共同極衛星システム

共同極軌道衛星システム（JPSS）は、米国の最新世代の極軌道非静止環境衛星です。JPSSは、予報用の数値気象予測モデルで使用される地球環境データと、気候監視に使用される科学データを提供します。JPSSは、商務省の機関である米国海洋大気庁（NOAA）の使命の達成に役立ちます。JPSSから取得されるデータと画像により、気候や気象イベントに関する一般向けの警告と予報の適時性と正確性が向上し、人命や財産の潜在的な損失が軽減され、国家経済が促進されます。JPSSは、JPSSの運用を担当する米国海洋大気庁（NOAA）のために、米国航空宇宙局（NASA）によって開発されています。JPSS衛星群には、3～5基の衛星が計画されています。JPSS衛星は、JPSS-Common Ground System（JPSS-CGS）によって飛行され、JPSSからの科学データが処理されます。

JPSSの最初の衛星は、 2011年10月28日に打ち上げられたスオミNPP衛星です。その後、2010年に契約が締結された当初の予想より3年遅れて、2017年11月18日にJPSS-1が打ち上げられました。^{[1] 2017年11月21日、最終軌道に到達した後、JPSS-1は}NOAA-20に改名されました。^[2]3番目の衛星は2022年11月10日に打ち上げられており^[3]、さらに2つの衛星の打ち上げが予定されています。^[4]^[5]

さらに、2013 年 11 月 19 日に米国空軍宇宙試験プログラム衛星 3 号 (STPSat-3) で打ち上げられた TSI 校正転送実験も JPSS の一部です。

歴史

米国には、1960年代に始まった2つの主要な極軌道衛星プログラムがある。NOAAのPOES（極軌道運用環境衛星）シリーズとUSAFのDMSP（国防気象衛星プログラム）。^{[6] JPSSは}、国家極軌道環境衛星システム（NPOESS）プログラムの再編解散に続いて、2010年2月にホワイトハウスによって創設された^[7]。NPOESSプログラムの元の衛星軌道コンセプトは、2つのスポンサー機関に分割されており、NOAAは午後の軌道の責任を負い、午前の軌道からの環境測定値は国防気象衛星システム（DWSS）から取得することになっていた。DWSSは2012年4月にキャンセルされた。軍は、気象システム後続衛星が運用されるまで、空軍国防気象衛星プログラム（DMSP）の衛星群に依存し続ける。

独立レビューチーム（IRT）は、JPSSを含むNOAAの衛星事業全体の独立した評価を行うために任命されました。その結果は2012年に発表されました。^[8]

目的

統合極地衛星システムから得られるデータ画像により、気候、天気、自然災害の予測などの公共警報の適時性と正確性が向上し、人命や財産の潜在的な損失が軽減され、国家経済の発展につながります。

JPSS は、NOAA が管理する現在の極軌道運用環境衛星 (POES)と、POES および国防気象衛星プログラム (DMSP)の地上処理コンポーネントに代わるものです。極軌道からの運用環境要件は、2011 年 10 月 28 日に開始されたNPOESS 準備プロジェクト (NPP) (現在は Suomi National Polar-orbiting Partnership、Suomi NPP、または S-NPP と呼ばれています) によっても満たされます。

JPSS システムのデータは、米国の地球観測システム (GEOSS)への取り組みを支援するため、米国政府によって国内外のユーザーに無料で提供されるものとする。

楽器

JPSS 衛星は、地球の陸地、海洋、大気、地球近傍空間の気象、海洋学、気候、太陽地球物理学の観測データを収集するために設計された一連のセンサーを搭載します。

JPSSセンサー/計測器: ^[4]

可視赤外線イメージング放射計スイート(VIIRS): 高解像度で地球全体の陸地、海洋、大気の可視・赤外線観測を行う。アクアおよびテラ地球観測システム衛星に搭載されたMODIS機器から開発されたこの装置は、NOAA衛星に搭載されていたAVHRR放射計よりも大幅に優れた性能を備えている。^[9]
クロストラック赤外線サウンダ (CrIS): 高解像度の3次元温度、圧力、湿度プロファイルを作成します。これらのプロファイルは天気予報モデルを強化するために使用され、短期および長期の天気予報に役立ちます。より長い時間スケールでは、エルニーニョやラニーニャなどの気候現象の理解を深めるのに役立ちます。これは画期的なパフォーマンスを備えたまったく新しい機器です。^{[10] CrISは、NOAAの従来の赤外線サウンダーである高解像度赤外線サウンダー（HIRS）を大幅に強化したもので、}赤外線大気サウンディング干渉計（IASI）に対応することを目的としています。
先端技術マイクロ波サウンダ(ATMS): 22チャンネルのクロストラックスキャナーは、民間の気象予報に必要な大気温度と湿度のプロファイルを取得するために必要な観測と、気候監視の目的でこれらの測定の継続性を提供します。これは、以前のNOAAおよびNASA衛星に搭載されていたAMSUおよびMHS機器の軽量版であり、新しい性能機能はありません。^[11]
オゾンマッピングおよびプロファイラースイート(OMPS): OMPSは、3つのハイパースペクトル機器からなる先進的なスイートであり、25年以上に及ぶオゾン全量およびオゾンプロファイルの記録を拡張します。これらの記録は、オゾン層の健全性を追跡するために、オゾン評価研究者や政策立案者によって使用されています。OMPSデータ製品の垂直解像度が向上したため、対流圏付近のオゾン破壊に関与する複雑な化学反応をより適切にテストおよび監視できます。OMPS製品は、雲の予測と組み合わせると、より正確な紫外線指数の予測にも役立ちます。^[12] OMPSは、1970年にニンバス4衛星で始まり、太陽後方散乱紫外線（SBUVおよびSBUV / 2）、オゾン全量マッピング分光計（TOMS）、オゾン監視装置（OMI）などのさまざまなNASA、NOAA、および国際衛星に搭載されて以来、オゾンの宇宙搭載測定の長い伝統を引き継いでいます。これらの機器は 30 年以上にわたって稼働しており、オゾンの全球分布に関する非常に詳細かつ重要な長期記録を提供してきました。
雲と地球の放射エネルギーシステム(CERES): 大気圏上部から地球表面までの太陽光反射と地球放射の両方を感知します。雲の特性は、VIIRSなどの他のJPSS機器による同時測定によって決定され、地球規模の気候変動における雲とエネルギー循環の役割をより深く理解することにつながります。^[13]
放射線予算計(RBI): 地球から放射される反射太陽光と熱放射を測定する。JPSS-2からJPSS-4で打ち上げられる予定だったRBIの測定は、地球放射収支実験で開始され、1998年から2017年の間に打ち上げられた7つのCERES機器で継続された記録を継続するはずだった。 ^{[更新が必要]}。このプロジェクトは2018年1月26日に中止された。NASAは、技術、コスト、スケジュールの問題と、予想されるRBIコストの増加が他のプログラムに与える影響を理由に挙げた。^[14]
総太陽放射照度（TSI）較正転送実験（TCTE）: TCTE は太陽のエネルギー出力を測定する装置です。米国空軍宇宙試験計画衛星 3 号 (STPSat-3) に搭載され、2013 年 11 月 19 日にバージニア州ワロップス島の NASA ワロップス飛行施設から打ち上げられました。JPSS はこの相乗りの機会を利用して、低コストで TSI 観測の継続性を維持する手段を提供することができました。
リベラ: CERESの後継機で、ローマの農業の女神ケレスの娘リベラにちなんで名付けられました。地球の放射収支を観測し、地球の大気圏に入る太陽放射と、吸収、反射、放出される量を分析します。これは、地球が温暖化しているか、冷えているか、バランスが取れているかを判断するために重要です。リベラは、太陽放射バランスの40年間のデータ記録を維持するのに役立ちます。^[15]

オペレーション

JPSS の地上通信および処理システムは、JPSS 共通地上システム (JPSS CGS) として知られ、コマンド、コントロール、および通信セグメント (C3S) とインターフェイスデータ処理セグメント (IDPS) で構成されています。どちらもRaytheon Intelligence and Information Systems (IIS)によって開発されました。IDPS は JPSS 衛星データを処理して、環境データ製品 (別名、環境データレコードまたは EDR) を米国政府が運営する NOAA およびDoD処理センターに提供します。IDPS は NPP から EDR を処理しており、JPSS およびWSF-Mシステムの寿命中は引き続き処理する予定です。

C3S は、宇宙および地上資産の制御とステータスから、宇宙セグメント (SS) から IDPS への処理のためのタイムリーで高品質なデータの配信の保証まで、JPSS (および場合によっては WSF-M) ミッション全体の管理を担当します。さらに、C3S は、衛星と処理場所の間でミッション、テレメトリ、およびコマンドデータを収集および転送するために必要な、世界中に分散された地上資産を提供します。

JPSS 共通地上システム (CGS) は、NOAA-NASA 民間極地環境衛星プログラム、NPOESS 準備プロジェクト (NPP)、および空軍の防衛気象衛星システム (DWSS) 地上システムを単一の共通システムに統合し、極軌道からの米国およびパートナーの国際環境監視衛星のニーズを満たします。

衛星

現在運用中の衛星はNOAA-20とNOAA-21の 2 つで、これらは JPSS の一部として設計されましたが、このプログラムに関連する衛星は他に 2 つあります。

スオミ国立極軌道パートナーシップ

スオミ国家極軌道パートナーシップ（スオミNPP）は、以前は国家極軌道運用環境衛星システム（NPOESS）準備プロジェクト（NPP）およびNPPブリッジとして知られていましたが、NOAA-20とほぼ同じ設計であり、いくつかの地上システムを共有していますが、JPSSの一部として設計されたものではありません。もともと概念実証衛星として提案され、現在はNOAAと国防総省の運用をサポートしています。スオミNPPは、2011年10月28日午前9時48分（GMT）にカリフォルニア州のヴァンデンバーグ空軍基地から打ち上げられました。 ^[16]^[17]これは、NOAA-20に搭載されているJPSS地上システムと主要センサーの初の飛行中の使用であり、リスク低減とJPSSプログラムの初期飛行の機会の両方として機能しました。

総太陽放射照度較正転送実験

また、 2013年11月19日にアメリカ空軍宇宙試験計画衛星3号（STPSat-3 ）に搭載されて打ち上げられた全太陽放射照度（TSI）較正転送実験は、 JPSSシステムによる実験用ペイロードです。太陽のエネルギー出力を測定する機器であり、TSI観測の継続性を維持する方法として相乗りの機会として打ち上げられました。

JPSS-1 / NOAA-20

NOAA-20（JPSS-1）は2017年11月18日に打ち上げられました。NOAA-20には、（1）VIIRS、（2）CrIS、（3）ATMS、（4）OMPS-N、（5）CERESなどの機器が搭載されています。^[4]

JPSS-2 / NOAA-21

NOAA-21（JPSS-2）は2022年11月10日に打ち上げられました。NOAA-21には、（1）VIIRS、（2）CrIS、（3）ATMS、（4）OMPS-Nの機器が搭載されています。^[4]

JPSS-4

JPSS-4は2027年に打ち上げられる予定です。^[18] JPSS-4は、(1)VIIRS、(2)CrIS、(3)ATMS、(4)OMPS-N、(5)Liberaの最新版を搭載します。

JPSS-3

JPSS-3は2032年に打ち上げられる予定である。^[18] JPSS-4と同様に、JPSS-3は(1)VIIRS、(2)CrIS、(3)ATMS、(4)OMPS-Nの最新版を搭載する。

主要請負業者

ボールエアロスペース

コロラド州ボルダーのボール・エアロスペース・アンド・テクノロジーズ社（BATC）は、JPSS-1衛星^[19]とJPSSプログラムおよびNPPのオゾン計器（OMPS）^{[20]の両方の宇宙船請負業者です。}

ノースロップ・グラマン

JPSS-2宇宙船の製造にはバージニア州ダレスのノースロップ・グラマン・イノベーション・システムズが選ばれた。 ^[19]

カリフォルニア州アズサのノースロップ・グラマン・エアロスペース・システムズ（NGAS）は、かつて原子力発電所のミッションで使用されたレガシー機器である先端技術マイクロ波サウンダ（ATMS）の開発・製造会社です。^[21]

カリフォルニア州レドンドビーチのノースロップ・グラマン・エアロスペース・システムズ（NGAS）は、NASAの地球観測システム（EOS）衛星に搭載されていたレガシー機器である雲と地球の放射エネルギーシステム（CERES）の開発・製造会社です。^[22]

レイセオン社

コロラド州オーロラのレイセオンインテリジェンスアンドインフォメーションシステムズ (IIS)は、JPSS 共通地上システム (CGS) の主契約者であり、NPP 宇宙船の運用に必要な主要コンポーネントが納入されています。インターフェースデータ処理システム (IDPS) は、気象センターと呼ばれる 2 つの米国政府処理施設に設置されています。

カリフォルニア州エルセグンドのレイセオン宇宙航空システムズ（SAS）は、可視赤外線イメージング放射計スイート（VIIRS）の開発・製造会社です。^[23]

L3ハリス

L3ハリス・テクノロジーズ・インディアナ支社フォートウェインは、第1次および第2次統合極軌道衛星システム（JPSS-1およびJPSS-2）に搭載予定のクロストラック赤外線サウンダ（CrIS）機器の開発・製造会社です。^[24]

参考文献

^ 「Joint Polar Satellite System Launch News」2017年11月16日。 2017年11月17日閲覧。
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さらに読む

国立環境衛星データおよび情報サービス - 共同極衛星システム (アーカイブ)
Heckmann, Gary (2011-01-26). 「配備された NPP-JPSS-DWSS 共通地上システムの特徴」。アメリカ気象学会。2016年 12 月 18 日閲覧。
http://www.ll.mit.edu/publications/journal/pdf/vol18_no2/18_2_4_Fischer.pdf
[1]
https://web.archive.org/web/20110725062022/http://www.oso.noaa.gov/history/future-polar.htm

外部リンク

レイセオン社: 共同極衛星システム (JPSS)
国立環境衛星データ情報サービス (NESDIS)
NASA ゴダード宇宙飛行センター: NPOESS 準備プロジェクト
NASA NPP と地球システム (Youtube ビデオへのリンク)
チーフエンジニアのロブ・バルトルムがNPOESS宇宙船の性能について語る（YouTube動画）

[1] 「Joint Polar Satellite System Launch News」2017年11月16日。 2017年11月17日閲覧。

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