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 ハリケーン上空の CYGNSS のコンセプト アート | |
| ミッションタイプ | 気象研究 |
|---|---|
| オペレーター | 米航空宇宙局（NASA） |
| コスパーID | 2016-078A、2016-078B、2016-078C、2016-078D、2016-078E、2016-078F、2016-078G、2016-078H |
| SATCAT番号 | 41884、41885、41886、41887、41888、41889、41890、41891 |
| Webサイト | cygnss-michigan.org |
| ミッション期間 | 計画: 2年 経過: 7年11か月7日 |
| 宇宙船の特性 | |
| メーカー | |
| 打ち上げ質量 | 28.9kg（64ポンド）各[1] [2] |
| 寸法 | 163.5 × 52.1 × 22.9 cm (64.4 × 20.5 × 9.0 インチ) [1] (長さ x 幅 x 奥行き) |
| 力 | 34.7ワット |
| ミッション開始 | |
| 発売日 | 2016年12月15日 13:37:21 UTC [4] |
| ロケット | ペガサスXL F43 [2] |
| 発射場 | ケープカナベラル（スターゲイザー） |
| 請負業者 | 軌道攻撃 |
| 入隊 | 2017年3月23日[3] |
| 軌道パラメータ | |
| 参照システム | 地球中心 |
| 政権 | ローアース |
| 半長軸 | 6,903 km (4,289 マイル) |
| 偏心 | 0.00162 |
| 近地点高度 | 514 km (319 マイル) |
| 遠地点高度 | 536 km (333 マイル) |
| 傾斜 | 35度 |
| 期間 | 95.1分 |
| エポック | 2017 年 4 月 15 日、22:21:25 UTC [5] |
| 楽器 | |
| 遅延ドップラーマッピング装置 | |
サイクロン全球航法衛星システム( CYGNSS ) は、ミシガン大学とサウスウェスト研究所によって開発された宇宙ベースのシステムであり、嵐の中心付近の海と空気の相互作用をより深く理解することでハリケーンの予報を改善することを目的としています。
2012年6月、NASAはミシガン大学が開発を主導するプロジェクトに1億5200万ドルを投じた。 [6] [7] CYGNSS開発の他の参加者には、サウスウェスト研究所、シエラネバダコーポレーション、サリーサテライトテクノロジーなどがある。[8]
計画では、8機の超小型衛星を1機のロケット[9]で同時に打ち上げ、高度500kmの低軌道[7] [10]に打ち上げることになっていた。 [11]このプログラムは2016年12月12日に打ち上げられ、その後2回のハリケーンシーズンを観測する予定だった。[12] [13]打ち上げ機のポンプのトラブルにより、この最初の打ち上げは阻止されたが、2016年12月15日に2回目の打ち上げが成功した。2022年、衛星の1つであるFM06が突然運用を停止した。[14]
概要
1990 年以降、熱帯低気圧の進路予測は約 50% 向上しましたが、同じ期間にこれらの嵐の強度予測には対応する改善が見られませんでした。熱帯低気圧の内核をよりよく理解することで、より優れた予測が可能になりますが、現在のセンサーは、内核を囲む雨帯による遮蔽と頻繁なサンプリングのために、内核に関する十分な品質のデータを収集することができません。強度予測に使用されるモデルを改善するには、より良いデータが必要です。[15] [16]
CYGNSSは、主にGPSをベースとした全地球航法衛星システム（GNSS）信号に基づくバイスタティック散乱測定技術を使用して、海面の風場を測定します。[15] [16]各衛星は、直接GPS信号と地球表面から反射された信号の両方を受信します。直接信号はマイクロサテライトの位置を正確に特定し、タイミングの基準を提供します。一方、反射または「散乱」信号は、海面の状態に関する情報を提供します。海面の粗さは風速に対応します。[11] 8つの小型衛星のネットワークを使用すると、頻繁な観測が可能になります。平均再訪時間は7時間と予測されています。[15] [16] 8つのマイクロサテライトは35°の傾斜で軌道を周回し、それぞれが4つの同時反射を測定できるため、地球全体で毎秒32回の風の測定が可能になります。[11]
CYGNSSはNASAの地球ベンチャー級宇宙ミッションの最初のもので、NASAの地球科学システムパスファインダープログラムの一部です。[8]以前のEVの選択は5つの空中リモートセンシングミッションに分割されました。2年間のミッションは、2016年11月から延期され、 [17] 2016年12月12日に開始されました。 [12] [18]
科学目標
CYGNSSの科学的目標は、熱帯低気圧の内核における海洋表面特性、湿潤大気の熱力学、放射、対流力学の結合を理解することである。[11]この目標を達成するために、システムは、眼壁で経験されるものを含むすべての降水条件で海洋表面風速を測定する。このミッションでは、発生と急速な激化を解明するのに十分な頻度で、嵐の内核における海洋表面風速も測定する。二次的な目標として、このプロジェクトは、海洋表面風速データ製品を作成して提供することにより、運用中のハリケーン予報コミュニティをサポートする。[11]
楽器
各 CYGNSS 衛星には、次のもので構成される遅延ドップラー マッピング機器 (DDMI) が搭載されています。
- 遅延マッピング受信機 (DMR)
- 2つの天底指向アンテナ
- 天頂指向アンテナ1本
この機器は、海面から散乱したGPS信号を受信し、バイスタティック散乱測定を行う。[11]
打ち上げと初期軌道運用
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CYGNSSミッションは、2016年12月15日13:37:21 UTCに、ペガサスXL空中発射ロケット1基で打ち上げられた。ロケットは、フロリダ州ケープカナベラル沖201キロメートル（125マイル）の位置から、カスタマイズされたロッキードL-1011航空機、オービタルATKの スターゲイザーから展開された。[4] [19] 12月12日の打ち上げ試行は、ペガサスロケットを運搬航空機から分離する油圧システムに問題があったため中止された。[20]打ち上げ後、8つのマイクロサットは、ペガサスの第3段に取り付けられた展開モジュールによって、UTC 13:50からUTC 13:52まで軌道上に放出された。[22] 12月15日の終わりまでに、8機すべてのマイクロサットの太陽電池パネルが展開され、太陽に向けられ、バッテリーは安全な状態で充電され、エンジニアリングコミッショニングを開始する準備が整いました。[23]
差動抗力を利用した衛星間隔の調整
初期のミッション運用では、衛星のエンジニアリング試運転[24]と衛星間隔の調整に重点が置かれていました。衛星の相対的な間隔は、望ましい空間的および時間的サンプリングを実現するために重要です。[25]衛星間の間隔は、宇宙船の向きを調整することで制御され、その結果、衛星間の大気抵抗の差が調整されます。この手法は差動抗力と呼ばれます。抗力が増加すると、衛星の高度が下がり、軌道速度が増加します。[26]宇宙船間の距離は、相対速度の結果として変化します。これは、従来の能動推進を使用するのではなく、衛星群間の間隔を管理する別の方法であり、コストが大幅に削減されます。これにより、同じ純コストでより多くの衛星を製造できるため、熱帯低気圧などの短命で極端な気象イベントのサンプリングがより頻繁に行われます。[16] 軌道上での最初の1年半の運用を通じて差動抗力操作が実施され、望ましいサンプリング特性を備えた測定を行うことができる、分散のとれた衛星群が実現しました。[27] [28]
海洋上の風の観測
CYGNSSによる風速測定は、以前の宇宙搭載型海洋風感知レーダーと同様の方法で、地表付近の風圧によって引き起こされる表面粗さの変化を検出することによって行われます。[29] [30]測定値の品質は、他の風速センサーによるほぼ同時に観測されたデータとの比較によって決定されます。低～中風速（20 m/s、45 mph、72 km/h未満）での比較は、NOAA全球データ同化システムの数値再解析風速製品と比較され、CYGNSSの風の不確実性は1.4 m/s（3 mph、5 km/h）であることが示され、高風速では不確実性が大きくなります。[31] 45 mphを超える場合、特に熱帯低気圧内で行われた測定については、CYGNSSによる衛星オーバーパスと連携してハリケーン内に飛行したNOAA P-3ハリケーンハンター航空機の風感知機器によるほぼ同時に観測されたデータとの比較が行われます。[32]比較すると、CYGNSS風の不確実性は11%であることが示されています。[33]低風速の場合と同様に、不確実性は風速とともに増加します。CYGNSS海洋風速測定値は現在、ハリケーン数値予報モデル[34] [35] [36] [37]および高潮モデル[38]に組み込まれ、その性能向上を評価しています。世界全体および個々の嵐を中心とした最近の海洋風測定値とアーカイブの測定値の画像は、[1] Archived January 21, 2019, at the Wayback Machineで入手できます。海洋風速測定値の数値データファイルは、[2]で入手できます。
陸上観測
CYGNSSは海洋と陸上の両方で継続的に運用されており、陸上の測定値にも有用な情報が含まれています。測定値は、表層の土壌水分と内陸水域の存在と範囲に敏感です。[27]土壌水分は、米国本土の多数のサイトでCYGNSSデータを使用して推定されており、地上センサーと別の衛星による独立した測定値とほぼ一致することがわかりました。[39] [40]土壌水分測定値の数値データファイルは、[3]で入手できます。 CYGNSS陸上データは、密林の樹冠の下での洪水浸水の範囲を検出してマップする能力も実証されており[41] 、この機能は、それぞれハリケーンハービーとハリケーンイルマが上陸した後のヒューストンとハバナ周辺の洪水のタイムラプス画像を作成するために使用されています。[42]
参照
ウィキメディア・コモンズには、 CYGNSSに関連するメディアがあります。
参考文献
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