3F12

気候変動観測衛星「しきさい」(GCOM-C)搭載多波長光学放射計(SGLI)の軌道上運用結果
第62回 宇宙科学連合講演会
2018年10月26日
久留米シティプラザ
吉田 純*,小菅 勇司, 内方 達也, 對田 俊二, 吉本 誠司, 天野 高宏（NEC）
安藤 成将, 岡村 吉彦, 田中 一広（JAXA）

目次

GCOM-C1 2017.10-2016.08
最終ジオメトリック試験

1. SGLI（Second Generation Global Imager）概要
2. 「しきさい（GCOM-C）」/SGLI運用状況
3. SGLI軌道上校正
4. SGLI-VNR（可視・近赤外放射計部） 初期性能確認結果
5. SGLI-IRS（赤外走査放射計部） 初期性能確認結果
6. まとめ2

最終ジオメトリック試験
1. SGLI（Second Generation Global Imager）概要（1/3）

GCOM-C1 2017.10-2016.08▌SGLI（多波長光学放射計）
 VNR（可視・近赤外放射計部）
 IRS（赤外走査放射計部）
SGLI VNR
電気系ユニット

SGLI IRS
電気系ユニット+Y
深宇宙方向+X
衛星進行方向+ Z 地球方向

SGLI VNR
光学系ユニット

SGLI IRS
光学系ユニット 「しきさい（GCOM-C）」

SGLI
VNR
IRS
3

Second Generation Global Imager
Visible and Near Infrared Radiometer
Infrared Scanning Radiometer最終ジオメトリック試験
1. SGLI（Second Generation Global Imager）概要（2/3）

GCOM-C1 2017.10-2016.08

+Z:
地球方向

非偏光鏡筒
(視野24° x 3)

拡散板

+X:衛星
進行方向

+Y:深宇宙方向

地球観測窓
太陽光校正窓偏光鏡筒(視野55°x 2)

約0.8 m

約0.8 m

約1.4 m

約1.3 m

約1.7 m
約0.6 m可視・近赤外放射計部 (SGLI-VNR)
センサユニット4

深宇宙窓

赤外走査放射計部(SGLI-IRS)特徴

SGLI-VNR

非偏光観測（NP：Non Polarized）：11 ch, 瞬時視野：250 m, 刈幅：1,150 km
偏光観測（PL：Polarized）：2 ch, 瞬時視野：1 km, 刈幅：1,150 km

SGLI-IRS

短波長赤外（SWI: Shortwave Infrared）：4 ch, 瞬時視野：250 m/1 km, 刈幅：1,400 km
熱赤外（TIR：Thermal Infrared）：2 ch, 瞬時視野：250/500/1000 m, 刈幅：1,400 km

最終ジオメトリック試験
1. SGLI（Second Generation Global Imager）概要（3/3）

GCOM-C1 2017.10-2016.08

NPPL
SWI
TIR

Non Polarized
Polarized
Short Wavelength Infrared
Thermal Infrared
陸域＆沿岸エリア：250 m海上：1 km
SGLI観測波長帯▌特長
 地表面分解能：250 m(VNR-NP, SW3, TIR）
 偏光観測、+45°前方視/-45°後方視観測：VNR-PL
SGLI諸元太陽同期準回帰軌道（降交点地方時: 10:15-10:45)
高度（赤道上）:798 km
軌道傾斜角:98.6°> 5年
プッシュブルームによる電子走査 (VNR)
ウィスクブルームによる機械走査 (IRS)
1,150 km (VNR-NP&PL)
1,400 km (IRS-SWI&TIR)

放射計

CH



Δ

NP, PL, SWI:nm
TIR: m
設計寿命
VN1 380
10
VN2 41210
走査方式
VN3 44310
走査幅（CTVN4 490
10方向）VN5 530
20VNR量子化ビッ 12ビット
VN6 565
20NP
ト数
VN7 673.520
多方向観測
偏光観測
3偏光方位角 (VNR-PL)
VN8 673.520（674 &VN9 763
12直下 (VNR-NP, IRS-SWI&TIR) 869 nm）
AT方向観測VN10 868.5
20+45° and -45° (VNR-PL)
VN11868.520
VNR-NP&PL: 太陽拡散板、LED、月校正マ
20
ヌーバ、 感度偏差校正マヌーバ、暗時校正 VNR- PL1 673.5
PL
PL2868.520（地表日陰時に撮像）
SW1 1050
20
軌道上校正 IRS-SWI: 太陽拡散板、内部光源（LED、ハ20ロゲン）、月校正マヌーバ、暗時校正（深宇宙 IRS- SW2 1380
SWI
SW31630200窓を撮像）
SW4 221050
TIR: 搭載黒体、深宇宙による二点校正
IRS- T110.80.7
TIR T212.00.7
軌道5LstdLmax

NP, PL, SWI:
W/m2/sr/m
TIR: Kelvin
60
210
75
250
64400
53
120
41350
3390
2362
25210
40
350
83030300
25250
30
300
57
248
8103
350
1.9
20300
340
300
340

NP,PL,SWI:
SNR at Lstd
TIR: NET
at 300K
250
400
300
400
250
400
400
250
1200
400
200
250
250
500
150
57
211
0.2
0.2

IFOV
m

250
250
250
250
250
250
250
250
250/1000
250
250
1000
1000
1000
1000
250/10001000
250/500/1000
250/500/1000

2. 「しきさい（GCOM-C）」/SGLI運用状況

GCOM-C1 2017.10-2016.08
最終ジオメトリック試験▌打ち上げ段階（2017/12/23）
 「しきさい（GCOM-C）」は、2017/12/23 10:26:22JSTに種子島宇宙センターからHIIAロケット37号機により打ち上げ、所定の軌道に投入。

▌クリティカル運用期間（2017/12/23～12/24）
 ロケットから分離後、太陽電池パドルの展開、標準姿勢制御モードへ移行、クリティカル運用期間を終了。

▌初期機能確認期間（2018/01/01～03/28）
 バス系の各サブシステム及びSGLIのチェックアウトを順次実施、予定していた全ての初期機能確認を終了。軌道上において、全てのSGLIの機能は正常であり、また打上前試験から予測された性能が維持されていることを確認。2018/03/28に初期校正検証運用へ移行。

▌初期校正検証運用期間（2018/03/28～2018/12）
 2018年12月に予定されているSGLIプロダクトのリリースに向けて、初期校正検証作業を実施中。

6

最終ジオメトリック試験
3. SGLI軌道上校正（1/3） –VNR校正コンセプト（太陽・内部光源）

GCOM-C1 2017.10-2016.08▌展開された拡散板の反射光を利用して、太陽光校正、内部光源校正を実施。

SGLI-VNR校正コンセプト
7（太陽・内部光源・暗時、GCOM-C1 2017.10-2016.08
最終ジオメトリック試験
3. SGLI軌道上校正（2/3） –IRS校正コンセプト 黒体・深宇宙）▌ 走査鏡（周期：0.74 sで回転）を用いて、1走査中において地球観測と校正の両方を実施。
 SWI校正：太陽拡散光、内部光源光（ハロゲン、LED）、深宇宙（暗時） TIR校正：校正用黒体、深宇宙による2点校正

SGLI-IRS校正コンセプト
8【SWI校正コンセプト】
 ハロゲンランプ：環境条件（重力等）の変化により光量が変化する
 LED:環境条件の変化を受けにくい→打上前からの軌道上におけるセンサ出力のトレンドはLED （波長1.6 μm=SW3）による校正にて評価。
打上以降のSW3以外のトレンドはハロゲンによる校正にて（SW3比として）評価。

最終ジオメトリック試験
3. SGLI軌道上校正（3/3） –VNR&IRS(SWI) 月校正コンセプト

GCOM-C1 2017.10-2016.08▌月面における太陽反射光を安定な光源として用い、長期トレンドを評価。
▌定常運用期間中、29.5日に1度の頻度で、月校正マヌーバを実施（ピッチ軸周りに衛星を0.15°/sで回転させることで実現）▌月校正データは全球衛星搭載センサー相互校正システム（GSICS）の月校正ツール（GIRO：GSCIS Implementation of the ROLO）を用いて評価を実施（GIROにより計算された月放射輝度に対するSGLI出力値の比として評価を実施）。

地球

月
月校正

VNR月校正画像の例
ピッチマヌーバ

9

4. SGLI-VNR初期性能確認結果（1/2） -SNR

GCOM-C1 2017.10-2016.08
最終ジオメトリック試験▌ 内部光源点灯時のデータを用いて、センサ出力値の関数としてSNRを評価し、打上前試験（光源：積分球）と比較し、概ね同一曲線上にあることを確認。
VNRのSNRは、軌道上においても打上前の性能を維持していることを確認。

軌道上
打上前

軌道上
打上前

軌道上
打上前

軌道上打上前SGLI-VNR 軌道上におけるSNR評価結果の例*
10

最終ジオメトリック試験
4. SGLI-VNR初期性能確認結果（2/2） –感度（ゲイン）GCOM-C1 2017.10-2016.08▌ 太陽光校正・内部光源校正では、短波長ほど出力が減少傾向（光量モニタにも同様の傾向あり）。
▌ これに対し、月校正での出力は±1 %以下で安定していることを確認。
VNRの感度（ゲイン）は、軌道上において±1 %以下で安定していることを確認。
（太陽光校正・内部光源校正の出力減少は拡散板反射率の劣化によるもの）

太陽光校正

内部光源校正443 nm

光量モニタトレンド
865 nm
670 nm

530 nm0.95
0.90

412 nm

0.85

22Mar

11May
Date

30Jun

19Aug

Ratio(OBS to GIRO)

868.5 nm

1.10
1.05
1.00

1.15

530 nm

1.10
1.05
1.00

673.5 nm1.15
1.101.05
1.00

1.15

868.5 nm

1.10
1.05
1.00

光量モニタトレンド
Ratio to 2018/01/10

Ratio to 2018/01/10

Ratio(OBS to GIRO)

673.5 nm

868.5 nm

11Ratio(OBS to GIRO)

530 nm673.5 nm

31JanRatio(OBS to GIRO)

443 nm

530 nm

1.00

月校正*
443 nm1.15865 nm
670 nm1.00
0.95

530 nm*GIROにより計算された月放射輝度に対するSGLI出力値の比として評価

0.90

412 nm

0.85

31Jan

22Mar

11May
Date

30Jun

19Aug

SGLI-VNR 軌道上における感度（ゲイン）評価結果

最終ジオメトリック試験
5. SGLI-IRS初期性能確認結果（1/4）–SWIノイズ特性

GCOM-C1 2017.10-2016.08▌ 内部光源（ハロゲンランプ）点灯時のセンサ出力値の標準偏差として、SWIのノイズ特性を評価し、打上前から有意な変化がないことを確認。
SWIのノイズ特性は、軌道上においても打上前の性能を維持していることを確認。
1.05 μm

1.38 μm

1.63 μm2.21 μm

SGLI-IRS 軌道上におけるSNR評価結果の例
12

最終ジオメトリック試験
5. SGLI-IRS初期性能確認結果（2/4） –SWI感度（ゲイン）GCOM-C1 2017.10-2016.08▌ 軌道上における内部光源出力値は、各CHとも連続的な変動を確認（±2%以下＠2018/9）。詳細評価中。
▌ これに対し、月校正におけるセンサ出力は安定していることを確認。

内部光源校正1.63 μm

1.38 μm

水蒸気吸収がなくなることによる影響

1.05 μm2.21 μm

Ratio(OBS to GIRO) Ratio(OBS to GIRO) Ratio(OBS to GIRO) Ratio(OBS to GIRO)

SWIの感度（ゲイン）は、軌道上において安定していることを確認。

1.151.101.05
1.00
0.95

1.15
1.10
1.05
1.00
0.95

1.15
1.10
1.05
1.00
0.95

SW1

月校正*

SW2SW3SW41.15
1.10
1.05
1.000.95*GIROにより計算された月放射輝度に対するSGLI出力値の比として評価

SGLI-IRS 軌道上におけるSWI感度（ゲイン）評価13

最終ジオメトリック試験
5. SGLI-IRS初期性能確認結果（3/4） –TIRノイズ特性（NEDT）

GCOM-C1 2017.10-2016.08▌ 黒体・深宇宙指向時のセンサ出力値を用いて、黒体温度290 K程度におけるNEDT（雑音等価温度差）を評価し、打上前（黒体温度300 KにおけるNEDTとして評価）から有意な変化がないことを確認（要求仕様：<0.2 Kを満足）。
TIRのノイズ特性（NEDT）は、軌道上においても打上前の性能を維持していることを確認。

要求仕様:< 0.2 K10.8 μm

要求仕様:< 0.2 K

SGLI-IRS 軌道上におけるTIR NEDT評価結果

1412.0 μm

最終ジオメトリック試験
5. SGLI-IRS初期性能確認結果（4/4） –TIR感度（ゲイン）GCOM-C1 2017.10-2016.08▌ TIRのゲインは、「黒体輻射量*/（黒体出力値-深宇宙出力値）」として評価を実施（*黒体輻射量は黒体温度計測値から算出）。
▌ 軌道上におけるTIRのゲインは、各CHとも連続的な低下が見られる（T1:約0.2%, T2:約0.5%@2018/9）。要因調査中。

10.8 μm

SGLI-IRS 軌道上におけるTIR感度（ゲイン）評価の例

1512.0 μm

6. まとめ

GCOM-C1 2017.10-2016.08
最終ジオメトリック試験▌SGLIは2017/12/23の「しきさい（GCOM-C）」打上後、約3ヵ月にわたるチェックアウトを実施し、全てのSGLIの機能が正常であることを確認した。
▌校正データによるSGLIのトレンド評価（SNR（ノイズ特性）、感度（ゲイン））の初期評価を実施し、打上前の性能が維持されていることを確認した。

▌2018/12のSGLIプロダクトのリリースに向けて、初期校正検証作業を継続中である。

【謝辞】
 SGLIの月校正データは、全球衛星搭載センサー相互校正システム（GSICS）の月校正ツール（GIRO：GSCIS Implementation of the ROLO）を用いて評価を実施しました。
GIROの使用方法等、技術的支援をいただいたGIRO Implementing Agency(EUMETSAT)、及びGSICS月校正コミュニティに感謝の意を表します。
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