NOAA-16

NOAA-16

打ち上げ前のNOAA-L
名前	NOAA-L
ミッションタイプ	天気
オペレーター	アメリカ海洋大気庁
コスパーID	2000-055A
SATCAT番号	26536
ミッション期間	2年（計画）[1] 13.75年（実績）
宇宙船の特性
宇宙船の種類	タイロス
バス	高度なTIROS-N
メーカー	ロッキード・マーティン
打ち上げ質量	2,232 kg (4,921 ポンド) [2]
乾燥質量	1,479 kg (3,261 ポンド)
力	833ワット[2]
ミッション開始
発売日	2000 年 9 月 21 日、 10:22:00 UTC [3]
ロケット	タイタン 23G スター-37XFP-ISS (タイタン 23G S/N G-13)
発射場	ヴァンデンバーグ、SLC-4W
請負業者	ロッキード・マーティン
ミッション終了
廃棄	廃止
無効化	2014年6月9日
破壊された	2015年11月25日
最後の連絡	2014年6月6日
軌道パラメータ
参照システム	地球中心軌道[4]
政権	太陽同期軌道
近地点高度	843 km (524 マイル)
遠地点高度	850 km (530 マイル)
傾斜	98.80°
期間	102.10分
楽器 AVHRR/3 高度な超高解像度放射計 HIRS/3 高解像度赤外線サウンダ SEM-2 宇宙環境モニター アルゴス DCS-2 データ収集システム サーサット 捜索救助衛星支援追跡システム SBUV/2 太陽後方散乱紫外線放射計 アムス-A 高度マイクロ波探査ユニット-A アムスB 高度マイクロ波探査ユニット-B
TIROS プログラム

NOAA-16は、打ち上げ前はNOAA-Lとしても知られ、アメリカ海洋大気庁（NOAA）の国家環境衛星サービス（NESS）によって運用されている、運用中の極軌道上の気象衛星シリーズ（NOAA KN）でした。NOAA-16は、1983年のNOAA-8 （NOAA-E）の打ち上げから始まったAdvanced TIROS-N（ATN）宇宙船シリーズの継続でしたが、NOAA AKシリーズよりも新しく改良された機器が追加され、新しい打ち上げロケット（Titan 23G）でした。^[5] 2000年9月21日に打ち上げられ、原因不明の異常により、2014年6月9日に退役しました。2015年11月に軌道上で分解し、200を超える破片を生成しました。

NOAA-16は、2000年9月21日10:22 UTCに、ヴァンデンバーグ空軍基地のヴァンデンバーグ宇宙発射施設4（SLW-4W）からタイタン23G ロケットで打ち上げられ、高度843 kmの太陽同期軌道に投入され、102.10分ごとに周回する。NOAA-16は朝の赤道横断軌道に乗っており、 NOAA-14に代わって主要な朝の宇宙船となっている。 ^[4]

NOAA/NESS 極軌道プログラムの目標は、気象予報と警報、海洋学および水文学サービス、宇宙環境監視に使用される出力製品を提供することです。極軌道システムは、NOAA/NESS 静止気象衛星プログラム (GOES) を補完します。NOAA-16 アドバンスト TIROS-N 宇宙船は、国防気象衛星プログラム(DMSP ブロック 5D) 宇宙船に基づいており、新しい計器、サポート アンテナ、および電気サブシステムに対応するために ATN 宇宙船 (NOAA 6-11、13-15) の修正バージョンでした。宇宙船の構造は、4 つのコンポーネントで構成されていました。1° 反応システム サポート (RSS)、2° 機器サポート モジュール (ESM)、3° 機器マウント プラットフォーム (IMP)、および 4° 太陽電池アレイ (SA)。^[5]

すべての計器は ESM と IMP に設置されていました。宇宙船の電力は、 8 枚の太陽電池パネルで構成される単一のソーラー アレイからの直接エネルギー転送システムによって供給されました。軌道上の姿勢決定および制御サブシステム (ADACS) は、地球センサー アセンブリ (ESA) からの入力を使用して 3 つの相互に直交する運動量ホイールのトルクを制御し、ピッチ、ロール、ヨーを更新することで 3 軸指向制御を提供しました。ADACS は、3 軸の向きが ± 0.2° 以内に、ピッチ、ロール、ヨーが 0.1° 以内に維持されるように宇宙船の姿勢を制御しました。ADACS は、地球センサー アセンブリ (ESA)、太陽センサー アセンブリ (SSA)、4 つのリアクション ホイール アセンブリ (RWA)、2 つのロール/ヨー コイル (RYC)、2 つのピッチ トルク コイル (PTC)、4 つのジャイロ、およびデータ処理用のコンピューター ソフトウェアで構成されていました。 ATNデータ処理サブシステムは、低データレート機器用のTIROS情報プロセッサ（TIP）、高データレートAVHRR用の操作情報レートプロセッサ（MIRP）、デジタルテープレコーダー（DTR）、およびクロスストラップユニット（XSU）で構成されていました。^[5]

NOAA-16の機器構成は次の通りです。1° 改良型6チャンネル先進超高解像度放射計/3 (AVHRR/3) 2° 改良型高解像度赤外線サウンダ (HIRS/3) 3° 捜索救助衛星支援追跡システム ( SARSAT ) (捜索救助中継装置 (SARR) と捜索救助プロセッサ (SARP-2) から構成) 4° フランス/CNES提供の改良型アルゴス データ収集システム(Argos DCS-2) 5° 太陽後方散乱紫外線スペクトル放射計 ( SBUV/2 ) 6°先進マイクロ波サウンディングユニット(AMSU) (従来のMSUおよびSSU機器に代わる3つの独立したモジュールA1、A2、Bから構成)。^[5]

この衛星には、高性能マイクロ波探査装置（AMSU）、高性能超高解像度放射計（AVHRR）、高解像度赤外線探査装置（HIRS）の自動画像送信（APT）送信機が搭載されています。NOAA-16には、 NOAA-15が搭載しているものと同じ機器一式に加えて、SBUV/2機器も搭載されています。^[6]

極軌道気象衛星の Advanced TIROS-N (ATN) NOAA KN シリーズの AVHRR/3 は、以前の AVHRR よりも改良された機器です。AVHRR/3 は 6 番目のチャネルを追加し、地球上の同じ領域の可視、近赤外線、赤外線で画像および放射測定データを提供するクロス トラック スキャン機器です。可視および近赤外線チャネルのデータは、植生、雲、雪、氷に関する情報を提供します。近赤外線および熱チャネルのデータは、地表温度と海面温度、および雲の放射特性に関する情報を提供します。同時に送信できるのは 5 つのチャネルのみで、チャネル 3A と 3B は昼夜操作用に切り替えられます。この機器は、高解像度画像伝送(HRPT) モード (解像度 1.1 km)、または自動画像伝送(APT) モード (解像度を 4 km に下げたモード) でデータを生成します。AVHRR/3 は、軌道の両側でスキャン ラインごとに 55.4° をスキャンし、1 分あたり 360 ラインをスキャンします。 6つのチャンネルは、1)チャンネル1、可視光線（0.58-0.68 μm）、2)チャンネル2、近赤外線（0.725-1.0 μm）、3)チャンネル3A、近赤外線（1.58-1.64 μm）、4)チャンネル3B、赤外線（3.55-3.93 μm）、5)チャンネル4、赤外線（10.3-11.3 μm）、および6)チャンネル5（11.5-12.5 μm）です。^[7]

極軌道気象衛星の Advanced TIROS-N (ATN) NOAA KN シリーズに搭載されている改良型 HIRS/3 は、20 チャンネルのステップスキャン式可視赤外線分光計で、大気の温度と湿度のプロファイルを提供するように設計されています。HIRS/3 機器は、探査精度を向上させるために 6 つのスペクトル バンドが変更されていることを除いて、以前の宇宙船に搭載された HIRS/2 と基本的に同一です。HIRS/3 は、水蒸気、オゾン、および雲の液体水分含有量を導出するために使用されます。この機器は、軌道の両側で 49.5° をスキャンし、天底での地上解像度は17.4 km です。この機器は、軌道に沿った IFOV 間の間隔が 42 km で、1,125 km のスキャン ラインごとに 56 の IFOV を生成します。この装置は14.95、14.71、14.49、14.22、13.97、13.64、13.35、11.11、9.71、12.45、7.33、6.52、4.57、4.52、4.47、4.45、4.13、4.0、3.76、0.69μmを中心とした19の赤外線チャンネルと1つの可視チャンネルで構成されています。^[8]

AMSU は、運用中の気象衛星である Advanced TIROS-N (ATN) NOAA KN シリーズの機器でした。AMSU は、AMSU-A と AMSU-B という 2 つの機能的に独立したユニットで構成されていました。AMSU-A は、23.8 ～ 89 GHz の範囲で 15 チャネルのシーンの放射輝度を測定し、地表から約 3ミリバールの気圧高度までの大気温度プロファイルを導き出すように設計されたラインスキャン機器です。この機器は、半電力点で 3.3° の視野(FOV)を持つ全電力システムでした。アンテナは、スキャン ラインごとに合計 30 の IFOV で、軌道トラックの両側に天底で 50° のクロス トラック スキャンを提供しました。AMSU-A は、黒体と空間を基準として使用して機内で較正されました。AMSU-A は、宇宙船と独立してインターフェイスする 2 つの別々のモジュールに物理的に分割されていました。 AMSU-A1には、5mm酸素チャネル（チャネル3～14）と80GHzチャネルがすべて含まれていました。AMSU-A2モジュールは、2つの低周波チャネル（チャネル1と2）で構成されていました。15のチャネルの中心周波数は、23.8、31.4、50.3、52.8、53.6、54.4、54.94、55.5、57.29、89GHzの6つでした。^[9]

AMSU は、運用中の気象衛星である Advanced TIROS-N (ATN) NOAA KN シリーズの機器でした。AMSU は、AMSU-A と AMSU-B という 2 つの機能的に独立したユニットで構成されていました。AMSU-B は、大気中の水蒸気プロファイルを計算するために、89 GHz から 183 GHz の範囲で 5 つのチャネルでシーンの放射輝度を測定するように設計されたラインスキャン機器でした。AMSU-B は、半電力点で 1.1° の視野 (FOV) を持つ総合電力システムでした。アンテナはクロストラックスキャンを提供し、スキャンラインごとに 90 の IFOV で軌道トラックの両側に 50° スキャンしました。機内較正は、黒体ターゲットと宇宙を基準として行われました。中心周波数 (GHz) での AMSU-B チャネルは、90、157、および 183.31 の 3 チャネルでした。^[10]

極軌道気象衛星の Advanced TIROS-N (ATN) NOAA KN シリーズの SEM-2 は、地球の放射線帯の人口を決定するための測定値と、太陽活動の結果としての上層大気における荷電粒子の降下に関するデータを提供します。SEM-2 は、全エネルギー検出器 (TED) と中エネルギー陽子/電子検出器 (MEPED) の 2 つの独立したセンサーで構成されています。さらに、SEM-2 には共通のデータ処理ユニット (DPU) が含まれています。TED は、粒子の種類とエネルギーを選択するために 8 つのプログラムされた掃引静電曲面プレート分析装置を使用し、選択されたエネルギー帯域の強度を測定するために Channeltron 検出器を使用します。粒子のエネルギーは 50 eV から 20 keV の範囲です。MEPED は、30keV から数十 MeV のエネルギーを持つ陽子、電子、イオンを検出します。MEPED は、4 つの方向性固体検出器望遠鏡と 4 つの全方向センサーで構成されています。 DPUはイベントを分類してカウントし、その結果は多重化されて衛星テレメトリシステムに組み込まれます。地上で受信されると、SEM-2データは他のデータから分離され、コロラド州ボルダーにあるNOAA宇宙環境研究所に送られ、処理と配信が行われます。^[11]

極軌道気象衛星の Advanced TIROS-N NOAA KN シリーズの SARSAT は、緊急位置送信機(ELT) と緊急位置指示無線ビーコンを検出して位置を特定するように設計されています。SARSAT の機器は、捜索救助中継装置 (SARR) と捜索救助プロセッサ (SARP-2) の 2 つの要素で構成されています。SARR は、 3 つの超短波(VHF/ UHF ) 範囲 (121.5 MHz、243 MHz、406.05 MHz)で緊急地上送信機から信号を受信し、これらの信号をL バンド周波数 (1.544 GHz)に変換、多重化して、地上のローカル捜索救助ステーション (LUT またはローカル ユーザー ターミナル) に送信する無線周波数 (RF) システムです。送信機の位置は、LUT で中継された信号のドップラー情報を取得することによって決定されます。 SARP-2は、UHFの緊急地上送信機からデジタルデータを受信し、復調、処理、保存し、データをSARRに中継する受信機およびプロセッサであり、そこでデータは3つのSARR信号と結合され、Lバンド周波数を介してローカルステーションに送信されます。^[12]

極軌道気象衛星の Advanced TIROS-N (ATN) NOAA KN シリーズの DCS-2 は、現場プラットフォーム (移動可能および固定) から気象データを収集するためのランダム アクセス システムです。Argos DCS-2 は、データ収集プラットフォーム (ブイ、浮遊気球、遠隔気象ステーションなど) から一方向RFリンクを使用してテレメトリ データを収集し、入力を処理して機内で保存し、後で宇宙船から送信します。浮遊プラットフォームの場合、DCS-2 システムは位置を 5 ～ 8 km RMS 以内、速度を 1.0 ～ 1.6 mps RMS の精度で決定します。DCS-2 は、着信信号の周波数と時間を測定します。フォーマットされたデータは衛星に保存され、NOAA ステーションに送信されます。 DCS-2データはNOAA / NESDISによってGACデータから切り離され、フランスのCNESのアルゴスセンターに送られ、処理、ユーザーへの配布、アーカイブ化が行われます。^[13]

極軌道気象衛星の Advanced TIROS-N (ATN) NOAA KN シリーズの SBUV/2 は、成層圏オゾン測定用のデュアルモノクロメータ紫外線グレーティング分光計です。SBUV/2 は、160 ～ 406 nm の紫外線スペクトル範囲でシーンの放射輝度と太陽スペクトル放射照度を測定するように設計されています。測定は、離散モードまたはスイープ モードで行われます。離散モードでは、12 のスペクトル バンドで測定が行われ、そこからオゾンの総量とオゾンの垂直分布が導き出されます。スイープ モードでは、160 ～ 406 nm の連続スペクトル スキャンが、主に紫外線太陽スペクトル放射照度の計算のために行われます。 12のスペクトルチャネル（μm）は、252.0、273.61、283.1、287.7、292.29、297.59、301.97、305.87、312.57、317.56、331.26、339.89です。^[14]

TIPは低ビットレートの計器とテレメトリをテープレコーダーと直接読み出し用にフォーマットします。MIRPは高データレートのAVHRRをテープレコーダー（GAC）と直接読み出し（HRPTとLAC）用に処理します。搭載レコーダーは110分のGAC、10分のHRPT、250分のTIPを保存できます。 ^[15]

NOAA-16の自動画像伝送（APT）は2000年11月15日にセンサーの劣化により動作不能となり、高解像度画像伝送（HRPT）は2010年11月9日からSTX-1（1698MHz）を介して行われるようになりました。^[16]

2014年6月6日、NOAA-16の管制官は、定義されていない「重大な異常」のため、衛星との交信を確立できなかった。広範囲にわたる工学的分析と復旧作業の後、ミッションの復旧は不可能であると判断された。2014年6月9日に運用が停止された。 ^{[16] [17]} 2015年11月25日、UTC 08:16に、統合宇宙運用センター（JSpOC）は、NOAA 16（#26536）の分解の可能性を特定した。関連するすべての物体は、結合評価スクリーニングに追加され、衛星オペレーターは、デブリと稼働中の衛星の接近について通知された。JSpOCは、十分なデータが利用可能になると、デブリ物体をカタログ化する。^[18] 2016年3月26日現在、275個のデブリが追跡されている。^[19]

当時、破片は他の衛星に危険を及ぼすことはなく、衝突がNOAA 16の破壊を引き起こしたという兆候はなかった。^[20]

破片の分布から、国防気象衛星プログラムのDMSP F-13、F-11、NOAA 17の破片と同様に、バッテリーの破裂が原因の可能性があると示唆されている。DMSP F-13はバッテリーの過充電問題を抱えていたことが知られている。^{[21] [22]}

• NOAA-16 衛星の位置
• 軌道追跡