ステレオ

ステレオ

太陽電池アレイ展開中の STEREO 宇宙船のイラスト
ミッションタイプ	太陽観測
オペレーター	米航空宇宙局（NASA）
コスパーID	ステレオA: 2006-047A ステレオB: 2006-047B n
SATCAT番号	ステレオA: 29510 ステレオB: 29511
Webサイト	http://stereo.gsfc.nasa.gov/ http://stereo.jhuapl.edu/
ミッション期間	計画: 2年 STEREO-A 経過時間: 18 年 1 か月 1 日 STEREO-B ファイナル: 9年10ヶ月30日
宇宙船の特性
メーカー	ジョンズホプキンス大学 応用物理学研究所
打ち上げ質量	ステレオA: 620 kg ステレオB: 620 kg [1]
乾燥質量	547 kg (1,206 ポンド)
寸法	1.14 × 2.03 × 6.47メートル 3.75 × 6.67 × 21.24フィート
力	475ワット
ミッション開始
発売日	2006年10月26日 00:52  UTC ( 2006-10-26UTC00:52 )
ロケット	デルタ II 7925-10L
発射場	ケープカナベラル SLC-17B
請負業者	ユナイテッド・ローンチ・アライアンス
ミッション終了
最後の連絡	STEREO-B: 2016年9月23日
軌道パラメータ
参照システム	太陽中心説
期間	ステレオA: 346日 ステレオB: 388日
楽器 セッキ 太陽と地球のつながり コロナと太陽圏の調査 インパクト 粒子とCMEトランジェントのその場測定 プラスチック プラズマと超熱イオン組成 S/WAVES ステレオ/WAVES
太陽地球探査計画

STEREO（Solar TErrestrial RElations Observatory）は太陽観測ミッションです。^[2] 2006年にほぼ同一の宇宙船2機（STEREO-A、STEREO-B）が打ち上げられ、それぞれ地球から徐々に前方へ、そして地球から徐々に後方へ引っ張られるような太陽周回軌道に投入されました。これにより、太陽やコロナ質量放出などの太陽現象の立体画像化が可能になりました。

STEREO-Bは2014年に制御不能な回転に陥り、太陽電池パネルが十分な電力を生成できなくなったため連絡が取れなくなったが、STEREO-Aは現在も稼働している。

2機のSTEREO宇宙船は、2006年10月26日00:52 UTCにフロリダ州ケープカナベラル空軍基地の発射台17BからデルタII 7925-10Lロケットで高度に楕円形の 地球中心軌道に打ち上げられた。遠地点は月の軌道に到達した。2006年12月15日、5回目の軌道で、 2機は重力アシストのために月にスイングした。2機の宇宙船はわずかに異なる軌道にあったため、「前方」(A) の宇宙船は地球の軌道内の太陽中心軌道に放出され、「後方」(B) の宇宙船は一時的に高地球軌道に留まった。B宇宙船は、2007年1月21日に同じ軌道公転で再び月に遭遇し、宇宙船Aとは反対方向に地球軌道から放出された。宇宙船Bは地球の軌道外の太陽中心軌道に入った。宇宙船 A は太陽の周りを 1 周するのに 347 日かかり、宇宙船 B は 387 日かかりました。宇宙船 A と太陽と地球の角度は、1 年に 21.650° ずつ増加します。宇宙船 B と太陽と地球の角度は、1 年に -21.999° ずつ変化します。地球の軌道の長さが約 9 億 4000 万キロメートルであることを考えると、太陽が常に同じ方向にある回転する地球中心座標系では、両方の宇宙船の平均速度は約 1.8 km/s ですが、速度は、それぞれの遠日点または近日点 (および地球の位置) にどれだけ近いかによって大きく異なります。現在の位置がここに表示されます。

時間の経過とともに、STEREO探査機は互いに分離し続け、合計で年間約44°の割合で離れ続けました。探査機の最終的な位置は存在しませんでした。2009年1月24日に90°の分離を達成しました。これは直交位相と呼ばれる状態です。これは興味深いことでした。なぜなら、一方の探査機によって縁の側面から見られる質量放出は、もう一方の探査機のその場粒子実験によって観測される可能性があるからです。2009年後半に地球のラグランジュ点 L ₄とL _{5 を}通過したとき、彼らはラグランジュ（トロヤ）小惑星を探しました。2011年2月6日、2機の探査機は正確に180°離れ、初めて太陽全体を一度に見ることができました。^[3]

角度が増しても、例えば太陽観測衛星「ソーラー・ダイナミクス・オブザーバトリー」からの地球からの観測が加わることで、数年間にわたって太陽全体の観測が可能になった。2015年にSTEREO探査機が太陽の裏側を通過したため、数か月間通信が途絶えた。その後、探査機は再び地球に接近し始め、2023年8月に最接近した。探査機が地球周回軌道に再捕捉されることはない。^[4]

2014年10月1日、前述の太陽の「合」期間に備えて、宇宙船の自動化をテストするために計画されたリセット中にSTEREO-Bとの通信が途絶えた。チームは当初、宇宙船が回転し始め、太陽電池パネルで発電できる電力が減少したと考えていた。その後、受信したテレメトリを分析した結果、宇宙船は毎秒約3°の制御不能な回転状態にあると結論付けられた。これは、反応ホイールを使用してすぐに修正するには速すぎ、反応ホイールが過飽和状態になるだろう。^{[5] [4]}

NASAは、最初は週1回、後に月1回、ディープ・スペース・ネットワークを使用して通信の再確立を試みた。^[4]

22か月の沈黙の後、2016年8月21日22時27分UTCにディープ・スペース・ネットワークがSTEREO-Bを2.4時間ロックし、通信が再開された。^{[6] [5] [7]}

エンジニアたちは宇宙船を修理するためのソフトウェアの開発に取り組もうと計画していたが、コンピュータの電源が投入されると、STEREO-Bが再び故障モードに入る前に修正をアップロードする時間はわずか2分しかなかった。^[8]さらに、接触時には宇宙船は電力が正であったが、その向きがずれ、電力レベルが低下した。双方向通信が実現し、宇宙船の回収を開始するコマンドが8月と9月の残りの期間に送信された。^[5]

2016年9月27日から10月9日までの6回の通信試行は失敗し、9月23日以降は搬送波が検出されなかった。技術者は、宇宙船の回転を止めようとした際に、凍結したスラスタ燃料バルブが回転を減少させるのではなく増加させた可能性が高いと判断した。^[5] STEREO-Bが軌道に沿って移動するにつれて、太陽​​電池パネルが再びバッテリーを充電するのに十分な電力を生成することが期待された。

最初の連絡不能から4年後、NASAは2018年10月17日付けで定期回収活動を終了した。^[9]

このミッションの主な利点は、太陽の立体画像を得ることであった。衛星は地球の軌道上の異なる地点にありながら、地球からは離れているため、地球からは見えない太陽の部分を撮影することができる。これにより、NASAの科学者は、地球から見た太陽から得られるデータから太陽の裏側の活動を推測するのではなく、太陽の裏側を直接監視することができる。STEREO衛星は主に、太陽の裏側でコロナ質量放出（太陽風、太陽プラズマ、磁場 の大規模な爆発で、宇宙に放出されることがある）を監視する。 ^[10]

コロナ質量放出（CME）からの放射線は地球の通信、航空会社、電力網、衛星に支障をきたす可能性があるため、CMEのより正確な予報は、これらのサービスの運営者に、より強力な警告を提供できる可能性がある。^[10] STEREO以前は、太陽の裏側にあるCMEに関連する黒点の検出は、太陽の裏側の活動に関する低解像度の地図しか提供できない日震学を使用してのみ可能だった。太陽は25日ごとに自転するため、STEREO以前は、太陽の裏側の詳細は一度に数日間地球から見えなかった。太陽の裏側が以前は見えなかった期間が、STEREOミッションの主な理由だった。^[11]

STEREOプログラムの科学者マドゥリカ・グハタクルタは、太陽を360度常時観測できるようになることで、理論的な太陽物理学と宇宙天気予報に「大きな進歩」がもたらされると期待している。 ^[12] STEREOの観測結果は、航空会社、電力会社、衛星事業者などの太陽活動予測に組み込まれている。^[13]

STEREOは122個の食連星を発見し、さらに数百個の変光星を研究するためにも使用されています。^[14] STEREOは同じ星を最大20日間観測することができます。^[14]

2012年7月23日、STEREO-Aは2012年の太陽嵐のカリントン級CMEの進路上にありました。^[15]このCMEが地球の磁気圏に衝突していた場合、記録された歴史上最も激しい磁気嵐であるカリントンイベント と同程度の強さの磁気嵐を引き起こしたと推定されています。 ^[16] STEREO-Aの機器は、損傷を受けることなく、イベントに関する大量のデータを収集し、中継することができました。

各宇宙船には、カメラ、粒子実験、電波検出器が 4 つの機器パッケージに搭載されています。

• 太陽地球接続コロナおよび太陽圏調査 (SECCHI) には、極端紫外線撮像装置 (EUVI) と 2 つの白色光コロナグラフ(COR1 と COR2) の 5 台のカメラがあります。これら 3 台の望遠鏡は、まとめて太陽中心観測装置パッケージ (SCIP) と呼ばれています。これらは、太陽の円盤と内側および外側のコロナを撮影します。さらに 2 台の望遠鏡、太陽圏撮像装置(HI1 と HI2 と呼ばれます) は、太陽と地球の間の空間を撮影します。SECCHI の目的は、コロナ質量放出が太陽の表面からコロナと惑星間媒体を通り、地球に衝突するまでの 3 次元的な進化を研究することです。^{[17] [18]} SECCHI の主任研究員はラッセル・ハワードでした。
• 粒子とCMEトランジェントのその場測定（IMPACT）は、高エネルギー粒子、太陽風電子の3次元分布、惑星間磁場を研究するために行われました。^{[17] [19]} ジャネット・ルーマンはIMPACTの主任研究員でした。
• アントワネット・ガルビンが率いるプラズマおよび超熱イオン組成（PLASTIC）研究所は、陽子、アルファ粒子、重イオンのプラズマ特性を研究する。^[17]
• STEREO/WAVES（SWAVES）は、太陽から地球の軌道に伝わる電波障害を研究するための電波バースト追跡装置です。^[17]ジャン・ルイ・ブジェレはSWAVESの主任研究者であり、共同研究者のマイケル・カイザーと共に研究を行っていました。

各 STEREO 宇宙船の乾燥質量は 547 kg (1,206 lb)、打ち上げ時の質量は 619 kg (1,364 lb) でした。収納時の寸法は、長さ、幅、高さがそれぞれ 2.0 × 1.2 × 1.1 m (6.67 × 4.00 × 3.75 ft) でした。太陽電池アレイを展開すると、幅は 6.5 m (21.24 ft) に増加しました。^{[20] [21]}計器ブームとアンテナをすべて展開すると、寸法は 7.5 × 8.7 × 5.9 m (24.5 × 28.6 × 19.2 ft) になります。^[22]太陽電池パネルは平均 596 ワットの電力を生成でき、宇宙船は平均 475 ワットを消費します。^{[20] [21]}

STEREO宇宙船は3軸安定化されており、それぞれにハネウェル社製の主およびバックアップの小型慣性計測装置（MIMU）が搭載されている。^[23]これらは宇宙船の姿勢の変化を測定し、各MIMUには角度の変化を検出するための3つのリングレーザージャイロスコープが搭載されている。追加の姿勢情報は、スタートラッカーとSECCHIガイド望遠鏡によって提供される。 ^[24]

STEREO の搭載コンピュータ システムは、コアアビオニクスを1 つのボックスに統合したデバイスである統合電子モジュール (IEM) に基づいています。各シングル ストリング宇宙船には 2 つの CPU が搭載されており、1 つはコマンドとデータ処理用、もう 1 つは誘導と制御用です。どちらも、POWER1 CPU (古いMacintoshに搭載されていた PowerPC チップの前身)をベースにした、耐放射線性を強化した25メガヘルツの IBM RAD6000プロセッサです。現在のパーソナル コンピュータの標準からすると遅いコンピュータですが、STEREO ミッションに必要な耐放射線性要件を満たす標準的なものです。

STEREOは、放射線耐性のために3重のモジュール冗長性を備えたActel FPGAも搭載しています。FPGAにはP24 MISCとCPU24ソフトマイクロプロセッサが搭載されています。^[25]

データ保存のために、各宇宙船は最大1ギガバイトを保存できる ソリッドステートレコーダーを搭載している。メインプロセッサはSTEREOの機器から画像やその他のデータを収集してレコーダーに保存し、地球に送信することができる。宇宙船は427〜750kbit  /sのXバンドダウンリンク容量を持っている。^{[20] [21]}

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  2006 年 8 月 11 日、フロリダのアストロテックに積み上げられた STEREO プローブ
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  2006年10月26日、デルタIIロケットによるSTEREO探査機の打ち上げ
  
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  2006 年 12 月 4 日にSTEREO が撮影した太陽の最初の画像のうちの 1 つ
• STEREO-B の紫外線画像カメラの調整中に撮影された、太陽の月面通過。宇宙船と月の距離が地球と月の距離の数倍も離れているため、月は地球から見たときよりもずっと小さく見えます。2007
  年 2 月 25 日
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  太陽の南極。画像の右下には太陽から噴出する物質が見える。2007
  年 3 月
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  2007年3月にSTEREOで撮影された3次元アナグリフ
  
  この画像を正しく表示するには、3D 赤青メガネの使用をお勧めします。
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  2007 年 3 月に STEREO で撮影された3 次元の時間空間ウィグル画像
  
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  STEREO-A HI1 が捉えた木星
  2008 年 11 月 23 日
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  太陽の裏側のほぼ全体
  2011年2月2日
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  太陽のほぼ全表面を19.5 nm の極端紫外線で撮影。白い線は太陽の座標を示しています (0° は地球にまっすぐ向いています)
  2011 年 2 月 10 日
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  2011 年 2 月 13 ～ 14 日のSTEREO 衛星による太陽データの 1 日分
• STEREO の 10 周年を記念して、副プロジェクト科学者の Terry Kucera が、このミッションの成功事例トップ 5 の概要を説明します。

• Advanced Composition Explorer (ACE) は 1997 年に開始され、2024 年現在も運用されています。
• 太陽物理学
• リビング・ウィズ・ア・スター（NASA プログラム）、2024 年現在も継続中^{[アップデート]}
  • 太陽観測衛星(SDO)、2010 年に打ち上げられました。
  • パーカー太陽探査機、2018年8月に打ち上げ。
• 太陽・太陽圏観測衛星（SOHO）は1995年に打ち上げられ、2024年現在も観測を続けています^{[アップデート]}。
• ソーラーオービター（SolO）、2020年2月に打ち上げ。
• TRACE、1998年に発売。
• 1990年に打ち上げられた宇宙船、ユリシーズ。
• ウィンド、1994年に打ち上げられ、2024年現在も運用中の宇宙船^{[アップデート]}。
• ズーニバース – ソーラーストームウォッチ

ウィキメディア・コモンズには、 STEREOに関連するメディアがあります。

• ゴダード宇宙飛行センターによるSTEREOウェブサイト
• 応用物理学研究所によるSTEREOウェブサイト
• NASA STEREO サイエンス センター
• 機器サイト
  • SECCHI ウェブサイトは、2011 年 2 月 17 日に海軍研究所のWayback Machineにアーカイブされました。
  • ラザフォード・アップルトン研究所の太陽圏イメージャー
• 彗星
  • エンケ彗星の尾が CME によって除去される (Science@NASA)
  • STEREO/SECCHI Comets: The First 5 Years アーカイブ: 2012年4月1日、Wayback Machineの Sungrazer Project より