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MetOp（気象運用衛星）は、欧州宇宙機関（ESA）が開発し、欧州気象衛星開発機構（EUMETSAT）が運用する3機の極軌道気象衛星シリーズです。 [ 1 ]これらの衛星は、 EUMETSAT極軌道システム（EPS）全体の宇宙セグメントコンポーネントを構成しており、EPSはEUMETSAT / NOAA初期共同極軌道システム（IJPS）の欧州側です。衛星には、11個の科学機器と、 Cospas-Sarsat捜索救助サービスをサポートする2個の機器からなるペイロードが搭載されています。MetOpとNOAA極軌道運用環境衛星（POES）間のデータ連続性を確保するために、両方の衛星群にいくつかの機器が搭載されています。
2006年10月19日に打ち上げられたMetOp-Aは、運用気象学に使用されるヨーロッパ初の極軌道衛星でした。[ 2 ]数値天気予報のためのデータを提供するという主な任務に関して、研究によると、MetOp-Aのデータは、24時間予報の誤差を減らす上で、どの衛星プラットフォームよりも大きな影響を与え、すべてのデータソースにおける世界的な予報誤差の削減への総影響の約25%を占めていることが示されています。[ 3 ] 2023年の報告書では、この推定値を更新し、主要なMetOp衛星は、FSOI指標において、2011年以降、相対的に24.5%から11.15%に減少したと述べています。[ 4 ]
3つの衛星は当初、順次運用される予定でしたが、MetOp-AとMetOp-B衛星の性能が良好だったため、3つの衛星すべてが運用される期間がありました。EUMETSATは2021年11月にMetOp-Aの軌道を下げ、衛星を廃止しました[ 5 ]。
MetOp衛星の後継機はMetOp-SGである。最初のMetOp SG-A1衛星は、2025年8月13日2:37 CEST（現地時間8月12日21:37）にギアナ宇宙センターから打ち上げられた。[ 6 ]
MetOp衛星には以下の機器[ 7 ]が搭載されています。
米国がIJPSに提供する以下の観測機器は、NPOES衛星に共通して搭載されています。
以下の観測機器は、MetOp衛星にのみ搭載されています。
MetOpは、欧州宇宙機関（ESA）と欧州気象衛星開発機構（EUMETSAT）の共同事業として開発されました。気象予報における数値気象予報（NWP）の重要性の高まりを認識し、MetOpは高解像度の全球大気温度・湿度構造をNWPモデルに提供するための様々な観測機器を備えて設計されました。MetOpのデータは、大気化学や気候記録のための長期データセットの提供にも活用されています。
MetOp衛星はモジュール構造を採用しており、サービスモジュール、ペイロードモジュール、および一連の観測機器から構成されている。
SPOTの旧型サービスモジュールは、電力供給（太陽電池アレイと日食用の5つのバッテリーによる）、姿勢および軌道制御、熱制御、追跡・テレメトリ・コマンド（TT&C）機能を提供する。Envisatの旧型ペイロードモジュールは、観測機器への共通のコマンドおよび制御バスと電源バス、科学データの取得および送信機能を提供する。
これらの観測機器群は、欧州宇宙機関の欧州リモートセンシング衛星ERS/ Envisatに搭載された先行機器をベースとしたものが多く、あるいはNOAAの極軌道衛星TIROSシリーズ向けに開発された完全再利用型の機器である。
捜索救助衛星（SARSAT）は専用の送信機を備えた純粋なローカルミッションであるが、MetOp機器からのすべてのデータはペイロードモジュールによってフォーマットおよび多重化され、後でXバンドアンテナを介して送信するためにソリッドステートレコーダーに保存されるか、または高度高解像度画像伝送（AHRPT）Lバンドアンテナを介してローカルユーザーに直接送信される。
主要なコマンドおよびデータ取得（CDA）ヘッドは、ノルウェーのスバールバル衛星基地に設置されています。この基地は高緯度にあるため、各衛星のソリッドステートレコーダーに保存されているグローバルデータを、軌道ごとに1回、Xバンド経由でダンプすることができます。各MetOp衛星は、軌道ごとに約2GBの生データを生成します。さらに、製品の適時性を向上させるため、運用中の衛星の1つは、南極のマクマード基地上空で軌道降下中にデータをダンプします。その後、データは地上局からドイツのダルムシュタットにあるEUMETSAT本部へ少しずつ送られ、そこで処理、保存され、さまざまな機関や組織に配信されます。その際の遅延時間は、マクマード地上局を経由しない場合で約2時間、スバールバル地上局を経由する場合で約1時間です。
AHRPTは、協力機関が提供する地上受信機ネットワークを介して、リアルタイムの直接読み出しによるローカルミッションを提供するために使用されます。これらのステーションからのデータはEUMETSATにも送信され、約30分の遅延で地域サービスとして再配信されます。AHRPTハードウェアの放射線感受性のため、MetOp-A AHRPTは極地や南大西洋異常帯では運用されませんでした。
MetOpのコマンドおよびコントロールは、ドイツのダルムシュタットにあるEUMETSAT本部のEPSコントロールルームから行われます。コントロールセンターは、Sバンド測距およびドップラー測定（軌道決定用）、リアルタイムのハウスキーピングテレメトリの取得、およびテレコマンドのアップリンクに使用されるスバールバル諸島のCDAに接続されています。北緯約78度に位置するスバールバル諸島のCDAは、各軌道でTT&Cカバレッジを提供します。ルーチン運用のコマンドは通常、各CDAコンタクトで、機上での実行の約36時間前にアップリンクされます。軌道決定は、大気観測用GNSS受信機（GRAS）機器からのデータを使用して実行することもできます。独立したバックアップコントロールセンターは、スペインのマドリード近郊にある国立航空宇宙技術研究所にも設置されています。
MetOp衛星とNOAA衛星は、いずれも共通の主要観測機器を搭載しています。さらに、MetOp衛星には、大気温度と湿度をかつてない精度で測定する欧州製の新しい観測機器に加え、大気中のオゾンやその他の微量ガスのプロファイルも測定する機器が搭載されています。海洋上の風速と風向も測定されます。これらの新しい観測機器は、数値気象予報の精度向上に必要な、迅速かつ正確なグローバルデータへの高まるニーズに応えるものと期待されています。これは、より信頼性の高い気象予報の作成、そして長期的には気候変動のより正確な監視に役立つことを目的としています。
気象観測用途に加え、陸上および海洋表面の画像を提供するほか、遭難した船舶や航空機を支援するための捜索救助機器も搭載する。また、ブイやその他のデータ収集装置と接続するデータ中継システムも備えている。
欧州初の運用中の極軌道気象衛星であるMetOp-Aは、6回の試みの末、 2006年10月19日にカザフスタンのバイコヌール宇宙基地からソユーズSTフレガートロケットを使用して打ち上げに成功した。軌道上での重量が4000kg強、寸法が17.6×6.5×5.2メートルのMetOpは、 2002年に打ち上げられたEnvisatに次いで、欧州で2番目に大きな地球観測衛星である。[ 8 ]
衛星からの最初の信号は、2006 年 10 月 20 日 18 時 35 分 BST に受信され、衛星が太陽電池パネルを展開した状態で名目上正しい軌道にあることが確認されました。衛星の制御は、欧州宇宙運用センター(ESOC - ESA の一部) が担当し、衛星の最終位置決め、すべてのアンテナの展開、必要な軌道制御操作後の衛星の最終的な再構成を行う責任がありました。衛星は 2006 年 10 月 22 日に EUMETSAT の運用に引き渡されました。最初の画像は 2006 年 10 月 25 日 08 時 00 分 UTC に受信されました[ 9 ] -スカンジナビアと東ヨーロッパの可視光画像- しかし、運用開始が宣言されるまで、衛星とその機器ペイロードの検証と校正に 6 か月かかりました。その前に、気象庁はデータを受信し、テストを開始し、運用中の数値気象予報実行への入力として使用しました。
MetOp-Aは2007年5月中旬に完全運用状態になったと宣言され、11の科学機器の全データが運用ベースでユーザーに利用可能になった[ 10 ]。
MetOp-Bは2013年4月に完全運用状態にあると宣言され、MetOp-Aに代わって「EUMETSATの主要な運用SSO気象衛星」となることが発表された。[ 11 ]
MetOp-Cは2016年末に打ち上げ予定だったが[ 12 ] 、 2017年に延期され[ 13 ]、2018年11月7日に打ち上げに成功した。
MetOp-AとMetOp-Bの軌道上での運用期間が予想より長かったため、MetOp-A、MetOp-B、そして最終的にはMetOp-Cの運用終了まで、3機のMetOp衛星すべてが同時に運用されました。MetOp衛星の運用上の役割は、MetOp第2世代衛星に引き継がれます。EUMETSATは2021年11月にMetOp-Aの軌道離脱を開始しました[ 14 ]。
MetOp-Aによる最初の大気観測データは、衛星に搭載された走査型分光計である全球オゾンモニタリング実験2（GOME-2）によって提供されました。ドイツ航空宇宙センター（DLR ）が設計し、 SELEX GalileoがERS-2のGOME（1995）の後継機として開発したGOME-2は、地球のほとんどの領域をカバーし、大気オゾン、地表紫外線の分布、二酸化窒素（NO 2）の量を測定しました。 [ 15 ]さらに、 GOME-2装置を使用すると、総一次生産の指標となる太陽光誘起クロロフィル蛍光を観測できます。[ 16 ] [ 17 ] GOME-2装置は、IJPSの一部であるNOAA-18およびNOAA-19衛星のSBUV/2オゾン装置からのデータを補完する、オゾン観測の2番目のソースを提供します。[ 18 ]
MetOpに搭載されている最も重要な観測機器の一つが、赤外線大気観測干渉計（IASI）です。これは現在軌道上にある赤外線観測干渉計の中で最も高精度なものです。IASIは8461チャンネルで赤外線（3.7～15.5μm）の大気を観測し、高度1kmごとの各断面において、気温を1℃以内、相対湿度を10%以内の精度で 測定します。地球表面は1日に2回観測されます。IASI単独で、MetOpの全データの半分を生成しています。
MetOp-AとMetOp-Bはそれぞれ2006年10月19日と2012年9月17日にバイコヌール宇宙基地から打ち上げられ[ 19 ] 、MetOp-Cは2018年11月7日にギアナ宇宙センターのクールー宇宙港にあるギアナ宇宙センターから打ち上げられた[ 20 ]。
当初は、後続の MetOp 衛星を約 5 年間隔で打ち上げ、それぞれを 5 年間運用する予定であったため、一度に運用される衛星は 1 つだけとなる予定でした。しかし、MetOp-A および MetOp-B 衛星の良好な性能に基づき、EUMETSAT理事会は EPS プログラムを少なくとも 2027 年まで延長することに合意しました。 [ 21 ] MetOp-A は 2021 年 11 月 30 日まで運用され、MetOp-B および MetOp-C についても同様の延長が予定されています。
MetOp-A の最後の軌道面外マヌーバは 2016 年 8 月に実施され、MetOp-A に搭載されている残りの燃料のほぼすべては、ISO 24113 宇宙デブリ軽減ガイドラインに従って、25 年以内に減衰して再突入を引き起こす軌道に MetOp-A を投入するために必要な、寿命末期の廃棄作業に充てられました。[ 22 ] 2022 年末には、同じ燃料備蓄プロセスが MetOp-B にも適用されました。運用フェーズ中の燃料消費の大部分は、軌道傾斜角のドリフトを補償し、平均昇交点地方時 (LTAN) が21:30 の太陽同期軌道(SSO) を維持するために必要であり、プラットフォームはドリフトする LTAN で少なくとも 5 年間は生存できると推定されています。[ 23 ]これらの使用済み衛星の廃棄作業は当初計画されていませんでしたが、イリジウム・コスモス衝突と風雲1C対衛星実験により低地球軌道（LEO）の宇宙ゴミ状況が著しく悪化したため、必要であると見なされています。
MetOp-Cの打ち上げ前は、MetOp-AとMetOp-Bは、約半周離れた同一平面上の軌道で運用されていました。MetOp-Cの打ち上げにより、当初は3つのMetOp衛星は、MetOp-AがLTANで漂流しているものの、約3分の1の軌道で同じ軌道を共有していました。しかし、2020年の夏以降、MetOp-CはMetOp-Bから約半周離れた位置に移動され、MetOp-Aは廃棄に備えて他のMetOp衛星の間に保持されました。MetOp-BとMetOp-Cの高速画像伝送（HRPT）は、リアルタイムデータを継続的に送信します。
MetOp-Aは、燃料タンクをほぼ空にするために23回の遠地点マヌーバを実行して軌道を下げ、25年以内に地球の大気圏に再突入すると予想されています。MetOp-Aは2021年11月30日に運用を終了し、その後はMetOp-BとCのみが約180度離れた位相で残っています。LTANドリフトのため、MetOp-Bは2023年10月に基準軌道地上トラックから外れましたが、MetOp-Bミッションを2030年まで延長するために、2025年9月に一連の軌道面外マヌーバが実行されました。MetOpsは最初のMetOp-SGの打ち上げ後に位相が再調整され、MetOp-SGA1とMetOp-Cのタンデムミッションを実行して、古い機器と新しい機器を相互校正することができます。タンデムミッションの後、すべての気象観測ミッションは、軌道の半分または4分の1の間隔で実施されるように段階的に調整されます。