GOES

GOESは、1975年から利用を続けているアメリカ合衆国の静止気象衛星シリーズである。通常は気象衛星として紹介とされるが、気象だけでなく太陽からのX線など、地球を取り巻く環境を広く観測する人工衛星である。GOESはアメリカ航空宇宙局が開発と打上げを担当し、アメリカ海洋大気庁によって運用されている。GOESは、基本的にアメリカ大陸上空の東西に1機ずつ配置され、西経75度にGOES-Eastが、西経135度にGOES-Westが配置されている。

1. GOES-R シリーズ
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NOAAは2016年11月19日にGOES-Rを打ち上げ、2017年12月18日より大西洋側のGOES-Eastとして運用を開始した。また、GOES-Sを2018年3月1日に打ち上げ、2019年3月12日より、137.2°Wにて運用を開始した。

これまでのGOESシリーズと異なり、観測機器が大幅に更新され、GOES-Nシリーズより大型化、そして大容量の電力に対応した。製造はロッキードマーチンである。

ABIGOES 8～14のイメージャー  とサウンダー  を発展させた観測装置。全球観測を5分で観測出来るようにする。また、観測チャンネルも波長帯で16チャンネルと大幅に増強される。Himawari-8／9のAHIと同じようなところがある。
AHIは、GOES-Rシリーズで使用するABIのうち波長帯域を改造したもので、結果的にABIに先行する形で使用が始まった。

ABIによる観測ではGOES-Nシリーズまでと比べて拡張されている。観測間隔は全球観測にて3時間/回から、10分/回に増強。また、アメリカ本土地域の観測が30分/回から5分/回に増強され、新たにターゲット観測も高頻度で観測できるようになった。

GOES-17では、ABIの冷却システムが影響し、太陽光の入射角によって大量のノイズが発生することが認められたため、通常の観測とは異なる冷却時間を設けた特別な観測スケジュールが組まれる。このスケジュール変更は事前に告知される。

波長帯は、赤外4ch、可視1chの5chから、可視・赤外併せて16chに増やした上で、分解能を現状の4倍にした。スキャン方式は、GOES-Nシリーズに近い格好であるが、スキャンできる南北方向の幅が広がったことにより、全球観測におけるスキャンにかかる時間を28分から15分にまで短縮でき、スキャン回数も大きく減らすことができた。また、全休1回当たりに、北米地域が3回分、ターゲット領域について30秒間隔でのスキャンができるようになっている。GLM一部の極軌道衛星で搭載されている、雷光観測システムを静止衛星で観測出来るようにする。Solar Ultra Violet Imager 

Extreme Ultra Violet / X-Ray Irradiance Sensor 

SEISS現状のGOES-12、GOES-Nシリーズでのシステムを拡張して、X線短波長側も観測出来るようにする。静止位置変更太平洋側のGOES-WESTがある西経135度から、GOES-Sシリーズから西経137.2度に変わる。GOES-Rシリーズが使用する電波周波数が、近傍の衛星と干渉が発生するとされたことと、GOES-Nシリーズとの干渉も併せて発生することから、国際機関の調整によって静止位置が変わる。

GRB衛星経由で送信しているGOESの観測した画像が大幅に変わる。チャンネル数が増加したことから転送速度を格段に速くする。GVARでは、2.1Mbpsでダウンリンクしているが、GRBでは17.2Mbpsまで速度が上がる。GVARを受信している利用者への影響が大きすぎることと、GOES-RシリーズからGOES-Nシリーズに急遽切り替える様なことが生じた場合の対策として、各チャンネルの画像のうち一部のチャンネルを抜き、直接衛星で受信している利用者へ配信するEGVARが配信される。EGVARは現行のGVARと互換性を持たせてあるので、これまでのGVAR受信設備でもGOES-Rシリーズから受信することが出来る。転送速度などに違いが生じることから、何らかの改造が必要になる。

1.1. 仕様
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最大寸法長さ：6.1 m高さ：5.6 m奥行：3.9 m質量打上げ直後：5,192 kg 軌道上末期：2,857 kg 寿命約15年電力4,000W 

1.2. GOES-16
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GOES-16は、これまでのGOES-Nシリーズから移行し、大西洋側での運用を開始した。高頻度観測ができるようになったことで、熱帯低気圧および前線上で発生する大規模な積乱雲に伴う悪天の監視に貢献している。ABIおよびGLMによる観測で重大な障害は起きていない。GOES-16に障害が発生したときは、南米北部上空に待機しているGOES-14が使用される。

1.3. GOES-17
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GOES-17は運用開始当初、GOES-15との併用期間が設けられた。これは移行に際して、太平洋側に向けられている設備の更新が遅れたためである。この影響でGOES-15との併用が半年設けられ、その間に設備の改修などが進められた。通常運用されていたGOES-17のABIにて2019年春、近赤外、水蒸気波長帯、赤外波長帯にて突如として画像が乱れる症状が発症し、一時的にGOES-15による観測に切り替えられた。原因はABIのセンサー冷却用ヒートパイプに封入されている冷却剤の流動性低下により冷却が出来ずにセンサーの温度検知能力が低下することが判明した。低下の時期が太陽の直射光がセンサー内に入る春期秋期の夜間に起こることが判明し、その間の観測運用が変更されることになった。当該期間中はGOES-15によるイメージャー観測が実施される状況にある。

2. GOES-N/O/Pシリーズ
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GOES-Nは、試験を兼ねながら運用を開始した。 基本体系は、GOES-8-12を継承しているが、GOES-12で初めて搭載されたSXIイメージャーが全てに搭載される。衛星はボーイング社が開発・製造する。当初4機製作し打ち上げる予定であったが、2006年現在3機打ち上げに変更された。理由はGOES-Rシリーズの打上時期と重なってしまうため。電力も大幅にアップし、現在使用される電力は最大2kWクラス、衛星食時でも維持出来るよう、バッテリー容量も大幅にアップしている。

GOES-Oは、当初予定より5か月遅れ2009年5月に打ち上げられた。2010年4月より宇宙環境観測を開始している以外、待機モードで運用されている。2010年にはGOES-Pが打ち上げられ、性能試験を行っている段階でスタンバイモードで運用される。

2.1. GOES-Nシリーズ共通仕様
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総全長:8.4 m高さ:9.1 m奥行:2.9 m質量:3.2 t1.6 t設計寿命:10年電力:2 kW1.95 kW観測装置光学観測装置特定波長大別観測太陽X線画像観測装置磁力計X線観測装置高エネルギー計測装置荷電粒子観測装置プロトン・α線観測装置

3. 観測機器
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GOESの観測機器は、大きく分けて4つある。

イメージャー天気予報などで使われる雲画像は、この装置で観測するサウンダー大気の断面構造を観測する。米国海洋大気庁が運用している極軌道衛星NOAAシリーズのTOVSに似ている宇宙環境モニタープロトン、太陽X線、荷電粒子、磁力を測定する太陽X線イメージャー太陽をX線波長帯で直接観測する

3.1. イメージャー観測
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GOES-7までは、衛星をスピンさせないと実質スキャン出来なかった。GOES-8以降、衛星に問題がない限り、地球側にイメージャーを向けられるようになったこと、箱形ユニットになったことで、スキャンミラーをある方向に調整して観測出来るようになったので、特定の地域だけ撮影することが出来るようになった。
VASおよびVISSRでは、衛星自体がスピンしているので、スキャン開始位置を特定することが単純ではない。そこでスキャンミラーにランプの光を当て、スキャン開始位置を特定する方法がとられている。1981年に打ち上げられたGOES-5とGMS-2は、ランプの故障が原因で観測自体に露骨な影響を受けた。

※日本のMTSATで言われるイメージャーは、GOESで使用されるイメージャーが基本型になっている。MTSATとの違いは観測する波長帯の違いがあり、GMSからGOESへの観測切り替えの際に、波長帯に依存する観測・統計要素をやむなく中止した。各機のイメージャーは、GOES-8～15以降がITT社製、既に気象ミッションを終了しているMTSATでは、MTSAT-1Rがレイセオン社製、MTSAT-2がITT社製で、それぞれ画像のディテールや機構上の違いがある。 MTSATシリーズでは、打ち上げに失敗したMTSAT-1,MTSAT-2はITT社製でGOESシリーズとほぼ同じである。MTSAT-1Rは、MTSAT-1の打ち上げが成功していた場合MTSAT-3となる衛星で、赤外領域の分解能は、MTSAT-2よりも高い分解能を持っているが、無線の帯域制限(速度制限）（AR = Active Region, FL = Flear, CS。少なくとも太陽表面のコロナホールやフレアーの状態は、ほぼ常時に近い観測が出来るようになる。分解能はGOES-12と比べて精細度が非常に高く、イメージ的にはSOHOに近いディテールのような画像が得られる。2006年12月5日にあった太陽面爆発でGOES=13のCCDに障害が発生、撮影された画像の下側に横筋が残る。2009年2月に実施された性能確認観測でも、横筋が残っている。現在はLevel-1画像で画像処理が施され、Level-0の画像に観られる横筋は完全に除去できていないものの、実用上の支障が出ないような処理が行われている。

GOES-15では経年変化による画像上に現れる横筋画像化している。

3.2. GOES-N
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打ち上げから、太平洋側・大西洋側のGOESで問題が発生したときのために待機していたが、GOES-12の推進剤漏洩があったことなどから、2010年4月14日よりイメージャー・サウンダーでの観測を開始し、4月26日より大西洋側での運用を開始した。GOES-12は、推進剤のリークが発生したことから、南アメリカ観測に移行する。 GOES-13の2010年4月以降における障害は特に起きていないが、GOES-16の配備により大西洋側の予備衛星として待機する。 SXIイメージャーの障害があるため、SXIイメージャーによる太陽表面観測は中断したものの、非定常で観測は行われている。SXIイメージャー観測はGOES-14もしくはGOES-15が定常観測を行った。2017年12月に打ち上がったGOES-Rの運用が始まったことにより、2017年12月18日にGOES-Rに移行、西経60度に移動しバックアップ運用になる。

その後NOAAは、インド洋にて運用されているMETEOSAT-8の姿勢制御用燃料枯渇による観測断が懸念されたところから、アメリカ軍などと協議を行い、2019年7月からインド洋へ向けて移動させ、2020年2月中旬からインド洋上空東経61.5度にて観測を開始。併せて衛星の所管がNOAAからアメリカ宇宙軍に移り