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GEOTAIL

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関連情報

分類:人工衛星

名称:磁気圏観測衛星「GEOTAIL」
小分類:科学衛星
開発機関・会社:宇宙科学研究所(現 宇宙航空研究開発機構(JAXA))
運用機関・会社:宇宙航空研究開発機構(JAXA)
打ち上げ年月日:1992年7月24日
打ち上げ国名・機関:アメリカ/アメリカ航空宇宙局(NASA)
打ち上げロケット:デルタII
打ち上げ場所:ケープカナベラル空軍基地
国際標識番号:1992044A

GEOTAIL衛星は、名前の通り地球(GEO)の尻尾(TAIL)、地球磁気圏の尾部を探る衛星で、つぎのような経過をへて誕生しました。
1970年代末、米国の研究者が中心になって、4機の衛星による衛星ネットワークで、太陽風からオーロラや放射線帯にいたるエネルギーの流れを、総合的に観測する計画(OPEN計画=OPENは「地球周辺のプラズマの起源」の略称)を練っていました。この動きを受けて、日本では1979年に地球磁気圏の尾部のリコネクション領域の研究を主目的とする、OPEN-J衛星が発足。1983年5月に、NASAからOPEN計画の1機をOPEN-Jと統合する計画が提案され、GTL衛星との統合が実現しました。こうして日米共同の、GEOTAIL衛星のプロジェクトが始まりました。宇宙科学研究所(現 宇宙航空研究開発機構(JAXA))が衛星の開発を担当し、NASAが打ち上げを担当しました。観測機器は約3分の2が宇宙科学研究所、約1/3をNASAが受け持ちました。
磁気圏の尻尾にたくわえられているエネルギーは、太陽風からもたらされたものです。一方、オーロラや放射線帯粒子のエネルギーはその尻尾に起源を持っています。したがって、GEOTAIL衛星の観測データを生かすためには、太陽風の中や極域の上空などを飛ぶ衛星と同時に観測を行なうことが望まれます。最初、ジオテール衛星は英国の衛星ネットワークと連携するものとして計画されましたが、ヨーロッパのESAやロシアのIKI宇宙研究所の衛星をふくむ大きな国際協力のプロジェクトに発展しました。日米欧露の宇宙科学研究機関が構成する、IACGがこのプロジェクトの調整にあたり、共同観測キャンペーンを展開しました。
GEOTAIL衛星とネットワークを組む衛星は次のようなものです。1994年11月に打ち上げられた太陽風を観測するウインド衛星(NASA)、1995年3月に打ち上げられた尾部高緯度領域を狙うインターボール/テール衛星(ロシアIKI)、太陽観測衛星ソーホー(ESA)、高緯度磁気圏観測衛星ポーラー(NASA)、磁気圏のミクロ構造探査衛星クラスター(ESA)があります。すでに活躍中のあけぼのようこうとともに、IACGの衛星との共同研究を進めています。
GEOTAIL衛星は、月までの距離の4倍近い約140万kmまで行って、尾部を観測します。この際の問題は、軌道の遠地点をつねに磁気圏の尻尾の中に停留すること、すなわち「磁尾停留(じおている)」が難しいことです。磁気圏の尻尾はつねに、地球太陽を結ぶ線の延長上に伸びていますが、衛星の遠地点は地球の公転によって、ずれてしまうからです。このずれを修正するには大量の燃料が必要で、実現は不可能です。
そこで、GEOTAIL衛星は月の重力を利用して軌道を修正する「二重月スイングバイ」技術を使用し、衛星軌道軸の方向を地球の公転と同調して変化させ、遠地点をつねに地球の夜側に停留させることができます。

1.どんな形をして、どんな性能を持っているの?

ジオテール外観図
ジオテール外観図

直径2.2m、高さ1.6mの円筒状で、円筒部の外部には太陽電池が張り付けられています。重量1,009kg(打ち上げ時)で宇宙研が打ち上げたものでは最大です。
長さ6mの磁気計センサ用伸展マスト2本を備えています。マストで磁気計を衛星本体から離すのは、磁気計に衛星本体やサブシステムの機器の影響が出ないようにするためです。また、電磁ノイズを極力少なくする設計にしたため、GEOTAIL衛星は電磁気的にも世界で最もクリーンな衛星になりました。
GEOTAIL衛星には、磁場、電場、プラズマ、高エネルギー粒子などを測定する7つの装置が搭載されています。

2.どんな目的に使用されるの?
GEOTAIL衛星が、観測対象をしている磁気圏や太陽風はプラズマの世界です。地球周辺のプラズマは高温のガスで、それを構成している個々の粒子は、電気を帯びた電子とイオンからなっています。磁気圏で何が起こっているかを調べるためには、これらの電子とイオンがどのようにしてこのような高いエネルギーを持つ粒子がつくられて、加速されるのかを調べることになります。

3.宇宙でどんなことをし、今はどうなっているの?
1992年7月24日から約2年間の遠尾部の探査を終え、1995年2月までは遠地点を約30万kmとして、その後、さらに約20万kmまで下りて、観測を行ないました。

4.このほかに、同じシリーズでどんな機種があるの?
ありません。

5.どのように地球を回るの?

ジオテールの軌道図
ジオテールの軌道図

二重月スイングバイ軌道です。

※参考文献:大林辰蔵・監修「日本の宇宙科学1952→2001」東京書籍