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 GOCEのアーティストによる眺め。その洗練された空気力学的デザインから「宇宙のフェラーリ」と呼ばれています[1] | |||||||||
| ミッションタイプ | 重力研究 | ||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| オペレーター | 欧州宇宙機関 | ||||||||
| コスパーID | 2009-013A | ||||||||
| SATCAT番号 | 34602 | ||||||||
| Webサイト | http://www.esa.int/GOCE | ||||||||
| ミッション期間 | 計画: 20か月 最終: 4年7か月3日 | ||||||||
| 宇宙船の特性 | |||||||||
| メーカー | タレス アレニア スペース EADS アストリウム | ||||||||
| 打ち上げ質量 | 1,077 kg (2,374 ポンド) | ||||||||
| 乾燥質量 | 872 kg (1,922 ポンド) | ||||||||
| 寸法 | 5.3 m × 2.3 m (17.4 フィート × 7.5 フィート) | ||||||||
| 力 | 1,600ワット | ||||||||
| ミッション開始 | |||||||||
| 発売日 | 2009年3月17日 14:21 UTC [2] | ||||||||
| ロケット | ロコット/ブリズKM | ||||||||
| 発射場 | プレセツク宇宙基地 | ||||||||
| 請負業者 | ユーロコット ローンチ サービス | ||||||||
| ミッション終了 | |||||||||
| 廃棄 | 軌道の減衰 | ||||||||
| 宣言された | 2013年10月21日 UTC [3] | ||||||||
| 最後の連絡 | 2013 年 11 月 10 日、22:42 UTC [4] | ||||||||
| 減衰日 | 2013 年 11 月 11 日、00:16 UTC [5] | ||||||||
| 軌道パラメータ | |||||||||
| 参照システム | 地球中心 | ||||||||
| 政権 | 太陽同期型[6] | ||||||||
| 近地点高度 | 254.9 km (158.4 マイル) [6] | ||||||||
| 遠地点高度 | 254.9 km (158.4 マイル) [6] | ||||||||
| 傾斜 | 96.7度 | ||||||||
| エポック | 2010年6月28日[6] | ||||||||
| トランスポンダー | |||||||||
| バンド | Sバンド | ||||||||
| 頻度 | 2GHz帯 | ||||||||
| 帯域幅 | 最大1.2 Mbit/sのダウンロード、 最大4 kbit/sのアップロード | ||||||||
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 GOCEミッション の記章 | |||||||||
重力場および定常海洋循環探査機( GOCE ) は、 ESAのLiving Planet Programmeの 大型衛星の最初のもので、地球の重力場をこれまでにないほど詳細にマッピングすることを目的としていました。宇宙船の主要機器は、3 組の加速度計で構成される高感度重力勾配計で、3 つの直交軸に沿った重力勾配を測定しました。
2009 年 3 月 17 日に打ち上げられた GOCE は、地球のマントルの深部構造をマッピングし、危険な火山地域を調査しました。この探査により、海洋の挙動に関する新たな知見が得られ、これがこのミッションの大きな推進力となりました。重力データと他の衛星高度計で収集された海面高度の情報を組み合わせることで、科学者は地衡流の方向と速度を追跡することができました。このシステムの低軌道と高精度により、ジオイド(地球上の重力ポテンシャルが等しい理論上の表面) の既知の精度と空間解像度が大幅に向上しました。
GOCE 衛星の独特な矢印型とフィンは、高度255 キロメートル (158 マイル) という比較的低い高度で熱圏を飛行する際に、GOCE の安定性を保つのに役立ちました。さらに、イオン推進システムは、従来の化学動力ロケット エンジンの振動なしに、空気抵抗による変動する減速を継続的に補正し、非重力による重力勾配測定の誤差を制限し、機体の経路を純粋な慣性軌道に可能な限り近づけました。
燃料が尽きた後、衛星は軌道から外れ始め、2013年11月11日に制御不能な再突入を起こした。[1]
発見と応用
ミッションの目的
- 重力場の異常を精度で判定する10 −5 m/s 2 (1 mGal )。[7] [8] [9] [10]解像度を上げるために、衛星は異常に低い軌道を飛行した。
- 1～2 cm の精度でジオイドを決定します。
- 上記を100 km以上の空間解像度で達成する。
重力マップとモデル
最終的な重力マップとジオイドのモデルは、世界中のユーザーに明確に定義されたデータ製品を提供し、次のような成果をもたらします。
- 地球内部の物理学をより深く理解することで、リソスフェア、マントルの組成とレオロジー、隆起と沈み込みのプロセスに関連する地球力学に関する新たな洞察が得られます。
- 海流と熱輸送についての理解が深まります。
- 地形プロセスや海面変動の研究のための基準面として使用できる地球規模の高度基準システム。
- 極地の氷床の厚さとその動きに関するより正確な推定[11]
調査結果
GOCEデータに基づく最初の地球全球重力モデルは、2010年6月にESAのLiving Planet Symposiumで発表されました。[6]
GOCE衛星ミッションの初期結果は、 2010年アメリカ地球物理学連合（AGU）秋季会議で、英国ニューカッスル大学のロリー・ビンガム博士によって発表された。GOCEデータから作成された地図は、これまでよりもはるかに細かい海流を示している。[12]北大西洋のマン渦 のような非常に細かい詳細もデータで確認でき、[13] 2010年のハリケーン・イゴールの影響も確認できた。[14] GOCEのスラスタと加速度計のデータを詳細に分析したところ、 2011年の東北地方太平洋沖地震で発生した超低周波音を検出したことが判明した（この地震により、GOCEは意図せずして軌道上の最初の地震計となった）。[15]
その後のGOCEデータの結果では、マントルプルーム、古代の沈み込み帯、テチス海の残骸など、地球のマントルの詳細が明らかになった。[16]
GOCEデータのその後の分析により、南極大陸の地質構造に関する新たな情報も得られ、南極の氷の下に古代大陸の残骸と少なくとも3つのクラトンが検出されました。 [17] [18] [19]
オペレーション
打ち上げ
2009年3月16日の最初の打ち上げは発射塔の故障により中止された。[20]
GOCEは、2009年3月17日14時21分UTCにロシア北部のプレセツク宇宙基地からロコット/ブリズKMロケットに搭載されて打ち上げられた。[21]ロコットは、戦略兵器削減条約後に退役したUR-100N大陸間弾道ミサイルの改良型である。このロケットは、元のミサイルの下段2段の液体燃料を使用し、正確な軌道投入のために開発されたブリズKM第3段を装備していた。GOCEは、傾斜角96.7°、昇交点が18:00の太陽同期薄暮夜明け軌道に打ち上げられた。ロケットからの分離高度は295kmであった。その後、衛星の軌道は45日間かけて、計画されていた運用高度270kmまで低下した。この間、宇宙船は試運転され、電気推進システムの姿勢制御の信頼性がチェックされました[更新が必要]。[22]
手術
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2010年2月、衛星のコンピューターに障害が発見され、管制官は制御をバックアップコンピューターに切り替えざるを得なくなった。
2010年7月、GOCEは深刻な通信障害に見舞われ、衛星が突然科学データを受信局にダウンリンクできなくなった。ESAと業界の専門家による徹底的な調査の結果、この問題はプロセッサモジュールとメインコンピュータのテレメトリモジュール間の通信リンクにほぼ間違いなく関連していることが明らかになった。[23]復旧は2010年9月に完了した。行動計画の一環として、コンピュータが設置されている床の温度が約7°C（13°F）上昇し、通常の通信が回復した。[24]
2010年11月、当初の20ヶ月間のミッションの完了予定日がトラブルにより延期されたが、当初の作業を完了し、収集したデータを改善するためにさらに18ヶ月間のミッションを実施するために、ミッションの寿命を2012年末まで延長することが決定された。[25]
2012年11月、より高解像度のデータを取得するために軌道は255kmから235km（158マイルから146マイル）に下げられ、その時点で燃料はさらに50週間残っていました。[26]
ミッションの終了と再突入
2013年5月にはさらに229km（142マイル）まで下げられました。
衛星は2013年10月にキセノン燃料を使い果たし、再突入まで2～3週間かかることになった。 [27] 2013年10月18日、ESAはGOCEのイオンエンジンの燃料システムの圧力が2.5バールを下回ったと報告した。これはエンジンを点火するために必要な公称動作圧力である。[28]その後、10月21日に宇宙船の燃料が尽き、キセノンがなくなったイオンドライブはUTC 03:16に動作を停止したため、ミッション終了が正式に宣言された。[3] [29]
2013年11月9日に発表された報告書では、衛星は1、2日以内に再突入すると予想されていた。[30] [31]この日までに、近地点高度は155km（96マイル）まで低下していた。[32]
11月10日、ESAは再突入が同日18:30から24:00 UTCの間に発生し、最も可能性の高い衝突範囲は主に海洋と極地の上空になると予想した。[33]
2013年11月11日の下降軌道では、シベリア、西太平洋、東インド洋、南極大陸上空を通過した。[34] [35]衛星は最終的に 11月11日 00:16 UTC頃、フォークランド諸島付近で分解した。[5] [36]
デザイン
ペイロード
衛星の主な搭載物は、地球の重力場を測定する静電重力勾配計 (EGG) でした。この計器は、地球が軌道に沿って移動する際の「重力タグ」のわずかな変化に反応する、3 次元に配置された 3 組の容量性加速度計で構成されていました。重力場内の位置が異なるため、各計器はそれぞれ地球の重力加速度をわずかに異なって感じます。勾配計の 3 つの軸により、重力勾配テンソルの 5 つの独立した成分を同時に測定できます。
その他の搭載物としては、衛星間追跡装置（SSTI）として使用される搭載型GPS受信機があり、宇宙船に作用するすべての非重力力を補正するシステムである。また、地上の衛星レーザー測距局による追跡を可能にするために、衛星にはレーザー 反射鏡も装備されていた。[37]
動力と推進力
GOCEの5×1.1m（16×4フィート）のフレームには、太陽に面した側を覆う 固定された太陽電池パネルがあり、1,300ワットの電力を生成しました。[38]パネルはフィンとして機能するように形作られており、熱圏の残留空気を周回する宇宙船を安定させます。
イギリスのファーンバラにあるキネティック社の宇宙センターで設計・製造されたイオン推進電気エンジンは、40,000 m/s (140,000 km/h、89,000 mph) を超える速度でキセノンイオンを噴射し、軌道減衰による損失を補った。GOCE のミッションは、40 kg (88 lb) のキセノン燃料タンクが空になった時点で終了した。[7]デュアル カウフマン型イオンスラスタは、最大 20ミリニュートン(0.0045 lbf) の推力を生み出すことができた。[39]
予想寿命は20か月だったが、2010年6月のESAの報告書では、太陽活動が異常に低い（つまり上層大気が穏やかで、機体の抵抗が少ない）ため、燃料は予想の20か月よりも長く、おそらく2014年まで持続すると示唆されていた。実際には、ミッションの終了は55か月後の2013年10月21日に正式に宣言され、最後の11か月はより低い軌道（空気密度が高く、したがって燃料消費量が多い）で周回した。[40]
参照
参考文献
- ^ ab 「GOCEがミッションを完了」。欧州宇宙機関。 2013年11月11日閲覧。
- ^ 「GOCEが打ち上げられ軌道に乗った」欧州宇宙機関。2009年3月17日。 2013年10月10日閲覧。
- ^ ab 「ESAのGOCEミッションが終了」（プレスリリース）。欧州宇宙機関。2013年10月21日。第33-2013号。 2017年7月10日閲覧。
- ^ Scuka, Daniel (2013年11月11日). 「ESOCアップデート – 23:50CET」. 欧州宇宙機関. 2016年12月28日閲覧。
- ^ ab Scuka, Daniel (2013年11月11日). 「GOCE再突入領域」. 欧州宇宙機関. 2016年12月28日閲覧。
- ^ abcde 「GOCE、地球の重力に関する新たな知見を提供」。欧州宇宙機関。2010年6月29日。 2010年6月29日閲覧。
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- ^ 「GOCEミッション」。欧州宇宙機関。 2017年4月16日閲覧。
- ^ エイモス、ジョナサン（2010年6月28日）。「Goce衛星が地球の重力を高解像度で観測」BBCニュース。 2010年6月30日閲覧。
外部リンク
- 欧州宇宙機関のGOCEサイト
- ESA Earth Explorers による GOCE サイト
- ESAオペレーションによるGOCEサイト
- ESA Earth Online による GOCE サイト
- ESA eoPortal による GOCE サイト