ひまわり1号
HIMAWARI-1 / GMS

第3遠地点で、静止軌道への一手

1977年7月14日、Delta 2914は機体を近地点174 km、遠地点約36,655 km、傾斜角27.2度の静止トランスファ軌道へ投入した。機体はspinとnutationを整えながら周回し、第3遠地点で固体apogee motorを点火。東経129度付近のほぼ同期軌道へ入り、hydrazine thrusterで東へdriftして東経140度に止まった。打上げロケット、固体motor、液体thrusterは、速度を一度に変えるのではなく役割を分担して静止位置を作った。

100 rpmの回転が、画像の横線になる

円筒形の本体は毎分約100回転する。VISSRは機体が一回転するたびに地球を東西へ一線走査し、scan mirrorを一段ずつ南北へ送った。約2,500回の回転、約25分で北端から南端までを読み、地上で一枚の地球円盤へ再構成した。姿勢安定のためのspinを、観測器の走査運動にも使う設計である。

可視一帯域、赤外一帯域を3時間ごとに

可視channelは0.50–0.70 μmで日中の雲の形や反射を、赤外channelは10.5–12.5 μmで昼夜を通じた雲頂・地表の放射を測った。1977年9月8日に最初の地球画像を取得し、1978年4月6日から可視・赤外の全球円盤を3時間ごとに気象業務へ供給した。今日の多band・高頻度観測へ続く長期系列は、この二つの窓から始まった。

衛星と地上を往復する情報

VISSRのraw signalは地上のCommand and Data Acquisition Stationへ降ろされ、Meteorological Satellite Centerで記録・補正・画像化された。処理した画像は再び衛星へuplinkされ、WEFAX系で利用局へ中継された。Data Collection Systemは離島や海上の観測platformから届く気象データを別系統で集め、Space Environment Monitorは高エネルギー粒子をtelemetryへ載せた。独立した三つの仕事を、同じ静止中継点が支えた。

初号機は、一度主役を譲って戻った

GMS-2への引継ぎ後、ひまわり1号のVISSR観測は1981年12月20日にいったん終わった。しかしGMS-2の不具合時には予備機として復帰し、1984年1月21日から6月29日まで再び観測した。静止位置と地上系を共有する系列衛星だからこそ、旧機を待機資産として戻せた。1989年6月に運用を終えた後も、同じ領域を継続して見る「ひまわり」の運用思想は後継機へ渡った。

回る本体、止まって見えるantenna

外周のsolar cellを貼った円筒本体は約100 rpmで回転し、spin angular momentumで姿勢を安定させた。一方、地上との通信に使うantenna platformは本体の回転を打ち消すようにdespinされ、地球を指向し続けた。VISSRは回転側に置かれ、本体spinを一走査線へ変換した。

画像は地上で完成する

可視・赤外detectorのsignalは衛星内で完成画像へせず、raw VISSR signalとして地上へ送った。Command and Data Acquisition Stationが受信し、Meteorological Satellite Centerが幾何補正・処理・記録を担当。配信用画像はuplinkされ、衛星のWEFAX transponderを介して利用局へ戻った。

三つのpayloadは独立して地上へ

VISSR、Data Collection System、Space Environment Monitorは、互いを通過する直列機器ではない。VISSRは地球画像、DCSはremote platform data、SEMは粒子環境をそれぞれ取得し、用途別のradio linkとtelemetryで地上系へ渡した。

投入用motorと軌道保持thruster

底部の固体apogee motorはGTO遠地点で同期軌道へ入る主増速を担当した。hydrazine thrusterはその後のdrift停止、東経140度の保持、spin・nutation・姿勢調整を受け持った。一回の大きな仕事と、長期の細かな仕事を別の推進系に分けている。