウィスコンシン大学の気象衛星研究協同研究所（CIMSS）と高度衛星製品部門（ASPB）、コロラド州フォートコリンズのコロラド州立大学の大気圏研究協同研究所（CIRA）と地域・メソ規模気象学部門（RAMMB） 、アラバマ州ハンツビルのNASA短期予測研究移行センター（NASA SPoRT）でした。[ 114 ] GOES-Rのテストベッドと技術のデモンストレーションは、熱帯低気圧の強度推定、[ 116 ]激しい嵐の発達、[ 117 ]航空、大気質など、さまざまな用途に焦点を当てていました。[ 118 ]

参照

注記

  1. ^重イオンとはヘリウム4よりも質量が大きいイオンのことである。 [ 74 ]
  2. ^ 541構成の数字は、ペイロードフェアリングの直径が5メートル（16フィート）、 アトラスVの第1段を補完する4基のAJ-60A固体ロケットブースター、およびアトラスVのセントール上段に1基のエンジンがあることを示しています。 [ 88 ]
  3. ^レベル1aとは、フル解像度で再構成された未処理の機器データであり、時間参照され、放射測定および幾何学的校正係数や地理参照パラメータなどの補助情報が付加されています。レベル1bデータは、レベル1Aデータをセンサー単位に処理したものです。レベル2データには、レベル1ソースデータと同じ解像度と位置で得られた地球物理学的変数が含まれます。

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帰属

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