地球観測衛星

地球観測衛星または地球リモートセンシング衛星は、軌道からの地球観測（EO）のために使用または設計された衛星であり、環境監視、気象学、地図作成などの非軍事用途を目的としたスパイ衛星や類似の衛星を含む。最も一般的なタイプは、航空写真に類似した衛星画像を撮影する地球画像衛星である。一部のEO衛星は、 GNSS電波掩蔽など、画像を形成せずにリモートセンシングを実行する場合がある。

衛星リモートセンシングの最初の例は、1957年10月4日にソ連が最初の人工衛星スプートニク1号を打ち上げたときにさかのぼります。 ^[1]スプートニク1号は無線信号を送信し、科学者はそれを使用して電離層を研究しました。^[2] アメリカ陸軍弾道ミサイル局は、1958年1月31日にNASAジェット推進研究所向けに最初のアメリカの衛星エクスプローラー1号を打ち上げました。その放射線検出器から送信された情報により、地球のヴァンアレン放射線帯が発見されました。^{[3] NASAの}テレビ赤外線観測衛星（TIROS）プログラムの一環として1960年4月1日に打ち上げられたTIROS-1宇宙船は、宇宙から撮影された気象パターンの最初のテレビ映像を送信しました。^[1]

2008年には150機以上の地球観測衛星が軌道上にあり、パッシブセンサーとアクティブセンサーの両方でデータを記録し、毎日10テラビット以上のデータを取得していました。^[1] 2021年までにその総数は950機以上に増加し、最も多くの衛星を運用しているのは米国に拠点を置くPlanet Labs社です。^[4]

地球観測衛星の多くは、比較的低い高度で運用されるべき機器を搭載している。そのほとんどは高度500～600キロメートル（310～370マイル）以上の軌道を周回する。低軌道では空気抵抗が大きくなるため、頻繁な軌道再ブースト操作が必要となる。欧州宇宙機関の地球観測衛星ERS-1、ERS-2、EnvisatやEUMETSATのMetOp宇宙船は、いずれも高度約800キロメートル（500マイル）で運用されている。欧州宇宙機関のProba-1、Proba-2、SMOS宇宙船は高度約700キロメートル（430マイル）から地球を観測している。UAEの地球観測衛星DubaiSat-1、DubaiSat-2も低軌道（LEO）に配置されており、地球のさまざまな部分の衛星画像を提供している。 ^{[5] [6]}

低軌道で地球全体をカバーするには、極軌道を使用します。低軌道の軌道周期は約 100 分で、地球は連続する軌道間で極軸の周りを約 25° 回転します。地上の軌道は各軌道で西に 25° 移動するため、各軌道で地球の異なる部分をスキャンできます。ほとんどは太陽同期軌道にあります。

高度 36,000 km (22,000 マイル) の静止軌道では、この高度での軌道周期が 24 時間であるため、衛星は地球上の一定の地点に留まることができます。これにより、衛星 1 基あたり地球の 1/3 以上を途切れることなくカバーできるため、120° 間隔で配置された 3 つの衛星で地球全体をカバーできます。このタイプの軌道は、主に気象衛星に使用されます。

ヘルマン・ポトチニクは1928年に出版した著書『宇宙旅行の問題』の中で、地上の詳細な平和的および軍事的観測に軌道上の宇宙船を使用するというアイデアを探求した。彼は宇宙の特殊な条件が科学実験にどのように役立つかを説明した。この本では静止衛星（コンスタンチン・ツィオルコフスキーが最初に提唱）について説明し、無線を使用した衛星と地上との通信について論じたが、衛星を大量放送や通信中継に使用するというアイデアには至らなかった。^[7]

冷戦の始まりは、敵の軍事インフラに関する情報収集や核態勢の評価に十分な地球観測が可能な衛星打ち上げシステムとカメラ技術の急速な発展を促した。 ^[8]空中スパイの危険性を浮き彫りにした1960年のU-2号事件を受けて、米国はCORONAのような監視衛星計画を加速させた。1960年以降、監視には航空機の飛行に代わって衛星が使われるようになった。^[9]

気象衛星は、主に地球の天気と気候を監視するために使用される衛星の一種です。^[10]しかし、これらの気象衛星は雲や雲系以外のものも観測します。都市の光、火災、汚染の影響、オーロラ、砂嵐、砂塵嵐、積雪、氷のマッピング、海流の境界、エネルギーの流れなどは、気象衛星を使用して収集される他の種類の環境情報です。

気象衛星画像は、セントヘレンズ山の火山灰雲やエトナ山などの他の火山の活動を監視するのに役立ちました。^[11]コロラド州やユタ州などの米国西部の火災による煙も監視されています。

その他の環境衛星は、地球の植生、大気中の微量ガス含有量、海の状態、海の色、氷原の変化を検出することで、環境監視を支援することができます。植生の変化を経時的に監視することで、現在の植生状態を長期平均と比較することで干ばつを監視することができます。 ^[12]たとえば、2002年にスペイン北西海岸沖で発生した原油流出は、欧州のENVISATによって注意深く監視されました。ENVISATは気象衛星ではありませんが、海面の変化を観測できる機器（ASAR）を搭載しています。人為的排出は、対流圏のNO ₂とSO ₂のデータを評価することで監視できます。^[要出典]

これらのタイプの衛星は、ほとんどの場合、太陽同期軌道と「凍結」軌道にあります。太陽同期軌道は、地上の各地点を 1 日の同じ時間に通過するため、各観測で太陽が同じ場所にあるため、各通過からの観測をより簡単に比較できます。「凍結」軌道は、地球の扁平率、太陽と月の引力、太陽放射圧、空気抵抗の影響を受けない、円軌道に最も近い軌道です。^{[引用が必要]}

地形はRadarsat-1 ^[13]やTerraSAR-Xなどの衛星を利用して宇宙から地図化することができます。

国際電気通信連合（ITU）によれば、地球探査衛星業務（または地球探査衛星無線通信業務）は、 ITU無線通信規則（RR）^[14]第1.51条に従って、次のように定義されています。

地球局と1つ以上の宇宙局との間の無線通信サービス。これには、宇宙局間のリンクが含まれる場合があり、次のようなものが含まれます。

• 地球の特性や自然現象に関する情報（環境の状態に関するデータを含む）は、衛星に搭載された受動型または能動型のセンサーから取得されます。
• 同様の情報が航空機または地上のプラットフォームから収集されます。
• 当該情報は、関係するシステム内の地球局に配信される場合がある。
• プラットフォームの尋問が含まれる場合があります。

このサービスには、その運用に必要なフィーダーリンクも含まれる場合があります。

この無線通信サービスは、ITU無線通信規則（第1条）に従って次のように分類されます。^{[引用が必要]}
固定サービス（第1.20条）

• 固定衛星業務（第1.21条）
• 衛星間業務（第1.22条）
• 地球探査衛星サービス
  • 気象衛星業務（第1.52条）

無線周波数の割り当ては、ITU無線通信規則（2012年版）第5条に従って規定されている。 ^[15]

スペクトル利用の調和を改善するために、この文書で規定されているサービス割り当ての大部分は、適切な国家行政の責任範囲内にある周波数割り当ておよび利用の国家表に組み込まれました。割り当ては、プライマリ、セカンダリ、排他的、および共有のいずれかになります。

• 主な割り当て: 大文字で表記されます (以下の例を参照)
• 二次配分：小文字で示される
• 排他的または共有的な利用：行政の責任の範囲内である

ただし、民間で使用されている帯域での軍事使用は、ITU 無線規則に準拠します。

周波数割り当ての例

• 地球観測衛星委員会
• データ収集衛星
• 地球観測
• 地球観測衛星の送信周波数
• 地球観測システム- 一連の衛星ミッションからなるNASAのプログラム
• 宇宙から見た地球の最初の画像
• ファイラボ
• 画像衛星
• 地球観測衛星一覧
• 宇宙望遠鏡
• 衛星画像
• GNSS電波掩蔽
• マイクロ波放射計#宇宙搭載
• レーダー地球観測衛星
  • レーダー画像
  • 合成開口レーダー
    • 干渉合成開口レーダー
• 衛星高度測定

• EO ポータル ディレクトリ 2013-09-23 にWayback Machineでアーカイブされました
• 最初の地球観測衛星（TIROS I）が最初の写真を送ったTIROS IおよびII地上管制局