太陽・太陽圏観測所

太陽・太陽圏観測衛星 (SOHO)

SOHO衛星
名前	ソーホー
ミッションタイプ	太陽観測
オペレーター	欧州宇宙機関（ESA）  /米国航空宇宙局（NASA）
コスパーID	1995-065A
SATCAT番号	23726
Webサイト	nasa.gov/ja/nasa_gov/nasa_gov より
ミッション期間	2年（予定） 29年17日（進行中）
宇宙船の特性
バス	ソーホー
メーカー	マトラ・マルコーニ・スペース
打ち上げ質量	1,850 kg (4,080 ポンド) [1]
ペイロード質量	610 kg (1,340 ポンド)
寸法	4.3 × 2.7 × 3.7 m (14.1 × 8.9 × 12.1 フィート) 太陽電池アレイを展開すると 9.5 m (31 フィート)
力	1500ワット
ミッション開始
発売日	1995年12月2日 08:08:01 UTC
ロケット	アトラスIIAS（AC-121）
発射場	ケープカナベラル、LC-36B
請負業者	ロッキード・マーティン
入隊	1996年5月
軌道パラメータ
参照システム	太陽-地球 L 1軌道
政権	ハロー軌道
近地点高度	206,448 km (128,281 マイル)
遠地点高度	668,672 km (415,494 マイル)
楽器 CDS コロナ診断分光計 セリアス 電荷、元素、同位体分析 コストステップ 包括的な超熱および高エネルギー粒子分析装置 イーアイティー 極端紫外線撮像望遠鏡 エルネ 高エネルギーおよび相対論的原子核と電子の実験 ゴルフ 低周波での地球規模の振動 ラスコ 大角分光計コロナグラフ ＭＤＩ マイケルソンドップラーイメージャー シュメール 太陽からの紫外線放射の測定 白鳥 太陽風の異方性 UVCS UVコロナグラフと分光計 乙女座 太陽放射の変動と重力振動
SOHOミッションパッチ ホライゾン2000

太陽・太陽圏観測衛星（SOHO ）は、マトラ・マルコーニ・スペース（現エアバス・ディフェンス・アンド・スペース）率いる欧州の産業コンソーシアムが製造した欧州宇宙機関（ESA）の宇宙船で、太陽を研究するために1995年12月2日にロッキード・マーティンのアトラスIIASロケットで打ち上げられました。また、5,000個以上の彗星を発見しました。^[2] 1996年5月に通常運用を開始しました。これは、欧州宇宙機関（ESA）とNASAの共同プロジェクトです。SOHOは、国際太陽地球系物理学計画（ISTP）の一部でした。当初は2年間のミッションとして計画されていましたが、SOHOは宇宙でほぼ29年間過ごした後も運用を続けています。ミッションは、ESAの科学プログラム委員会によるレビューと確認を条件に、2025年末まで延長されました。^[3]

科学的ミッションに加えて、SOHOは宇宙天気予報のための準リアルタイムの太陽データの主な情報源でもある。アディティアL1、ウィンド、先進的組成探査機（ACE）、深宇宙気候観測衛星（DSCOVR）とともに、SOHOは地球-太陽 L1点付近にある5機の宇宙船のうちの1つである。太陽L1点とは、太陽から約0.99天文単位（AU） 、地球から0.01 AUに位置する重力バランスの点である。科学的貢献に加えて、SOHOは、リアクションホイールを一種の仮想ジャイロスコープとして使用する最初の3軸安定化宇宙船であることによって際立っている。この技術は、1998年に宇宙船が失われそうになった機内での緊急事態の後に採用された。

SOHO の主な科学的目的は次の 3 つです。

• 太陽の外層、すなわち彩層、遷移層、コロナを調査します。この太陽大気のリモートセンシングには、CDS、EIT、 LASCO、SUMER、SWAN、UVCS などの機器が使用されます。
• L ₁付近の太陽風とそれに関連する現象を観測します。CELIAS と COSTEP は、太陽風の「その場」観測に使用されます。
• 太陽の内部構造を探る。GOLF、MDI、VIRGOは太陽震学に使用されます。

SOHO宇宙船は、太陽地球L1点の周りのハロー軌道上にあります。これは、地球と太陽の間の点であり、（大きい）太陽の重力と（小さい）地球の重力のバランスが、物体が太陽の周りを地球と同じ軌道周期で回るために必要な求心力に等しく、その結果、物体はその相対的な位置に留まります。

SOHO 宇宙船は L1 にあると説明されることもありますが、正確に L1 にあるわけではありません。太陽によって発生する電波干渉により通信が困難になり、軌道も安定しないためです。SOHO 宇宙船は、L1 を通過し、太陽と地球を結ぶ線に垂直な (常に移動する) 平面にあります。SOHO 宇宙船はこの平面に留まり、L1 を中心とする楕円形のハロー軌道を描きます。SOHO 宇宙船は 6 か月ごとに L1 を周回し、L1 自体は地球の動きと連動して 12 か月ごとに太陽を周回します。これにより、SOHO は常に地球と通信できる良好な位置に保たれます。

通常の動作では、宇宙船は、NASA深宇宙ネットワークの地上局を介して、写真やその他の測定値の 200 kbit/s のデータ ストリームを継続的に送信します。太陽活動に関する SOHO のデータは、コロナ質量放出(CME) の地球への到達時間を予測するために使用され、電力網や衛星をその有害な影響から保護することができます。地球に向けられた CME は、地磁気嵐を引き起こす可能性があり、これが地磁気誘導電流を生成し、最も極端な場合には停電などを引き起こします。

2003年、ESAは、高利得アンテナの向きを変え、高速データのダウンリンクを可能にするために必要なアンテナY軸 ステッピングモーターの故障を報告しました。当時、アンテナの異常により、3か月ごとに2〜3週間のデータブラックアウトが発生する可能性があると考えられていました。 ^[4]しかし、ESAとNASAのエンジニアは、SOHOの低利得アンテナを、より大きな34 m（112フィート）と70 m（230フィート）のNASAディープスペースネットワーク地上局と併用し、SOHOのソリッドステートレコーダー（SSR）を賢明に使用することで、完全なデータ損失を防ぎ、3か月ごとのデータフローがわずかに減少しただけでした。^[5]

SOHO ミッション中断の一連の出来事は、SOHO チームが一連の宇宙船ジャイロスコープの較正と操作を行っていた 1998 年 6 月 24 日に始まりました。操作は 23:16 UTC まで続きましたが、SOHO は太陽へのロックを失い、緊急太陽再捕捉 (ESR) と呼ばれる緊急姿勢制御モードに入りました。SOHO チームは観測所の復旧を試みました。しかし、SOHO は1998 年 6 月 25 日 02:35 UTC に再び緊急モードに入りました。復旧作業は続けられましたが、SOHO は 04:38 UTC に最後の緊急モードに入りました。SOHO とのすべての通信は 04:43 UTC に失われ、ミッション中断が始まりました。SOHO は回転し、電力を失い、太陽を向いていませんでした。^[6]

欧州宇宙機関（ESA）の専門家が直ちにヨーロッパから米国に派遣され、作戦を指揮した。^[7] SOHOからの連絡がないまま数日が経過した。1998年7月23日、アレシボ天文台とゴールドストーン太陽系レーダーが協力して、レーダーでSOHOの位置を特定し、その位置と姿勢を判定した。SOHOは予測された位置に近く、側面を通常の前面の光学表面反射パネルではなく太陽に向けており、53秒ごとに1回転していた。SOHOの位置が判明すると、SOHOと連絡を取る計画が立てられた。8月3日、 SOHOからキャリアが検出され、これは1998年6月25日以来の信号であった。数日間のバッテリー充電の後、8月8日にキャリアの変調とテレメトリのダウンリンクの試みが成功した。1998年8月9日に機器の温度がダウンリンクされた後、データ分析が行われ、SOHOの回復計画が本格的に開始された。^[8]

回収チームは限られた電力を割り当てることから始めました。その後、宇宙空間における SOHO の異常な向きが判明しました。1998 年 8 月 12 日、SOHO の熱制御ヒーターを使用して凍結したヒドラジン燃料タンクを解凍し始めました。次にパイプとスラスタを解凍し、1998 年 9 月 16 日に SOHO を太陽に向け直しました。約 1 週間にわたる宇宙船バスの回収作業と軌道修正操作の後、SOHO 宇宙船バスは 1998 年 9 月 25 日 19:52 UTC に通常モードに戻りました。機器の回収は 1998 年 10 月 5 日に SUMER で始まり、1998 年 10 月 24 日に CELIAS で終了しました。^[7]

この回復後、動作可能なジャイロスコープは1つだけでしたが、1998年12月21日にそのジャイロスコープが故障しました。姿勢制御は手動でスラスタを噴射して行われ、毎週7kg（15ポンド）の燃料を消費しました。一方、ESAは新しいジャイロレス操作モードを開発し、1999年2月1日に正常に実装されました。^[7]

SOHOペイロードモジュール（PLM）は、それぞれが太陽または太陽の一部を独立してまたは協調して観測できる12の機器といくつかの宇宙船コンポーネントで構成されています。機器は次のとおりです：^{[9] [10]}

• コロナ診断分光計（CDS Archived 16 October 2020 at the Wayback Machine）は、コロナ内の密度、温度、流れを測定します。
• 太陽風のイオン組成を研究する電荷元素および同位体分析システム( CELIAS )。
• 包括的超熱および高エネルギー粒子分析装置コラボレーション( COSTEP Archived 18 October 2020 at the Wayback Machine ) は、太陽風のイオンと電子の組成を研究しています。COSTEP と ERNE は、COSTEP-ERNE 粒子分析装置コラボレーション ( CEPAC Archived 7 September 2006 at the Wayback Machine )とまとめて呼ばれることもあります。
• 低層コロナの構造と活動を研究する極端紫外線撮像望遠鏡（EIT）。
• エネルギー相対論的核と電子実験（ERNE Archived 7 August 2020 at the Wayback Machine）は、太陽風のイオンと電子の組成を研究します。（COSTEPエントリの上記の注記を参照してください。）
• 太陽の中心部を探査するために太陽全体の速度変化を測定する低周波全球振動（GOLF ）。
• 人工日食を作り出してコロナの構造と進化を研究する大角分光コロナグラフ（LASCO ）。
• マイケルソン・ドップラー撮像装置（MDI ）。太陽内部の外層を形成する対流層とコロナの構造を制御する磁場について知るために、光球内の速度と磁場を測定する。MDIはSOHOで最大のデータ生成装置であった。SOHOの仮想チャンネルのうち2つはMDIにちなんで名付けられている。VC2（MDI-M）はMDI磁力図データを、VC3（MDI-H）はMDI日震学データを伝送する。MDIは2011年に太陽観測衛星の太陽地震・磁気撮像装置に取って代わられて以来、科学観測には使用されていない。[ ^11]
• 太陽紫外線放射測定（SUMER）は、コロナ内のプラズマの流れ、温度、密度を測定します。
• 太陽風異方性（SWAN）は、水素の特性波長に敏感な望遠鏡を使用して太陽風の質量フラックスを測定し、太陽圏の密度をマッピングし、太陽風の流れの大規模な構造を観測します。
• コロナ内の密度と温度を測定する紫外線コロナグラフ分光計( UVCS )。
• 太陽放射照度と重力振動の変動( VIRGO ) は、太陽全体の振動と太陽定数を低解像度で測定し、再び太陽の中心部を探査します。

一部の観測機器からの観測は画像としてフォーマットすることができ、そのほとんどは一般または研究目的でインターネットですぐに入手できます (公式ウェブサイトを参照)。太陽風中の粒子のスペクトルや測定値など、他の観測機器からの観測は、画像として簡単には利用できません。これらの画像の波長または周波数は、可視光線( Hα )から極端紫外線(EUV) までの範囲です。一部または完全に不可視波長で撮影された画像は、SOHO ページやその他の場所で疑似カラーで表示されます。

多くの宇宙および地上の望遠鏡とは異なり、SOHO プログラムでは、個々の機器の観測提案に対して正式に割り当てられた時間はありません。関心のある関係者は、電子メールまたは SOHO Web サイトを介して機器チームに連絡し、その機器チームの内部プロセス (進行中の参照観測が妨げられない限り、非常に非公式なプロセスもあります) を通じて時間を要求できます。単一の観測で複数の SOHO 機器を共同で使用するための正式なプロセス (「JOP」プログラム) は存在します。JOP 提案は、四半期ごとの科学作業チーム (SWT) 会議で検討され、JOP 時間は科学計画作業グループの月例会議で割り当てられます。最初の結果は、B. Fleck と Z. Švestka が編集したSolar Physicsの第 170 巻および第 175 巻 (1997 年) で発表されました。

SOHO（ LASCO装置）は太陽を観測した結果、太陽のまぶしさを遮って意図せず彗星の発見を可能にした。知られている彗星の約半分はSOHOによって発見されており、過去15年間に18か国を代表する70人以上の人々がオンラインで公開されているSOHO画像を検索して発見した。SOHOは2014年4月までに2,700を超える彗星を発見しており^{[14] [15]、}平均発見率は2.59日に1つである。^[16] 2015年9月、SOHOは3,000番目の彗星を発見した。^[17] 2024年3月、SOHOは5,000番目の彗星を発見した。^[2]

2024年12月13日現在、5,124個の天体が確認されている^[18]。

マックスプランク太陽系研究所は、 SUMER、大角分光コロナグラフ（LASCO）、およびCELIAS機器に貢献しました。スミソニアン天体物理観測所（SAO）はUVCS機器を構築しました。ロッキード・マーティン太陽天体物理学研究所（LMSAL）は、スタンフォード大学の太陽グループと共同でMDI機器を構築しました。宇宙天体物理学研究所はGOLFと極端紫外線撮像望遠鏡（EIT）の主任研究機関であり、SUMERに大きく貢献しています。すべての機器の完全なリストと、それぞれの所属機関へのリンクは、SOHO Webサイトで入手できます。

• 2025年12月に打ち上げ予定のオン・ラグランジュ1の宇宙天気予報。
• Advanced Composition Explorer は1997 年に開始され、現在も稼働しています。
• 深宇宙気候観測衛星(DSCOVR) は 2015 年に打ち上げられ、L ₁の軌道を周回しています。
• 太陽物理学
• 高解像度コロナイメージャー(Hi-C)、2012 年に打ち上げられた、軌道上望遠鏡。
• パーカー太陽探査機は2018年に打ち上げられ、現在も運用中。
• 太陽の重力加速度モードの検出を目指す国際科学者グループ、フォエバスグループ
• ソーホー 2333
• 太陽観測衛星(SDO) は 2010 年に打ち上げられ、現在も運用中です。
• 2020年に打ち上げられ、現在も運用中のソーラーオービター。
• STEREO (Solar TErrestrial RElations Observatory) は 2006 年に打ち上げられ、現在も運用中です。
• 遷移領域・コロナ探査衛星（TRACE）、1998年に打ち上げられ、2010年に廃止された。
• ユリシーズ（宇宙船）、1990年に打ち上げられ、2009年に退役。
• ウィンド（宇宙船）、1994年に打ち上げられ、現在も運用中。

• 「SOHO の回復 - 前例のない成功物語」(PDF) 。2006 年3 月 11 日閲覧。
• 「SOHO ミッション中断の暫定状況と背景レポート – 1998 年 7 月 15 日」 。2006年3 月 11 日閲覧。
• 「SOHO ミッション中断 NASA/ESA 合同調査委員会最終報告書 – 1998 年 8 月 31 日」 。2006年3 月 11 日閲覧。
• 「SOHO 復旧チーム」 。2006年3 月 11 日閲覧。画像
• 「SOHO ミッション L1 ハロー軌道の 1998 年の姿勢制御異常からの回復」(PDF) 。2014年 8 月 19 日時点のオリジナル(PDF)からアーカイブ。2007年7 月 25 日に閲覧。
• Weiss, KA; Leveson, N.; Lundqvist, K.; Farid, N.; Stringfellow, M. (2001) 「航空宇宙事故の原因分析」第 20 回 DASC 第 20 回デジタル アビオニクス システム カンファレンス (カタログ番号 01CH37219)第 1 巻 第 1 号 pp. 4A3/1–4A3/12 doi :10.1109/DASC.2001.963364 ISBN 978-0-7803-7034-0. S2CID  111244003。
• Leveson, NG (2004 年 7 月)。「宇宙船事故におけるソフトウェアの役割」。Journal of Spacecraft and Rockets . 41 (4): 564–575. Bibcode :2004JSpRo..41..564L. CiteSeerX  10.1.1.202.8334 . doi :10.2514/1.11950.
• Neumann, Peter G. (1999 年 1 月)。 「コンピュータおよび関連システムにおける公共へのリスク」。ソフトウェア エンジニアリング ノート。24 (1) : 31–35。doi :10.1145/308769.308773。S2CID  36328273。

ウィキメディア・コモンズには、太陽・太陽圏観測所に関連するメディアがあります。

• ESA SOHO ウェブページ: ストーリー、画像、ビデオ
• NASA SOHO ウェブページ: 概要、ギャラリー、データ、運用など。
• 「SOHO ミッションの説明」NASA の SOHO ウェブサイト。2005年10 月 24 日閲覧。
• 「最新の SOHO 画像」。NASA の SOHO ウェブサイト。2005 年10 月 24 日閲覧。教育目的および非営利目的であれば無料でご利用いただけます。
• NASA太陽系探査によるSOHOミッションプロファイル
• 「宇宙天気ナウ」。国立気象局宇宙環境センター。2005 年 10 月 23 日時点のオリジナルよりアーカイブ。2005年10 月 24 日閲覧。
• 「SOHO ミッション L1 ハロー軌道の 1998 年の姿勢制御異常からの回復」(PDF) 。2005年 10 月 21 日時点のオリジナル(PDF)からアーカイブ。2005年10 月 24 日に取得。
• Sun trek ウェブサイト 太陽と地球への影響に関する便利なリソース
• Haugan, Stein VH (2005). 「SOHO との連携」.宇宙研究の進歩. 36 (8): 1557–1560. Bibcode :2005AdSpR..36.1557H. doi :10.1016/j.asr.2004.12.021.
• SOHO、2000番目の彗星を発見
• 2013 年に LASCO/C3 の視野 (FOV) を通過した物体の通過。2021 年 2 月 3 日にWayback Machineにアーカイブされました(Giuseppe Pappa)
• LASCO C3 の注目すべき天体 (2017 年 1 月 9 日にWayback Machineにアーカイブ) および LASCO Star Maps (2015 年 2 月 24 日にWayback Machineにアーカイブ) (年間を通じてどの日でも視野内の天体を特定)
• 次の彗星は、あなたのソファに座ったまま発見できます! (市民のための科学 2011 年 10 月 18 日)
• LASCO C2 のセレス (2013 年 8 月 17 日)
• 1996年から2011年までのSOHO衛星観測に基づく太陽黒点データベース（）