NOAA-16

NOAA-16
打ち上げ前のNOAA-L
名前NOAA-L
ミッションタイプ天気
オペレーターNOAA
コスパーID2000-055A
SATCAT番号26536
ミッション期間2年（計画）[ 1 ] 13.75年（実績）
宇宙船の特性
宇宙船の種類タイロス
バスアドバンスド TIROS-N
メーカーロッキード・マーティン
打ち上げ質量2,232 kg (4,921 ポンド) [ 2 ]
乾燥質量1,479 kg (3,261 ポンド)
力833ワット[ 2 ]
ミッション開始
発売日2000 年 9 月 21 日、10:22:00 UTC [ 3 ]
ロケットタイタン 23Gスター-37XFP-ISS (タイタン 23G S/N G-13)
発射場ヴァンデンバーグ、SLC-4W
請負業者ロッキード・マーティン
ミッション終了
廃棄廃止
非アクティブ化2014年6月9日
破壊された2015年11月25日
最後の接触2014年6月6日
軌道パラメータ
参照システム地心軌道[ 4 ]
政権太陽同期軌道
近地点高度843 km (524 マイル)
遠地点高度850 km (530 マイル)
傾斜98.80°
期間102.10分

NOAA-16は、打ち上げ前はNOAA-Lとしても知られていた、アメリカ海洋大気庁（NOAA）の国家環境衛星サービス（NESS）が運用する、運用中の極軌道上の気象衛星シリーズ（NOAA KN）であった。NOAA-16は、1983年のNOAA-8 （NOAA-E）の打ち上げで始まったAdvanced TIROS-N（ATN）宇宙船シリーズの継続であったが、NOAA AKシリーズよりも新しく改良された機器が追加され、新しい打ち上げロケット（タイタン23G）を搭載していた。[ 5 ] 2000年9月21日に打ち上げられ、原因不明の異常により、2014年6月9日に退役した。2015年11月に軌道上で分解し、200以上の破片を生成した。

打ち上げ

NOAA-16は、2000年9月21日午前10時22分（UTC）、ヴァンデンバーグ空軍基地のヴァンデンバーグ宇宙発射施設4（SLW-4W）からタイタン23Gロケットによって打ち上げられ、高度843kmの太陽同期軌道に投入された。この軌道は102.10分ごとに地球を周回する。NOAA-16は朝の赤道横断軌道にあり、 NOAA-14に代わり朝の主要な衛星となった。 [ 4 ]

宇宙船

NOAA/NESS極軌道計画の目標は、気象予報・警報、海洋・水文サービス、宇宙環境モニタリングに利用される出力製品を提供することである。極軌道計画は、NOAA/NESSの静止気象衛星計画（GOES）を補完するものである。NOAA-16 Advanced TIROS-N宇宙船は、国防気象衛星計画（DMSP Block 5D）宇宙船をベースとし、ATN宇宙船（NOAA 6-11、13-15）を改良したもので、新しい計測機器、支援アンテナ、電気サブシステムを搭載している。宇宙船の構造は、1°反応システムサポート（RSS）、2°機器支援モジュール（ESM）、3°機器搭載プラットフォーム（IMP）、4°太陽電池アレイ（SA）の4つのコンポーネントから構成されている。[ 5 ]

楽器

すべての機器はESMとIMPに設置されていました。宇宙船の電力は、8枚の太陽電池パネルからなる単一のソーラーアレイからの直接エネルギー転送システムによって供給されました。軌道上姿勢決定および制御サブシステム（ADACS）は、地球センサアセンブリ（ESA）からの入力を使用して、3つの相互に直交するモーメンタムホイールのトルクを制御してピッチ、ロール、ヨーを更新することで、3軸指向制御を提供しました。ADACSは、3軸の向きが±0.2°以内に、ピッチ、ロール、ヨーが0.1°以内に維持されるように宇宙船の姿勢を制御しました。ADACSは、地球センサアセンブリ（ESA）、太陽センサアセンブリ（SSA）、4つのリアクションホイールアセンブリ（RWA）、2つのロール/ヨーコイル（RYC）、2つのピッチトルクコイル（PTC）、4つのジャイロ、およびデータ処理用のコンピュータソフトウェアで構成されていました。 ATNデータ処理サブシステムは、低データレート機器用のTIROS情報プロセッサ（TIP）、高データレートAVHRR用の操作情報レートプロセッサ（MIRP）、デジタルテープレコーダー（DTR）、およびクロスストラップユニット（XSU）で構成されていました。[ 5 ]

NOAA-16の機器構成は、1°改良型6チャンネル先進超高解像度放射計/3（AVHRR/3）、2°改良型高解像度赤外線サウンダ（HIRS/3）、3°捜索救助衛星支援追跡システム（SARSAT）（捜索救助中継装置（SARR）と捜索救助プロセッサ（SARP-2）から構成）、4°フランス/CNES提供の改良型アルゴスデータ収集システム（アルゴスDCS-2）、5°太陽後方散乱紫外線スペクトル放射計（SBUV/2）、および6°従来のMSUおよびSSU機器に代わる3つの独立したモジュールA1、A2、Bから構成される先進マイクロ波サウンディングユニット（AMSU）である。 [ 5 ]

NOAA-16には、高性能マイクロ波探測装置（AMSU）、高性能超高解像度放射計（AVHRR）、高解像度赤外線探測装置（HIRS）の自動画像送信（APT）送信機が搭載されています。NOAA -15と同じ機器群に加え、 SBUV/2機器も搭載されています。[ 6 ]

高度超高解像度放射計（AVHRR/3）

2005年8月28日2010ZにNOAA-16 AVHRR機器で撮影されたハリケーン・カトリーナの画像

極軌道気象衛星の Advanced TIROS-N (ATN) NOAA KN シリーズの AVHRR/3 は、以前の AVHRR を改良した装置です。AVHRR/3 は 6 番目のチャネルを追加し、地球上の同じ領域の可視、近赤外、および赤外線での画像および放射測定データを提供するクロス トラック スキャン装置です。可視および近赤外チャネルのデータは、植生、雲、雪、および氷に関する情報を提供します。近赤外および熱チャネルのデータは、地表温度と海面温度、および雲の放射特性に関する情報を提供します。チャネル 3A と 3B は昼夜操作で切り替えられ、同時に送信できるのは 5 つのチャネルのみです。装置は、1.1 km の解像度で高解像度画像伝送(HRPT) モード、または 4 km に低下した解像度で自動画像伝送(APT) モードでデータを生成します。AVHRR/3 は、軌道トラックの両側でスキャン ラインごとに 55.4° をスキャンし、1 分あたり 360 ラインをスキャンします。 6つのチャンネルは、1)チャンネル1、可視光線（0.58-0.68 μm）、2)チャンネル2、近赤外線（0.725-1.0 μm）、3)チャンネル3A、近赤外線（1.58-1.64 μm）、4)チャンネル3B、赤外線（3.55-3.93 μm）、5)チャンネル4、赤外線（10.3-11.3 μm）、および6)チャンネル5（11.5-12.5 μm）である。[ 7 ]

高解像度赤外線サウンダ（HIRS/3）

極軌道気象衛星の Advanced TIROS-N (ATN) NOAA KN シリーズの改良型 HIRS/3 は、20 チャネル、ステップスキャン式の可視赤外線分光計で、大気の温度と水分のプロファイルを提供するように設計されています。HIRS/3 機器は、探査精度を向上させるために 6 つのスペクトル バンドが変更されていることを除いて、以前の宇宙船に搭載された HIRS/2 と基本的に同一です。HIRS/3 は、水蒸気、オゾン、および雲の液体水分量を導出するのに使用されます。この機器は、軌道の両側で 49.5° をスキャンし、直下視の地上解像度は17.4 km です。この機器は、軌道に沿って 42 km 間隔で、1,125 km のスキャン ラインごとに 56 の IFOV を生成します。この装置は14.95、14.71、14.49、14.22、13.97、13.64、13.35、11.11、9.71、12.45、7.33、6.52、4.57、4.52、4.47、4.45、4.13、4.0、3.76、0.69μmを中心とする19の赤外線チャンネルと1つの可視チャンネルで構成されています。[ 8 ]

先進マイクロ波探査ユニット（AMSU-A）

AMSUは、運用中の気象衛星であるAdvanced TIROS-N（ATN）NOAA KNシリーズに搭載された計器でした。AMSUは、AMSU-AとAMSU-Bという機能的に独立した2つのユニットで構成されていました。AMSU-Aは、23.8～89GHzの15チャネルでシーンの放射輝度を測定し、地表から約3ミリバールの気圧高度までの大気温度プロファイルを導き出すように設計されたラインスキャン計器でした。この計器は、半値点で3.3°の視野（FOV）を持つ全電力システムでした。アンテナは、スキャンラインごとに合計30のIFOVで、軌道トラックの両側を直下50°でクロストラックスキャンしました。AMSU-Aは、黒体と宇宙を基準として機内で較正されました。AMSU-Aは、宇宙船と独立してインターフェースする2つの別々のモジュールに物理的に分割されていました。 AMSU-A1には、5mm酸素チャンネル（チャンネル3～14）と80GHzチャンネルがすべて含まれていました。AMSU-A2モジュールは、2つの低周波チャンネル（チャンネル1と2）で構成されていました。15チャンネルの中心周波数は、23.8、31.4、50.3、52.8、53.6、54.4、54.94、55.5、57.29、89GHzの6つでした。[ 9 ]

高度マイクロ波探査ユニット（AMSU-B）

AMSUは、NOAA KNシリーズの運用気象衛星であるAdvanced TIROS-N（ATN）に搭載された機器でした。AMSUは、機能的に独立した2つのユニット、AMSU-AとAMSU-Bで構成されていました。AMSU-Bは、大気中の水蒸気プロファイルを計算するために、89GHzから183GHzの範囲で5つのチャネルでシーンの放射輝度を測定するように設計されたラインスキャン機器でした。AMSU-Bは、半値点で1.1°の視野（FOV）を持つ全電力システムでした。アンテナはクロストラックスキャンを提供し、スキャンラインごとに90のIFOVで軌道トラックの両側に50°をスキャンしました。機内較正は、黒体ターゲットと宇宙を基準として行われました。AMSU-Bの中心周波数（GHz）でのチャネルは、90、157、および183.31の3チャネルでした。[ 10 ]

宇宙環境モニタ2（SEM-2）

極軌道気象衛星の Advanced TIROS-N (ATN) NOAA KN シリーズの SEM-2 は、地球の放射線帯の人口を決定するための測定値と、太陽活動の結果としての上層大気における荷電粒子降下に関するデータを提供します。 SEM-2 は、全エネルギー検出器 (TED) と中エネルギー陽子/電子検出器 (MEPED) の 2 つの独立したセンサーで構成されています。 さらに、SEM-2 には共通のデータ処理ユニット (DPU) が含まれています。 TED は、粒子の種類とエネルギーを選択するために 8 つのプログラムされた掃引静電曲面プレート分析器を使用し、選択されたエネルギー帯域の強度を測定するために Channeltron 検出器を使用します。 粒子のエネルギー範囲は 50 eV から 20 keV です。 MEPED は、30keV から数十 MeV のエネルギーの陽子、電子、イオンを検出します。 MEPED は、4 つの方向性固体検出器望遠鏡と 4 つの全方向センサーで構成されています。 DPUはイベントを分類・カウントし、その結果は多重化されて衛星テレメトリシステムに組み込まれます。地上で受信されたSEM-2データは、他のデータから分離され、コロラド州ボルダーにあるNOAA宇宙環境研究所に送られ、処理・配信されます。[ 11 ]

捜索救助衛星支援追跡システム（SARSAT）

極軌道気象衛星のAdvanced TIROS-N NOAA KNシリーズに搭載されているSARSATは、緊急位置送信機（ELT）および緊急位置指示無線ビーコンの探知と位置特定を行うように設計されています。SARSATの機器は、捜索救助中継装置（SARR）と捜索救助プロセッサ（SARP-2）の2つの要素で構成されています。SARRは、3つの超短波（ VHF/ UHF）範囲（121.5 MHz、243 MHz、および406.05 MHz）で緊急地上送信機からの信号を受信し、これらの信号をLバンド周波数（1.544 GHz）で変換および多重化し、地上のローカル捜索救助ステーション（LUTまたはローカルユーザーターミナル）に送信する無線周波数（RF）システムです。送信機の位置は、LUTで中継された信号のドップラー情報を取得することによって決定されます。 SARP-2は、UHFの緊急地上送信機からデジタルデータを受信し、復調、処理、保存し、SARRに中継する受信機およびプロセッサです。SA​​RRでは、データは3つのSARR信号と結合され、Lバンド周波数を介してローカル局に送信されます。[ 12 ]

ARGOSデータ収集システム（Argos DCS-2）

極軌道気象衛星であるAdvanced TIROS-N（ATN）NOAA KNシリーズに搭載されているDCS-2は、設置プラットフォーム（移動式および固定式）から気象データを収集するためのランダムアクセスシステムです。Argos DCS-2は、データ収集プラットフォーム（ブイ、浮遊気球、遠隔気象観測所など）から一方向RFリンクを使用してテレメトリデータを収集し、入力データを処理して機内保存し、その後宇宙船から送信します。浮遊プラットフォームの場合、DCS-2システムは位置を5～8 km RMS、速度を1.0～1.6 mps RMSの精度で測定します。DCS-2は、受信信号の周波数と時間を測定します。フォーマットされたデータは衛星に保存され、NOAAの観測所に送信されます。 DCS-2データはNOAA/ NESDISによってGACデータから切り出され、フランスのCNESのアルゴスセンターに送られ、処理、ユーザーへの配布、アーカイブ化が行われます。[ 13 ]

太陽後方散乱紫外線放射計（SBUV/2）

極軌道気象衛星であるNOAA KNシリーズのAdvanced TIROS-N（ATN）に搭載されているSBUV/2は、成層圏オゾン測定用のデュアルモノクロメータ紫外線回折格子分光計です。SBUV / 2は、 160～406 nmの紫外線スペクトル範囲におけるシーンの放射輝度と太陽スペクトル放射照度を測定するように設計されています。測定は、離散モードまたはスイープモードで行われます。離散モードでは、12のスペクトルバンドで測定が行われ、そこからオゾン全量とオゾンの垂直分布が算出されます。スイープモードでは、160～406 nmの連続スペクトルスキャンが行われ、主に紫外線太陽スペクトル放射照度の計算に使用されます。 12のスペクトルチャンネル（μm）は、252.0、273.61、283.1、287.7、292.29、297.59、301.97、305.87、312.57、317.56、331.26、339.89です。[ 14 ]

通信

TIPは、低ビットレートの機器およびテレメトリをテープレコーダおよび直接読み出し用にフォーマットします。MIRPは、高データレートのAVHRRをテープレコーダ（GAC）および直接読み出し（HRPTおよびLAC）用に処理します。搭載レコーダは、GACを110分、HRPTを10分、TIPを250分保存できます。 [ 15 ]

異常、廃止、そして崩壊

NOAA-16の自動画像伝送（APT）は2000年11月15日にセンサーの劣化により動作不能となり、高解像度画像伝送（HRPT）は2010年11月9日からSTX-1（1698MHz）を介して行われるようになりました。[ 16 ]

2014年6月6日、NOAA-16の管制官は、原因不明の「重大な異常」により、衛星との交信を確立できませんでした。広範囲にわたる技術的分析と復旧作業の結果、ミッションの復旧は不可能と判断されました。NOAA-16は2014年6月9日に運用停止となりました。[ 16 ] [ 17 ] 2015年11月25日午前8時16分（UTC）、統合宇宙運用センター（JSpOC）は、NOAA-16（#26536）の分解の可能性を確認しました。関連するすべての物体は、接近評価スクリーニングに追加され、衛星運用者にはデブリと稼働中の衛星の接近が通知されました。JSpOCは、十分なデータが利用可能になった時点で、デブリをカタログ化します。[ 18 ] 2016年3月26日現在、275個のデブリが追跡されています。[ 19 ]

当時、破片は他の衛星に危険を及ぼすことはなく、衝突によってNOAA 16が破壊されたという兆候もなかった。[ 20 ]

破片の分布から、国防気象衛星プログラムのDMSP F-13、F-11、NOAA 17の破裂と同様に、バッテリーの破裂が原因である可能性が示唆された。DMSP F-13はバッテリーの過充電問題を抱えていたことが知られていた。[ 21 ] [ 22 ]

参考文献

  1. ^クレッブス、グンター. 「NOAA 15, 16, 17 (NOAA K, L, M)」 .グンターの宇宙ページ. 2013年12月8日閲覧。
  2. ^ a b「衛星：NOAA 16」。世界気象機関（WMO）。2019年10月25日。 2020年12月30日閲覧。
  3. ^マクダウェル、ジョナサン。「打ち上げログ」。ジョナサンの宇宙レポート。 2020年12月30日閲覧。
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  17. ^ 「製品の停止/異常：NOAA-16 廃止、発行日：2014年6月10日 0010 UTC」 。 2022年11月29日閲覧。
  18. ^ 「NOAA気象衛星、軌道上で故障」 Spaceflight101.com、2015年11月25日。 2015年11月25日閲覧。
  19. ^ TS Kelso, CelesTrak [@TSKelso] (2016年3月26日). 「これにより、NOAA 16のデブリイベントにおけるこれまでの総数は275個となり、軌道上からは何も崩壊していない」（ツイート） 。 2016年3月28日閲覧– Twitter経由。
  20. ^ 「NOAA気象衛星が軌道上で故障」 2015年11月27日。
  21. ^ハル、スコット、ハイド、タッパー、リウ、J.-C. (2023年12月4日). 「NOAA-17の破砕に関する工学調査」NASA技術報告サーバー.
  22. ^アトキンソン、マギー；グリニアック、カール；ハル、スコット；ハイド、タッパー；リウ、ジェル・チイ；グエン、クアン＝ヴィエット；ウォーリング、ブライアン；ヤング、エリック（2021年8月1日）。「NOAA-17 破砕工学調査委員会最終報告書」NASA技術報告書サーバー。
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