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テレビ赤外線観測衛星（TIROS ）は、1960年のTIROS-1から始まる、米国が打ち上げた初期の気象衛星シリーズです。TIROSは地球のリモートセンシングが可能な最初の衛星であり、科学者が宇宙から地球を新たな視点で見ることができるようにしました。[ 1 ]ハリー・ウェクスラーが推進したこの計画は、軍事偵察衛星が秘密裏に開発または使用されていた時代に、衛星による気象観測の有用性を証明しました。TIROSは当時、「天才の鍵はしばしば単純さにある」ことを実証しました。[ 2 ] TIROSは「Television InfraRed Observation Satellite」の頭文字をとった略語であり、「若い兵士、初心者」を意味する「tiro」の複数形でもあります。[ 3 ]
高等研究計画局（現在のDARPA）は1958年にTIROSプログラムを開始し、1959年に同プログラムを米国航空宇宙局（ NASA ）に移管した。 [ 4 ] TIROSプログラムの参加者には、米国陸軍信号研究開発研究所、ラジオ・コーポレーション・オブ・アメリカ（RCA）、米国気象局、米国海軍写真判読センター（NPIC）、環境科学サービス局（ESSA）、米国海洋大気庁（NOAA）も含まれていた。[ 5 ]
TIROSプロジェクトは、1940年代後半に米国で始まった気象学と情報収集のための宇宙からの監視の実現可能性を検証する初期の取り組みから生まれた。 [ 6 ] [ 7 ]ラジオ・コーポレーション・オブ・アメリカは1951年にランド研究所のために調査を行い、宇宙搭載テレビカメラが一般的な偵察に有益な情報を提供できると結論付けた。[ 8 ] 1956年、RCAは陸軍弾道ミサイル局（ABMA）の管理下で、当初はジャヌスと呼ばれた偵察衛星プログラムを開発するために米国陸軍から資金提供を受けた。このプロジェクトはABMAの管理下に留まったが、 1958年に高等研究計画局（ARPA、現在のDARPA）に移管された。 [ 6 ]契約では、ジュピターCロケットを使用して打ち上げられる宇宙船の開発が求められており、これは最終的にジュノーIIロケットに変更された。[ 8 ]方向安定性がなく、搭載カメラが1台しかないプロトタイプ衛星であるJanusとJanus IIは、このプロジェクトの一環として製造された。 [ 9 ] [ 10 ] 1958年5月、 RANDコーポレーションのウィリアム・ウェルチ・ケロッグが議長を務める委員会が、米軍、米国気象局、国家航空諮問委員会、RCAの代表者とともに招集され、衛星気象プログラムと設計目標について議論した。委員会は、このようなプログラムでは、より粗い解像度とより細かい解像度のテレビカメラによる雲量の観測と、地球放射の赤外線測定を行うべきであると勧告した。最初の気象衛星の目標は、実験的なテレビ技術を試験し、宇宙船の姿勢制御のための太陽と地平線に基づくセンサーを検証し、気象データを収集することであった。[ 9 ] [ 11 ]
ヤヌスの開発中、国防研究開発局長のハーバート・ヨークは、国防総省の偵察衛星を米陸軍の管轄外に移した。 [ 9 ]気象衛星が米国政府によって優先度の高い要件として挙げられたため、RCAはヤヌス計画の目標を気象用途にシフトした。気象用途ではカメラの解像度要件が緩和され、より小型で軽量な衛星システムが可能になった。[ 12 ]そのため、ヤヌス用に計画されていたテレビカメラの解像度は下げられ、[ 6 ]当初計画されていたより高度なシステムではなく、市販の屈折光学系に頼ることになった。[ 13 ]米陸軍はまた、より大型の衛星用のより大型の打ち上げロケットを開発するというARPAの要求を承認し、RCAはヤヌスの設計をより大型のスピン安定型宇宙船に変更することができた。[ 9 ]これらの変更を受けて、ヤヌス計画はテレビ赤外線観測衛星（TIROS）と改名され、機密解除された。[ 6 ]
TIROS衛星のペイロードの開発は陸軍通信隊研究所に委託され、360万ドルがソーロケットの使用のために空軍システム軍団 に割り当てられた。 [ 12 ]ドワイト・D・アイゼンハワー大統領は、米国航空宇宙局（NASA）を創設する国家航空宇宙法に署名する前に、気象衛星の開発はNASAが担当すべきだと判断した。TIROSプロジェクトを監督するARPA委員会のエドガー・コートライトは、1959年4月13日にTIROSをNASAのゴダード宇宙飛行センターに移管する手配をした。NASAによるARPAからのTIROSプロジェクトの取得は、良好な宣伝を提供し、新設の民間機関の存在を正当化する手段と見なされた。[ 6 ]同機関は、このプロジェクトを運用支援や科学的観測を行うためのプラットフォームとしてではなく、実験的なテストベッドとして扱った。[ 8 ]米国気象局と国防総省気象局は、初期の TIROS データの運用利用を支持した。この対立により、運用気象衛星プログラムの目的を確定するために、1960 年 10 月に省庁間グループである運用気象衛星に関するパネルが結成された。[ 14 ]
当初の TIROS ミッション設計では、3 機の衛星が計画されていました。各衛星には、RCA が製造した 2 枚レンズの光学テレビシステム、ヴァンガード 2 号から改良された赤外線スキャンシステム、地球のエネルギー収支を測定するためにヴァーナー E. スオミが開発した放射計が搭載される予定でした。[ 12 ] [ 6 ]しかし、1960 年 4 月 1 日に打ち上げられた最初の TIROS ペイロードである TIROS - 1 には光学システムのみが搭載され、テレビ カメラを搭載した最初の米国の衛星となりました。[ 6 ] [ 8 ]当初計画されていた機器は、その後 2 年間に打ち上げられたTIROS-2、TIROS-3、TIROS-4に搭載されました。[ 15 ]
TIROSは初期には成功を収めたものの、TIROSデータの処理に初期段階で困難が生じ、開発中の2番目の宇宙船であるニンバスを中心とした運用気象衛星システムを開発するよう政治的な圧力がかかった。[ 16 ]しかし、ニンバス計画の遅延と高コストにより、最終的にはTIROSベースの宇宙船が米国の運用気象衛星群として機能することになった。[ 17 ] ESSAと命名された第2世代のTIROS衛星は、1966年からTIROS運用システム（TOS）としてこの役割を果たした。1966年から1969年にかけて9機のESSA衛星が打ち上げられた。奇数番号のESSA衛星は気象データを各国の気象機関に提供し、偶数番号のESSA衛星からのテレビ画像は自動画像伝送（APT）システムを介して世界中の簡易局から受信できた。 TIROS衛星の第3世代である改良型TIROS運用システム（ITOS）は、1970年代に開発され打ち上げられ、2種類のESSA衛星の機能を組み合わせ、運用能力を発揮した。以前のTIROS世代とは異なり、ITOS衛星は3軸安定化機能を備えていた。後のITOS衛星には、超高分解能放射計を含む追加の機器や以前の機器の改良版が搭載された。[ 18 ]
1978年、RCAはTIROS衛星の第4世代であるTIROS-Nシリーズの最初の宇宙機を完成させた。これらは、高度超高解像度放射計（AVHRR）を含む新しい機器群を提供した。[ 19 ] 1983年のNOAA-Eから始まる後のTIROS-N衛星[ 18 ] [ 20 ]は、より高いデータ処理能力を持ち、わずかに大きな宇宙機バスに新しい機器を搭載していた。これらの衛星はまとめてAdvanced TIROS-N（ATN）として知られていた。[ 18 ] NOAA-N Prime（後にNOAA-19と指定）はTIROSシリーズの最後の宇宙機であり、2009年2月に打ち上げられた。[ 20 ] [ 21 ] [ 22 ]
TIROSは、より高度なTIROS運用システム（TOS）[ 23 ]として継続され、最終的には改良型TIROS運用システム（ITOS）またはTIROS-M [ 24 ]に引き継がれ、その後TIROS-N [ 25 ]およびAdvanced TIROS-N [ 26 ]シリーズの衛星へと発展しました。NOAA-N Prime（NOAA-19）は、地球の気象と環境を観測するNOAA衛星のTIROSシリーズの最後の衛星です。[ 20 ]
衛星の命名は、環境科学サービス局が管理する TOS 衛星 (例えばESSA-1 ) の「ESSA」や、米国海洋大気庁が管理する後期の TIROS シリーズ衛星 (例えばNOAA-M ) のように、管理組織と同じ名前を使用しているものもあるため、混乱を招く可能性がある。[ 20 ]
1960年のTIROS-1の打ち上げから始まり、1965年のTIROS-10の打ち上げで終わる最初の10機のTIROS衛星は、 NASAの庇護の下で開発および運用された極軌道宇宙機でした。各宇宙機の設計寿命は6か月で、6か月ごとに新しい宇宙機が打ち上げられました。[ 27 ]最初のTIROS衛星の主な目的は、雲量を画像化するための宇宙搭載テレビカメラシステムの使用を試験することでした。[ 28 ]第1世代の間、TIROSプロジェクトの範囲は、当初の実験的な状態から準運用的な状態へと進化しました。[ 19 ] TIROS-1に続いて、後続のTIROS宇宙機のエンジニアリングとミッション設計は、以前のバージョンで観察された欠点を解決することを目的としていました。[ 29 ]
TIROS宇宙船の第1世代の宇宙船バスは、直径約42インチ（1,100 mm）、高さ約19インチ（480 mm）のドラム型の18面直角プリズムでした。アルミニウム合金とステンレス鋼で作られた各宇宙船の重量は約270ポンド（120 kg）でした。衛星はニッケルカドミウム電池で駆動され、その電池は宇宙船の側面全体に取り付けられた9,200個の太陽電池によって充電されました。 [ 28 ] TIROS宇宙船は、スピンの安定性を維持するために8～12 rpmで回転するように設計されていました。機器ハウジングのベースプレートに取り付けられた一対の固体推進剤ロケットは、スピン速度の低下に対抗するために、1組ずつ噴射して回転速度を3 rpm増加させることができました。[ 28 ] [ 30 ]最初の 8 機の TIROS 衛星のカメラもベースプレート上に配置され、宇宙機の回転軸と平行に整列していた。第 1 世代の TIROS には姿勢制御機能がなかったため、地球は衛星軌道の一部でのみカメラの視野内にあり、衛星は設計上、運用期間全体にわたって宇宙に対して固定された姿勢を維持していた。 [ 31 ]地球の磁場との相互作用により、 TIROS-1 の回転軸が振動した。TIROS -2 では磁気トルカーが導入され、TIROS-8 まで維持され、宇宙機自身の磁場を徐々に変化させることで、軌道ごとに 1.5° の宇宙機の姿勢変化が可能になった。TIROS-9 では、より堅牢な磁気システムである Quarter Orbit Magnetic Attitude Control System が導入され、より迅速かつ精密な姿勢制御が可能になり、宇宙機のスピン軸を最大 10° まで変更できるようになった。[ 32 ] TIROS-9のカメラは、ベースプレートではなく宇宙船の側面に放射状に取り付けられていた。この「ホイール」構成は、先行するTIROS宇宙船の「軸方向」構成とは対照的に、地球のより頻繁な画像撮影を可能にした。[ 33 ]
TIROS衛星の第一世代には、通常、異なる視野角で異なる角度分解能をサポートする、直径0.5インチ（13 mm）のビジコンラインスキャンカメラが2台搭載されていました。[ 28 ] [ 33 ] TIROSの初期バージョンに搭載された磁気テープレコーダーは、30秒間隔で撮影された合計64枚の画像を保存でき、これは最大で2周分のデータに相当します。TIROS -9以降、画像容量は96枚に増加し、クロックシステムの実装により、画像間の間隔を可変にすることが可能になりました。[ 34 ]カメラのシャッターにより、衛星が地上のコマンドポイントの1つに近づくと、2ワットのFM送信機を介して地球に送信される一連の静止画像を保存することが可能になりました。送信後、テープは消去またはクリーニングされ、さらに記録できるように準備されました。TIROS -8は、搭載ストレージに依存することなく画像を容易にブロードキャストおよび受信できる新しいAPTシステムのテストランとして機能しました。その後のTIROS宇宙機はAPTシステムを維持し、搭載システムの改良と地上局ネットワークの拡張を行った。初期のTIROS宇宙機の中には、5チャンネルの中解像度赤外線走査放射計と低解像度放射計を搭載したものもあった。[ 34 ] 5チャンネル放射計により、昼夜両方の雲量を観測することができた。[ 35 ]データは宇宙機のベースプレートから突き出た4本のアンテナを介して送信され、1本の受信アンテナが上部プレートの中央に取り付けられていた。[ 28 ]
最初の 10 回の TIROS ミッションはそれぞれ、高度約400 nmi (740 km; 460 mi)の太陽同期円軌道を取るように計画されていました。TIROS-9 の打ち上げシステムの第 2 段の性能が過剰だったため、この宇宙機は楕円軌道に誤って配置されました。最初の 4 機の TIROS 衛星は、赤道に対して 48° の傾斜角を持つ円軌道に打ち上げられ、北緯 55° から南緯 55° までの地球をカバーしました。TIROSプログラム用に選ばれたThor-Delta打ち上げロケットの同時改良により、後のペイロードの軌道傾斜角を大きくすることが可能になりました。TIROS-5 から TIROS-8 までの次の 4 機の衛星は、傾斜角が 58° に高く、衛星のカバー範囲が北緯 65° から南緯 65° に拡大しました。 TIROS-9とTIROS-10は、赤道に対して98°のほぼ極軌道傾斜角で地球の昼側の完全なカバーを達成しました。最初の8つのTIROS衛星の姿勢と軌道は、地球の太陽光が当たる側の観測可能な部分を制限し、数ヶ月にわたる軌道歳差運動を利用して北半球と南半球の両方の領域をカバーしました。 [ 31 ]
2009年6月現在、1960年から1965年の間に打ち上げられたTIROS衛星（TIROS-7を除く）はすべてまだ軌道上にあった。[ 36 ]
先進型TIROS-N（ATN）衛星は、追加ペイロードの統合を可能にするために機器サポートモジュールが拡大された点を除けば、NOAA-Aから-D衛星と類似していた。TIROS-NからNOAA-D衛星からの変更点は、低ビットレートデータシステムTIROS情報プロセッサ（TIP）の予備ワード位置が、地球放射収支衛星（ERBE）やSBUV/2などの特殊機器に使用されたことである。捜索救助（SAR）システムは独立し、地上へのデータ送信に専用周波数を使用するようになった。[ 48 ]
この記事には、パブリックドメインにあるこの情報源からのテキストが含まれています。この記事には、パブリックドメインにあるこの情報源からのテキストが含まれています。この記事には、パブリックドメインにあるこの情報源からのテキストが含まれています。は午後の極軌道衛星のみを運用しており、主要な国際パートナーである欧州気象衛星開発機構（EUMETSAT）は午前中の軌道衛星を運用している。
最後の気象観測所…
