米国宇宙監視ネットワーク

米国宇宙監視ネットワーク(SSN) は、稼働中/休止中の衛星、使用済みロケットの本体、破片の破片など、地球を周回する人工物体を検出、追跡、分類、識別します。このシステムは米国宇宙コマンドの責任であり、米国宇宙軍によって運用されており、その機能は次のとおりです。

• 崩壊しつつある宇宙物体がいつどこで地球の大気圏に再突入するかを予測する。
• レーダー上でミサイルのように見える帰還宇宙物体が、米国やその他の国のミサイル攻撃警報センサーに誤報を発することを防ぐ。
• 宇宙物体の現在の位置を図表化し、予想される軌道経路をプロットします。
• 宇宙における新たな人工物体の検出。
• 地球軌道上を移動する物体を正しくマッピングします。
• 人工宇宙物体の最新カタログを作成します。
• 再突入する宇宙物体の所有権を決定する。

宇宙監視ネットワークには、専用、補助的、および補助的な電気光学センサー、パッシブ無線周波数 (RF) センサーとレーダーセンサーが含まれます。このネットワークは、宇宙物体のカタログ作成と識別、衛星攻撃警告、衛星の飛行に関する米軍へのタイムリーな通知、宇宙条約の監視、科学技術情報の収集を提供します。衛星と軌道上のデブリの継続的な増加、および打ち上げ軌道、非標準軌道、および静止高度の多様性の増加により、既存および将来の要件を満たし、コスト効率の高いサポート性を確保するために、SSN の継続的な近代化が必要です。^[1]

SPACETRACK は、将来の米国の対衛星兵器(ASAT) システムの指揮統制、標的設定、および被害評価に必要なシステム インターフェースも開発しました。空軍マウイ光学ステーション(AMOS)には、画像情報処理センターとスーパーコンピューティング施設があります。

米国政府による最初の正式な衛星カタログ作成の取り組みは、マサチューセッツ州ベッドフォードのハンスコムフィールドにある、^後に国家宇宙監視管制センター (NSSCC) として知られる^{プロジェクト・スペース・}トラックで行われました。NSSCC で使用された手順は、NSSCC の技術ディレクターであったワール^[2]によって 1959 年と 1960 年に初めて報告されました。1960 年、プロジェクト・スペース・トラックの下で、フィッツパトリックとフィンドリーは NSSCC で使用された手順の詳細な文書を作成しました^{[3] 。}プロジェクト・スペース・トラックは、 1957 年から 1961 年にかけて衛星追跡の歴史を開始しました。

初期のスペーストラックによる衛星の観測は、レーダーステーション、ベーカー・ナンカメラ、望遠鏡、ラジオ受信機、およびオペレーション・ムーンウォッチ・プログラムに参加した市民を含む 150 を超える個別のサイトで収集されました。これらのムーンウォッチサイトの個人は、衛星の観測を視覚的な手段で記録しましたが、観測の種類とソースは多数あり、自動化されたものもあれば、半自動化されたものもありました。観測はテレタイプ、電話、郵便、および個人メッセンジャーで NSSCC に転送されました。そこで、当直のアナリストがデータを削減し、軌道要素^{[要説明]に追加の予測に使用する前に行う必要がある修正[要説明]を決定しました。この分析の後、修正は}IBM 709コンピューターに入力され、更新された軌道データが計算されました。次に、更新された軌道データは、同じコンピューター プログラムの別のフェーズで使用され、地心エフェメリスが生成されました。地心エフェメリスから 3 つの異なる製品が計算され、将来の観測機会の計画のために観測ステーションに送り返されました。^[3]

ソ連によるスプートニク1号の打ち上げをきっかけに、米国政府は宇宙追跡システムを使用して宇宙にある物体をより適切に追跡する必要があると認識するようになった。スプートニク打ち上げ当時、米国初のシステムであるミニトラックは既に存在していたが、米国はすぐにミニトラックでは衛星を確実に検出して追跡できないことに気付いた。米国海軍はヴァンガード衛星を追跡するためにミニトラックを設計し、衛星が衛星送信周波数に関する国際協定に従っている限り、ミニトラックはどの衛星も追跡できた。しかし、ソ連は国際衛星周波数を使用しないことを選択した。こうして、このシステムの主な限界が明らかになった。ミニトラックは非協力的または受動的な衛星を検出または追跡できなかったのだ。^[4]

^{ミニトラック}と同時期に使用されて^いたのが、ベーカー・ナン衛星追跡カメラだった。これらのシステムは、高解像度の改造されたシュミット望遠鏡を使用して、宇宙の物体を撮影して識別した。カメラは1958年に初めて運用され、最終的には世界中のサイトで運用された。ピーク時には、空軍が5つのサイトを、カナダ空軍が2つのサイトを、スミソニアン協会の天体物理学観測所がさらに8つのサイトを運営していた。ベーカー・ナンシステムは、ミニトラックと同様に、リアルタイムのデータはほとんど提供せず、さらに夜間の晴天時のみの運用に限られていた。^[4]

衛星データ取得の問題以外にも、スプートニクとヴァンガードに続く膨大な数の衛星によって米国の追跡ネットワークがすぐに圧倒されることが明らかになった。蓄積された衛星追跡データの量に応じて、物体をふるいにかけカタログ化する組織や機器の新設または拡張が必要になった。ソ連の衛星打ち上げに対処するためにリアルタイムの検出および追跡情報が必要になったため、1958年12月19日、ARPAは大統領令50-59を発効し、スペーストラックネットワークを確立した。このスペーストラックネットワーク、プロジェクト・シェパードは、マサチューセッツ州ベッドフォードのスペーストラック・フィルター・センターと運用宇宙防衛ネットワーク（すなわち、ミサイル警報ネットワーク）から始まった。ARDCは1959年後半にスペーストラックのミッションを開始し、1960年4月にはマサチューセッツ州ハンスコムフィールドに暫定国家宇宙監視管制センターを設立し、観測を調整し衛星データを維持した。同時に、国防総省は航空宇宙防衛司令部（ADCOM）（旧航空防衛司令部）を宇宙追跡データの主な使用者として指定した。ADCOMは米国初の宇宙監視計画を策定した。^[4]

大陸間弾道ミサイルが最前線の兵器システムとして開発されていた数年間、多数のミサイル探知警報センサーが実験され、運用センサーとして配備され、これらの大部分が一時、衛星観測データを提供した。多くは現在の歴史では見過ごされており、さらなる研究に値する。これらの中には、2 つのトリニダード探知追跡レーダー、テキサス州ラレド、ニュージャージー州ムーアズタウンがあった。宇宙追跡を実行または貢献しているがこのページにまだ含まれていないその他のセンサーには、カエナ ポイント、アンティグア、アセンション島、サン ミゲル海軍基地、クェゼリン環礁の機械追跡レーダー、3 つのBMEWSサイト、パヴェ パウズサイト、AN/FSS-7 ミサイル警報レーダー サイト、パッシブ電子走査アレイサイト、ノースダコタ州キャバリエ、フロリダ州エグリン、マウイ宇宙監視システム、グローバス II、サン ヴィート デイ ノルマンニ航空基地がある。 TOS/CROSSおよびMITリンカーン研究所[^要出典]

空軍宇宙監視システム(AFSSS) は「スペース フェンス」とも呼ばれ、米国南部 (カリフォルニア州からジョージア州) の各地に設置された超高周波レーダー ネットワークで、バージニア州ダルグレンの海軍ネットワークおよび宇宙作戦司令部にデータ処理センターが集中していた。AFSSS は 1961 年に海軍の宇宙監視 (SPASUR) システムとして始まった (後に NAVSPASUR に改名)。2004 年に空軍に移管され、AFSSS に改名された。この「フェンス」は米国空軍 (第 20 宇宙管制飛行隊分遣隊 1) によって運用された。

衛星探知偵察防衛システム (NSSS の旧称) は、1961 年に初期運用能力に達しました。この「フェンス」の役割は拡大しました。このシステムは、新しい打ち上げ、既存の物体の操縦、既存の物体の分解から宇宙物体を検出し、宇宙物体のカタログからユーザーにデータを提供しました。このカタログには 10,000 を超える物体の軌道パラメータが保持されており、現在では NASA、気象機関、友好的な外国機関によって使用されています。この情報は、既知の軌道上の宇宙物体との打ち上げウィンドウの衝突を回避するための衝突回避情報を計算するために不可欠です。

第21宇宙航空団は、予算削減による資源制約を理由に、2013年10月1日に空軍宇宙監視システムを閉鎖した。^[5]クェゼリン環礁では新たなSバンド宇宙フェンスが建設中である。^{[6] [7]}

米国国防総省（DoD）は、1957年に最初のスプートニクを打ち上げて以来、宇宙物体カタログ、または単に宇宙カタログとして知られる衛星国家のデータベースを維持している。これらの衛星国家は、干渉計、レーダー、光学追跡システムの世界的に分散されたネットワークである宇宙監視ネットワークからの観測で定期的に更新されている。2001年までに、カタログ化された物体の数はほぼ20,000に達した。^{[8] [9] [10]}

これらのカタログを維持するために、さまざまな天体力学理論が使用されています。一般摂動(GP) 理論は、衛星の運動方程式の一般的な解析解を提供します。軌道要素とそれに関連する偏導関数は、これらの微分方程式の初期条件に関する級数展開として表されます。GP 理論は、初期の電子計算機で効率的に動作したため、宇宙カタログの軌道決定の主要理論として採用されました。これらの解析理論を簡素化するには、地球の重力ポテンシャルをいくつかの帯状調和項に切り捨てるなどの仮定を行う必要があります。大気は通常、指数関数的に減少する静的な球状密度場としてモデル化されます。第三物体の影響と共鳴効果は部分的にモデル化されています。GP 理論の精度を高めるには、通常、かなりの開発努力が必要です。^[8]

NASAはGP軌道要素（NASAまたはNORADの 2線要素とも呼ばれる）の民間データベースを維持している。GP要素セットは、長期予測性能を高めるために特定の周期的特徴が削除された「平均」要素セットであり、圧縮された軌道を再構築するには特別なソフトウェアが必要である。^[8]

AN/FPS-17および AN/FPS-80 レーダーは、ソ連のミサイル実験を追跡し、空軍のスペーストラック システムをサポートするために、1960 年代にアラスカ沖のアリューシャン列島のシェミヤ島に設置されました。1973 年 7 月、レイセオン社はシェミヤ島に「コブラ デーン」と呼ばれるシステムを構築する契約を獲得しました。AN/FPS-108 と命名されたコブラ デーンは、AN/FPS-17 および AN/FPS-80 レーダーに代わるものです。1977 年に運用が開始されたコブラ デーンには、シベリアのカムチャッカ半島を狙ってロシア南西部から発射されたミサイルのソ連のテストを監視するという主な任務もありました。この大型の片面フェーズド アレイ レーダーは、これまでに構築された中で最も強力なものでした。

FPS-80 は追跡レーダー、FPS-17 はソ連のミサイルの探知レーダーでした。どちらも弾道ミサイル早期警戒システム ( BMEWS ) の一部でした。大型探知レーダー (AN/FPS-17) は 1960 年に運用を開始しました。1961 年には、近くに AN/FPS-80 追跡レーダーが建設されました。これらのレーダーは 1970 年代に閉鎖されました。

ディヤルバクル航空基地の情報収集レーダー施設は、最終的に探知レーダー (FPS-17) 1 台と機械式追跡レーダー (FPS-79) 1 台で構成されていた。ピリンクリク レーダーは第19 監視飛行隊によって運用された。FPS-17 レーダーは 1955 年 6 月 1 日に IOC に到達し、FPS-79 は 1964 年に IOC に到達した。両方のレーダーは UHF (432 MHz) 周波数で動作した。機械技術による制限はあったものの、ピリンクリクの 2 つのレーダーは 2 つの物体をリアルタイムで同時に追跡できるという利点があった。旧ソ連南部に近い場所にあったため、ロシアの宇宙物体の実際の軌道離脱を追跡できる唯一の地上センサーであった。さらに、ピリンクリク レーダーは東半球で唯一の 24 時間稼働の深宇宙センサーであった。ピリンクリクでのレーダー運用は 1997 年 3 月に終了した。

ソ連のロケット計画が急速に進展していたことから、1954年に米国は長距離監視レーダーの開発計画を開始した。ニューヨーク州シラキュースのゼネラル・エレクトリック重軍事電子工学部門（HMED）が元請けとなり、リンカーン研究所が下請けとなった。この探知レーダーAN/FPS-17は、9か月で構想、設計、製作、設置が完了した。^{[11] [12] [13]}最初の設置はAN/FPS-17(XW-1)と命名され、ソ連の打ち上げを探知するためトルコのディヤルバクル（ピリンクリク）に設置された。2番目のシステムはAN/FPS-17(XW-2)と命名され、ニューメキシコ州ホワイトサンズから打ち上げられたロケットを追跡し、レーダーの試験台として機能するためテキサス州ラレド空軍基地（ラレド空軍基地の北東約7マイル（11km））に設置された。 3番目のシステムはAN/FPS-17(XW-3)と名付けられ、ソ連の発射を探知するためにアラスカ州シェミヤ島に設置された。ディヤルバクルのFPS-17は1955年6月に運用を開始し、ラレドの施設は1956年2月、シェミヤの施設は1960年5月に運用を開始し^{た。[11] [12] [13] [14]最初の2つの施設は代替施設がないまま閉鎖され、シェミヤの施設は}コブラデーン（AN/FPS-108）レーダーに置き換えられた。 ^[15]

FPS-17 アンテナは、固定された放物面状のトーラス セクション反射鏡を備えており、通常、高さ 175 フィート (53 m)、幅 110 フィート (34 m) で、その前面に配置されたレーダー フィード ホーン アレイによって照射されます。送信機はVHF帯域で動作し、約 180 MHz から 220 MHz の周波数でパルスを送信します。^[16] FPS-17 は、ほとんどのレーダー タイプとは異なり、各サイトのバージョンが他のサイトと異なるという点で独特です。違いには、送信機の機器、反射鏡のサイズと数、フィード ホーンの数と配置が含まれます。さらに、FPS-17 は、パルス圧縮技術を採用した最初の運用レーダー システムでした。^{[17]トルコの}ディヤルバクルに 2 つのAN/FPS-17アンテナ、ラレドに 1 つのアンテナ、アリューシャン列島のシェミヤに 3 つのアンテナがありました。^{[11] [16]}

ディヤルバクルの元の FPS-79 アンテナには、スペーストラックの有用性を高める独自の機能がありました。可変焦点フィードホーンにより、検出用の広いビームと追跡用の狭いビーム幅が提供されました。このアンテナは、1975 年に新しいアンテナと台座に置き換えられました。35フィート (11 m) の皿アンテナのゲインと解像度の両方を向上させるために、パルス圧縮が使用されました。ステアリングは機械式で、FPS-79 の範囲は 24,000 マイル (39,000 km) でした。レーダー サイトは 1997 年に閉鎖されました。

9か月間、休止状態で地球を周回した後、1986年11月13日にSPOT1 アリアン第3段は約465個の検出可能な破片に激しく分離しました。これは2007年以前に記録された最も深刻な衛星の分解でした。

破片の雲がアメリカ本土上空を通過したのは8時間以上も経ってからであったが、コロラド州コロラドスプリングスのシャイアンマウンテン複合施設にある宇宙監視センター（SSC）の職員は、トルコのピリンクリクにある米国のFPS-79レーダーが破片が砕けてから数分以内に破片を発見したと報告した。^[18]

ブルーナインは、ゼネラルエレクトリック社が製造し、米国空軍の 466L 電磁情報システム (ELINT) で使用される AN/FPS-79 追跡レーダーセットを製造したプロジェクトを指します。ブルーフォックスは、AN/FPS-80 追跡レーダーを AN/FPS-80(M) 構成に改造したものを指します。アラスカ州シェミヤ、1964 年。これらのシステムには両方とも GE M236 コンピューターが組み込まれていました。

ゼネラル・エレクトリック社が製造した 60 フィートの皿型機械式追跡レーダー。アラスカ州シェミヤ島に UHF レーダーとして配備され、1964 年に L バンドにアップグレードされました。ターゲットが検出されると、Spacetrack ネットワーク測定用の追跡レーダーとして使用されます。主にロシアのミサイルを追跡する諜報目的で使用されます。1977 年に、FPS-17 および FPS-80 レーダーに代わって、高度な FPS-108 Cobra Dane フェーズド アレイ レーダーが導入されました。

司令部は、米陸軍、海軍、宇宙軍が運営する宇宙監視ネットワーク（SSN）、世界中にある30以上の地上レーダーと光学望遠鏡、そして軌道上にある6つの衛星を通じてこれらの任務を遂行している。^[19]

2019年6月23日現在^[update]、SSNデータを使用して作成されたカタログには、1957年以降に軌道に打ち上げられた8,558基の衛星を含む44,336個の物体が掲載されている。 ^[20]そのうち17,480個は積極的に追跡され、1,335個は失われた。^[21]残りは地球の乱気流の大気圏に再突入して崩壊したか、再突入を生き延びて地球に衝突した。SSNは通常、直径10センチメートル（野球ボール大）以上の宇宙物体を追跡している。^[22]

宇宙監視ネットワークには、データを提供する多数のセンサーがあります。これらは、専用センサー、付随センサー、補助センサーの 3 つのカテゴリに分けられます。専用センサーと付随センサーはどちらも USSPACECOM によって運用されていますが、前者は SSN データを取得することが主な目的であるのに対し、後者は SSN データを二次的な目的で取得します。補助センサーは USSPACECOM によって運用されておらず、通常は宇宙監視を付随的に実行します。さらに、センサーは、衛星、スペースデブリ、および低軌道にあるその他の物体を観測する地球近傍 (NE) 追跡と、一般に小惑星や彗星を観測する深宇宙 (DS) 追跡に分類されます。

• 専用センサー
  • 地上型電気光学深宇宙監視（GEODSS）サイト
  • 宇宙監視望遠鏡(SST)
  • MOSS -スペインのモロン空軍基地に設置された電気光学式（EO）監視システム
  • GLOBUS IIレーダー
  • AN/FPS-85 スペーストラックレーダー
  • AN/FPS-133 空軍宇宙監視システム、別名スペースフェンス、およびその代替スペースフェンス
  • 中間宇宙実験（MSX）/宇宙ベース可視（SBV）衛星
• 付随センサー
  • ハワイのマウイ島にあるGEODSSステーションと共存するマウイ宇宙監視システム（MSSS）と先進電気光学システム（AEOS）望遠鏡
  • ヘイスタック超広帯域衛星画像レーダー（HUSIR）、ヘイスタック補助レーダー（HAX）、ミルストーンヒルレーダー
  • クェゼリン環礁のロナルド・レーガン弾道ミサイル防衛試験場にある ALTAIR および ALCOR レーダー
  • アセンションレンジレーダー、イースタンスペースリフトレンジに設置
  • 地上配備型レーダープロトタイプ（GBR-P）、ロナルド・レーガン弾道ミサイル防衛試験場、クェゼリン環礁に設置
• 補助センサー
  • ソリッドステートフェーズドアレイレーダーシステム（SSPARS）/ AN/FPS-132アップ​​グレード早期警戒レーダー（UEWR）システム、複数のサイトに配備
  • AN/FPS-108 コブラデーン
  • AN/FPQ-16 周辺捕捉レーダー特性評価システム(PARCS)

地上型電気光学式深宇宙監視システム（GEODSS ）は、望遠鏡、低光量テレビカメラ、コンピュータを使用する光学システムです。このシステムは、写真フィルムを使用する 6 台の 20 インチ（0.5 メートル）ベーカー・ナンカメラの旧システムに代わるものです。

第 20 宇宙管制飛行隊に報告する運用中の GEODSS サイトは 3 つあります。

• ニューメキシコ州ソコロ 33°49′02″N 106°39′36″W / 33.8172°N 106.6599°W / 33.8172; -106.6599
• アモス、マウイ島、ハワイ 20°42′32″N 156°15′28″W / 20.7088°N 156.2578°W / 20.7088; -156.2578
• ディエゴガルシア島、イギリス領インド洋地域 7°24′42″S 72°27′08″E / 7.41173°S 72.45222°E / -7.41173; 72.45222。

韓国のチェ・ジョンサンにある施設は、近隣の町からのスモッグ、天候、コストの懸念から 1993 年に閉鎖されました。当初、5 番目の GEODSS はポルトガルの施設から運用される予定でしたが、建設されることはありませんでした。

モロン光学宇宙監視 (MOSS) は、GEODSS システムに貢献した可搬式の 22 インチ口径望遠鏡で、1997 年から 2012 年までスペインのモロン空軍基地 ( 37°10′12″N 5°36′32″W / 37.170°N 5.609°W / 37.170; -5.609)で運用されていました。

GEODSS は、深宇宙、つまり約 3,000 マイル (4,800 km) から静止軌道高度を超えるところにある物体を追跡します。光学システムには固有の制限があるため、GEODSS では夜間かつ晴天時の追跡が必要です。各サイトには 3 台の望遠鏡があります。望遠鏡の口径は 40 インチ (1.02 m)、視野は 2 度です。望遠鏡は、人間の目が感知できるよりも 10,000 倍暗い物体を「見る」ことができます。この感度と、日中の空の背景が衛星の反射光を遮るため、システムは夜間に稼働します。地上の光学システムと同様に、雲量と現地の気象条件がその有効性に直接影響します。 GEODSS システムは、宇宙空間で 20,000 マイル (30,000 km) 以上離れたバスケットボールほどの小さな物体や、35,000 マイル (56,000 km) 離れた椅子を追跡することができ、USSPACECOM の宇宙監視ネットワークの重要な部分となっています。各 GEODSS サイトは、定期的に追跡され、記録されている 9,900 個の物体のうち、毎晩約 3,000 個の物体を追跡しています。国際宇宙ステーション (ISS) の軌道を 20 マイル (32 km) 以内で横切る物体があると、ISS は衝突を避けるために軌道を調整します。追跡されている最も古い物体は、1958 年に打ち上げられたオブジェクト #4 (ヴァンガード 1 )です。 ^{[引用が必要]}

SSNには宇宙搭載型可視（SBV）センサーという宇宙搭載型センサーが1つ含まれており、 1996年に弾道ミサイル防衛機構によって打ち上げられた中間過程宇宙実験（MSX）衛星に搭載されて軌道に乗せられた。このセンサーは2008年6月2日に退役した。^[23]

宇宙ベース宇宙監視( SBSS ) パスファインダー衛星は、以前は MSX SBV が担当していたミッションを現在実行しています。

2013年に打ち上げられたカナダの軍事衛星サファイアもSSNにデータを提供している。^[24]

USSPACECOMは主に稼働中の衛星に関心があるが、宇宙ゴミの追跡も行っている。宇宙ゴミの数と宇宙における衛星の価値が増大するにつれ、民間の経済活動を保護し、衛星運用者がゴミとの衝突を回避できるように支援することが重要になってきた。2010年、USSTRATCOMは商業および外国の主体にSSA（宇宙状況認識）サービスを提供する権限を与えられた。^[19] 2019年現在、追跡対象物体の位置データ、結合評価、廃棄/寿命終了サポートなどがspace-track.orgウェブサイトを通じて提供されている。^[25]

• 空軍宇宙監視システム
• 空軍マウイ光学・スーパーコンピューティング観測所
• 宇宙状況認識プログラム、欧州宇宙機関の地球近傍物体および宇宙ゴミ追跡プログラム
• ケスラー症候群
• 衛星観測
• 宇宙ゴミ
• ロシア:
  • クローナ宇宙物体認識ステーションとクローナN、ロシアの望遠鏡とレーダーベースの宇宙監視施設
  • ロシアの望遠鏡ベースの宇宙監視施設、オクノとオクノS
  • ロシア軍の宇宙監視ネットワークSKKPの本部であるメイン宇宙情報センター

• スペーストラックのウェブサイト
• 米国戦略軍宇宙監視
• 軌道デブリ四半期ニュースは、軌道デブリ研究における最新の出来事に関する情報を提供します。
• 「空軍ファクトシート」。2012年7月21日時点のオリジナルよりアーカイブ。2010年6月17日閲覧。{{cite web}}: CS1 maint: bot: original URL status unknown (link)
• GEODSS ソースブック