ほとんどの人は、地図アプリや気象予報をチェックしますが、どちらも可能にするのは何かを考えることはありません。両者の背後には、異なる軌道にある衛星の層があり、それぞれが特定の仕事のために構築されています。U.S.政府の公式GPSウェブサイトGPS.govとU.S.国立海洋大気庁(NOAA)によると。
GPSが位置を特定する方法
GPS.govは、グローバルポジショニングシステムをU.S.所有のユーティリティとして説明しており、3つの部分で構成されています：スペースセグメント、コントロールセグメント、ユーザーセグメント。スペースセグメントは「24個の稼働衛星の名義上の構成」であり、継続的に位置と正確な時刻を放送します。地上管制局がこれらの衛星を監視および調整し、電話、車、航空機のレシーバーが信号を受け取ってユーザーの位置を計算します。GPS.govによると。
NASAのSpace Place（ジェット推進研究所が運営する教育サイト）は、基本的な数学をより簡潔に説明しています。今日の構成は30個以上の活動衛星を含んでおり、レシーバーは三角測量と呼ばれる方法で正確な3次元位置を計算するために、少なくとも4つの衛星からの信号が必要です。NASAによると、標準的なGPSレシーバーは通常数ヤード以内の精度を持っていますが、特殊なレシーバーはそれを数インチに狭めることができます。
GPS.govは、U.S.空軍がGPS衛星と地上管制ネットワークを開発、維持、運用していることに注目していますが、信号そのものは世界中の民間ユーザーに無料で提供され、運転指示やハイキングナビゲーションなどの用途に使用されています。
NASAのSpace Placeは日常のナビゲーションを超えた災害対応の用途をリストしています。GPSベースのセンサーはツナミ早期警戒システムに貢献し、火山の地盤変形を追跡し、地震後の被害評価を加速します。
気象予報の背後にある2つの軌道タイプ
気象予報は異なる衛星セットに依存しており、NOAAの国立環境衛星情報サービス(NESDIS)は、同庁が一緒に動作する2つの主な衛星タイプを運用していると述べています。地球静止衛星は地球静止運用環境衛星(GOES)プログラムの一部であり、赤道上約22,236マイルを周回し、地球の回転に合わせるため、同じ地域の上で固定されています。NESIDSは、GOES衛星は30秒ごとに頻繁に画像を更新すると述べており、短期予報と実時間嵐追跡の中心となっています。GOES-16は北米と大西洋をカバーし、GOES-17は太平洋をカバーしています。
2番目のタイプは、結合極軌道衛星システム(JPSS)に属する極軌道衛星であり、NESIDSによると、地球にはるかに近い約512マイル上空を飛行し、1日に約14回、極から極に周回しています。各通過は狭い帯域をカバーしますが、衛星がより近いため、画像はより高い解像度であり、完全な艦隊は少なくとも1日に2回地球全体をイメージします。NESIDSは、このグローバルデータが数日先の予報を生成するために使用される数値気象モデルを供給していると述べており、地球静止衛星は即座のローカライズされた画像を処理しています。
ヨーロッパの地球観測衛星
欧州宇宙機関(ESA)はコペルニクスプログラムのセンチネル衛星を運用しており、ESAは5つの衛星ファミリーが異なる機器を搭載し、一緒に気象以外の監視をサポートしていると説明しています。ESAは、例えば、Sentinel-1が海洋石油流出、海氷、土地被覆、表面変形を追跡していると述べており、Copernicusデータ全体は災害監視、人道的対応、海事安全性（海氷を通して船を安全に案内するなど）をサポートしています。
2つの異なる衛星軌道がなぜ重要か
GPSと気象の例は、衛星システムの共通の設計選択を示しています。高度はカバレッジエリアと詳細度の間のトレードオフです。GPS衛星や地球静止気象衛星のようなより遠くの衛星は、大きな固定領域を継続的に監視できます。極軌道気象衛星のような地球に近い衛星は、1つのスポットの継続的なカバレッジを犠牲にして、頭上を通過するときにより鮮明でより詳細な画像と引き換えにします。
公式情報源による軌道タイプの比較| システム | 軌道タイプ | 高度 | 日常生活での主な役割 |
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| GPS | 中地球軌道 | 引用元の情報源では指定されていない | 電話、車、航空機の位置決定、ナビゲーション、タイミング(GPS.gov) |
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| GOES | 地球静止軌道 | 約22,236マイル(約35,786 km) | 継続的な地域監視、嵐追跡(NOAA/NESDIS) |
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| JPSS極軌道衛星 | 極軌道、低地球軌道 | 約512マイル(約824 km) | 複数日予報用の高解像度グローバルデータ(NOAA/NESDIS) |
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これは日常ユーザーにとって何を意味するか
これらのシステムのいずれも、それらに1日に何百回も依存している人々には見えません。NASAの三角測量の説明によると、ナビゲーションアプリは無音で少なくとも4つのGPS衛星からの信号を使用して、マップ上に青いドットを配置します。NOAAによると、気象アプリの予報は、約22,236マイル上と512マイル上の衛星からの画像を組み合わせたものです。結果として、通勤、家を出る前に天気をチェック、または嵐を追跡するなど、日常的なタスクは、ほとんどのユーザーが考えることのない大気をはるかに超える軌道上のハードウェアに依存しています。
