ICESat-2

ICESat-2
軌道上のICESat-2の想像図
ミッションタイプリモートセンシング
オペレーター米航空宇宙局（NASA）
コスパーID2018-070A
SATCAT番号43613
Webサイトicesat-2 .gsfc .nasa .gov
ミッション期間計画: 3年経過: 7年4ヶ月22日
宇宙船の特性
バスLEOStar-3 [ 1 ]
メーカー軌道科学/軌道ATK [ 1 ]
打ち上げ質量1,514 kg (3,338 ポンド) [ 2 ]
ペイロード質量298 kg (657 ポンド) [ 3 ]
寸法打ち上げ時: 2.5 × 1.9 × 3.8 m (8.2 × 6.2 × 12.5 フィート) [ 2 ]
力1200ワット
ミッション開始
発売日2018 年 9 月 15 日、13:02 UTC [ 4 ] ( 2018-09-15UTC13:02 ) 
ロケットデルタII 7420-10C [ 5 ] [ 6 ]
発射場ヴァンデンバーグSLC-2W [ 6 ]
請負業者ユナイテッド・ローンチ・アライアンス
軌道パラメータ
参照システム地心説
政権低地
半長軸6,859.07 km (4,262.03 マイル)
偏心0.0002684
近地点高度479.10 km (297.70 マイル)
遠地点高度482.78 km (299.99 マイル)
傾斜92.0002°
期間94.22分
速度6.9 km/s (4.3 mi/s) [ 8 ]
エポック2019年3月8日 15時04分15秒 UTC [ 7 ]

NASAの地球観測システムの一部であるICESat-2（氷・雲・陸地標高衛星2 ）は、氷床の標高と海氷の厚さ、陸地の地形、植生の特徴、雲を測定するための衛星ミッションです。 [ 9 ] ICESatミッションの後継であるICESat-2は、 2018年9月15日にカリフォルニア州のヴァンデンバーグ空軍基地からデルタIIの最終飛行として打ち上げられ、[ 4 ]高度約496km（308マイル）のほぼ円形の極軌道に投入されました。3年間運用され、7年間分の推進剤を搭載するように設計されました。[ 10 ]衛星は秒速6.9キロメートル（4.3マイル/秒）の速度で地球を周回します。[ 8 ]

ICESat-2ミッションは、氷床の質量収支を決定するために必要な標高データと植生キャノピー情報を提供するために設計されました。6年以上にわたり、極地を集中的にカバーするだけでなく、世界中の氷床、海洋、陸地、湖、貯水池、都市の正確な地形データを提供してきました。ICESat-2はまた、透明な水の沿岸地域では、水深100フィート（30メートル）までの海底地形を検出する能力を持っています。[ 11 ]地球温暖化による極地の氷床の大きな変化は定量化されていないため、ICESat-2の主な目的の一つは、レーザーシステムとライダーによって氷床の標高の変化を測定し、氷床の融解が海面上昇に与える影響を定量化することです。さらに、複数のパルスの高精度により、海氷の高さの測定値を収集し、その期間の変化率を分析することができます。[ 12 ]

ICESat-2宇宙船はアリゾナ州ギルバートのノースロップ・グラマン・イノベーション・システムズ社で製造・試験されたが[ 13 ]、搭載機器ATLASはメリーランド州グリーンベルトのゴダード宇宙飛行センターで製造・管理された。ATLAS機器は同センターで設計・製造され、バスの製造と機器との統合はオービタル・サイエンシズ社（後のオービタルATK社）が行った。[ 14 ]衛星はユナイテッド・ローンチ・アライアンス社が提供したデルタIIロケットで打ち上げられた。[ 15 ]これはデルタIIロケットの最後の打ち上げであり、 PGM-17トールミサイルから派生したロケットの最後の打ち上げであった。

衛星機器

NASA GSFCにおけるATLAS機器の組み立て

ICESat-2に搭載されている唯一の機器は、宇宙ベースのライダーである先進地形レーザー高度計システム（ATLAS）です。このシステムはゴダード宇宙飛行センターで設計・製造され、レーザー生成・検出システムはFibertek社によって提供されました。[ 16 ] [ 17 ] ATLASは、衛星から地球へのレーザー光子の往復時間を測定し、コンピュータプログラムは複数のパルスの移動時間を用いて高度を決定します。[ 18 ]

ATLASは、532nmの波長（緑）で可視レーザーパルスを発射する。ICESat-2が軌道に乗ると、ATLASは3対に配置された6本のビームを発生させ、地表の傾斜をより正確に判定して地上をより広くカバーする。前身のICESatにはレーザービームが1本しかなかった。レーザーの数が増えたことにより、地球表面のカバー範囲が広がった。[ 8 ]各ビームペアはビーム軌跡上で3.3km（2.1マイル）離れており、ペア内の各ビームはビーム軌跡に沿って2.5km（1.6マイル）離れている。レーザーアレイは衛星の地上軌跡から2度回転しているため、ビームペアの軌跡は約90m（300フィート）離れている。レーザーパルスレートと衛星速度を組み合わせることで、ATLASは衛星の地上軌跡に沿って70cm（28インチ）ごとに標高を測定する。[ 17 ] [ 19 ] [ 20 ]

レーザーは10kHzの速度で発射されます。各パルスは約20兆個の光子を放出しますが、そのほぼ全ては地球表面に到達する際に分散または偏向し、衛星に反射して戻ってきます。各パルスから約12個の光子が機器に戻り、79cm（2.6フィート）のベリリウム望遠鏡で収集されます。[ 21 ]ベリリウムは比強度が高く、広い温度範囲で形状を維持します。この望遠鏡は532nmの波長の光子を収集し、大気中の不要な光を遮断します。コンピュータプログラムはデータセット内の532nmの光子をさらに識別し、レーザーの反射光子のみが分析のために保持されます。[ 22 ]

ATLASの注目すべき特徴は、エンジニアが衛星の宇宙空間における位置を制御できるようにしたことです。これは、ATLASが自身から地表までの距離を記録するため、位置がずれると地球の高度の測定結果もずれてしまうという点で重要です。エンジニアはまた、レーザーが望遠鏡に合わせて調整されていることを確認するためのレーザー基準システムも構築しました。望遠鏡またはレーザーのいずれかがずれた場合でも、衛星はそれに応じて独自の調整を行うことができます。[ 23 ]

国立雪氷データセンター分散アクティブアーカイブセンターはICESat-2の科学データを管理しています。[ 24 ]

ミッション科学

ICESat-2には4つの科学目標がある。[ 25 ] [ 26 ]

  1. 現在および最近の海面変動に対する極地氷床の寄与と気候条件との関連性を定量化する。
  2. 氷床の変化の地域的特徴を定量化して、その変化を引き起こすメカニズムを評価し、氷床の予測モデルを改善します。これには、出口氷河末端の変化がどのように内側に伝播するかなど、氷床の変化の地域的進化を定量化することが含まれます。
  3. 海氷の厚さを推定し、氷/海洋/大気間のエネルギー、質量、水分の交換を調べます。
  4. 大規模なバイオマスおよびバイオマス変化の推定の基礎として、植生のキャノピー高を測定する。このミッションでは、先進地形レーザー高度計システム（ATLAS）のマルチビームシステムとマイクロパルスライダー（光子計数）技術を用いることで、植生のキャノピー高のデータを高精度に取得する。[ 27 ]

さらに、ICESat-2は雲やエアロゾル、海洋の高さ、貯水池や湖などの内陸水域、都市、地震や地滑りなどの後の地盤変動などを測定する。[ 25 ]

プロジェクト開発

ICESat-2の打ち上げ

ICESat-2は、2010年に廃止された最初のICESatミッションの後継機です。プロジェクトが2010年に最初のフェーズに入ったとき、2015年には打ち上げ準備が整うと予想されていました。2012年12月、NASAはプロジェクトの打ち上げを2016年に予定していると報告しました。その後数年間、ミッションの唯一の搭載機器であるATLASの技術的問題により、ミッションはさらに遅れ、打ち上げは2016年後半から2017年5月に延期されました。[ 28 ] 2014年7月、NASAは、少なくとも15％の予算を超過するNASAプロジェクトに対して法律で義務付けられているように、遅延の理由と予測される予算超過の詳細を記載した報告書を議会に提出しました。予算超過の資金を調達するために、NASAはプランクトン、エアロゾル、雲、海洋生態系（PACE）衛星などの他の計画された衛星ミッションから資金を転用しました。[ 29 ]

ICESat-2は、2018年9月15日13:02 UTCにヴァンデンバーグ空軍基地のスペース・ローンチ・コンプレックス2からデルタII 7420-10Cで打ち上げられました。 [ 4 ] ICESatの廃止からICESat-2の打ち上げまでの間、データの連続性を保つために、NASAの空中オペレーション・アイスブリッジでは、様々な航空機を使用して極地の地形を収集し、レーザー高度計、レーダー、その他のシステムを使用して氷の厚さを測定しました。[ 30 ] [ 31 ]

アプリケーション

ICESat-2のアプリケーションプログラムは、衛星の打ち上げ前に、データの利用を計画している個人や組織を巻き込むように設計されています。応募者の中から選ばれたこの科学定義チームは、水文学、大気科学、海洋学、植生科学など、幅広い科学分野の専門家を代表しています。[ 32 ]プログラムの早期導入者（氷科学者、生態学者、海軍など）は、ICESat-2アプリケーションチームと協力して、衛星観測の利用方法に関する情報を提供しています。[ 33 ]このグループの目標は、ICESat-2ミッションの膨大な能力をより広範な科学コミュニティに伝え、収集されたデータから新しい手法や技術を多様化し、革新することです。例えば、生態学分野の科学者は、ICESat-2の光子計数ライダー（PCL）から得られる植生の高さ、バイオマス、樹冠被覆率の測定値を利用できるようになります。[ 34 ]

2020年春、NASAは競争的な応募プロセスを通じてICESat-2科学チームを、打ち上げ前の科学定義チームの代わりとして選出しました。[ 35 ]このグループは、打ち上げ後のミッションの諮問委員会として機能し、ミッションの科学要件が満たされるように努めています。

参照

  • CryoSat  – 欧州宇宙機関（ESA）のOperation IceBridgeおよびICESatに相当するもの
  • CryoSat-2  – CryoSatの後継ミッション

参考文献

  1. ^ a b Hill, Jeffrey (2011年9月2日). 「Orbital Sciences Grabs $135 Million NASA ICESat-2 Contract」 . Via Satellite . 2018年9月23日閲覧。
  2. ^ a b「IceSat-2：宇宙から地球の氷の高さを測定」（PDF） NASA. NP-2018-07-231-GSFC . 2018年9月9日閲覧。
  3. ^ 「Instrument: ATLAS」 . 2020年8月25日閲覧。
  4. ^ a b cクラーク、スティーブン（2018年9月15日）「早朝の打ち上げで、デルタ2の30年近い歴史に幕が下りる」 Spaceflight Now . 2018年9月16日閲覧。
  5. ^ 「Delta 2、ICESat-2を打ち上げる」 United Launch Alliance、2018年。 2018年9月9日閲覧。
  6. ^ a bグラハム、ウィリアム（2018年9月14日）「デルタII、ICESat-2の打ち上げで素晴らしい歴史を締めくくる」 NASASpaceFlight.com 2018年9月18日閲覧。
  7. ^ 「ICESat-2 - Orbit」 . Heavens-Above . 2019年3月8日. 2019年3月8日閲覧。
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  9. ^ "ICESAT-2" . NASA . 2011年10月14日閲覧。
  10. ^ "ICESat-2" (PDF) . Orbital ATK. 2014. 2016年10月25日時点のオリジナル(PDF)からのアーカイブ。
  11. ^ 「ICESat-2による初の地球観測データ公開：氷、森林など | Icesat-2」icesat-2.gsfc.nasa.gov . 2020年3月2日閲覧。
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  13. ^ 「How it Works | Icesat-2」 . icesat-2.gsfc.nasa.gov . 2020年3月2日閲覧。
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  16. ^ラムザイヤー、ケイト（2014年6月3日）「NASA​​の宇宙レーザー建設方法」 NASA。2023年2月6日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2018年10月14日閲覧。
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  18. ^ 「ICESat-2: 宇宙レーザー」 NASA 2016年11月3日閲覧。
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  21. ^ラムザイヤー、ケイト（2014年11月3日）「NASA​​、ICESat-2のレーザー捕捉望遠鏡を準備」 NASA。2023年2月27日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2016年11月3日閲覧。
  22. ^ Garner, Rob (2015年7月10日). 「ICESat-2について」 NASA . 2023年2月11日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2020年3月5日閲覧。
  23. ^ 「仕組み」 ICESat-2、NASA/ゴダード宇宙飛行センター。 2019年2月21日閲覧。
  24. ^ 「NSIDC: ICESat-2」国立雪氷データセンター。 2016年11月3日閲覧。
  25. ^ a b「サイエンス」 ICESat-2. NASA . 2018年10月14日閲覧。
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  32. ^ 「ICESat-2：科学定義チーム」 NASA、2017年7月12日。 2018年4月19日閲覧。
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  34. ^ 「LiDARアプリケーションによる生態系研究とリモートセンシング研究所」テキサスA&M大学。2018年3月22日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2018年4月19日閲覧。
  35. ^ 「ICESat-2 科学チーム、2020」 NASA 2020年6月6日閲覧。
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