ヴィジル（宇宙ミッション）

徹夜
ヴィジルミッションパッチ
名前以前はラグランジュとして知られていた
ミッションタイプ宇宙天気予報、予報
オペレーター欧州宇宙機関
コスパーID未定
SATCAT番号未定
Webサイトhttps://www.esa.int/Space_Safety/Vigil
ミッション期間巡航期間：3年

運用期間：4.5年 延長期間：5年

設計上の運用寿命：20年以上
宇宙船の特性
打ち上げ質量2,500 kg（制限）
乾燥質量約1,100kg
ペイロード質量約150 kg（システムマージン前）
力宇宙船 約1000W; ペイロード 約200W
ミッション開始
発売日2031年第3四半期（予定）[ 1 ]
ロケットアリアン62
発射場ギアナ宇宙センター
請負業者アリアンスペース
軌道パラメータ
参照システム太陽-地球 L 5
政権リサージュ軌道

ヴィジル[ 2 ]は、以前はラグランジュ[ 3 ]として知られており、欧州宇宙機関（ESA）が開発中の将来の宇宙天気予報ミッションです。このミッションは、ESA宇宙天気予報局に太陽、太陽コロナ、太陽と地球の間の惑星間媒体を監視できる機器を提供し、太陽活動の増加に関する早期警報を発し、社会とインフラに対する潜在的な脅威を特定して緩和するとともに、4～5日間の宇宙天気予報を可能にします。 [ 4 ]この目的のために、ヴィジルミッションは、太陽地球ラグランジュ点5（L5）に初めて宇宙船を配置し、そこから太陽の「側面」ビューを取得し、太陽表面の太陽活動領域を、それらが向きを変えて地球に向く前に観測します。 [ 5 ] [ 6 ]

目的

宇宙天気の監視には、太陽フレア、コロナ質量放出、地磁気嵐、太陽陽子現象などの現象が含まれます。[ 7 ]太陽地球L5の位置は、地球からは見えない太陽の東側の縁を越えて太陽を監視することで宇宙天気予報の機会を提供し、太陽フレアや高速太陽風の流れなどの潜在的に危険な太陽現象の予報リードタイムを延長します。[ 8 ]

Vigilミッションは、コロナ質量放出（CME）の運動と密度、速度／エネルギー、到達時間、そして地球への影響に関する評価を向上させ、地上および宇宙における重要インフラの保護を支援します。また、 L5における太陽風の全体速度、密度、温度、そして惑星間磁場（IMF）の現場観測も実施し、高速太陽風流と共回転相互作用領域の検出と予測能力を強化します。

Vigilミッションの目的は、主に 2 つのカテゴリに分類できます。

  • 太陽フレアとコロナ質量放出（CME）の発生に関する早期警報を提供することを目的としたナウキャスト（予測）。SEL5の側面観測により、 Vigilミッションは地球へのCMEの到着予測精度を現在の能力と比較して2～4時間向上させることも可能になります。これは、太陽と地球の間の空間全体を監視することで、CMEや太陽風の一般的な特徴が地球に向かって移動する途中の軌道を追うことができるためです。
  • 地球からは見えない東縁の先にある活動領域の発達を監視することで、発達中の太陽活動の4～5日先までの予測が可能になります。Sun-Earth L 5衛星による現場観測により、高速太陽風と磁場が地球に到達する数日前からの観測が可能になります。

プロジェクトの履歴

宇宙状況把握プログラム（SSA）[ 9 ]の一環として、 ESAは2015年に宇宙天気監視を強化するための2つのミッションの評価を開始しました。これらのミッションは当初、太陽地球ラグランジュL1点およびL5点における衛星の測位を利用することを目的としていました。最終的に、欧州宇宙機関（ESA）と米国海洋大気庁（NOAA）の国立環境衛星データ情報サービス（NESDIS）間の宇宙ベースの宇宙天気観測に関する協力の枠組みの中で、以下の合意が成立しました。

  • NOAA / NESDIS は、運用中の宇宙天気観測の継続性と、現在のコロナ質量放出 (CME) 画像と太陽風の現場測定における測定ギャップのリスク軽減を目的として、ラグランジュ ポイント L 1への宇宙天気フォローオン (SWFO) ミッションを打ち上げます。
  • ESA は、太陽と地球の境界線から離れた場所で太陽と宇宙環境を監視する機能を提供するために、ラグランジュ ポイント L 5へのミッションを打ち上げる予定です。

この協定の範囲内で、両機関はデータを共有し、それぞれのプラットフォームに搭載する機器を相互に提供します。

その後、新たな機会が訪れました。ISROは低軌道に新たな太陽観測衛星を開設する計画を立てていました。ESAはISROに対し、ミッションを大型衛星バスとより多くの機器に拡大し、ラグランジュ点L1で運用するよう説得しました。ISROはこれまでL1で宇宙船を運用したことがなかったため、躊躇しました。ESAは、実際のESA宇宙船の軌道を用いて必要なソフトウェアのアップグレードを支援しました。インドの宇宙船オペレーティングシステムは非常によく似た結果を示し、ラグランジュ点で宇宙船を運用することが認定されました。データを共有することと引き換えに、ESAは2023年に開始されたアディティアL1向けのESTRACKサービスを提供しています。

ヴィジルミッションの宇宙セグメントは、 2022年6月に予備定義（フェーズB1）の最初の部分を完了しました[ 10 ]。 2022年11月21日、ESAはエアバス・ディフェンス・アンド・スペース社に対して、ヴィジル宇宙セグメントの設計、開発、検証（フェーズB2、C、D）の見積依頼書を発行しました[ 11 ] 。フェーズB2の活動は2024年4月に開始され、予備設計レビューは2026年第1四半期、詳細設計レビューは2028年第1四半期に予定されています。

2025年10月、ESAと韓国のKASAは、 VigilとKASAの今後の太陽地球ラグランジュ点L4への太陽探査ミッションからのデータの将来の潜在的な共有に関する共同意向表明に署名した。[ 12 ]

ダルムシュタットのESOCはミッション運用センターとなる。ミッション運用センターとペイロードデータセンターを含む地上セグメントの開発は2027年（予定）に開始される予定だが、現在、一連の準備活動が進行中である。

ミッションタイムライン

Vigilは2031年に打ち上げられ、[ 1 ]その後3年間のL5への巡航を行う予定である。ミッションは、宇宙船がL5（太陽に対して地球から30度分離）への途中の中間地点に到達次第、準定常運用を開始することを目指している。L5からの定常運用は4. 5年で、さらに最大5年まで延長できる可能性がある。堅牢な設計により、20年以上の寿命が見込まれる。L5周回軌道は安定しており、燃料消費を全くまたは非常に少なくして数十年維持することができる。SOHOと同等の寿命が得られると期待されている。

軌道

警戒ミッションのフェーズ

打ち上げサービスは、ギアナ宇宙センターのアリアンスペース社が打ち上げるアリアン62をベースラインとしています。この打ち上げ機は、GTOへの投入のためにデュアルローンチ構成となります。宇宙船は、アリアン6.4とのデュアルローンチで、商業顧客を乗せたセカンダリーパッセンジャーとして静止軌道に投入されます。この乗り換えオプションは、太陽-地球のL 1 / L 2接続とL 2付近の弱安定境界効果を利用してL 5に到達します。

GTOに放出された後、宇宙船は14日間でL1へ向かうため、ヴァン・アレン帯の通過を最小限に抑えるために、3回のアポジー上昇操作（ARM）を実施します。L1から宇宙船はL2へのゼロコストから低コストの移行軌道に乗り、そこからL5へ向かいます。必要に応じて、前後に修正操作を伴うディープ・スペース・マヌーバ（DSM）が実施されます。

宇宙船がL 5に到達すると、最終軌道に投入するためのブレーキ操作が実行されます。様々な選択肢が検討され、この操作は2回の噴射に分割されることになりました。L 5までの巡航には最大3年かかる可能性があります。Vigil宇宙船の利用を促進するため、ミッションはL 5 の旅程の半分を終えた時点で運用前段階に移行します。

代替案としては、 L5への直接噴射用のアリアネ62 、アリアネ64 [ 13 ]、またはスペースXが提供するファルコン9 [ 14 ]の使用が挙げられる。

宇宙船プラットフォーム

ヴィジルミッションアーキテクチャ（2025）

このプラットフォームは、 Vigilペイロードスイートの適切な運用とデータ収集に必要なすべてのサービス関連機能を提供します。Vigilのような運用ミッションにおける宇宙船コンセプトの重要な特徴は、過去100年間で最も過酷な宇宙気象現象においても運用を継続できる堅牢な航空電子機器アーキテクチャです。故障検出・隔離・復旧（FDIR）機能は、宇宙船の自律性を高め、地上介入を必要とするサービス中断のリスクを低減するように設計されます。

ミッション データのダウンリンクは、X バンド経由で平均データ レート約 1 Mbit/s (1 日あたり約 86 ギガビット) で行われ、追加の商用局によって補完されたESTRACKによって 24 時間 365 日のカバレッジが提供されます。

打ち上げ時の質量は約2500kgと予測されています。SEL5に到達するために、提案されている設計では、450Nの主エンジンを搭載した 二液式化学推進システムを採用します。

楽器

ペイロードスイートには、リモートセンシング機器3台と現場観測機器2台が含まれます。ESAとNASAの機関間協力の一環として、VigilはNASAの探査機（NIO）1台を追加搭載する可能性も提供します。[ 15 ]

リモートセンシング機器

リモートセンシング機器により、 CMEの大きさ、質量、速度、方向を推定できるようになります。

  • コンパクトコロナグラフ（CCOR）は、太陽コロナを撮影し、コロナ質量放出（CME）の観測に使用されます。CCORデータを用いて、CMEの大きさ、質量、速度、方向を推定することができます。CCOR装置は、NOAAからESAに提供され、米国海軍研究所（NRL）によって製造されます。この装置の設計は、NOAAのミッションSWFO-1およびGOES-Uで使用された同様の装置の設計に基づいています。[ 16 ]
  • 太陽圏イメージャ（HI）は、太陽と地球の間の空間領域（すなわち太陽圏）の広角白色光画像を提供します。これらの画像は、地球に向かうCMEがコロナグラフ装置の視野から外れた後も、その伝播経路を追跡するために必要です。
  • 光球磁場イメージャー（PMI）は、選択された太陽スペクトルを走査し、磁場（磁場強度、方位角、傾斜角）と重要な物理パラメータ（例：垂直および水平磁場の分布、傾斜角の分布、ねじれ、捩れ、ヘリシティ、電流密度、傾斜角、光球磁気過剰エネルギーなど）の3Dマップを作成し、宇宙天気予報の応用を強化します。また、この装置は、マグネトグラフ測定の副産物として太陽白色光画像を生成するほか、磁気感度スペクトル線近傍の追加波長点で観測された連続画像も生成します。

現場計測機器

現場観測機器は、ストリーム相互作用領域（SIR）[ 17 ]と共回転相互作用領域（CIR）を地球に到達する4～5日前まで監視するために使用することができます。

  • プラズマ分析装置 (PLA)は、地球に向かう太陽風を監視し、特に太陽風相互作用領域 (SIR) と共回転相互作用領域 (CIR) を生成する高速太陽風流を検出するために必要となる、太陽風バルク速度、太陽風バルク密度、太陽風温度を測定します。
  • 磁力計 (MAG)は L 5の惑星間磁場 (IMF) を測定します。Vigil 宇宙船自体によって生成される電磁干渉の影響を最小限に抑えるために、MAG は 7 m のブームの先端に設置されます。

NASAのオポチュニティ・インストルメント

共同EUVコロナ診断調査（JEDI）機器はNASAによって提供され、 Vigil宇宙船に搭載される。[ 18 ] [ 19 ] JEDIの科学的目的はVigilミッションの目的を補完することができるが、その成功に不可欠であるとは考えられていない。

地上セグメント

地上セグメントは、次のものから構成されます。

  • ミッション運用センター (MOC) は欧州宇宙運用センター(ESOC) 内にあり、衛星の指揮、衛星の状態監視、軌道制御、搭載ソフトウェアの構成と保守を担当します。
  • ペイロード データ センター (PDC) は、ミッション データの取得、処理、アーカイブ、顧客/ユーザーへの配信、およびミッション計画を担当します。
  • 地上局ネットワーク（GSN）。GSNはESA ESTRACK局と商用局の混合で構成されます。VigilはESTRACKのカバレッジにギャップがある太平洋上を含む24時間365日体制のダウンリンク機能を維持する必要があるため、サードパーティ局が必要になります。

参照

参考文献

  1. ^ a b Foust, Jeff (2024年5月23日). 「エアバス、ESAの宇宙科学衛星を建造へ」 . SpaceNews . 2024年5月23日閲覧。
  2. ^ 「ESA Vigilの紹介」www.esa.int . 2023年6月19日閲覧。
  3. ^ 「『ノーネーム』宇宙天気予報ミッション」 www.esa.int . 2023年6月19日閲覧。
  4. ^ Kraft, S.; Luntama, JP; Puschmann, KG (2017-09-25). 「L1およびL5ラグランジュ点からの強化された宇宙天気監視のためのリモートセンシング光学機器」 . Karafolas, Nikos; Cugny, Bruno; Sodnik, Zoran (編).国際宇宙光学会議 — ICSO 2016 . SPIE. p. 81. doi : 10.1117/12.2296100 . ISBN 978-1-5106-1613-4. S2CID  134935417 .
  5. ^ Pao, Jeff. 「ESAのVigil衛星、リアルタイム太陽嵐警報のため2031年に打ち上げへ」 www.techjournal.uk . 2025年9月26日閲覧。
  6. ^ 「ESA Vigil」 . GOV.UK. 2025年9月26日閲覧。
  7. ^宇宙天気の監視。欧州宇宙機関（ESA）。2017年12月4日。
  8. ^ 「エアバス、宇宙天気予報宇宙船ミッション「ヴィジル」を受注 | エアバス」 www.airbus.com 2024年5月22日2025年9月26日閲覧。
  9. ^ 「SSAプログラム概要」www.esa.int . 2023年6月19日閲覧。
  10. ^ 「ミッションの選択方法」 www.esa.int 2023年6月19日閲覧。
  11. ^ "esa-star Doing" . doing-business.sso.esa.int . 2023年6月19日閲覧。
  12. ^ 「欧州宇宙機関と韓国航空宇宙局が新たな協力を開始」 www.esa.int 2025年10月3日閲覧。
  13. ^ 「宇宙安全産業デー2024」（PDF） . indico.esa.int . 2025年6月16日時点のオリジナルよりアーカイブ（PDF） . 2025年9月26日閲覧。
  14. ^ 1.5 - ヴィジル宇宙天気予報ミッション - 宇宙セグメント
  15. ^ 「Living With a StarプログラムにおけるVigil Focused Mission of Opportunity (FMO)」lws.larc.nasa.gov . 2023年6月19日閲覧。
  16. ^ 「コンパクトコロナグラフ（CCOR）」 .国立環境衛星データ情報サービス. 2023年6月19日閲覧。
  17. ^リチャードソン, イアン G. (2018). 「太陽圏全体における太陽風流相互作用領域」 . Living Reviews in Solar Physics . 15 (1): 1. Bibcode : 2018LRSP...15....1R . doi : 10.1007/s41116-017-0011- z . PMC 6390897. PMID 30872980 .  
  18. ^ 「NASA​​の太陽物理学技術、ESAのミッションで太陽を研究」ミリタリー・エアロスペース誌、2024年5月23日。 2025年9月26日閲覧。
  19. ^ 「NASA​​の太陽物理学実験、ヨーロッパミッションで太陽を研究 - NASA」 。 2025年9月26日閲覧。
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