静止環境衛星

静止環境衛星

廃止された気象衛星GOES-8 。
メーカー	フォード エアロスペース ヒューズ スペースシステムズ/ロラル ボーイング ロッキード・マーティン
原産国	アメリカ合衆国
オペレーター	米航空宇宙局（NASA） アメリカ海洋大気庁
仕様
バス	SMS HS-371 LS-1300 A2100A
政権	静止軌道
生産
状態	使用中
発売	18
運用	4
引退	13
失敗した	1
初打ち上げ	ゴーズ1
最後の打ち上げ	ゴエスユー
関連宇宙船
由来	同期気象衛星
デリバティブ	静止軌道延長観測

静止運用環境衛星( GOES )は、米国海洋大気庁(NOAA) の国立環境衛星データおよび情報サービス部門によって運用されており、天気予報、暴風雨の追跡、気象研究をサポートしています。システムの宇宙船と地上の要素が連携して、環境データを継続的に提供します。国立気象局(NWS) とカナダ気象局は、北米の気象監視および予報業務に GOES システムを使用しており、科学研究者は、陸地、大気、海洋、気候のダイナミクスをより深く理解するためにデータを使用しています。

GOES システムは、1974 年のSMS-1の打ち上げ以来、米国の気象監視および予報の基本要素となっている 静止赤道衛星を使用します。

GOES 衛星の調達、設計、製造はNASAによって監督されています。

NOAA は、GOES 地上データとGOES宇宙天気データの両方の公式プロバイダーです。SPEDASソフトウェアを使用してデータにアクセスすることもできます。

最初の GOES 衛星 GOES-1 は 1975 年 10 月に打ち上げられました。その後、1977 年 6 月 16 日と 1978 年にそれぞれ 2 機が打ち上げられ、ほぼ 1 年遅れとなりました。GOES 衛星に先立って、同期気象衛星(SMS) 衛星が 2 機打ち上げられていました。SMS -1は 1974 年 5 月、SMS-2は 1975 年 2 月です。SMS 派生の衛星はスピン安定化宇宙船で、可視赤外線スピンスキャン放射計 (VISSR) を通じて画像を提供しました。最初の 3 機の GOES 衛星は、以前の同期気象衛星(SMS) 世代用に開発されたPhilco-Fordバスを使用していました。 ^[1]

3機のSMS GOES宇宙船に続いて、ヒューズ社から5機の衛星が調達され、これが第一世代のGOES衛星となった。このうち4機が軌道に到達したが、GOES-Gは打ち上げ失敗で失われた。^[2]

次の5機のGOES衛星は、NASAとの契約に基づき、Space Systems/Loral社によって建造された。 ^[3]撮像装置と音響装置は、ITT Aerospace/Communication Division社によって製造された。GOES-8と-9は3年間の運用が想定されており、-10、-11、-12は5年の寿命が想定されている。GOES-11と-12は、想定寿命を超えても生き延びた場合に備えて、10年間の運用に十分な燃料を搭載して打ち上げられた。

ヒューズ社は4機の第3世代GOES衛星の開発契約を受注し、衛星は2002年から2010年の間にデルタIIIロケットで打ち上げられる予定であった。 ^[4]ヒューズ社との合併後、ボーイング社が開発契約を引き継ぎ、デルタIIIの退役後、打ち上げはデルタIVに移管された。4機目の衛星GOES-Qの契約は後にキャンセルされた。^[5]最初の第3世代衛星GOES-13は2006年5月に打ち上げられ、当初は軌道上のバックアップとして機能していた。^[6]しかし、2010年4月にGOES-12は南米のカバー範囲に移動され、GOES-13はGOES-Eastの役割に移動された。^[7]第3世代衛星の予想寿命は7年であるが、最後の2つの第2世代衛星と同様に、可能であればより長く運用できるように余剰燃料を搭載する。

第4世代の衛星であるGOES-Rシリーズ^[9]は、ロッキード・マーティン社によってA2100衛星バスを使用して製造された。GOES-Rシリーズは、4機の衛星プログラム（GOES-R、-S、-T、-U）であり、運用中のGOES衛星システムの可用性を2036年まで延長することを目的としたものである。 ^[10] GOES-Rは2016年11月19日に打ち上げられた。^{[9]軌道に到達した後、} GOES-16に改名された。シリーズの2番目のGOES-Sは、2018年3月1日に打ち上げられた。軌道に到達した後、 GOES-17に改名された。

4 つの GOES 衛星が運用可能です。

GOES-14は西経105度で保管中である。軌道に乗る前はGOES-Oと命名されていたこの衛星の打ち上げは数回延期された。^{[11] [12]} 2009年6月27日、スペース・ローンチ・コンプレックス37からデルタIV中型ロケット、^[13]デルタIV M+ (4,2)で正常に打ち上げられた。2009年12月まで打ち上げ後試験が行われ、その後軌道上保管された。^[14]この衛星はGOES-Nシリーズの一部である。GOES-14は既に起動されており、他のGOES衛星に問題が発生した場合や廃止された場合に備えて起動される予定である。^[15] GOES-13の技術的問題のため、一時的にGOES-Eastと命名され、GOES-Eastの場所に移動された。これらの問題が解決した後、GOES-14は保管場所に戻された。^[16]

GOES-15は、周回前はGOES-Pと命名され、2010年3月4日にDelta IV M+(4,2)で打ち上げられ、 ^{[17] [18]} 、成功した。2011年から2018年まで、太平洋上の135°WのGOES-Westの位置を占めていた。^[19] 2018年10月29日から128°Wまで東に移動し、2018年12月10日にGOES-Westの位置を引き継いだGOES- 17が到着した。 ^[20] GOES-15はしばらくの間GOES-17と連携して運用されていたが、2020年初頭に退役し、駐機軌道に移動された。^{[21] [22]} GOES-15は、ハードウェアの問題によりGOES-17のセンサー機能のギャップを埋めるために、2020年8月に一時的に運用状態に戻されました。

GOES-16は西経75度のGOES-Eastの位置を占めている。軌道に乗る前はGOES-Rと命名されていたこの衛星は、2016年11月19日にフロリダ州ケープカナベラル空軍基地のスペース・ローンチ・コンプレックス41からアトラスV 541ロケットで打ち上げられた。 ^[23] 2017年初頭まで打ち上げ後試験が行われ、その後GOES-13に代わってGOES-Eastとなった。

GOES-17は西経137.2度のGOES-Westの位置を占めている。軌道に乗る前はGOES-Sと命名されていたこの衛星は、2018年3月1日にスペース・ローンチ・コンプレックス41からアトラスV 541ロケットによって打ち上げられた。 ^[24]打ち上げ後のテストと撮像装置の問題のトラブルシューティングの後、衛星は2019年2月に運用可能と宣言された。

いくつかの GOES 衛星はまだ軌道上にありますが、非アクティブになっているか、別の目的に使用されています。

GOES-3は1989年に気象観測には使用されなくなったが、 2016年に退役するまでの20年以上にわたり、米国とアムンゼン・スコット南極点基地との間の通信の重要な部分を担っていた。 ^[25]静止衛星は赤道上で静止状態を保つために燃料を消費するため、通常は両極から見ることができない。燃料が枯渇すると、太陽と月の摂動によって衛星の傾斜角が増加し、地上での軌道がアナレンマ（南北方向に8の字）を描き始める。これで通常、衛星の主な使命は終了する。しかし、傾斜角が十分に高くなると、GOES-3の場合のように、衛星は8の字の両端で極地の地平線より上に上昇し始めることがある。基地には直径9メートルのアンテナが建設され、1日約5時間、衛星との通信が可能になった。最適な条件下では、データ レートは約 2.048 メガバイト/秒 (双方向) でした。

GOES-8は、軌道に乗る前はGOES-Iと命名されていたが、運用されていた当時はGOES-East衛星だった。現在は駐機軌道にあり、毎日約4°の速度で西方向に移動している。^[26] 2003年4月1日に運用が終了し、推進システムの故障により2004年5月5日に停止された。^[27]

GOES-10は、周回前はGOES-Kと命名されていたが、2009年12月2日に退役し、墓場軌道に乗せられた。軌道維持に必要な燃料が残っていなかったためである。^[28]

GOES-11は、周回前にGOES-Lと命名されていたが、2011年12月6日に部分的な故障を起こした。2011年12月16日に廃止され、墓場軌道に打ち上げられた。

GOES-12は、軌道に乗る前はGOES-Mと命名されていたが、2013年8月16日に退役し、墓場軌道に打ち上げられた。^[29]

GOES-13は、周回前はGOES-Nと命名されていたが、2018年1月3日に退役し、保管軌道に乗せられた。米国宇宙軍に移管され、EWS-G1という新しい名前で61.5ºEに配備された。インド洋の監視を3年間続けた後、EWS-G1は2023年10月31日に退役し、EWS-G2（旧GOES-15）が引き継いだ。

GOES-15は、周回前はGOES-Pと命名され、2010年3月4日に打ち上げられた。^{[17] [18]} 2011年から2018年まで、太平洋上の135°WのGOES-Westの位置を占めていた。^[19] 2018年10月29日から128°Wまで東に移動し、2018年12月10日にGOES-Westの位置を引き継いだGOES-17が到着できるようにした。^[20] GOES-15はしばらくの間GOES-17と連携して運用されていたが、2020年初頭に退役し、駐機軌道に移動された。^{[21] [22]} GOES-15は、ハードウェアの問題によりGOES-17のセンサー機能のギャップを埋めるために、2020年8月に一時的に運用状態に戻された。 GOES-13と同様に、GOES-15もその後米国宇宙軍に移管され、EWS-G2と改名され、2030年頃までインド洋を監視することとなった。

• 
  GOES-11 と GOES-12 の活動時のカバー範囲マップ (2007 年)。
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  GOES-12 可視光画像。
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  GOES-12の水蒸気画像。

地球から 35,790 キロメートル (22,240 マイル) 上空の静止軌道で動作するように設計されたGOES 宇宙船は、米国本土、太平洋と大西洋、中央アメリカ、南アメリカ、およびカナダ南部を継続的に監視します。3 軸のボディ安定化設計により、センサーは地球を「見つめる」ことができ、これにより雲をより頻繁に撮影し、地球の表面温度と水蒸気場を監視し、大気の垂直方向の熱と蒸気の構造を測定できます。大気現象の進展を追跡できるため、激しい局地的な嵐や熱帯低気圧などの気象現象をリアルタイムでカバーできます。この機能の重要性は、ハリケーンヒューゴ(1989 年) とアンドリュー(1992 年)の際に実証されました。

GOES 宇宙船は運用サービスも強化し、大気科学研究、数値気象予測モデル、環境センサーの設計と開発に対するサポートも向上させます。

衛星データはLバンドで放送され、バージニア州ワロップス島にあるNOAAコマンドおよびデータ収集地上局^{[30]で受信され、そこからユーザーに配信されます。さらに、小型の}アンテナを使用して、特別なソフトウェアでデータを処理することで、誰でも衛星から直接データを受信できます。 ^[31]

GOES 衛星は、メリーランド州スーツランドの衛星運用制御センターから制御されています。悪天候やその他の事象が発生した場合、NWS やその他の機関から要求されたカバレッジを提供するために、通常のスケジュールが変更されることがあります。

GOES-12 以降は、太陽 X 線撮像装置 (SXI) や宇宙環境監視 (SEM) 機器用のプラットフォームも提供しています。

SXI は、宇宙環境サービス センター (SESC) のミッションをサポートするために、大規模な太陽構造を高頻度で監視します。ただし、GOES-13 の SXI ユニットは、2006 年に太陽フレアによって損傷を受けました。SESC は、国の「宇宙天気」サービスとして、さまざまな太陽地球データを受信、監視、および解釈します。また、太陽フレアや地磁気嵐などの特別なイベントに関するレポート、警告、および予報を発行します。この情報は、軍用および民間の電波および衛星通信およびナビゲーション システムの運用にとって重要です。この情報は、電力ネットワーク、地球物理学の探検家、宇宙ステーションの宇宙飛行士、高高度飛行士、および科学研究者のミッションにとっても重要です。

SEM は、太陽が地球近傍の太陽地球電磁環境に与える影響を測定し、SESC にリアルタイムのデータを提供します。

GOES 衛星の主なミッションは、主要なペイロード機器であるイメージャーとサウンダによって実行されます。イメージャーは、地球の表面と大気からの赤外線放射エネルギーと可視反射太陽エネルギーを感知するマルチチャンネル機器です。サウンダは、垂直大気温度と湿度プロファイル、地表と雲頂温度、オゾン分布のデータを提供します。

GOESは、地上ベースの気象プラットフォーム衛星データ収集および中継サービスであるデータ収集システムも提供しています。 ^{[33]宇宙船に搭載されている他の機器には、}磁力計、X線センサー、高エネルギー陽子およびアルファ粒子検出器、および高エネルギー粒子センサー で構成されるSEMセットがあります。

GOES-N シリーズ (GOES-13 から GOES-15) の宇宙船にも、太陽に向けた極端紫外線センサーが搭載されています。

さらに、GOES衛星には、米国空軍救助調整センターによる捜索救助活動中に使用される緊急位置指示無線ビーコンと緊急ロケーター送信ビーコンからデータを収集する捜索救助中継装置が搭載されています。

GOES-Rシリーズに提案された機器パッケージには、当初以下のものが含まれていました。^{[34] [35]}

• アドバンスト ベースライン イメージャー (ABI)
• ハイパースペクトル環境スイート (HES)
• 宇宙環境インサイチュスイート（SEISS）には、2つの磁気圏粒子センサー（MPS-HIとMPS-LO）、高エネルギー重イオンセンサー、太陽および銀河陽子センサーが含まれています。
• 太陽画像スイートには、太陽紫外線イメージャー (SUVI)、太陽X線センサー (XRS)、極端紫外線センサー (EUVS) が含まれます。
• 静止雷マッピング装置(GLM)
• 磁力計

2006 年 9 月に HES はキャンセルされました。

GOES 衛星は、打ち上げられる前には文字 (A、B、C など) で指定されます。GOES 衛星が打ち上げに成功すると、番号 (1、2、3 など) で再指定されます。したがって、GOES-A から GOES-F は GOES-1 から GOES-6 になりました。GOES -G は打ち上げに失敗したため、番号は付けられませんでした。GOES-H から GOES-R は GOES-7 から GOES-16 になりました (製造されなかった GOES-Q は除きます)。

運用が開始されると、衛星が使用するさまざまな場所には、カバーする地域に対応する名前が付けられます。これらは、それぞれ米国の東半分と西半分を監視するGOES-EastとGOES-Westです。GOES-EastはGOES-16によって占められており、^[36] GOES-WestはGOES-17によって占められています。-East / -Westの指定は、衛星の番号指定よりも頻繁に使用されます。GOES-IO（インド洋）は、2020年5月初旬に発表された新しい指定であり、現在はGOES-13（DOD-1）によって占められています。^[37]

南米専用のカバー範囲を提供するための GOES-South という位置もあった。GOES-R シリーズが運用される前は、この大陸専用の衛星がない限り、南米の画像は 30 分ごとではなく 3 時間ごとに更新されていた。^[38] GOES-South 局は通常、北米での運用が新しい衛星に引き継がれた古い衛星に割り当てられていた。たとえば、GOES-10 は、GOES-West 局で GOES-11 に置き換えられた後、GOES-West の位置から GOES-South に移動された。GOES-10 が 2009 年 12 月 1 日に廃止されたとき、GOES-South は GOES-12 に引き継がれた。2013 年 8 月 16 日に GOES-12 が引退して以来、GOES-South 局は空いている。GOES-16 の登場により、専用の GOES-South 衛星は不要になった。 2019年現在、衛星は10分ごとにフルディスク画像を生成します。

2006年9月、NOAAはコスト超過の懸念から、GOES-R衛星の計画数を4基から2基に削減した。計画されていた納入スケジュールもコスト削減のため延期された。このシリーズの予想コストは76億9000万ドルで、以前の70億ドルの見積もりから6億7000万ドル増加した。^[39]

衛星の建造と磁力計、SUVI、GLMの製造の契約はロッキード・マーティン社に授与された。この契約に対して落札に失敗したボーイング社が異議を申し立てたが^[40]、その後この異議は却下された。

ABI装置はL3Harris社（旧ITT Exelis社）によって納入された。^[41] SEISSはAssurance Technology Corporation社によって納入された。

XRSとEUVSは、コロラド大学大気宇宙物理学研究所によって提供された極端紫外線およびX線放射センサー（EXIS）に統合されています。^[42]

データ処理を含む地上システムの契約は、ボーイング、大気環境研究（AER）、ハネウェル、カー・アストロノーティクス、ワイル・ラボラトリーズ、アレスへの下請け契約を含め、 L3ハリスの気象システム部門が率いるチームに授与された。^[43]

GOES宇宙船は、ボーイング（GOES-Dから-HとGOES-Nから-P）とスペースシステムズ/ロラール（GOES-Aから-CとGOES-Iから-M）によって製造された。GOES-Iシリーズ（IM）とGOES-Nシリーズ（NP）は、それぞれ「GOES I-Mデータブック」と「GOES-Nシリーズデータブック」に文書化されている。GOES-Rシリーズはロッキード・マーティンによって製造され、シリーズの最初と2番目のGOES-16と-17は2019年初頭に運用開始が宣言された。^[44] GOES-17の機器故障に伴い、2023年1月にGOES-18に置き換えられ、前者はバックアップとして機能するために運用停止となった。^[45]

ボーイング社は、GOES-O または GOES-P が良好な作動状態で軌道上に運ばれなかった場合のみ、GOES-Q を製造し、打ち上げていたはずである。

• GOES-1、1975年10月16日に打ち上げられ、1985年3月7日に廃止された。
• GOES-2は1977年6月16日に打ち上げられ、2001年5月5日に退役した。その前には南極の通信衛星ピースサットが打ち上げられた。
• GOES-3は1978年6月16日に打ち上げられ、2016年6月29日に退役した。その前には南極の通信衛星ピースサットが打ち上げられた。
• GOES-4、1980年9月9日に打ち上げられ、1988年10月9日に廃止された。
• GOES-5、1981年5月22日に打ち上げられ、1990年7月18日に廃止された。
• GOES-6、1983年4月28日に打ち上げられ、1992年5月19日に廃止された。
• 1986年5月3日に打ち上げられたGOES-Gは軌道投入に失敗した。
• GOES-7は1987年2月26日に打ち上げられ、2012年4月12日に退役した。その前にはピースサット用の通信衛星^{[46]が打ち上げられた。}
• GOES-8、1994年4月13日に打ち上げられ、2004年5月5日に廃止された。
• GOES-9、1995年5月23日に打ち上げられ、2007年6月15日に廃止された。
• GOES-10、1997年4月25日に打ち上げられ、2009年12月2日に退役^[47]
• GOES-11、2000年5月3日に打ち上げられ、2011年12月16日に廃止された。
• GOES-12は2001年7月23日に打ち上げられ、2013年8月16日に退役したが、それまでは南米をカバーしていた^[48]
• GOES-13は2006年5月24日に打ち上げられ、2023年10月31日に退役したが、それまでは米国宇宙軍によってインド洋でEWS-G1として使用されていた。
• GOES-14は2009年6月27日に打ち上げられ、西経105度に位置し待機中である。
• GOES-15は2010年3月4日に打ち上げられ、2018年後半に退役し、2020年からGOES-17と連携して使用され、その後2023年11月からEWS-G2としてインド洋で運用されている^[49]
• GOES-16は2016年11月19日に打ち上げられ、2017年12月18日からGOES-Eastとして運用されている^[50]
• GOES-17は2018年3月1日に打ち上げられ、^[51] 2019年2月12日から2023年1月3日までGOES-Westとして運用され、待機中^[52]
• GOES-18、2022年3月1日に打ち上げられ、2023年1月3日からGOES-Westとして運用開始^[45]
• GOES-U、2024年6月25日に打ち上げ。就役後はGOES Eastとなる。^[53]

• 静止軌道拡張観測（GeoXO）
• アプリケーション技術衛星
• 多機能輸送衛星
• 極域運用環境衛星
• リモートセンシング
• 地球多色画像カメラ

Lombardi, Michael A.; Hanson, D. Wayne (2005 年 3 月～ 4月)。「GOES タイム コード サービス、1974 ～ 2004: 回顧」。国立標準技術研究所の研究ジャーナル。110 (2) : 79  ～96。doi :10.6028/ jres.110.008。PMC 4847573。PMID 27308105。 

この記事には、アメリカ航空宇宙局 のウェブサイトまたは文書からのパブリック ドメインの資料が組み込まれています。

• 国立気象局の衛星画像（現在の画像に加え、3、6​​、12、24 時間のループ画像）
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• GOES 向けの LM/SAIC/IBM パートナーシップを発表
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