ひまわり (気象衛星)

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ひまわり1号 - 5号で使用された形式(GMSシリーズ)

ひまわりは、気象観測を行う日本静止衛星気象衛星の愛称である。1号から5号までの正式名称は静止気象衛星GMS(Geostationary Meteorological Satellite)、6号と7号は運輸多目的衛星MTSAT(Multi-functional Transport Satellite)である。「ひまわり」は世界気象機関(WMO)と国際科学会議(ICSU)が共同で行なった地球大気観測計画(GARP)の一環として計画されたもので、得られた気象情報を日本国内だけでなく、東アジア・太平洋地域の他国にも提供している。2010年7月1日より、ひまわり7号が気象観測を行っている[1]

ひまわりが登場するまでは、日本はアメリカのTIROS-N/NOAAの写真画像を購入していた。

衛星リスト[編集]

衛星名称 打ち上げ日 運用終了 打ち上げ場所 打ち上げロケット 衛星バス
ひまわり(GMS) 1977年7月14日 1989年6月 ケネディ宇宙センター デルタ2914型ロケット132号機 HS-335
ひまわり2号(GMS-2) 1981年8月11日 1987年11月 種子島宇宙センター N-IIロケット2号機(N8F) HS-378
ひまわり3号(GMS-3) 1984年8月3日 1995年6月 種子島宇宙センター N-IIロケット6号機(N13F) HS-378
ひまわり4号(GMS-4) 1989年9月6日 2000年2月 種子島宇宙センター H-Iロケット5号機(H20F) HS-378
ひまわり5号(GMS-5) 1995年3月18日 2005年7月 種子島宇宙センター H-IIロケット3号機 HS-378
みらい1号(MTSAT-1) 1999年11月15日 打ち上げ失敗 種子島宇宙センター H-IIロケット8号機 LS-1300
ひまわり6号(MTSAT-1R) 2005年2月26日 運用中 種子島宇宙センター H-IIAロケット7号機 LS-1300
ひまわり7号(MTSAT-2) 2006年2月18日 運用中 種子島宇宙センター H-IIAロケット9号機 DS2000
ひまわり8号 2014年10月7日(予定) 種子島宇宙センター H-IIAロケット25号機 DS2000
ひまわり9号 2016年(予定) 未定 未定 DS2000

GMSシリーズ[編集]

ひまわり1号から5号までのGMSシリーズの衛星本体はヒューズ社のスピン衛星バス HS-335(GMS-1)および HS-378(GMS-2 - GMS-5)に観測機器や通信機器を搭載したものである。

基本的にアメリカの静止気象衛星GOES-4 - GOES-7の類似機で、NECが主契約者として担当し、主に米ヒューズ社(現在はボーイングスペースシステムズ社)が製造したものであるが、徐々に観測機器を国産化してきた。

観測機器の諸元[編集]

観測機器はレイセオン社の可視赤外走査放射計(VISSR)であり、地球を可視光線および赤外線により撮影する光学センサである。 衛星の自転により地球を東西方向に走査しつつ、反射鏡により南北方向にも走査することで、地球の半球全体を2,500本の走査線で画像化する。

チャンネル 波長帯 センサ
可視 0.55-0.90um PMT(光電子増倍管)、フォトダイオード
赤外1 10.5-11.5um 水銀カドミウムテルル
赤外2 11.5-12.5um 水銀カドミウムテルル
赤外3 6.5-7.0um 水銀カドミウムテルル

フィルター分離することで、IR1,IR2,IR3をそれぞれ検出する。

主立った通信[編集]

主立った衛星-地球との通信は次のような諸元である。これ以外に三点測距、テレメトリなどの通信がある。

通信の内容 方向 周波数 変調方式
VISSR 下り 1681.60MHz QPSK
S-VISSR 上り 2029.1MHz BPSK
S-VISSR 下り 1687.10MHz BPSK
WEFAX(LR-FAX[2]) 上り 2033.00MHz AM/FM
WE-FAX(LR-FAX) 下り 1691.00MHz AM/FM
DCPI 上り 468.875~468.924MHz PCM/PSK
DCPI 下り 2034.80~2035.00MHz PCM/PSK
DCPR 上り 402.0~402.4MHz PCM/PSK
DCPR 下り 1694.3~1694.7MHz PCM/PSK

観測された衛星画像は、気象衛星通信所でS-VISSR用に引き延ばしを行い、衛星に返送し衛星から利用者向けに配信する格好で、ほぼ遅延なしで配信していた。

画像を用いた各種解析は、気象衛星センターにてデータ処理を行い、地上回線で利用者に配布するとともに、ひまわりの通信衛星機能を用いてサービス区域の各国の利用者に配信した。

MTSATシリーズ[編集]

GMSシリーズの後継機として計画されたのが運輸多目的衛星MTSAT)で、予算の都合で航空管制衛星に相乗りする形をとっている。スーパー301条の適用を受けた影響で、「ひまわり5号」の後継となる運輸多目的衛星1号MTSAT-1)は米スペースシステムズ/ロラール社からの完成品を購入することになった。

ところが、MTSAT-1を搭載したH-IIロケット8号機が打ち上げに失敗したため、ひまわり5号は設計寿命の5年を超えて観測を続けた。しかし静止軌道を保つための姿勢制御用燃料の残量が少なくなり、2003年5月22日をもって気象衛星としての運用を終了し米国の気象衛星GOES-9(ゴーズ9号)による代替運用が開始された[3]。気象庁は、このGOES-9の愛称を「パシフィックゴーズ」とした[4]が、「ひまわり」ほど一般に広がるには至らなかった。NHKでは気象情報の中で、気象衛星からの雲画像を「ひまわりからの映像」と説明していたが、ゴーズでの運用中は「気象衛星からの映像」と置き換えていた。

ひまわり5号は、GOES-9による代替気象観測業務中、地上で処理された気象データを利用者に中継配信する業務を行うため、後継機の「ひまわり6号」稼動までそのままの位置(東経140度)にとどまる必要があった。一方のGOES-9は、アラスカ州フェアバンクスにある衛星通信所を使用する関係から、日本から見て東寄りの東経155度に置かれた。これは衛星追尾視野限界に近いが、気象庁では「観測には大きな支障はない」とした。

MTSAT-1の代替機運輸多目的衛星新1号MTSAT-1R)は2005年2月26日H-IIAロケット7号機により打ち上げられ、3月8日には無事に静止軌道に乗った。国土交通省は、広く親しまれている「ひまわり5号」の後継と位置づけ、愛称を「ひまわり6号」と命名した[5]。同機は映像送信テストなどを行ったのち、2005年6月28日の正午から気象衛星としての運用をGOES-9から引き継ぎ、また2006年7月6日から航空管制の通信業務の運用を開始した。気象衛星としては2010年7月1日まで運用され、以降はひまわり7号のバックアップとしての待機運用、そして画像データの中継配信業務を行っている[1]

再び国産衛星となった運輸多目的衛星新2号MTSAT-2)は2006年2月21日にH-IIAロケット9号機により打ち上げられ、2月24日に静止軌道に乗ったことが確認され、「ひまわり7号」と命名された[6]。2006年9月4日には静止軌道上で気象衛星としての待機運用が開始され、ひまわり6号のバックアップ態勢が整った。2007年9月には航空機の航法情報の提供を開始した。2010年7月1日の正午より、気象衛星としての運用をひまわり6号から引き継ぎ、気象観測を開始した[1]

後継機(ひまわり8号・9号)[編集]

後継機(ひまわり8号・9号)は2014年及び2016年に打ち上げが計画されている。

地球観測機能を大幅に強化した「静止地球環境観測衛星」として整備される予定である。寿命は運用8年・待機7年の合計15年となり、現在の10年(運用、待機ともに5年)より長寿命化がなされ、また解像度や観測頻度、チャンネル数が増加しデータ量は現在の50倍以上となる見込みである。

現行の6、7号の経費を70%負担していた国土交通省航空局が計画から外れたため、一時は予算の観点から実現が危ぶまれた。そのため、他の機関や民間の衛星との相乗りや衛星画像の有料化なども検討された。しかし条件を満たす衛星の計画が存在せず、また気象衛星画像はそれ自体では商品価値は薄いことや、防災に直結する基本的なインフラであるため有料化はそぐわないとして共に見送られることとなった。最終的に気象庁は単独で後継機を打ち上げることを決め、平成21年度予算で77億円の要求を行っている。なお、気象庁の単独予算により気象衛星が製作されるのは初めてとなる。

衛星の諸元[編集]

WMO、気象庁[7][8]より公表されている情報を総合すると、次のような諸元の衛星となる。

要素 詳細
主製造業者 三菱電機
衛星バス DS2000
姿勢制御 3軸姿勢制御(スタートラッカー)
寿命 本体 15年
観測 8年
衛星質量 打ち上げ時 3.5t
末期 1.3t
観測センサ AHI(Advanced Himawari Imager) 16チャンネル
宇宙環境観測(SEDA)
観測頻度 全球観測 10分
日本付近 2.5分
静止位置 東経140度付近
画像配信 画像配信は、地上の回線網もしくは商用通信衛星による配信

観測センサー(AHI)[編集]

現在MTSATで使用されている光学センサーを発展させたセンサーが搭載される。センサーは、米国の静止気象衛星用のこの手の観測装置を1994年以降一手に供給しているITTインダストリー(2011年10月にExelisに社名を変更)が製造した。このセンサーはアメリカの次期気象衛星GOES-Rシリーズで搭載される、ABI(Advanced Baseline Imager)を基本にしている[9]

チャンネル 波長帯(um) 分解能(km) 参考
1 0.43-0.48 1 VIS_Blue
2 0.50-0.52 1 VIS_Green
3 0.63-0.66 0.5 VIS_Red MTSATのVIS相当
4 0.85-0.87 1
5 1.60-1.62 2
6 2.25-2.27 2
7 2.25-2.27 2 MTSAT IR-4相当
8 6.06-6.43 2 WV_1 MTSAT IR-3(WV)相当
9 6.89-7.01 2 WV_2 MTSAT IR-3(WV)相当
10 7.26-7.43 2
11 8.44-8.76 2 SO2
12 9.54-9.72 2 O3
13 10.3-10.6 2 IR1_1 MTSAT IR-1相当
14 11.1-11.3 2 IR1_2 MTSAT IR1相当
15 11.5-12.5 2 IR2 MTSAT IR-2相当
16 13.2-13.4 2

画像配信[編集]

AHIのチャンネル数が増大することにより、技術的な制約からひまわり経由でのHRIT/LRITの配信が対応できないことから、地上回線もしくは商用の通信衛星を用いた配信を検討している[10][11]ただし、万が一のトラブル等で急遽MTSATに切り替える場合の措置は考慮されていない。[要出典]

通信系[編集]

従来、送受信のための地上設備は埼玉県鳩山町にある気象衛星通信所1か所のみだったが、非常時の代替施設となる副局を、台風などによる悪天候に見舞われにくい北海道江別市に初めて設置した[12][13][14]。また、衛星運用指示回数はこれまで原則1回だったが2.5分間隔で最大1日576回と即応性が強化された[12]

経費節減のため衛星の管制(制御)を民間事業者に委託するPFI方式が導入され、管制業務は特別目的会社の気象衛星ひまわり運用事業(HOPE)が行う[15][14]

通信系の諸元は次の通りである。

通信種別 方向 周波数 参考
観測データ(Raw Data) 下り 18.1-18.4GHz 66Mbps (TBD)
DCS(国際) 上り 402.0-402.1MHz 0.1-0.6kbps
DCS(Domestic) 上り 402.1-402.4MHz 0.3-0.6kbps
DCS 下り 18.1-18.4GHz 0.1-0.6kbps

愛称の由来[編集]

宇宙開発事業団初代理事長島秀雄の意向で、JAXA初期衛星は花の名前をつけているが、「ひまわり」の愛称は植物のヒマワリから来ている。植物のひまわりの花は常に太陽に向かって花を咲かせ、時間と共に太陽を追尾し向きが変化するといわれている(実際にそのように動くのは芽生えから開花前のつぼみの時期までである)。このためいつも地球を同じ方向から見ているという意味と、1日に1回地球を回るという意味で「ひまわり」と名付けられた。これに因んで、東京都清瀬市にある気象庁気象衛星センターの前の市道は、「ひまわり通り」と名付けられている。

また、MTSAT-1は公募により「みらい」と言う愛称が選ばれていたが、打ち上げに失敗したため使用されずに終わった[16]

出典[編集]

  1. ^ a b c “運輸多目的衛星「ひまわり6号」から「ひまわり7号」への気象観測運用切り替えについて” (プレスリリース), 気象庁, (2010年4月23日), http://www.jma.go.jp/jma/press/1004/23b/Himawari6to7.html 2014年1月11日閲覧。 
  2. ^ 1988年3月末までは、高解像度FAX (HR-FAX)と区別するために使用されていた名称。気象衛星資料利用の手引き 昭和63年3月 気象衛星センター
  3. ^ “「ゴース9号(パシフィックゴーズ)」の運用開始について” (PDF) (プレスリリース), 気象庁, (2003年5月22日), http://www.jma.go.jp/jma/press/0305/22a/goes.pdf 2014年1月11日閲覧。 
  4. ^ “米国の静止気象衛星「ゴーズ9号」の運用開始について” (PDF) (プレスリリース), 気象庁, (2003年4月22日), http://www.jma.go.jp/jma/press/0304/22a/eisei1.pdf 2014年1月11日閲覧。 
  5. ^ “運輸多目的衛星新1号(MTSAT-1R)の静止化完了及び愛称について” (PDF) (プレスリリース), 気象庁, (2005年3月8日), http://www.jma.go.jp/jma/press/0503/08a/nickname.pdf 2014年1月11日閲覧。 
  6. ^ “運輸多目的衛星新2号(MTSAT-2)の静止化完了及び愛称について” (プレスリリース), 気象庁, (2006年2月24日), http://www.jma.go.jp/jma/press/0602/24a/0224MTSAT-2.html 2014年1月12日閲覧。 
  7. ^ 静止地球観測衛星(ひまわり8号及び9号)の概要等 (PDF)”. 気象庁 (2009年9月4日). 2014年1月11日閲覧。
  8. ^ “ひまわり8号・9号”. 気象衛星センター. (2013年10月1日). http://mscweb.kishou.go.jp/panfu/himawari89/index.html 2014年1月7日閲覧。 
  9. ^ “Exelis delivers advanced weather satellite payload to commercial customer in Japan” (プレスリリース), Exelis, (2013年12月17日), http://www.exelisinc.com/News/PressReleases/Pages/Exelis-delivers-advanced-weather-satellite-payload-to-commercial-customer-in-Japan-.aspx 2014年1月7日閲覧。 
  10. ^ TransitionPlan Japan Meteorological Agency 3 Sep. 2010
  11. ^ ひまわりからの衛星画像直接配信サービスの終了予定について”. 気象庁 (2013年10月21日). 2014年1月11日閲覧。
  12. ^ a b “三菱電など、「ひまわり8号/9号」の地上設備の据え付け工事を完了”. 日刊工業新聞. (2013年10月8日). http://www.nikkan.co.jp/news/nkx0320131008bjao.html 2013年10月13日閲覧。 
  13. ^ “気象衛星「ひまわり」、江別で管制 台風少ない道内に副局設置”. 北海道新聞. (2013年10月8日). オリジナル2013年10月16日時点によるアーカイブ。. http://web.archive.org/web/20131016043931/http://www.hokkaido-np.co.jp/news/donai/496704.html 2013年10月13日閲覧。 
  14. ^ a b “2015年予定の「ひまわり8号」運用開始に向けて 「ひまわり8号/9号」運用等事業 地上設備の現地工事完了のお知らせ” (PDF) (プレスリリース), 宇宙技術開発, (2013年10月7日), http://www.sed.co.jp/images/sednews_20131007.pdf 2014年1月12日閲覧。 
  15. ^ 赤石一英「ひまわり運用等事業について (PDF) 」 、『測候時報』第79巻1-2、気象庁、2012年、 1-14頁、 ISSN 1342-5692
  16. ^ “ひまわり?MTSAT?気象庁と国交省命名で“衝突””. (2005年3月2日). オリジナル2005年3月4日時点によるアーカイブ。. http://web.archive.org/web/20050304023952/http://www.yomiuri.co.jp/main/news/20050302i206.htm 

関連項目[編集]

外部リンク[編集]