太陽フレア中に発生した
衛星障害例

五家 建夫、松本 晴久(JAXA)
1

発表内容(1) 太陽活動のトレンド(2) 今期の太陽フレアの陽子実測値（DRTS））
今期の太陽フレアの陽子実測値（(3) 太陽フレアによる国内外の衛星障害例
太陽フレアによる国内外の衛星障害例(4) 太陽フレアによる航空機・地上の障害例(5) まとめ2太陽黒点周期(過去250年間）（NOAA)

3太陽黒点周期と磁気嵐 (過去130年間）
500

400

Space age
AE8AP8

300

200

100

11

0
1870

12

13
1890

14
1910

15

16
1930

17

18
1950

19

20
1970

21

22

23

1990

（CNES)

4太陽黒点周期（23サイクル）（NOAA)

5

太陽陽子フルエンスと極大期ピークの関係(J. Feynmann,
STPW’96)
6

7

8

9

10

１．衛星障害：DRTSが安全モードへ移行
z 10 月 28 日 (UT) 、データ中継技術衛星 (DRTS) 「こだま」

が 15 時 30 分頃 (UT) から、姿勢制御用装置の地球セン
サの信号に異常が発生した。
z 断続的に地球センサに異常信号が頻繁に発生した結果、故障検知機能が働き、 18時42分頃（UT）に衛星は電力的に安全な太陽捕捉モードに移行した。
z そ の 後 、 太 陽 フ レ ア が 沈 静 化 し た の で 、 11 月 7 日

10:00UTに地球捕捉モードに移行開始、同日12時19分
UT に三軸姿勢を確立した。その際、地球センサの検知レベルを変更した。
11

２．今期の太陽フレアによる衛星障害例
国内外（DRTSを除く)
z

永久故障

４

z

安全モード又は運用を一時停止

３０z

データ内容の「誤り」の増加搭載コンピュータの誤動作

５12衛星障害：永久故障（１）z

米国極軌道気象衛星NOAA-17のの
米国極軌道気象衛星
改良型マイクロ波観測装置AMSU-A1
改良型マイクロ波観測装置（Advanced Microwave Sounding Unit）の）のスキャナーが永久故障した（10月日）。
スキャナーが永久故障した（ 月27日）。

z

米国気象衛星GOES-8号
号のX線センサが線センサが米国気象衛星OFFになり、復帰しなかった（になり、復帰しなかった（10月日）。
になり、復帰しなかった（ 月27日）。

13

衛星障害：永久故障（2）z ユーテルサット新通信衛星「」に不具合か 。
ユーテルサット新通信衛星「e-bird」

関係者の話によると、9月にアリアン5で打ち上げられた「e-bird」に深刻な不具合 が発生しているとのこと。
不具合は同衛星に搭載されている20本のトランスポンダ
全てに影響を与えており、最悪のシナリオには衛星の全損も含まれるとのこと。
尚、ユーテルサット社は現在のところ、この件に関しコメントを出していない。
注：不具合種別など詳細は不明。
SPACENEWS オンライン版 （11月7日）
14

衛星障害：永久故障（３）z 火星周回中の探査機｢火星周回中の探査機｢マーズ・オデッセイ(Mars Odyssey)｣｣の観測機器:放射線観測装置の観測機器 放射線観測装置｢Martian Radiation Environment Experiment(MARIE)｣｣が、太陽活動の影響により10月日かが、太陽活動の影響により 月28日から適切に作動しなくなっていることをNASA/JPL
ら適切に作動しなくなっていることをが明らかにした。復旧作業は今後も継続される。
同探査機のその他の観測機器については順調に作動している。
（11月日、JPL
Press Release））（ 月26日、日、15

衛星障害：安全モード、運用一時停止（１）z １０月23日、太陽風観測衛星
衛星
１０月 日、太陽風観測衛星GENESIS衛星
日、太陽風観測衛星（L1定点）が安全モード（mode）に入り、）に入り、 11（ 定点）が安全モード（Safe
定点）が安全モード（
月3日に復帰。
日に復帰。
z 10月
月24日、彗星探査機
日、彗星探査機STARDUST衛星が、衛星が、 書日、彗星探査機
き込み内容の誤動作（readerrors）で）でき込み内容の誤動作（
安全モードに入り、復帰した。
z 10月
月24日、
日、X
衛星が 高
日、 線天文衛星CHANDRA衛星が線天文衛星
レベルの放射線を受け（13:34UT）、観測をレベルの放射線を受け（）、観測を一時停止、10月日に復帰した。
一時停止、 月25日に復帰した。
16

衛星障害：安全モード、運用一時停止（2）
z 10月
月24日、
日、ISSではではZ1トラス上に２機ある
日、では トラス上に２機あるPCU(Plasma Contactor Units) の内、1台がの内、 台が起動された模様（10/22発生
発生CME、、10/23発生の発生の起動された模様（発生
Xフレアによる対策）。出典：
フレアによる対策）。出典：ISS
On-Orbit Status
フレアによる対策）。出典：
その後、10月日のフレア、さらにデータ蓄積のその後、 月28日のフレア、さらにデータ蓄積のため11月７日まで運用してデータを取った模様。
ため 月７日まで運用してデータを取った模様。

z 10月
月24日、米国静止気象衛星
日、米国静止気象衛星GOES-12号の磁号の磁日、米国静止気象衛星

気トルカが、磁気嵐の擾乱をうけ運用できなくなった。
17

衛星障害：安全モード、運用一時停止（3）z 10月26日、月探査機SMART-１衛星が、9時23分（UT)、イ

オンエンジンが予定外の自動停止。
原因は放射線レベルが上昇したためと見られる。
次の予定着火時間には再スタートに成功。

ここ2週間程、スターセンサも放射線の影響、温度上昇等
により不調をきたしている。これは検出器のCCDに太陽
フレアの陽子と重イオンの白い軌跡ノイズの hot spots
ノイズを起こしているのが主原因。スターセンサの処理ソ
フトを修正して対応した。太陽電池発生電力は予測では1,850 Wだったが、放射線劣化が予想より多く、 1日に11.5Wと劣化が増大していたが、10月20日以降にさらに急激な発生電力の劣化状態が続いている。 (Last updated:
31 October 2003, 0100 UTC)（民間の衛星アノマリ・デー
タベース（SAT-ND）
18

14 July 2000, Bastille day event (SOHO / EIT )SOHO EIT for 14 July 2000

19

スターセンサが太陽フレアで誤動作した事例（2000年
年11月のフ月のフレア）
Stardust衛星
衛星
上図：安全モード
上図：安全モードに移行直前に得られた最終画像
下図：フレアの下図：フレアの数日後に完全に回復、全点像に星と惑星はすべて対応している(SPCE
FLIGHT
NOW)
20

衛星障害：安全モード、運用一時停止（４）月26日、日、SMART-1の上記の障害と同じ時刻の上記の障害と同じ時刻
z 10月日、
衛星とINTEGRAL
衛星の2つのに、ESAののXMM衛星と衛星と衛星の つのに、衛星の搭載放射線検出器に太陽フレアと見られる非常に多くの放射線を検知した。（民間の衛星
アノマリ・データベース（SAT-ND））））
アノマリ・データベース（
衛星は、放射線量上昇に
月26日、日、INTEGRAL衛星は、放射線量上昇に
z 10月日、より安全モードに入った。（民間の衛星アノマリ・
データベース（SAT-ND））））
データベース（21

衛星障害：安全モード、運用一時停止（５）
z 10月
月26日、
日、X
衛星が高レベルの日、 線天文衛星CHANDRA衛星が高レベルの線天文衛星

放射線を受け、再び観測を自動的に停止、その後に復
帰した。

z 10月
月28日、
日、ISSのクルーには日、 のクルーにはradiation contingency(Flight Rule B14-7によるによる)による が通告された。クルーには放射線量の高い場所を通過する軌道パスの時間帯が通知され、放射線シールド効果の高い場所：ヴェズダ(ロシアされ、放射線シールド効果の高い場所：ヴェズダ ロシア
SM)の後方と、デスティニ（の後方と、デスティニ（USLab）の）のTeSS（（Temporaryの後方と、デスティニ（）のSleep Staion）にいるよう指示された。
）にいるよう指示された。
（出典：ISSOn-Orbit Status）
）
（出典：
22

衛星障害：安全モード、運用一時停止（６）月28日、日、NASAの地球科学ミッション・オフィスの地球科学ミッション・オフィス
z 10月
日、

は、レベル５の磁気嵐予測に基づき、AQUA、、は、レベル５の磁気嵐予測に基づき、、TERRA、、TOMS、、TRMMの５衛星に対し、の５衛星に対し、
LandSat、
安全状態にするよう指示を出した。

月28日
日19時
時54分
分UT に上記の連絡を受け、z 10月

搭載の日本の改良型高性能マイクロ波放AQUA搭載の日本の改良型高性能マイクロ波放射計AMSR-Eは、
は、10月
日15時
時58分
分UTに
にCMD
射計
は、 月29日
で安全モード（スリープモード：マイクロ波受信機
電源OFF）にした。復帰は）にした。復帰は11月日に行った。
電源）にした。復帰は 月6日に行った。
23

衛星障害：安全モード、運用一時停止（７）z 10月月28日、米国軍用気象衛星
日、米国軍用気象衛星DMSP衛星
衛星F-16号
号に搭載
日、米国軍用気象衛星
衛星

した電子･
（Special Sensor for Ions
した電子･イオン観測装置SSIES（
イオン観測装置
and Electrons）でデータが一時取れなくなった。
）でデータが一時取れなくなった。11月日）でデータが一時取れなくなった。 月3日にもデータ欠損あり。改良型マイクロ波観測装置AMSUにもデータ欠損あり。改良型マイクロ波観測装置（Advanced Microwave Sounding Unit-A1）の発信器が永）の発信器が永久故障したので、冗長系に切り替えた。

z 10月
月28日、太陽観測衛星
日、太陽観測衛星SOHO衛星（
衛星（L1定点）の搭載コ
日、太陽観測衛星
衛星（ 定点）の搭載コ

ロナ観測装置CDS（（Coronal Diagnostic Spectrometer）を、）を、
ロナ観測装置コマンドで安全モードに切り替えた。そのため新しい太陽
フレアによるコロナ質量放出(CME)現象の検出が困難な現象の検出が困難な
フレアによるコロナ質量放出状態。 （10月
月28日から日から30日の日から 日の3日間）
日の 日間）
24

衛星障害：安全モード、運用一時停止（８）月28日、火星探査機
日、火星探査機マース
z 10月日、火星探査機マース･マース･オデッセイが安オデッセイが安

全モードに入った。また搭載した放射線観測装
置MARIE（（Martian Radiation Environment）の温度計で赤の異常警報となった
Experiment）の温度計で赤の異常警報となった
ので電源をOFFした。
した。10月日にダウンロード中ので電源をした。 月29日にダウンロード中にメモリエラーを生じたが、10月日に再起動しにメモリエラーを生じたが、 月31日に再起動して修正した（cold）。
reboot）。
て修正した（月28日、科学衛星
日、科学衛星Microwave
z 10月
Anisotropy
日、科学衛星衛星は、スターセンサがリセットされ、冗長Probe衛星は、スターセンサがリセットされ、冗長系に切り替わった。その後主系に復帰。
25

衛星障害：安全モード、運用一時停止（９）衛星は、高エネ
月28日、赤外天文衛星
日、赤外天文衛星SIRTF衛星は、高エネ
z 10月日、赤外天文衛星

ルギ陽子の到来に対し、科学ミッション機器の実験を停止し、地球指向モードにした。その後4日
験を停止し、地球指向モードにした。その後 日間運用を停止した。

衛星の搭載コンピュー
月29日、科学衛星
日、科学衛星CHIPS衛星の搭載コンピューz 10月日、科学衛星タがオフ・ラインになり、18時間、衛星とコンタクト
タがオフ・ラインになり、 時間、衛星とコンタクトが取れなくなった。コンタクトが取れた時、衛星の姿勢はタンブルしていた。オフライン後の27時の姿勢はタンブルしていた。オフライン後の 時
間後に、復帰に成功した。

26

衛星障害：安全モード、運用一時停止（10）
z 10月
月30日、
日、FedSat衛星のデータが極域
衛星のデータが極域
日、付近を通過中に磁場が大きく変化したため、
磁気センサーが誤作動して姿勢が90度傾磁気センサーが誤作動して姿勢が 度傾く擾乱を受けた。
z 10月月28日
日-30日、先端型組成探査機
日、先端型組成探査機ACE
日、先端型組成探査機

衛星と太陽風観測衛星WINDS衛星（
衛星（L1定衛星と太陽風観測衛星
衛星（ 定点）のプラズマ計測が停止した。
27

衛星障害：安全モード、運用一時停止（1１）
z 10月
月28日
日-30日、米国静止気象衛星
日、米国静止気象衛星

GOES衛星の電子計測値が飽和した。（こ衛星の電子計測値が飽和した。（これは大きなフレアでは毎回起こっている）
z 10月
月28日ｰ
日ｰ30日、
は 被害を受けやす
日ｰ 日、ISS日、いロボットアームも停止させた。

28

衛星障害：安全モード、運用一時停止（1２）z 10月月29日、科学衛星
日、科学衛星X-ray
Timing
日、科学衛星Explorer衛星は、搭載の放射線比例計数
衛星は、搭載の放射線比例計数
管（PCA）が高電圧を感知した。
）が高電圧を感知した。
管（
全天スカイ・モニタ装置は自動的にシャットダウンした。10月日に前述の2つの装置ダウンした。 月30日に前述の日に前述の つの装置は復帰したが、PCAは再びシャットダウン
は再びシャットダウン
は復帰したが、した。PCAの再復帰は、の再復帰は、11月に遅延するした。
の再復帰は、 月に遅延する
予定。
予定
29

衛星障害：安全モード、運用一時停止（1３）
衛星に搭載
月28日ｰ
日ｰ30日、科学衛星
z 10月日ｰ 日、科学衛星GALEX衛星に搭載
日、科学衛星した2つの紫外線実験装置の検出器が高電圧にした つの紫外線実験装置の検出器が高電圧に帯電したため、電源OFFにした。その検出器はにした。その検出器は帯電したため、電源
月過ぎまでOFFのままにする。
11月過ぎまで
月過ぎまで
衛
月28日ｰ
日ｰ30日、プラズマ観測衛星
z 10月
日ｰ 日、プラズマ観測衛星POLAR衛日、プラズマ観測衛星星のデスパン・プラットフォームが3回ロックから星のデスパン・プラットフォームが 回ロックから外れた（out）.しかし、３回とも自動的に復しかし、３回とも自動的に復of lock）
外れた（
帰した。
30

衛星障害：安全モード、運用一時停止（1４）
z 10月
月30日、
日、ISS：高エネルギーの太陽フレアにより、：高エネルギーの太陽フレアにより、MSS
日、：高エネルギーの太陽フレアにより、はフライトルール(FR)に基づいて主系統がパワーダウンに基づいて主系統がパワーダウン
はフライトルール
され、冗長系のキープアライブ(KA)電力のみ
電力のみON状態に状態にされ、冗長系のキープアライブ
電力のみされることが要求された。しかし、FRではとMBSされることが要求された。しかし、 ではSSRMSとではの熱的な制約も規定しており、これの方が故障に直結するため優先されることになる。（すなわち、1系統のみのるため優先されることになる。（すなわち、 系統のみのKAコンフィギュレーションでヒータが故障すれば、低温リ
コンフィギュレーションでヒータが故障すれば、低温リ
ミットを越え、損傷する可能性がある）このため、ISSが太が太ミットを越え、損傷する可能性がある）このため、陽プロトンの影響を受けない期間は2系統で電力を陽プロトンの影響を受けない期間は 系統でKA電力を系統で供給し、放射線レベルが高いエリアを周回する期間は1供給し、放射線レベルが高いエリアを周回する期間は系統でKA電力を供給することになった。
電力を供給することになった。
系統で（出典：ISSOn-Orbit Status）
）
（出典：
31

衛星障害：安全モード、運用一時停止（1５）
z 10月
月30日、
日、ISS：太陽活動の活発化に：太陽活動の活発化に
日、より、ISSが受ける抵抗も増大し、軌が受ける抵抗も増大し、軌より、道の降下量が増加している。
10/30はは1日で日で150m高度が低下。
高度が低下。
日で1週間前は週間前は95m/dayだったため、だったため、週間前は1.5倍に増大している。
倍に増大している。
（出典：ISSOn-Orbit Status）
）
（出典：
32

衛星障害：安全モード、運用一時停止（1６）z 10月
月28-30日、米国民間の放送衛星会社に聞いたところ、
日、米国民間の放送衛星会社に聞いたところ、

衛星管制センター職員は放送を維持するために太陽フ
レア関連の多くの問題点に直面している。特にそのうち２－３個の静止衛星で、地球磁気圏横断（magnetopause
２－３個の静止衛星で、地球磁気圏横断（
crossing）イベントによって、姿勢制御をマニュアル制御）イベントによって、姿勢制御をマニュアル制御に切り替え、18時間からに切り替え、 時間から24時間の間隔で制御を行わざ
時間から 時間の間隔で制御を行わざるを得ない状況にある。（J.
からの私信）
るを得ない状況にある。（ Allenからの私信）
z 11月
月2日、
日、X
衛星が高レベルの日、 線天文衛星CHANDRA衛星が高レベルの線天文衛星

放射線を受け、再び観測を自動的に停止、観測再開は数日間遅れる予定。
33

衛星障害：安全モード、運用一時停止（1７）z 11月月4日、欧州宇宙機関
日、欧州宇宙機関(ESA)は月探査機スマートは月探査機スマート-1
日、欧州宇宙機関
は月探査機スマート(SMART-1)のステータスを発表し、同探査機がこれまでのステータスを発表し、同探査機がこれまでにイオンエンジンが8回自動停止したことを明らかにした。
にイオンエンジンが 回自動停止したことを明らかにした。
ESAは原因を調査中だが、ほとんどが遠地点付近を通は原因を調査中だが、ほとんどが遠地点付近を通過中に起こっており、太陽活動による放射線が電子ユニットに影響を与えたものと考えられている。
太陽活動の影響でメインコンピュータが数回リセットされ、バックアップコンピュータに切り替えられたり、スターセン
サの光学ヘッド部分の温度が上昇するなどの異常があった。スマート1は現在た。スマート は現在78周目の地球周回軌道を周回中で、は現在 周目の地球周回軌道を周回中で、
イオンエンジンは合計380時間以上燃焼を続け、約時間以上燃焼を続け、約6kg
イオンエンジンは合計時間以上燃焼を続け、約のキセノン燃料を消費した。
34

衛星障害：安全モード、運用一時停止（1８）
z 11月
月6日、
日、POLAR衛星の搭載機器
衛星の搭載機器TIDE
日、衛星の搭載機器（Thermal Ion Dynamics Experiment）が）がリセットし、高電圧電源が供給不能になった。しかし、24時間以内に復帰した。
た。しかし、 時間以内に復帰した。
z 11月
月6日、火星探査機
日、火星探査機マース
日、火星探査機マース･マース･オデッセイ

が安全モードから復帰した。
35

衛星障害：衛星誤動作（SEU)（１）z 米国静止気象衛星GOES-9号と号とGOES-10
米国静止気象衛星号と号で、高い発生確率のシングルイベントによるビット反転（SEU:Single
よるビット反転（
Event Upset））を生じた（10月日）。
を生じた（ 月24日）。
z 太陽観測衛星RHESSI衛星は、搭載コン
衛星は、搭載コン
太陽観測衛星ピュータが自然に停止した（10月日）。
（ 月25日）。
36

衛星障害：衛星誤動作（SEU)（２）z

太陽観測衛星RHESSI衛星が搭載コンピュー衛星が搭載コンピュー
太陽観測衛星タの一時停止と回復(reset)がが2回あった
回あった
タの一時停止と回復、03:32)（（10月月28日）。
日）。
(17:40、z

科学衛星CLUSTER衛星４機のうち、いくつか
衛星４機のうち、いくつか
科学衛星
は、搭載プロセッサ がリセットされたが、復帰した（10月日ｰ30日）。
日）。
した（ 月28日z

μLabSat-1衛星で、通常の約衛星で、通常の約4倍～衛星で、通常の約 倍～6倍の発倍～ 倍の発生頻度のSEUを発見(10月日)。
。
生頻度のを発見 月30日
37Single Event Lutchup count / week
for 64-kbit SRAM (ETS-V、、GEO)（IEEE, 1991, 1998, T. Goka, et. al.)38

SEU /week (TDRS-1）& Proton>50MeV (GOES)(M.A. Shea & D.F. Smart、STPW 96)

39

(参考）航空機と地上の障害例(1)–10月月24日、北極領域を通る航空機は、航路ルート
日、北極領域を通る航空機は、航路ルートを変更した。理由は磁気嵐によるHF/VHF帯の通信帯の通信を変更した。理由は磁気嵐による障害回避のため。

–

10月
月28日
日-30日、日、FAAは、初めて
は、初めて25kfeet以上の高
以上の高
日、
は、初めて
度を飛行する航空機乗客が受ける放射線障害警報を発令した。（1989年
年9月
月29-30日の歴史的太陽日の歴史的太陽報を発令した。（
フレアでは、コンコルドのみに警報が出た）–

10月月30日、スエーデンの日、スエーデンのMalmoで電力送電線の障で電力送電線の障日、スエーデンの害があった。

40

(参考）航空機と地上の障害例(2)–10月28日-30日、ニューヨークとウィスコンシンで電力送電線に高電流が流れた。

–

10月28日-30日、航空機の北緯57度以上の航路ルートを禁止したので、航路変更した。いくつかの米国航空の路線はルート変更した。英国の大西洋航路は
南に航路変更した。

–

10月30日、高緯度(主に北極圏)を航行中の航空機の無線に異常が報告されているが、この空域の民間機を管制するNav Canadaでは、「影響は全般的に航空管制上問題のない範囲」と述べている。
41

(参考）航空機と地上の障害例(3)–10月28日-30日、CONUSのWAASサービスは中断された。高緯度地方のGPS レシーバ
は停電した。

–

10月28日-30日、軍用通信HF/UHF
SATCOM,OTH,などが障害を受けた。

–

10月28日-30日、ニューファウンドランド島のLoran C システムが磁気嵐の干渉を受けた。
42

Satellite Anomalies: 14-16 July 2000
Proton Event & Geomagnetic Storm, Ap*=192z ASCA (Advanced Satellite for Cosmology

and Astrophysics) – lost attitude fix
resulting in power loss, satellite lostz SOHO (also YOHKOH & TRACE) – Highenergy protons obscure solar imagery
z GEO and LEO Satellites – S/C orientation
problems during Solar proton eventz GEO Satellites lost ~0.1 amp output fromsolar arrays（J.H.Allen）
）
43

まとめ
z 太陽フレア時の衛星障害と相関があるのは、陽子のイベントであり、障害件数は陽子のフラックス量、フルエン
ス量にほぼ比例する
z 低エネルギー陽子は、太陽電池の劣化、太陽センサやス
ターセンサなどのノイズで障害を与える
z 高エネルギ陽子(＞約50MeV）は、SEU を発生
z 今回・過去の多くの衛星の障害例が、1989年3月（X15）、8月(X2,X20)、9月(X9)、10月(X13)、2000年の7月(X5.7)、
今回10月末(x17)などから、Xクラス以上で顕著。 JAXAは、Xクラス以上で衛星運用警報を出している。
44