SAR衛星が地球上空をどのように回転するか、いわゆる「SAR衛星の軌道」に関する知識をご紹介します。
結論から言うと、ドイツのTerraSAR-Xや日本のだいち2号など、SARを搭載した主な衛星は、「太陽同期準回帰軌道」と呼ばれる、地球を南北に周回する軌道を採用しています。これは「低軌道」という分類に含まれる軌道の一種です。
静止軌道と低軌道
地球を回る衛星の軌道は、大きく２つに分けられます。3万6000km付近を周る「静止軌道」と、地上から200km～2000kmの範囲を周る「低軌道」です。主なSAR衛星は「低軌道」をとります。
静止軌道
地球上空3万6000km付近で自転周期と同じ周期で公転している人工衛星のことを「静止軌道衛星」と呼び、その軌道を「静止軌道「GEO（Geostationary Orbit）」」といいます。
この静止軌道は常に同じ位置から対象のエリアを観測でき、いつ地上から見上げても、必ず同じ方向に存在しています。地球と同じように太陽から隠れる夜の時間帯があります。
静止軌道は、特定のエリアを常に24時間365日安定して観測することができるため、いつも特定のエリアに電波を届けたいテレビ放送や、常に日本の上空の気象を観察したい天気予報に便利です。それらの衛星はそれぞれ「放送衛星」や「気象衛星」と呼ばれます。
低軌道
静止軌道が上空3万3000kmを周っているのに対し、地球表面から200～2000km以下の軌道を周回している衛星を「低軌道衛星」といい。その軌道を「低軌道(Low Earth Orbit=LEO)」といいます。
この「低軌道衛星」は、地球の赤道上に限らずあらゆる方向で地球を回っています。注意すべきは、この軌道は静止軌道のようにひとつエリアの上空を常に飛んでいるわけではないということです。
なぜなら、地球の重力と、地球の自転と同じ速度での人工衛星の速度による向心加速度が絶妙に一致するのが地球上空3万6000kmであり、これより高度の低い低軌道では、静止軌道のようにいつ地上から見上げても、必ず同じ方向に存在しているということはないからです。
低軌道衛星は、ひとつのエリアの上空を常に飛ぶことはできませんが、逆に地球上のあらゆる国や地域の上空を飛びまわり、たくさんのエリアを観測することができます。
さらに、低軌道は静止衛星に比べて地上に近いため、通信速度が速く、機器を小型化できコストと使用電力を減らすことができる、というメリットもあります。
TerraSAR-Xやだいち2号など、主なSAR衛星の軌道である「太陽同期準回帰軌道」は、「低軌道」の中の、ある２つの条件が重なった軌道のことをいいます。
太陽同期準回帰軌道は「低軌道」の一つ
主なSAR衛星の軌道である「太陽同期準回帰軌道」は「低軌道」のうち、
- 太陽同期軌道
- 準回帰軌道
という２つの軌道が重なった軌道です。太陽同期軌道で、いつも同じ時刻の地表面を観測でき、準回帰軌道で、何日かに一回必ず観測したい地点を通ることができます。
つまりこの２つの軌道を併せ持った軌道は、「同一地点の上空を同一時間帯に通過するため、同一条件で繰り返し地表を観測する」ことが可能になります。
太陽同期準回帰軌道上の衛星は、「軌道上にある１つ地点を毎回同時刻に定期的に観測する」ことができるのです。
https://earth.jaxa.jp/ja/eo-knowledge/eosatellite-type/
SAR衛星は、時系列解析をするため、定期的に同じ位置・同じ角度から対象地域を観測したいです。
その目的に、「太陽同期準回帰軌道」は理にかなっているのです。
ポイント
・地球を周る衛星の軌道は、大きく「静止軌道」と「低軌道」に分けられる
・「低軌道」の一種である「太陽同期準回帰軌道」は、その軌道上の１地点を毎回同時刻に定期的に観測することができ、SAR衛星の目的にあっている。
・「太陽同期準回帰軌道」は非常に人気の軌道で、SAR衛星以外の他の地球観測衛星にも多く採用されている。
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