土壌水分能動的受動的

土壌水分能動的受動的
	土壌水分アクティブパッシブ宇宙船のアーティストによるレンダリング。
ミッションタイプ	地球観測
オペレーター	米航空宇宙局（NASA）
コスパーID	2015-003A
SATCAT番号	40376
Webサイト	smap.jpl.nasa.gov
ミッション期間	3年（名目）; 経過年数：9年10ヶ月19日
宇宙船の特性
メーカー	ジェット推進研究所
打ち上げ質量	944キロ
ペイロード質量	79キロ
寸法	1.5 x 0.9 x 0.9m
力	1450ワット
ミッション開始
発売日	2015 年 1 月 31 日、14:22 UTC
ロケット	デルタII 7320-10C
発射場	ヴァンデンバーグ、SLC-2W
請負業者	ユナイテッド・ローンチ・アライアンス
入隊	2015年8月
軌道パラメータ
参照システム	地球中心
政権	太陽同期
近地点高度	680.9キロ
遠地点高度	683.5キロ
傾斜	98.12°
期間	98.5分
エポック	2019 年 10 月 15 日、23:39:39 UTC

土壌水分アクティブパッシブ（SMAP ）は、地球全体の土壌水分を測定するNASAの環境監視衛星です。2〜3日ごとに土壌水分の地球全体の「スナップショット」を収集するように設計されています。この頻度で、特定の嵐による変化を測定できるだけでなく、年間の季節にわたる影響を評価することもできます。^[5] SMAPは2015年1月31日に打ち上げられました。 ^{[2]これは、}米国国立研究会議の10年調査に応えてNASAが開発した最初の地球観測衛星の1つでした。 ^[6]^[7]

NASAはこの計画の設計、開発、打ち上げ、運用に9億1600万ドルを投資した。^[8]

レーダー電源の初期故障により、2015年以降に収集されたレーダーデータの解像度が制限されました。

ミッション概要

SMAP は、2 ～ 3 日でほぼ地球規模の再調査範囲で、地表土壌水分と凍結融解状態の測定値を提供します。SMAP の表面測定値は水文学モデルと結合され、根域の土壌水分状態を推測します。これらの測定値により、科学アプリケーションのユーザーは次のことが可能になります。

陸上の水、エネルギー、炭素の循環を結びつけるプロセスを理解します。
地表における地球全体の水とエネルギーのフラックスを推定します。
北方地域の景観における純炭素フラックスを定量化します。
天気と気候の予測スキルを強化します。
洪水予測および干ばつ監視能力の向上を図る。

SMAP 観測は打ち上げ後少なくとも 3 年間にわたって行われ、搭載されている 81 kg の推進剤により、設計寿命をはるかに超えてミッションを運用することができます。包括的な検証、科学、およびアプリケーションプログラムが実施され、すべてのデータは NASA アーカイブセンターを通じて公開されます。

状態

2015年8月、科学者らは搭載された2つの機器の初期調整を完了したが、SMAPのレーダーはJPLのチームが調査した異常により7月7日に送信を停止した。^[9]チームはレーダーの高出力増幅器の電源に異常があることを特定した。^[10]^[11] 2015年9月2日、NASAは増幅器の故障によりレーダーがデータを返せなくなったと発表した。科学ミッションは、放射計機器からのみデータが返される状態で継続されている。^[12] SMAPの主要ミッションは2018年6月に終了した。2017年の地球科学上級レビューでは、SMAPミッションは2020年まで、暫定的に2023年まで継続運用されることが承認された。^[13]

測定コンセプト

SMAP観測所には、太陽同期軌道に近い極軌道に専用の宇宙船と計測機器一式が搭載されています。SMAP測定システムは、Lバンド範囲で複数の偏波で動作する放射計（パッシブ）機器と合成開口レーダー（アクティブ）機器で構成されています。アクティブとパッシブを組み合わせた測定アプローチは、レーダーの空間分解能と放射計の感知精度を活用しています。^[14]

アクティブセンサーとパッシブセンサーは、表面放射と後方散乱を同時に測定します。この機器は、適度な植生で覆われた土壌の表層 5 cm の状態を感知し、土壌水分と凍結融解状態を地球規模でマッピングした推定値を生成します。

宇宙船は98.5分ごとに地球を一周し、8日ごとに同じ地上軌道を繰り返す。^[8]

科学的なペイロード

この衛星にはレーダーと放射計という2つの科学機器が搭載されており、これらは単一の給電部と、ノースロップ・グラマン社製の展開式6m反射アンテナシステムを共有している^{[1] 。このアンテナシステムは}天底軸を中心に回転し、表面を円錐状にスキャンする。広い走査幅により、2～3日ごとにほぼ地球全体を再訪問することができる。

SMAPシステムの特徴

補助ペイロード

ナノサテライトX（ELaNa X）の教育打ち上げは、デルタIIロケットの第2段に搭載された4つのキューブサット（3つのキューブサットミッション）を含む3つのポリピコ衛星軌道展開装置で構成されています。^[8]

ExoCube は、カリフォルニア工科大学が開発し、国立科学財団がスポンサーとなっている宇宙天気衛星である。カリフォルニア工科大学はコア衛星バスを設計し、科学的なペイロードはNASAのゴダード宇宙飛行センターから提供された。ウィスコンシン大学マディソン校とScientific Solutions, Inc. (SSI) は、科学的な目標を開発し、機器開発のガイダンスを提供している。ExoCubeは、直接質量分析測定を使用して、地球の上層大気（外気圏と熱圏）の水素、酸素、ヘリウム、窒素の密度を測定する。ExoCubeのサイズは、CubeSat 3台分、つまり30 x 10 x 10 cmである。^[8]
GRIFEX は、ミシガン大学ミシガン探査研究所がNASAの地球科学技術局およびNASAのジェット推進研究所と共同で開発したジオケープ・ロイック飛行中性能実験です。これは、JPLが開発した革新的なピクセル内アナログ-デジタル読み出し集積回路で構成される全デジタル高性能焦点面アレイのエンジニアリング評価を実行する技術検証ミッションです。その高いスループット能力により、提案されている静止沿岸および大気汚染事象（GEO-CAPE）衛星ミッションのコンセプトは、開発中のパンクロマティックフーリエ変換分光計（PanFTS）装置を使用して、急速に変化する大気の化学と汚染を1時間ごとに高空間およびスペクトル分解能で測定できます。GRIFEXは、気候変動に関連する静止軌道からの将来の大気組成の宇宙搭載測定、および地球科学10年調査をサポートする高度な検出器を必要とする将来のミッションに必要な技術を進歩させます。 GRIFEXの大きさはCubeSat3台分、つまり30 x 10 x 10 cmである。^[8]
FIREBIRD-II (A および B)は、ニューハンプシャー大学、モンタナ州立大学、ロスアラモス国立研究所、およびエアロスペースコーポレーションによって開発されました。FIREBIRD-II は、ヴァンアレン放射線帯における電子マイクロバーストの空間規模、サイズ、エネルギー依存性を解明するための 2 つのキューブサット宇宙天気プロジェクトです。相対論的電子マイクロバーストは、低高度宇宙船の粒子検出器によって測定される短期間の強力な電子降下として現れ、その軌道が外側の放射線帯を通る磁力線を横切るときに見られます。FIREBIRD-II は、外側のヴァンアレン放射線帯における電子の加速と損失のプロセスに関する洞察を提供する 2 点の放射線帯測定を提供します。各 FIREBIRD キューブサットのサイズは 1.5 キューブサットユニット、つまり 15 x 10 x 10 cm です。^[8]

CubeSatプロジェクトは、土壌水分アクティブパッシブ観測衛星の分離後、最短2,896秒で440 x 670 km、99.12°傾斜軌道に展開されます。^[8]

プログラムの説明

SMAPはアメリカ航空宇宙局の指揮下にあるミッションである。SMAPプロジェクトはNASAのためにジェット推進研究所が管理し、ゴダード宇宙飛行センターが参加している。SMAPはNASAの中止されたESSPハイドロミッションの遺産とリスク低減活動に基づいている。^[15]

科学と応用

SMAP観測は、水、エネルギー、炭素の陸地と大気間の交換を含む水文学的および生態系のプロセスの特徴を明らかにするために使用されます。^[16]^[17]^[18] SMAPデータのユーザーには、水文学者、気象予報士、気候科学者、農業および水資源管理者が含まれます。^[19]その他のユーザーには、火災危険および洪水災害管理者、疾病管理および予防管理者、緊急計画者、政策立案者が含まれます。^[19] SMAP土壌水分および凍結融解情報は、次のようないくつかの社会的応用分野に直接役立ちます。

天気と気候の予報

正確な土壌水分情報を使用して数値気象予測モデルと季節気候モデルを初期化すると、予報のリードタイムが延長され、予測スキルが向上します。

干ばつ

SMAP 土壌水分情報により、干ばつ状況の監視と予測が改善され、干ばつの影響を軽減する新たな機能が実現します。

洪水と土砂崩れ

高解像度の土壌水分場を用いて較正・初期化された水文予報システムは、洪水予報の改善につながり^[20]^{[21] 、}地滑りの可能性に関する重要な情報を提供します。

農業生産性

SMAPによる土壌水分観測は、作物の収穫量予測の改善につながり、農業生産性のための作物水分ストレス意思決定支援システムの機能を強化します。^[19]

人間の健康

季節ごとの土壌水分予測の改善は、飢餓の早期警報システムに直接役立ちます。また、熱ストレスやウイルス拡散率の予測の改善、災害への備えや対応の改善によってもメリットが実現されます。

参照

土壌水分と海洋塩分衛星

注記

^ スワスの外側70%以上

参考文献

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外部リンク

NASA/JPLのSMAPウェブサイト
国立雪氷データセンターのSMAPデータ
「技術革新によりNASAのSMAPが宇宙へ」Wayback Machineに2020年11月8日にアーカイブ、NASA.govの記事
「NASA による地球の海、空、土壌に関する新たな研究」Wayback Machineで 2020-06-06 にアーカイブ、NASA.gov の記事

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