GOES-17

GOES-17
アストロテック宇宙運用施設におけるGOES-Sの処理
名前ゴーズS
ミッションタイプ天気と気象学
オペレーターNOAA  / NASA
コスパーID2018-022A
SATCAT番号43226
Webサイトgoes-r .gov
ミッション期間15年（予定）7年11ヶ月7日（経過）
宇宙船の特性
宇宙船の種類GOES-Rシリーズ
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) [ 1 ]
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2018年3月1日 22:02 UTC [ 3 ]
ロケットアトラスV541（AV-077）[ 4 ]
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2019年2月12日[ 2 ]
軌道パラメータ
参照システム地心軌道
政権静止軌道
経度西経137.3度[ 5 ]
スロットGOES-West
GOES-S 記章ミッション

GOES-17（打ち上げ前はGOES-Sと命名）は、アメリカ海洋大気庁（NOAA）が運用する環境衛星である。この衛星は、4機のGOES-Rシリーズ（ GOES-16、-17、-18、-19）の2番目の衛星である。GOES-17は静止環境衛星（GOES）システムをサポートし、天気予報や気象・環境研究のためのマルチスペクトル画像を提供する。この衛星はロッキード・マーティン社によってA2100Aプラットフォームをベースに製造され、15年の耐用年数（軌道上代替機として5年間の待機期間の後、10年間の運用）が見込まれている。[ 6 ] GOES-17は、地球の半分以上の高解像度の可視・赤外線画像と雷観測を提供することを目的としています。 [ 7 ]

衛星は2018年3月1日に打ち上げられ[ 3 ]、2018年3月12日に静止軌道に到達した[ 8 ]。 2018年5月、打ち上げ後の衛星試験段階で、主要機器である先進基線撮像装置に問題が発見された（下記の「故障」を参照）。[ 9 ] [ 10 ] GOES-17は2019年2月12日にGOES-Westとして運用を開始した。 [ 2 ] 2021年6月、NOAAは衛星の主撮像装置の冷却問題のため、GOES-Tが「できるだけ早く」GOES-17の運用を代替すると発表した。[ 11 ] GOES-Tは2022年3月1日に打ち上げられた。[ 12 ] [ 13 ]

オペレーション

アトラスVロケットによるGOES-Sの打ち上げ

この衛星は2018年3月1日にフロリダ州ケープカナベラル空軍基地からアトラスV（541）ロケットで宇宙に打ち上げられた。[ 3 ]打ち上げ時の質量は5,192 kg（11,446ポンド）であった。[ 3 ] [ 14 ] 2019年3月12日、GOES-17は地球から35,700 km（22,200マイル）上空の静止軌道上でGOES-16（2016年に打ち上げ）に合流した。[ 8 ]

2018年10月24日、GOES-17は西経89.5度のチェックアウト位置から西経137.2度の運用位置まで、20日間、1日2.5度の西向きのドリフト操作を開始した。ドリフト操作中は磁力計以外のすべての機器が停止した。一方、GOES-15は2018年10月29日に西経128度まで東向きのドリフト操作を開始したが、このときすべてのセンサーはまだ機能していた。2018年11月7日に新しい位置に到着した。GOES-17は2018年11月13日に最初の画像の送信を開始した。最初に送信された高解像度画像はアラスカ、ハワイ、太平洋であった。[ 15 ] GOES-15のドリフトは、通信の干渉を防ぐためにGOES-17からさらに分離することを目的としていた。 GOES-17は2018年11月13日に指定された経度に到達し、追加のテストを開始しました。[ 5 ] GOES-17は2019年2月12日に運用開始が宣言されました。GOES-17とGOES-15は2020年初頭まで連携して運用され、GOES-17のGOES-Westとしての性能評価が可能になりました。[ 16 ] 2020年3月2日、GOES-15は非アクティブ化され、保管軌道に移動されました。2020年8月に再アクティブ化され、高度基線イメージャー（ABI）の既知の欠陥のため、GOES-17の運用を補完する計画でした。[ 17 ] [ 18 ]

故障

衛星搭載前のGOES-16先進基線イメージャ

2018年5月23日、NOAAは高度基線イメージャ（ABI）の冷却システムに問題があると発表しました。[ 9 ] [ 10 ]冷却システムの故障により、赤外線および近赤外線の撮影は1日12時間しか不可能でした。この問題は、ABIの赤外線および近赤外線チャンネルのうち13チャンネルに影響を及ぼしています。衛星の他のセンサーには影響はありません。

2018年7月24日の記者会見で、[ 19 ]問題となっている部品は、クライオクーラーとABIからラジエーターに熱を輸送するループヒートパイプであると特定されました。[ 20 ]この部品の性能低下により、ABIが想定以上に高温になり、赤外線センサーの感度が低下します。センサーが適切に動作するには、観測する波長に応じてさまざまな程度に冷却する必要があります。最も長波長で動作するセンサーは、熱雑音を低減するために、-212.8 °C（-351.0 °F、60.3 K）まで冷却する必要があります。[注1 ]

GOES-Rシステムのプログラムディレクター、パム・サリバン氏[ 21 ]は電話会議で、予備予測では、宇宙船の配置変更などの熱緩和策により、季節によってはABIの性能が大幅に向上する可能性があると述べた。宇宙船の軌道は、春分・秋分点付近でABIが直射日光に当たる頻度が高くなるため、より多くの太陽放射がABIに吸収され、赤外線チャンネルの性能が低下する。予測では、16チャンネルのうち10チャンネルが1日24時間利用可能になり、他の6チャンネルは波長に応じて程度の差はあるものの「ほぼ一日中」利用可能になるとされている[ 19 ] 。夏至・冬至付近では、軌道配置によりABIが受ける直射日光が少なくなり、16チャンネルのうち13チャンネルが1日24時間利用可能になり、他の3チャンネルは1日20時間以上利用可能になると予測されている。

ループヒートパイプ（LHP）はオービタルATK （現在はノースロップ・グラマンが所有）によって製造されました。2018年10月2日、NOAAとNASAは、この問題をさらに調査するために5人の委員からなる事故調査委員会を任命しました。[ 22 ] NOAAはノースロップ・グラマンと協力し、宇宙船部品のエンジニアリンググレードの複製を使用して試験を行い、ループヒートパイプの故障原因を正確に特定しました。[ 19 ]電話会議で言及された原因としては、ヒートパイプ内部の破片や異物、またはプロピレン冷却剤の量が適切でないことなどが挙げられました。 2018年10月3日に発表された独立故障レビューチームの調査の最終結論は、「熱性能の問題の最も可能性の高い原因は、ループヒートパイプ内の冷却剤の流れを阻害する異物破片（FOD）である」というものでした。FODをテストパイプに導入する一連の地上試験は、FODが最も可能性の高い原因であることを裏付けています。2番目の潜在的な原因である機械故障についても調査が行われ、可能性は低いと判断されました。故障レビューチームは、後続のGOES-Rシリーズ衛星のABIラジエーターに変更を加えることを推奨しました。これには、よりシンプルなハードウェア構成と、プロピレンではなくアンモニアを冷却剤として使用することが含まれます。システムは再設計され、当初2018年12月に予定されていたが政府閉鎖の影響で延期された重要設計レビュー（CDR）は、最終的に2019年2月7日から8日に実施されました。[ 16 ]

GOES-17 におけるループ ヒート パイプ (LHP) 問題の影響を最小限に抑えるために、さまざまなソフトウェア回避策が導入されました。

2018年10月、ロッキード・マーティン社はGOES-Rシリーズの次期機であるGOES-Tの組み立てを終え、完成した衛星の環境試験を開始する準備をしていたところ、NOAAがABIを取り外して製造元のハリス社に返却し、再製造するよう命じた。[ 23 ] [注2 ]その結果、2020年5月に予定されていたGOES-Tの打ち上げは2022年3月1日まで延期された。 [ 23 ] [ 24 ] [ 25 ] 2024年のGOES-Uの打ち上げは再設計によって延期されることは少ないと思われる。[ 19 ]

2018年11月20日、クライオクーラーサブシステムのソフトウェアアップデートが原因で、ABIにメモリエラーが発生しました。これにより、機内自動安全チェックによりクライオクーラーが停止しました。2018年11月25日に運用が再開され、エンジニアは2019年1月の導入に向けて恒久的なソフトウェア修正に取り組み始めました。[ 26 ] [ 27 ]

2019年8月15日、GOES-17はUTCの13時45分頃から17時頃まで、短時間の「宇宙船異常」を経験しました。この異常により、すべてのバンドとシーンの配信が中断されました。[ 28 ]

目的

NOAAのGOES-Rシリーズの衛星は、より高速で詳細なデータ、雷のリアルタイム画像、太陽活動と宇宙天気の高度な監視を提供することで、天気、海洋、環境の予測を改善するように設計されています。GOES-17は、従来の探査機よりも4倍の画像解像度で3倍のデータを収集し、5倍の速度で地球をスキャンできます。

GOES-17は、GOES-16（現在はGOES-Eastとして運用）と同じ機器と機能を備えており、世界の異なる地域をスキャンすることでGOES-16の活動を補完します。GOES-17は西経137.2度に移動し、アメリカ本土西海岸、ハワイ、そして太平洋の大部分をカバーするGOES-Westとして運用されます。これら2つの衛星は、西半球の大部分を監視し、自然現象や災害をほぼリアルタイムで検知することが期待されています。 [ 8 ] [ 29 ]

その機能により、以下のことが可能になります。[ 29 ]

  • 火災の進路と強度の推定
  • 低い雲/霧の検出
  • 熱帯低気圧の進路と強度の予報
  • 煙と粉塵の監視
  • 大気質に関する警告と注意報
  • 交通安全と航空路線計画
  • 洪水や土砂崩れを引き起こす可能性のある大気河川現象の高度な監視

GOES-16と合わせて、これらの新しく進歩した衛星は、米国全土の大気で何が起こっているかをほぼリアルタイムで更新することができます。[ 30 ]

楽器

GOES-17の搭載機器はGOES-16と同一であり、以下のものが含まれている。[ 31 ]

地球センシング

2018年5月20日にGOES-17から見た地球

高度ベースラインイメージャー（ABI）

先進基線画像装置（ABI）は、ハリス・コーポレーション[ 32 ]スペース・アンド・インテリジェンス・システムズ（旧ITT /エクセリス）によって、地球の気象、気候、環境を撮影するGOES-Rシリーズの衛星向けに製造されました。ABI装置の主な下請け企業には、BAEシステムズ、バブコック・インコーポレーテッド、BEIテクノロジーズ、DRSテクノロジーズ、L-3コミュニケーションズ、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、オービタルATKなどがありました[ 33 ]。ABIの画像撮影能力は、いくつかの点で従来の装置よりも優れています。

スペクトル分解能
16のスペクトルバンドにわたる北米のABI画像

この装置は16バンド（前回のGOESイメージャーより11バンド多い） である。 [ 34 ]

2つの可視バンド:

  • バンド 1:0.45～0.49  μm（「青」）
  • バンド2:0.60～0.68  μm（「赤」）

4つの近赤外線バンド:

  • バンド3:0.847–0.882  μm（「ベジー」）[注 3 ]
  • バンド4:1.366–1.380  μm（「巻雲」）
  • バンド 5:1.59～1.63  μm（「雪/氷」）
  • バンド 6:2.22～2.27  μm（「雲の粒子サイズ」）

その他の10の赤外線バンド:

  • バンド 7:3.80～3.99  μm（「短波窓」）
  • バンド 8:5.79～6.59  μm（「上層対流圏水蒸気」）
  • バンド 9:6.72～7.14  μm（「中層対流圏水蒸気」）
  • バンド 10:7.24～7.43  μm（「下層対流圏水蒸気」）
  • バンド 11:8.23～8.66  μm （雲頂相）
  • バンド 12:9.42～9.80  μm（「オゾン」）
  • バンド 13:10.18～10.48  μm（「クリーンIR長波ウィンドウ」）
  • バンド 14:10.82～11.60  μm（「IR長波ウィンドウ」）
  • バンド 15:11.83～12.75  μm（「ダーティIR長波ウィンドウ」）
  • バンド 16:12.99–13.56  μm（「CO2長波赤外線」）
時間解像度

ABI 製品の時間解像度は画像の種類によって異なります。

  • 西半球全体の撮影は5分から15分ごとに行われ、以前はこれはスケジュールされたイベントであり、1時間に最大3枚の写真が撮影されていました。[ 34 ]
  • これまでの衛星では15分ごとに1回撮影していた米国本土を、5分ごとに1回撮影する。
  • 30 秒ごとに約 1,000 x 1,000 km (620 x 620 マイル) の範囲の詳細な画像を 1 枚撮影します。これは、以前の画像撮影装置にはなかった機能です。
空間解像度

空間分解能は使用するバンドによって異なります。バンド2は全チャンネルの中で最も高い分解能を持ち、500m（1,600フィート）の分解能を持ちます。チャンネル1、3、5は1km（0.6マイル）の分解能を持ち、NIR/IRの他のすべてのバンドは2km（1.2マイル）の分解能を持ちます。[ 35 ]

静止雷マッパー（GLM）

静止雷マッパー（GLM）は、雷（雲内および雲対地）の活動を測定するために使用されます。この測定では、日中でも常に近赤外線（777.4 nm）の単一チャンネルを観測し、雷の閃光を捉えます。

センサーは1372×1300ピクセルのCCDを搭載しており、8～14km（5.0～8.7マイル）の空間解像度を持ちます（視野（FOV）の端に近づくにつれて解像度は低下します）。GLMのフレーム間隔は2ミリ秒で、これは調査対象エリア全体を毎秒500回考慮することを意味します。[ 36 ]

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に委託された。[ 37 ]

太陽画像

太陽紫外線イメージャーは、 2018 年 5 月 28 日の太陽フレアをさまざまなスペクトル帯域で撮影しました。
2018年のプラズマ波の影響を示す磁力計データ

宇宙環境測定

トランスポンダー

  • 静止衛星捜索救助システム（GEOSAR）は、遭難したユーザーからの遭難信号を捜索救助センターに中継します。
  • 現場データ収集プラットフォームからのデータ収集のためのデータ収集および調査サービス（DCIS）

注記

  1. ^センサーは、（冷却されていない）動作温度に近い温度に敏感です。本質的には、センサーは自己検知を行っているため、ノイズフロアが大幅に上昇し、正当な信号の識別が困難になります。
  2. ^ループヒートパイプは実際にはオービタルATK（現在はノースロップ・グラマン傘下）によって製造され、一方、アドバンスト・ベースライン・イメージャー（ABI）はエクセリス社（現在はハリス社傘下）によって構築された
  3. ^このバンドは、植生がこの波長の赤外線を非常によく反射するため、「Veggie（ベジー）」という愛称で呼ばれています。赤い縁をご覧ください。ABIにはない可視光の緑色チャンネルの代替として使用できます。

参考文献

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