往時宇宙飛翔物体 システム機械設計屋の彼是

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人工衛星の設計・製造・管理をしていた人が人工衛星の機械システムや横道に反れたことを覚え書き程度に残していくブログ

宇宙環境試験に供するセラミックコンデンサの注意点 | Lessons Learned

宇宙環境試験に供するセラミックコンデンサの注意点 

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コンデンサは、充電や放電を行うことで、電圧の変化を吸収したり、電気の通り道で余計なノイズを横道にそらしたり、直流はさえぎり周波数で信号をより分ける機能があります。

 

セラミックコンデンサは、誘電体に高誘電率のセラミックを用いたコンデンサで、次のような特長があります。

  • 極性がない
  • 高周波特性が良い(ESRが低い)
  • 高耐熱
  • 長寿命
  • 印可電圧によって容量が変化する特性(DCバイアス特性)を持っている。DCバイアス特性は誘電率が大きいものほど顕著に現れる。
  • 温度によって静電容量が大きく変化する
  • 高周波による振動で音鳴りが発生する
  • 温度/機械的衝撃によりクラック・割れ・欠けが発生しやすい

 

今回は、宇宙環境におけるセラミックコンデンサの注意点を述べています

 

概要

セラミックチップコンデンサは、熱衝撃や機械的ストレスの影響を非常に受けやすくなっています。

 

多くのゴダードスペースフライトセンター(GSFC)プロジェクトでは、熱衝撃または機械的応力のいずれかにより、セラミックキャップに、通常は複数の部品に亀裂が発生しています。

 

あるケースでは、部品はすべての環境試験に合格しましたが、軌道上で数か月後に異常な動作が始まりました。

発生タイミング

LandSat-8熱赤外線センサー(TIRS)の軌道上異常、磁気圏マルチスケールミッションの統合とテスト(I&T)

Lessons Learned
  1. すべてのメーカーのセラミックコンデンサは、良性で実証済みの基準に準拠していると見なされる可能性のある熱的および機械的条件下で劣化または故障につながる可能性のある亀裂が発生する可能性があります。
  2. 損傷は、はんだ接合部の修正、手直しと修理、隣接部品の取り付け、または曲げを含む可能性のあるボードの機械的取り扱いなどの活動によって発生する可能性があります。

Lessons Learnedを受けての推奨事項としては次の通りです。

  1. 部品を取り付ける前に、常にボードと部品を熱的に事前調整してください(NASA-STD-8739.2の13.4.1項と13.4.4項を参照)。
  2. 審美的なはんだ接合の修正を行わないでください。
  3. 取り付けられたセラミックコンデンサの近くでの手直しや取り付け不足に注意してください。
  4. ボードの柔軟な領域にセラミックコンデンサを含む設計を組み立てます。
  5. 手はんだ付けは避けてください。ただし、必要に応じて、熱衝撃を避けるために部品とボードの熱前処理を実行してください。
  6. テスト中は漏れ電流の兆候に注意してください。

 

 

Lessons Learnedとは 

Lessons Learnedとは、組織(に関わらないですが)において業務を遂行した上で得られた教訓(学んだ教訓)のことを指しています。

 

得られた教訓というと、失敗や不具合だけを想像しがちではありますが、成功したことについても教訓としてあげられます。

Lessons Learnedは同じ失敗を繰り返さないようにすることと、計画が順調に進んだ成功要因を共有することの2つがあります。

  

NASAで公開されているNASA Lessons Learned Steering Committee(LLSC)から、宇宙業界に限らず、工業製品でも適用できそうなLessons Learnedを集めてみました。 

  

 

参考サイト

NASA Lessons Learned

https://www.nasa.gov/offices/oce/functions/lessons/index.html

NASA Lessons Learned Steering Committee(LLSC)

https://llis.nasa.gov/

Understand What 'Cleaning' Means In The Context Of The Flight Item

https://llis.nasa.gov/lesson/2043

コンデンサの『種類』まとめ!特徴などかなり詳しく分類

https://detail-infomation.com/capacitor-type/

NASAのDC/DCコンバーターの適用に関するガイダンス(2008年) | Lessons Learned

NASAの選択とDC/DCコンバータの適用に関するガイダンス

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DC/DCコンバータの不具合は、宇宙機に限らず多くの製品で発生する可能性が高いデバイスです。

 

現在、市販製品と言われるCOTS品が使用されていますが、DC/DCコンバータの場合はどうでしょうか?

 

今回は、宇宙品質のDC/DCコンバータの故障の一部を知っていただくことで、宇宙品質のDC/DCコンバータを使用しない場合に気を付けるべき部分として、設計に反映していただければと思います。  

概要

ハイブリッド型DC/DCコンバータの入手性、品質、および信頼性の問題により、多くのNASAプロジェクトにおいて、コストとスケジュールに影響を及ぼしています。

 

軌道上の障害もいくつか発生していますが、その多くは開発時や試験時に障害が発生しています。

 

この記事は、デバイスの選択、購入、および試験について、NASA NESCの調査によって、2008年に文書化されたDC-DCコンバータの教訓をまとめたものをリライトしたものです。 

ガイダンス作成の経緯

電子スイッチモードDC/DCコンバーターは、入力エネルギーを一時的に保存し、そのエネルギーを別の電圧でデバイスの出力に放出することにより、ある直流(DC)電圧レベルを別の電圧レベルに変換します。

 

過去20年間、このアセンブリにおいて故障や障害が発生していないNASA宇宙機のプロジェクトはほとんどありません。

 

軌道上での故障が疑われるものが、重力場観測のための観測衛星のGRACE、国際宇宙ステーションハッブル宇宙望遠鏡などいくつかありますが、多くの場合は、システムとサブシステムの開発や試験中に発生しています。


DC/DCコンバーターは、特性評価が難しいハイブリッドデバイスです。

 

多くの異常は、部品の誤使用に起因しています。

 

サブシステム設計者のデバイス仕様の主な情報源は、製造元の製品データシートですが、この中には必要な情報がすべて記載されているわけではありません。

 

多くの宇宙機のアプリケーションは、デバイスに低負荷をかけています。

この使用方法は、通常、製品データシートの仕様に反映されていないものです。

 

サブシステムアプリケーションが最適な電気的パラメータと異なる場合、DC/DCコンバータのパフォーマンスが急激に低下する傾向があります。

 

慎重に選定したDC/DCコンバーターでさえ、宇宙機システム開発の過程での設計変更に脆弱になります。

 

DC/DCコンバータは、品質と信頼性の課題ももたらします。

 

いくつかの宇宙飛行プロジェクトでは、部品の製品評価である破壊的物理分析(DPA)、放射線試験、または寿命試験(地球観測衛星Jason、宇宙赤外線望遠鏡、火星探査ローバーなど)、ベンチテスト、機械環境試験(Cloudsat、ハッブル宇宙望遠鏡など)に対する脆弱性、デバイスの仕上がり品質が悪いために失敗しました。

 

宇宙品質(ClassK)のデバイスの場合でも、ハイブリッドの軍用規格(MIL-PRF-38534)の規定の多くは、宇宙機システムの信頼性を実現するには不十分です。

 

宇宙品質の要件は、コンデンサテスト、ハイブリッド電気ディレーティング、ワーストケース分析、低放射線量率、シングルイベント効果制限などがあり、一般的な軍事用途の要件(MIL-PRF-38534)よりも厳しいです。

また、部品の一部の設計変更が発生した時に、軍事用途の要件ではデバイスを再認定する必要はありません。

 

設計者は、ClassKの代わりに安価なClassHまたは低クラスのデバイスを使用してコストを節約しようとしたことがありますが、システムとサブシステムでの統合試験で周辺部品が溶融されたりして作り直すことになり、コストを考慮すると高い品質品を使用した方がはるかに低コストになります。

 

NASA Engineering & Safety Center(NESC)は、FPGA(Field Programmable Gate Arrays)の次に、DC/DCコンバータが最も厄介な設計対象としてランク付けされる可能性があると考え、NASAのプロジェクトメンバーにガイダンスを提供するための調査を開始しました。

 

電気試験は、NASA宇宙機システムでのデバイス適用のリスクを軽減する試験方法を導き出すために実施されました。

 

NASAガイダンス文書は、これらのデバイスの選択、購入、およびテストで飛行プロジェクトを支援するために作成され、デバイスの使用から学んだ教訓を文書化しています。

 

Lessons Learned

ハイブリッド型DC/DCコンバータの入手性、品質、および信頼性の問題により、多くのNASAプロジェクトにおいて、コストとスケジュールに影響を及ぼしています。

 

NASA宇宙機のハードウェアで一般的なデバイスの選定傾向は次のとおりです。

 

  1. 部品だけでなく複雑なアセンブリにおいても、宇宙機システムへの適用を成功させるには、学際的なサポートチーム(設計エンジニアリング、電子部品エンジニアリング、品質保証エンジニアリング、信頼性エンジニアリング)が必要です。
  2. 長いリードタイムの​​調達:システム要件の変更により、プロジェクトがアプリケーションに適さない電力変換器を選択する可能性があります。

Lessons Learnedを受けての推奨事項としては次の通りです。

 

DC/DCコンバータの選択と適用に関する詳細なガイドラインを提供します。最も重要な推奨事項は次のとおりです。

 

バイスのアプリケーションと試験

1.製品のデータシートには通常、DC/DCコンバータに関するすべての情報が記載されているわけではないことを認識し、技術担当者に連絡して疑わしいアプリケーションについて議論してください。

2.市販(COTS)の既製コンバーターは、非常に軽い(<20%)負荷では安定性が低いことを認識してください。

より負荷の高いアプリケーションで使用する場合でも、負荷の低いアプリケーションでも問題がないと考えないでください。

3.COTSのハイブリッドEMI除去フィルターには減衰のない共振があり、フィルターとコンバーターの組み合わせの安定性を確保するために追加の外部部品が必要です。

プロジェクトでは、回路全体を分析し、部品(LRおよび/またはRCネットワークなど)を追加してフィルターの共振を減衰させ、入力電圧、出力負荷、および温度のアプリケーション範囲にわたってフィルターとコンバーターの組み合わせの安定性を保証する必要があります。

4.同期機能は、JPLミッションがノイズを制御するために必要になることがよくありますが、絶対に必要な場合にのみ使用する必要があります。

外部同期機能は、同期信号の振幅、周波数、立ち上がり/立ち下がり時間、および回路の接地に非常に敏感です。

誤用すると、コンバータ出力のノイズまたは発振が増加します。

5.軌道上の入力電圧ランプ条件下でのDC/DCコンバータの特性評価。

一般的な宇宙軌道上のアプリケーションでは、入力電圧と電流のスパイクを軽減したり、発振せずにデバイスをオンにしたりするのに十分な入力電圧ランプレートが提供されない場合があります。

6.追加のDC-DCコンバータテストの推奨事項は、1998年の教訓(https://llis.nasa.gov/lesson/603)で提供されました。


バイスの信頼性

7.内部デバイス回路で部品応力解析(PSA)を実行します。

単にデバイスを「ブラックボックス」としてディレーティングすることは避けてください。

8.DC/DCコンバーターでワーストケース分析(WCA)を実行し、総放射線量だ​​けでなく、強化された低線量率と変位損傷の影響も分析してください。

9.バイスがフライト認定された後に発生する設計、または作業・設計工程への変更を確認し、必要に応じて更新された工程の分析、または再認定を要求してください。

10.分析または試験により、デバイスの耐放射線性に関する製品データシートの結果を確認してください。


バイスの品質

11.顧客におけるキャップ前の目視検査は、適切に訓練されたデバイス検査官によって実行されることを確認してください。

再作業が必要な欠陥を特定するために必要になります。

12.バイスの蓋のシーリングとスクリーニングの後でも、欠陥が発生する可能性があるため、ClassK以外のすべての製品ロットでカスタマーDPAを実行してください。

 

バイスの調達

13.バイスの品質を達成するには、認定メーカーリストからデバイスベンダーを選択することを強くお勧めします

14.MIL-PRF-38534にはClassKデバイスでも欠陥があるため、作業範囲記述書(SOW)またはソース管理図(SCD)を使用して、顧客のキャップ前の目視検査、コンデンサショットキーダイオードのスクリーニング、および定期的なMIL-PRF-38534グループを追加してください。

15.目的のコンバーターは通常、ベンダーの在庫から入手できないため、長い(6か月を超える)リードタイム製品としてコンバーターの調達を計画してください。

16.高品質のデバイスを調達するように勧めます。

アップスクリーニングを含む低品質の総コストと、プロジェクトに対するロット障害のコストとスケジュールの影響は、高品質デバイスの初期コストを大幅に超える可能性があります。

17.バイスのアプリケーションやロットの故障に関連する問題を解決するには、調達サイクル全体を通じて、設計エンジニアリング、電子部品エンジニアリング、品質保証エンジニアリング、および信頼性エンジニアリング機能を代表する監視チームのプロジェクト計画と予算が不可欠です。


最後に

 

宇宙品質の製品に手間がかかる理由の一端を知っていただければと思います。

 

多くの管理や試験を実施しているため、高コストになり、これらを購入するだけでも宇宙機のプロジェクト全体の開発を遅くしている理由でもあります。

 

人工衛星においてシステムの統合作業を早くしても、部品調達に関しては早くなりません。

 

人工衛星はシリーズというより単発打上げが多く、期間も数年間隔であり、デバイスの製造メーカーも生産工程の更新や材料の入手性も変わり、製品自体の寿命もあるために長期保管に適しないこともあります。

 

そのため、ほぼ毎回、デバイスを調達しているという経緯があります。

 

スターリンク衛星のように定期的に大量に打上げる場合は、デバイスメーカー側に負荷も減るために、部品生産側としてメリットはありますが、そうでない場合は、部品生産側に負荷を強いられることになります。

 

近年、部品の品質も高くなっていますが、やはり宇宙品質の方が大型衛星においてはコストが低い傾向が多いです。

 

中型・小型衛星の場合は、コストとスケジュールの観点からどちらを選択するか、製品の信頼性も考慮した上での判断を望みます。

 


 

Lessons Learnedとは 

Lessons Learnedとは、組織(に関わらないですが)において業務を遂行した上で得られた教訓(学んだ教訓)のことを指しています。

 

得られた教訓というと、失敗や不具合だけを想像しがちではありますが、成功したことについても教訓としてあげられます。

Lessons Learnedは同じ失敗を繰り返さないようにすることと、計画が順調に進んだ成功要因を共有することの2つがあります。

  

NASAで公開されているNASA Lessons Learned Steering Committee(LLSC)から、宇宙業界に限らず、工業製品でも適用できそうなLessons Learnedを集めてみました。 

  

参考サイト

NASA Lessons Learned

https://www.nasa.gov/offices/oce/functions/lessons/index.html

NASA Lessons Learned Steering Committee(LLSC)

https://llis.nasa.gov/

Counteracting the Threat of Counterfeit Components

https://llis.nasa.gov/lesson/1879

太陽電池パドルの展開信号の不通 | Lessons Learned

惑星探査人工衛星マゼランのソーラーアレイの展開の兆候

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Credits: NASA

https://images.nasa.gov/details-s30-72-046

 

太陽電池が必要な人工衛星は、電力消費が多く、使用頻度の高いミッションを行う場合に搭載されます。

 

展開パドルが働かなければ、人工衛星の電力が足らずに、緩やかに人工衛星が喪失するか、多くの機能が制限されることになります。

 

太陽電池パドルで最も心配する点は、展開機構が正常に稼働するのか確認できるのかという点です。

 

軌道上は、他に観測できるものがないため、展開パドルが駆動するのか、目視することができません。

大型衛星であろうと、地上からの望遠鏡で、かろうじて観測できそうというレベルなのです。

 

 

多くはマイクロスイッチで、パドルの状況を検知しているのですが、検知方法にもいくつかあり、今回はその失敗例となります。

 

概要

金星探査機である人工衛星マゼランは1989年に、スペースシャトルに搭載されて打上げられました。

 

スペースシャトルから放出されたときに、シャトルの宇宙飛行士は、マゼランの太陽電池パドルが展開される様子を観察していました。

 

しかし、太陽電池パドルに実装されていた、パドルが展開されたことで反応するマイクロスイッチの信号が発信されませんでした。

 

テレメトリトランスデューサが、関連する機能だけでなく、目的の機能も検知するようにします。

 

マイクロスイッチの設計では、太陽電池パドルの作動ストロークでの許容以上の動作を考慮する必要があります。

 

宇宙機の寿命の早い段階でFMECAを実行します。

  

発生タイミング

スペースシャトルと打上げられた惑星探査機マゼランの軌道上シーケンス中に、2つの太陽電池パドルがスペースシャトルの宇宙飛行士によって展開されたことが観察されました。

 

しかし、パドルが開ききったことを示す「パネルラッチ」のテレメトリ表示が送信されませんでした。

 

展開パドル機構の故障モードの影響と重要度の分析(FMECA)により、パドルが動いて定位置で固定するラッチのテレメトリの表示に問題があることを特定しました。

 

パドルの起動シーケンスで、スペースシャトルの慣性上段ロケット(IUS)の燃焼によってパネルがラッチ位置に向かって移動するように、パネルが回転しました。

 

分析によればこの異常は、マイクロスイッチの作動ストロークの限界と展開ヒンジの機構のゼロ重力効果の組み合わせによるものでした。

 

 

慣性上段ロケットの燃焼中に、太陽電池のパネルを少しずらすことで、マイクロスイッチが閉じたことで、適切なテレメトリ表示が提供されました。

 

この異常を分析することで、あとの探査機の任務には影響を与えることはありませんでした。

 

Lessons Learned

探査機マゼランの太陽電池パドルに取付けられていたマイクロスイッチは、パドルのラッチの状態ではなくソーラーパネルの位置を検出するように取り付けられました。

 

結果として、位置情報を示すマイクロスイッチであり、「パネルラッチ」を検知するインジケーターではありませんでした。

 

マイクロスイッチの作動ストロークの限界と展開ヒンジの機構のゼロ重力効果により、マイクロスイッチで検知できなくなる可能性があります。

 

故障モードの影響と重要度の分析(FMECA)により、これらの問​​題の回避策を打上げ前に、起動シーケンスの中に組み込むことができる可能性があります。

 

Lessons Learnedを受けての推奨事項としては次の通りです。

 

 テレメトリトランスデューサをどこに取り付けるかを決定する際には、関連する機能だけでなく、目的の機能が実際に検知されていることを確認するように注意する必要があります。


マイクロスイッチのすべてのアプリケーションでは、作動ストロークでの許容以上の動作を考慮する必要があります。

 

最後に

展開パドルの展開失敗あるいは、展開パドルの展開未検知は、20年以上経過した現在でも発生しうる事象です。

 

内容にもありましたが、地上と軌道上では重力が違います。

 

最近では、よりミッション機器へのペイロードを優先するあまり、従来より使用されていた展開機構の軽量化が行われる場合もあります。

 

展開機構が軽量化されれば、自然と展開時に使用されることが多い火工品などの衝撃にパドルがギリギリ耐える設計になります。

 

いくつかの機構では、衝撃を緩和させるために、パドルの駆動部をゆっくり動かす機構に変更していることもあり、結果、ラッチのマイクロスイッチでうまく検知できないことという事象も発生します。

 

機構系の設計は、地上では再現の難しい微重力を考慮する必要があるため、ワークマンシップの確認や量産機の再現性を含めFMEAなどの故障分析を実施する必要があるでしょう。

  


 

Lessons Learnedとは 

Lessons Learnedとは、組織(に関わらないですが)において業務を遂行した上で得られた教訓(学んだ教訓)のことを指しています。

 

得られた教訓というと、失敗や不具合だけを想像しがちではありますが、成功したことについても教訓としてあげられます。

Lessons Learnedは同じ失敗を繰り返さないようにすることと、計画が順調に進んだ成功要因を共有することの2つがあります。

  

NASAで公開されているNASA Lessons Learned Steering Committee(LLSC)から、宇宙業界に限らず、工業製品でも適用できそうなLessons Learnedを集めてみました。 

 

参考サイト

NASA Lessons Learned

https://www.nasa.gov/offices/oce/functions/lessons/index.html

NASA Lessons Learned Steering Committee(LLSC)

https://llis.nasa.gov/

 

Magellan In-Flight Solar Array Deployment Indication

https://llis.nasa.gov/lesson/289

火星探査用のローバーのタイヤがパンクした事例(火星探査プロジェクトMSL) | Lessons Learned

火星探査プロジェクトであるMSLのローバーホイールの早期摩耗

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2021年現在、火星や月をローバーと呼ばれる車両が走行する計画が上がっています。

現在も多くの車両が研究開発されています。

 

今回の教訓は、想定していた最悪ケース以上のケースが発生し、ローバーの寿命が著しく短くなってしまったところにあります。

 

概要

マーズサイエンスラボラトリー(Mars Science Laboratory、MSL)は、NASAが火星探査ミッションで用いる宇宙船の名称です。

 

MSLに使用されるローバーホイールの設計は、火星の特定の種類の地形でパンクしやすいことが証明されています。

 

ホイールのパンクは、動作の負荷のシミュレーションが不十分であり、寿命試験が適切ではなかったことを示しています。

 

MSLプロジェクトは、他の部分への損傷、二次的被害を最小限にするために運用制限を実施しました。

 

火星2020プロジェクトでは、過酷な地形での耐久性を高めるため、けん引性能のある材料のホイールに設計を変更します。 

 

発生タイミングと追及

MSLの「Curiosity(キュリオシティ)」のローバーは2012年8月6日に火星に着陸し、現在火星の表面を19 km以上走行しています。

 

Curiosityの6つのアルミニウム製ホイールは、緩い砂や砂の上にある岩、及び平らな岩盤を移動するために設計されました。

 

設計は、The MarsYardと呼ばれるNASANASA /カリフォルニア工科大学ジェット推進研究所(JPL)にある屋外試験施設でシミュレートされた条件下で試験されました。

 

過去の3つの火星探査機のホイールと同じく、ホイールは火星の地表を移動中に遭遇するであろう特定の地形に限定して設計されました。

 

キュリオシティの黒い縁のローバーホイールは中空で、中央のハブに取り付けられた5つのアルミニウム製のスポークが露出されています。

 

「グラウザー(爪)」として知られるホイールのトレッドは、3つのシェブロン形状(鋸歯状のパターン)でホイールの幅にまたがっています。

 

JPLのローバー運用チームは、ローバーが火星の表面を運転するときに、ローバーのロボットアームにThe Mars Hand Lens Imager(MAHLI)カメラを使用して、定期的にホイールの状態をチェックしています。

試運転時にチェックした結果、左前のホイールスキンに穴が開いていることがわかりました。

 

シェブロン型(鋸歯状のパターン)のトレッドの間のホイールスキンの最も薄い領域で、そのような摩耗が予想されたため、対策していました。

(以前の火星探査車のホイールには、直線的なホイールスキンの凸形状がありました。そのため、横滑りを防ぐためにシェブロンのパターンが付けられました。)

 

しかしその後、目視によるホイールの検査で、予想以上にホイールの摩耗が確認され、ホイールの損傷の原因を追究することになりました。

 

キュリオシティのローバーホイールの内面の火星で撮影された写真を確認すると、凸状態やシェイブロンのパターンの無い滑らかなホイールスキン状態は、鋭い岩によってアルミニウム材料のホイールが破れた(パンク)状態を示しています。

 

パンクの発生から数か月の経過を確認した所、ホイール損傷率の増加に懸念を抱き、問題を分析するチームが結成されました。

 

さらに後日、左前輪のホイールに大きな裂け目が開き、試験運転で見られた損傷よりはるかに大きかったです。

 

MSLのホイールへの損傷の進行性の損傷は継続しており、岩盤(ピラミッド型の三稜石)を繰り返し走行したことによる金属疲労に起因するパンクとされています。

 

この地形は、試験運転中にはシミュレートされていませんでした。

これは、地形に関する限られた知識しかなかったためです。

 

撮影されたホイールを確認すると ホイールの下半分には、アルミニウムの破れたパンクが3つもありました。

 

穴の中でも最も大きいサイズは、ホイール幅の約1/3のサイズでした。シェブロンパターンのトレッド間のホイールの中央に発生していました。

 

2番目と3番目のパンクは、その約半分で、ホイールの高い位置やホイール幅の中央にもあります。

 

また深い円錐貫通穴は、ホイールの上部近くの外縁にあり、小さな非貫通亀裂も様々な場所で見られていました。

 

ベンチファクトの影響は、ホイールへの動的な機械的負荷によって悪化します。

 

ロッカーボギー機構は、中央と後輪が前輪を障害物に押し付けることにより、垂直障害物(岩)の面を乗り越えます

前輪が回転すると、車両が障害物を越えて持ち上げられます。後輪が中輪を障害物に押し付け、前輪が中輪を持ち上げて何度も持ち上げるまで障害物に押し付けます。

最後に、後輪は前の2つの車輪によって障害物を越えて引っ張られます。

 

ロッカーボギー機構は、すべて同じ速度で回転するホイールと、中輪と前輪をサポートする下向きのアームが含まれています。

 

前輪または中輪が岩にぶら下がっていて、ローバーの残りの部分が運転を続けると、アームが車輪に下向きの力を加えます。

 

これにより車両の静的重量をはるかに超えてホイールの負荷が増加し、グラウザーの凸とホイールスキンに損傷に引き起こされることが分かりました。

 

損傷が最も小さい後輪は、トレーラーのようにアームの後ろに引きずられるだけなので、この下向きにかかる負荷の増大が発生しません。

 

その後の試験により、下向きの押し付け力が緩く、先のとがった岩であった場合、パンクの主な原因はパンクは、動かない岩の中で先のとがった岩(ピラミッド型の三稜石)によるものであると結論付けられました。

 

 

ローバーの試験プログラムは、運転関連の負荷がホイールの損傷の潜在的な原因であるとは考えてられていませんでした。

 

MSLプロジェクトの車輪の試験の最悪ケースは、地形の影響を受ける運転負荷よりも、着陸タッチダウン負荷の方に評価のポイントを置いていました。(タッチダウン後の画像を確認すると、小さな亀裂はありますが、大きな損傷は見られませんでした)

 

MSLプロジェクトは、将来の被害の程度を軽減するための是正措置を実施しました。

(1)車輪の摩耗の進行を評価

(2)運転中の車輪の摩耗を最小限に抑えるための、目視による運行とThe MarsYardでの検証に基づくガイドラインの確立

 

(2)の対策は、鋭い三稜石が集中している硬い表面を運転することを避け、可能であれば、前輪への負荷を減らすために「車輪が損傷する可能性の高い」地形を後輪で運転することが含まれます。

 

これらの対策は、損傷率の管理に効果的であることが証明されています。

 

ローバーは延長されたミッションを完了することができ、さらに延長できる可能性があります。

 

発生原因

MSLのローバーホイールの設計は、特に特定のタイプの地形との相互作用に続いて、パンクやひび割れの影響を受けやすくなっています。

 

MSLホイールの早期摩耗の根本原因分析は、いくつかの有益な教訓を与えてくれました。

 

  1. ホイールは疲労に特別強い設計ではありません。。車両重量は、駆動トルクと組み合わさることにより、ホイールスキンへの応力が材料の耐久限度を超え、亀裂が発生します。
  2. ドライブアクチュエータの位置制御は、各車輪の移動距離の違いにより、障害物を横切るためにホイールに負荷を与えます。この力は、車両の静的重量をはるかに超えてホイールの負荷を増加させ、グラウザーの凸とホイールスキンに損傷に引き起こされることが分かりました。
  3. 地形には注意が必要です。ホイールの設計は、自然に発生するベンチファクトによるパンクを完全に防げません。ホイールスキンの金属は、地球上、おそらく火星上で見られる自然に発生している障害物の三稜石の鋭さによってパンクしやすくなっています。
  4. グラウザーの周りの皮膚の喪失(疲労亀裂またはパンクによるかどうかにかかわらず)は、ホイールの荷重経路に変化を引き起こし、材料の降伏限界を超えてグロウザーに荷重をかけます。この材料の過負荷状態により、最終的にはすべてのホイールグローサーが故障します。通常、グローサーがホイールの内部補強リングと接触する場所です。
  5. 円状に移動する(旋回)ことは、一部のホイールに対して、通常の駆動負荷よりも反力負荷が増加します。負荷を増やし、一部のホイールは旋回操作中に、小さくアッカーマンステアリングの動きをします。小さいアッカーマンステアリングの回転半径は、ホイールの損傷の原因になります。
  6. ホイールの端にある障害物の上に座って操舵すると、テスト中に観察された最大の負荷が発生しました。ただし、このプロセスは主要な損傷モードではないようです。おそらく、ホイールの端にある鋭い障害物の上に止まり、ステアリング操作を指示する可能性が低いためです。

 

後続の火星2020ローバープロジェクトは、ホイールの質量の増加を最小限に抑えながら、MSLプロジェクトと同等の過酷な地形と砂のトラバース性能でより高い耐久性を備えた改造ホイールを設計し、試験しています。

 

Lessons Learned

1.「test as you fly, fly as you test(飛ぶように試験する、試験するように飛ぶ)」というJPLの設計上の格言には注意が払われていませんでした。

 

MSLホイールは単体での寿命試験をしていたため、システム全体のホイールの寿命に関わる負荷を与えていませんでした。

 

また、火星で遭遇した三稜石(風が鋭くなった)の岩盤を過小評価し、滑らかな人工地形でのホイールの寿命試験が行われ、動かすことができない岩盤上で影響を考慮していませんでした。

 

2.モビリティシステムの解析モデルと試験は、負荷を受けるケース増やし、運用環境が最悪ケースを網羅的に対応する必要があります。

 

Lessons Learnedを受けての推奨事項としては次の通りです。

 

1.多くを想定し試験してください。

MSLプロジェクトは、ローバーの移動速度は比較的遅く、火星全域に対しても一部であるため、半静的負荷のホイール設計に焦点を合わせました。

この設計方針は、ホイール単体での試験検証と一致しています。

 

2.コンセンサスの達成

プロジェクトチームが、最悪ケースを火星全域の一部を構成する地形に焦点を当てて試験することに、同意してください。

 

3.適切なマージンの設定

環境を十分に把握されていに場合は、最悪ケースをいくつも考え、十分なマージンを考慮した機能を設計に取り込んでください。

(1)既知の環境を分析しリスク要因を厳密に分析し評価する

(2)ミッション全体のリスクを大幅に下げるため、発生可能性、被害の影響、環境のリスクを考慮する。

 

 

4.避けるべき地形

ホイールにやさしい地形での運転を推奨します。

ホイールの損傷と過酷な地形との相関は高いと考えられています。

地形の砂の中に、約8cm以上のする鋭くとがった三稜石が大量にあります。

岩のない経路がない地域は、運転するのに最悪のタイプの地形の1つで、より小さな三稜石に懸念されます。

 

5.優先地形

ホイールの寿命を長持ちさせるための好ましい地形は、砂または凝集性のレゴリス地形が含まれた地形で、回避可能な大きな岩/三稜石(8cm以上)はほとんどない地域です。

レゴリスとは新鮮な基盤岩の上に分布する未固結または二次的に結合された岩石であり、古い物質の風化、削剥、移動、体積によって形成されたものであり、その中には破砕、風化を受けた岩石、サピロライト、土壌、有機物集合体、氷河堆積物、崩積層、蒸発性堆積物、風成堆積物が含まれる。いわば新鮮な岩石と空気の間に分布する物質はすべてレゴリスと呼ばれる。

 

6.運転モード

ステアリングによって生じる距離が長くなる場合、ホイールの摩耗を減らすために、複雑な地形では逆方向に雲梯することを検討してください。


7.モニターホイール

500メートル以下の間隔で、6つのホイールすべてに損傷がないか検査してください。

適宜、損傷を確認し、重大な被害になるまでに特定し、地形と相関させ、より多くのデータを取得してください。

 

8.ホイールの寿命改善

ホイールの寿命を延ばす方法は、トルク制御された運転モードを開発することです。

障害物を通過するとき、ホイールのトルクを減らし、蓄積ダメージを減らします。

トルクを制御しても、ホイールへのダメージをなくすことはできません。

 

9.岩石のモニター

自動ナビゲーションドライブ用のより正確な岩石をモニタリングするシステムを開発します。

特定の地形において、8 cmを超える鋭くとがった三稜石を検出し、回避できれば、ホイールへの損傷を減らすことができます。

 


 

最後に

ローバーの構造的な設計において、もっとも負荷が掛かる状況は、ローバーが火星地表面に着地するタイミングであると予想されて設計し、試験を行っていました。

 

しかし、実際のところ、ミッションを長期間行う上では走行時に蓄積するダメージの方が 大きいという結果となりました。

 

宇宙開発の構造系では、ロケットの打上げ振動や分離時の衝撃、宇宙船間のドッキングなど、瞬間的あるいは数十時間のダメージがほとんどです。

 

宇宙空間はほぼ無重力であるため、宇宙機に加わる継続的なダメージというのはあまりありませんでした。

 

あるとすれば、太陽風であったり観測器の冷却装置、アンテナや太陽光パネルのパドル機構部分など比較的微振動なものでした。

 

今回の事例は考慮していたとしても、知見がなかったため過小評価されてしまったのかもしれません。

 

現在、JAXAトヨタの協力で月面ローバーの開発が行われているのですがこのあたりも汲んでいるのでしょうかね。

 

Lessons Learned 

Lessons Learnedとは、組織(に関わらないですが)において業務を遂行した上で得られた教訓(学んだ教訓)のことを指しています。

 

得られた教訓というと、失敗や不具合だけを想像しがちではありますが、成功したことについても教訓としてあげられます。

Lessons Learnedは同じ失敗を繰り返さないようにすることと、計画が順調に進んだ成功要因を共有することの2つがあります。

 

案外成功体験というものは、組織の中でノウハウとして蓄積されず、個人の中でされることが多いです。

 

本人は今までのノウハウから自然と身についていることだとしても、他の人が同じノウハウを共有しているとは限らないため、言語化して残しておくことは重要です。

 

NASAで公開されているNASA Lessons Learned Steering Committee(LLSC)から、宇宙業界に限らず、工業製品でも適用できそうなLessons Learnedを集めてみました。

 

参考サイト

NASA Lessons Learned

https://www.nasa.gov/offices/oce/functions/lessons/index.html

NASA Lessons Learned Steering Committee(LLSC)

https://llis.nasa.gov/

 

Premature Wear of the MSL Wheels 

https://llis.nasa.gov/lesson/22401

 

Wheels and Legs

https://mars.nasa.gov/mars2020/spacecraft/rover/wheels/

 

Mars 2020 Perseverance Rover - NASA Mars

https://mars.nasa.gov/mars2020/

 

NASAの失敗を活かす!「メイド・イン・ジャパン」が月面で光る日

https://forbesjapan.com/articles/detail/16173

アッカーマン・ステアリング

https://automotive.ten-navi.com/dictionary/12339/

 

レゴリス地質学と地化学探査

https://www.jstage.jst.go.jp/article/shigenchishitsu1992/54/1/54_1_91/_pdf/-char/ja

 

http://curiosityrover.com/tracking/drivelog.html
“Wheel Wear,” JPL Incident Surprise Anomaly (ISA) Report No. 55561, December 18, 2013.

“Mars Science Laboratory Wheel Damage Mechanical Tiger Team – Final Report,” JPL Document No. D-78450/MSL-266-3989, January 6, 2015.

R.E. Arvidson, et al, “Relating Geolocic Units and Mobility System Kinematics Contributing to Curiosity Wheel Damage at Gale Crater, Mars,” Journal of Terramechanics, TER 691, March 20, 2017. Patrick DeGrosse Jr.

“MSL Wheel Damage,” JPL Incident Surprise Anomaly (ISA) Report No. 56534, June 18, 2014.

Patrick DeGrosse Jr., “What is Causing the Damage?,” September 25, 2014.

“M2020 Mobility Wheel & Flexure Initial Design Review,” Mars 2020 Mission Formulation, June 14, 2016.

MARS 2020 Project, Surface Terrain Model Specification Document, JPL Document No. D‐93886, October 1, 2015.

人工衛星などのリモートセンシングによるデータの最近の使用用途100/100選ー天候ー

リモートセンシングと天候

f:id:MSDSSph:20210104213952j:plain

Credits: NASA

https://images.nasa.gov/details-GSFC_20171208_Archive_e002108

※CGではなく実際の国際宇宙ステーションから撮影された写真

 

人工衛星のデータは、農業や林業、天気といった様々なことを使用されています。

 

人工衛星データの中で地球表面を観測装置を用いて、観測することをリモートセンシングと呼びます。リモートセンシング人工衛星だけではなく、飛行機や気球などで観測することも言います。

 

リモートセンシングという表現は、そのうちに地球表面に限らず、惑星表面を観測する技術のことを指すことになるかもしれませんが。

 

リモートセンシングの用途は年々広がっています。

人工衛星のデータがどのように使われているか、知らない情報があれば幸いです。

 

 

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天候

【095】風速と風向の測定

ゴルファー、サーファー、農家、パイロット、エンジニア、および風力発電の計画者は、正確な風力の情報を必要としています。

気球とGPSデータで測定され、海風はブイや船舶など海面に近い所で測定されます。

しかし、この測定方法は唯一の方法ではありません。

人工衛星マイクロ波散乱計により広範囲の風力観測も可能となっています。

 

【096】自然災害の危機を伝える天気予報

天気予報の情報は、観光客を始め、地元企業やスポーツ選手にとって重要な要素となります。

1975年には、風、気温、その他の大気データを収集するために静止軌道で運用された気象衛星(GOES-1)が打ち上げられました。

それ以後、日本でも同じく静止軌道上の気象観測衛星であるひまわりが打上げられています。

年々、打上げられ、その観測範囲や観測する種類、分解能も向上しています。

 

【097】地球の下層大気を監視

地球上において、一部の都市の汚染は激しく、毎日1パックのタバコを吸うのと同程度と言われている場所もあるそうです。

過剰に汚染された都市の多くは中国に存在しています。

主要な汚染物質の1つは一酸化炭素です。

一酸化炭素は人間の目には無色ですが、人工衛星の赤外線観測機器により確認することができます。

 

【098】オーロラを上空から観測

太陽により放出される荷電粒子が地球の磁気圏に巻き込まれると、地球の大気にぶつかります。

地上から見れるオーロラの綺麗な色は、電離圏の上空にある磁気圏に入り込んだ際の相互作用により発生するものと考えられています。

地上だけでなく国際宇宙ステーションからのオーロラの眺めも公開されています。

www.youtube.com

www.youtube.com

 

【099】地球の放射収支のアルベドの測定

地球アルベドは、地球に入射される太陽光が地球上で反射する割合のことを指します。

暗い表面では、太陽光を吸収して暖かくなります。

雪のような明るい表面は、多くの太陽光を反射していきます。

アルベドは地球の放射線収支の重要な要素にもなります。

地球上の総アルベドを計算するために、各土地被覆タイプにアルベド値が割り当てられます。

アルベドに土地被覆タイプと合計を掛けて、地球の総アルベドを測定します。

 

【100】日射量を計算することにより太陽光エネルギーの最適化

ほぼ無限に照射される太陽エネルギーの分析することができます。

ソーラーパネルを設置する際に、どの程度効率化できるのか知る指標として、分光放射照度の直達、散乱、全天成分(DNI、DHI、GHI)があります。

例えばGHIは、地球の表面に入射する総太陽エネルギーの割合を1平方キロメートルあたりのワット数で測定します。

 

 

参考資料

リモートセンシングとは?

https://www.restec.or.jp/knowledge/

100 Earth Shattering Remote Sensing Applications & Uses(2020/12/27)

https://gisgeography.com/remote-sensing-applications/

 

気象観測ガイドブック

https://www.jma.go.jp/jma/kishou/know/kansoku_guide/guidebook.pdf

人工衛星マイクロ波散乱計 MetOp-B/ASCAT から得られる全球規模海上風速 Level 2 データの精度検証

http://www.union-services.com/sst/sst%20data/4_31.pdf

超低高度衛星を用いた風向風速観測の実現性検討

https://laser-sensing.jp/31thLSS/31th_papers/01_A-1_Sakaizawa.pdf

人工衛星搭載マイクロ波散乱計を用いた風力エネルギー資源量推定における長期変動解析

https://www.jstage.jst.go.jp/article/jweasympo/37/0/37_233/_pdf

QuikSCAT

https://winds.jpl.nasa.gov/missions/quikscat/

Ocean Winds

https://podaac.jpl.nasa.gov/OceanWinds

 

人工衛星からのオーロラ全体像の撮影

https://www.jstage.jst.go.jp/article/itej1978/34/3/34_3_221/_pdf

明滅するオーロラの起源をあらせ衛星が解明-宇宙のコーラスにあわせて密かに揺れる電子の挙動がつまびらかに-

https://www.jaxa.jp/press/2018/02/20180215_arase_j.html

宇宙の電磁波の「さえずり」がオーロラの「またたき」を制御 ─ 北極域での高速オーロラ観測と科学衛星「あらせ」による国際協調観測 ─

https://www.isas.jaxa.jp/topics/002339.html

 

人工衛星などのリモートセンシングによるデータの最近の使用用途94/100選ー交通ー

リモートセンシングと交通

f:id:MSDSSph:20210104203351j:plain

Credits: NASA

 

https://images.nasa.gov/details-KSC-2009-3153 

 

人工衛星のデータは、農業や林業、天気といった様々なことを使用されています。

 

人工衛星データの中で地球表面を観測装置を用いて、観測することをリモートセンシングと呼びます。リモートセンシング人工衛星だけではなく、飛行機や気球などで観測することも言います。

 

リモートセンシングという表現は、そのうちに地球表面に限らず、惑星表面を観測する技術のことを指すことになるかもしれませんが。

 

リモートセンシングの用途は年々広がっています。

人工衛星のデータがどのように使われているか、知らない情報があれば幸いです。

 

 

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交通

【088】無人偵察機などにより農村部の道路状況を評価

日本では道路が整備されていますが、世界中では、まだ未舗装道路が数多くあります。

各地の交通計画の担当者は、未舗装道路に関する情報を得て、計画を考えています。

リモートセンシングと地理情報システム(GIS)の統合により、航空写真による高い空間分解能の写真で未舗装道路のポットホール検出、および倒木状態を分析できます。

数センチメートルの精度で、地方の道路状況を評価し、データベースを作成することで、調査する時間とお金を節約できます。

 

【089】自動運転車

自動運転車が警察によって違反を犯して捕まらないのでしょうか?

自動運転の搭載されている車両には、歩行者や自転車、一時停止の標識などの障害物や標識を検出するセンサーが搭載されています。

センサーの情報とGPS、自動車の慣性、各道路の3次元情報、および搭載されているソフトウェアと組み合わせることで自動運転車ができあがります。

 

【090】道路の亀裂を探索する

リモートセンシングデータは多くの分野をカバーし、建設関連についてもアドバイスを提供します。

アメリカのカリフォルニア州ソルバング市では、道路管理の問題に対してリモートセンシングデータに注目しています。

公共事業として衛星画像を使用し、損傷した舗装道路を特定しています。

担当者は、どの道路がどのような修理が必要かを把握することができ、最も役立つサービスとして使用されています。

 

【091】車両排出物の燃費の評価

各国政府は、自動車に対して排気ガス規制を強化しています。

人工衛星は、はるか空から、CO、HC、NOなどの車両排出量を測定できます。

自動車の走行距離や不法改造された機器を監視して、違反料金を課すというアイデアもあるそうです。

人工衛星は、自動車による大気汚染を管理する機会を提供されます。

 

【092】道路網の作成

都市計画担当、救急隊員、およびナビゲーションシステムには、最新の道路網が必要となります。

新しい地域や計画が立ち上がるたびに、道路網データベースを最新状態にする必要があり、とても時間が掛かります。

マルチスペクトル画像と地図データベースの分類を使用することにより、道路網を監視し、修正する時間のかかるプロセスも自動することができます。

ただし、駐車場と道路の識別はまだ難しいため、課題の一つとなっています。

 

【093】航空交通管制の効率と安全性の向上

航空交通管制は、地上から航空機を誘導することで、空中での衝突を防ぎつつ、空の交通整理を行っています。

交通整理が悪いと、無駄な燃料費とコストが掛かり、排気ガスも無駄に排出することになります。

現在の航空交通整理では、地上レーダと人工衛星によるGPSデータを活用しています。

航空交通管制システムは、各飛行機のルートの改善、空中での待機の削減、および全般的なコストの節約を目的としています。

GPSデータ以外の天候情報などの人工衛星データを使用して、飛行機が早く着陸し、ナビゲートするのを支援することを目的としています。

 

【094】道路の変化分を検出して交通渋滞の削減

世界の人口の増加と都市化により、都市部の交通量が増加しています。

渋滞の発生は、自動車の燃​​料と時間をロスすることになります。

地上による道路の計測システムは、人工衛星よりも非常に正確な交通量を提供しますが、計測システムが設置されている地点の道路に限定されています。

自動車の密集具合は、変化分を検出することで確認することができます。

 

参考資料

リモートセンシングとは?

https://www.restec.or.jp/knowledge/

100 Earth Shattering Remote Sensing Applications & Uses(2020/12/27)

https://gisgeography.com/remote-sensing-applications/

 

衛星リモートセンシングデータを用いた道路上の車両抽出に必要な空間分解能に関する一考察

http://library.jsce.or.jp/jsce/open/00035/2000/55-06/55-06-0172.pdf

道路政策の質の向上に資する技術研究開発

https://www.mlit.go.jp/road/tech/hyouka/h29/29-9_houkoku.pdf

Multiscale Road Extraction in Remote Sensing Images

https://www.hindawi.com/journals/cin/2019/2373798/

Roads and Intersections Extraction from High-Resolution Remote Sensing Imagery Based on Tensor Voting under Big Data Environment

https://www.hindawi.com/journals/wcmc/2019/6513418/

A review of road extraction from remote sensing images

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2095756416301076

衛星画像を用いた道路混雑状況の判別

https://www.jstage.jst.go.jp/article/iieej/40/6/40_6_1027/_pdf

 

 

人工衛星などのリモートセンシングによるデータの最近の使用用途87/100選ー社会ー

リモートセンシングと社会

f:id:MSDSSph:20210103234720j:plain

Credits: NASA

https://images.nasa.gov/details-S73-34295

人工衛星のデータは、農業や林業、天気といった様々なことを使用されています。

 

人工衛星データの中で地球表面を観測装置を用いて、観測することをリモートセンシングと呼びます。リモートセンシング人工衛星だけではなく、飛行機や気球などで観測することも言います。

 

リモートセンシングという表現は、そのうちに地球表面に限らず、惑星表面を観測する技術のことを指すことになるかもしれませんが。

 

リモートセンシングの用途は年々広がっています。

人工衛星のデータがどのように使われているか、知らない情報があれば幸いです。

 

 

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社会

【076】遠隔地における世界的な性風俗産業の監視

性搾取は、人権を侵害する国際的な犯罪です。

また、多くの人身売買の流れは、NASAの最新の衛星画像を使用して追跡されているようです。

人身売買の流れは、境界を越えて、秘密裏に行われます。

リモートセンシングは、国境の境目を克服し、人身売買の証拠を世界的に提供することを可能にします。

 

【077】貧困の一因となる推進要因を見つける

リモートセンシングは、貧困の一因となるいくつかの推進要因を調査しています。

調査を進めることにより、政府は貧困を明確に把握し、困窮している人々に集中的な支援を提供することができます。

研究によると、農業利用、天然資源、夜間光およびその他の環境的に決定された要因が貧困にどのように関連しているかが示されています。

研究者は、リモートセンシングを使用してこれらすべての要因を評価します。

 

【078】疫学における病気の蔓延の防止

疫学の誕生は、1854年コレラ患者の発生分布と汚染された水道管と都市地図と重ねた疫病地図を、ジョン・スノウが作成したことに始まります。

この疫病地図は、地理情報システムの古典とも言われています。

疫学と地理の間には深い関係があります。

一部の病気は、気候、土地、および空気によって感染されます。

現代では、リモートセンシングを利用することにより予測モデルを作成し、疫学的プロセスを構築します。

 

【079】北朝鮮の人権状況を理解する

リモートセンシングは、北朝鮮のような外部と隔絶した国をも調べることができます。

ただの旅行者では一生見ることができないようなものを見ることができます。

人工衛星北朝鮮の暗い側面も見ることができます。

例えば、北朝鮮から脱出したい人たちのキャンプも空からはっきり見えるようです。

 

【080】大規模な飢饉の早期警告

飢饉の早期発見は、国や地方自治体が動き、十分な食料などを届けるために必要な情報にもなります。

人工衛星のデータで植生の成長や収穫量を予測することで、飢饉を判断するための情報の一つとなります。

同様に、洪水と干ばつにも使用されます。

周回衛星は、軌道を移動することから、地球規模の飢饉についても多くの情報を取得しています。

 

【081】土地利用の変化を利用した都市部の人口増加の観察

都市計画は、都市の健全な発展と秩序ある整備を図るため行われます。

リモートセンシングデータを利用して、土地利用の変化をモデル化、地方自治体や国の持つ人口増加のデータを用いて分析します。

地形データを用いた洪水や地盤沈下のシミュレーションや地下水源の確認、緑化状況の整備などを行います

 

【082】きれいな飲料水を提供するを支援

水は人間に最も必要な物質です。

しかし、10億人近くの人がきれいな飲料水を得られるわけではありません。

最初のステップとしては、多くの人が飲料水を得るためには、水を必要とする領域を特定することです。

人工衛星画像では、水不足が発生する場所を見分けることができます。

水の重要な資源を各地に提供することで、何百万人もの人々の生活をよりよくすることができます。

 

【083】ジャーナリストに対する抗議の規模の測定

人々の声がどれだけ大きいか、多くの報道機関やジャーナリストは知りたがっています。

どれだけ人の声が大きいか定量化するため必要があります。

抗議やデモの場所に居て、すべての動く人の数を数えることは、とても難しいです。

高い空間分解能の観測機器を用いることができれば、群衆の数を大まかに知ることができます。

もちろん、最適な情報を得るには、抗議の人数と面積、人口密集具合が必要です。

 

【084】将来の残虐行為が起こらないように注意を払う

残虐行為によって、自然環境の変化、建物の破壊、そして人々の移住が発生します。

このような行為は、軍事政権が外部からのアクセスを制限している地域で発生する可能性があります。

人工衛星の画像によって、残虐な行為に注意を払っています。

GaTHR(Geospatial Technologies and Human Rights、人権のための地理空間技術)は、人々を助けるために使用されています。

現場での支援の調整と将来の違法行為の防止に役立つ法的証拠を提供します。

 

【085】地図上での廃墟(ゴーストタウン)を発見する

中国では劇的な都市化が起こっています。

大規模な都市開発により、アパートやショッピングモール、そのほかの施設を作り出しました。

しかし需要を越える勢いで建設していたために、居住する人が居ない状況になっています。

多くのエコノミストは、世界経済の成長に中国が影響すると考えています。

人口の少ない地域で廃墟化が進んでおり、今後の都市計画に役立つ可能性があります。

 

【086】避難民を追跡して、援助とサービスの提供を支援

難民とキャンプの状態を追跡するための解決策は、衛星画像を使用することです。

国連難民高等弁務官事務所(UNHCR、The Office of the United Nations High Commissioner for Refugees)は、数百万人の難民を視覚して、難民の援助とサービスを提供することを考えていました。

彼らは、バングラデッシュ、ヨルダン、エリオピア、南スーダン、ケニア、タンザニアの情報を取得しています。

UNHCRは、衛星画像を使用して、難民、農業、水路、インフラストラクチャの流入マッピングしています。

その結果、UNHCRは、最も必要とされている場所で援助をより適切に管理し、提供することができました。

 

【087】農村部から都市部への成長への移行を監視する

世界中では、農村部から都市部に移住する人々の数が増えています。

都市化は工業化と結びついています。

現在、50%の人々が都市部に住んでおり、国連によれば、今後も増えていく傾向にあります。

都市化は、人工衛星のデータから知ることができる興味深い現象です。

 

参考資料

リモートセンシングとは?

https://www.restec.or.jp/knowledge/

100 Earth Shattering Remote Sensing Applications & Uses(2020/12/27)

https://gisgeography.com/remote-sensing-applications/

 

公開されている衛星画像とディープラーニングを使用して、アフリカの経済的幸福を理解する

https://www.nature.com/articles/s41467-020-16185-w

低所得国における夜間光と社会・経済指標の相関関係

https://dept.sophia.ac.jp/econ/econ_cms/wp-content/uploads/2016/11/62-2.pdf

農村世帯の貧困を予測するためのリモートセンシングデータの社会生態学的情報に基づく使用

https://www.pnas.org/content/116/4/1213

Satellite images used to predict poverty

https://www.bbc.com/news/science-environment-37122748

Poverty Estimation with Satellite Imagery at Neighborhood Levels

https://www.ifc.org/wps/wcm/connect/2cae89ee-dea3-4a7e-ba79-77c9011cbd0f/IFC_2019_Poverty+Estimation+with+Satellite+Imagery+at+Neighborhood+Levels.pdf?MOD=AJPERES&CVID=mHZhcxB

マルチソースデータによるランダムフォレスト回帰を使用した貧困の推定:バングラデシュの事例研究

https://www.mdpi.com/2072-4292/11/4/375/htm

貧困緩和プロジェクトを評価するためのリモートセンシングツール:タンザニアでの事例研究

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S187770581401042X

リモートセンシングを使用して貧困と闘う

https://www.gislounge.com/using-remote-sensing-combat-poverty/


WHO の標準疫学 - World Health Organization

https://apps.who.int/iris/bitstream/handle/10665/43541/9241547073_jpn.pdf?sequence=3&isAllowed=y

空間疫学と地理情報システム

https://www.niph.go.jp/journal/data/57-2/200857020004.pdf

ジョン・スノウのコレラ・マップから何を学ぶか

https://seifu.sakura.ne.jp/chiribukai/corona_kadai/corona_kadai_sec7_old.pdf

Expanding Earth Science Data Access for Public Health Research and Applications

https://earthdata.nasa.gov/esds/competitive-programs/access/expanding-earth-science-data-access

Of Mosquitoes and Models: Tracking Disease by Satellite

https://earthobservatory.nasa.gov/features/disease-vector

 

 地球観測情報の公衆衛生への応用:取組と課題

https://www.mext.go.jp/b_menu/shingi/gijyutu/gijyutu2/021-5/shiryo/__icsFiles/afieldfile/2015/07/09/1359009_02.pdf

Sentinel1を用いた北朝鮮の水田の面積推定手法の検討

https://www.jstage.jst.go.jp/article/seisankenkyu/72/4/72_315/_article/-char/ja

Monitoring paddy productivity in North Korea employing geostationary satellite images integrated with GRAMI-rice model

https://www.nature.com/articles/s41598-018-34550-0

マンガン豆満江)の三角州

http://bungakubu.kokushikan.ac.jp/chiri/EarthWacht/Sept2012/RS2012Sept.html

臨津江(イムジンガン)と漢江(ハンガン)の河口

http://bungakubu.kokushikan.ac.jp/chiri/EarthWacht/Sept2006/RSgazou.htm

New Space Station Photos Show North Korea at Night, Cloaked in Darkness

https://www.nationalgeographic.com/news/2014/2/140226-north-korea-satellite-photos-darkness-energy/

The Night Electric

https://earthobservatory.nasa.gov/features/IntotheBlack/page4.php

 

Solution for Urban Planning & Urban Design

http://www.arch.oita-u.ac.jp/urban/gis.html

リモートセンシングGISを利用した都市域におけるエコロジカルネットワークの評価手法に関する研究

https://www.jstage.jst.go.jp/article/journalcpij/42.3/0/42.3_145/_article/-char/ja

Geospatial Technologies and Human Rights

https://www.aaas.org/programs/scientific-responsibility-human-rights-law/geospatial-technologies-and-human-rights-%E2%80%93-ethiopian-occupation

Human Rights Applications of Remote Sensing

https://www.aaas.org/resources/human-rights-applications-remote-sensing

HURIDOCS09: Geospatial Technologies for Human Rights

https://irevolutions.org/2009/02/27/geospatial-human-rights/

Satellites guide aid workers sinking water wells for African refugees

https://www.esa.int/Applications/Observing_the_Earth/Satellites_guide_aid_workers_sinking_water_wells_for_African_refugees

 

Mapping China’s Ghost Cities through the Combination of Nighttime Satellite Data and Daytime Satellite Data

https://www.mdpi.com/2072-4292/10/7/1037/htm

Housing Vacancy Rate in Major Cities in China: Perspectives from Nighttime Light Data

https://www.hindawi.com/journals/complexity/2020/5104578/

Satellites Chronicle China’s ‘Ghost Cities’

https://eijournal.com/slider-images/satellites-chronicle-chinas-ghost-cities

“Ghost cities” identification using multi-source remote sensing datasets: A case study in Yangtze River Delta

https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0143622816302090

Monitoring and assessing “ghost cities” in Northeast China from the view of nighttime light remote sensing data

https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0197397516307652

 

Global Refugee Atlas

https://hgis.uw.edu/refugee/

GIS and satellite remote sensing to support humanitarian action

http://www.un-spider.org/sites/default/files/AndreasPapp_MSF.pdf

Satellite Intelligence: A Solution to the Refugee Crisis?

https://earthi.space/blog/satellite-solution-refugee-crisis/

Humanitarian applications of machine learning with remote-sensing data: review and case study in refugee settlement mapping

https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC6107544/

Digital Humanitarianism and the Visual Politics of the Refugee Camp: (Un)Seeing Control

https://academic.oup.com/ips/advance-article/doi/10.1093/ips/olaa021/5941766

人工衛星などのリモートセンシングによるデータの最近の使用用途75/100選ー海洋学ー

リモートセンシング海洋学

f:id:MSDSSph:20210103234532j:plain

Credits: NASA

https://images.nasa.gov/details-sts046-74-094

 

人工衛星のデータは、農業や林業、天気といった様々なことを使用されています。

 

人工衛星データの中で地球表面を観測装置を用いて、観測することをリモートセンシングと呼びます。リモートセンシング人工衛星だけではなく、飛行機や気球などで観測することも言います。

 

リモートセンシングという表現は、そのうちに地球表面に限らず、惑星表面を観測する技術のことを指すことになるかもしれませんが。

 

リモートセンシングの用途は年々広がっています。

人工衛星のデータがどのように使われているか、知らない情報があれば幸いです。

 

 

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海洋学

【070】海洋生物と環境保全のための油流出の検出

海洋への石油の流出は、海洋生物とその周辺環境に深刻な影響を及ぼします。

石油の流出は、油が拡散されないように迅速な対応が必要です。

人工衛星は、石油の検索をすることができます。

人工衛星では、石油の流出の範囲を判定する以外にも、石油の拡散方向と速度も特定することができます。

これらを構築するモデルは、現在、海洋情報や天気予報に使用されています。

 

【071】環境衛生の指標として藻類が成長するのを見る

海藻の群落によって形成される藻場は海の森にも例えられ、多くの海洋生物の餌場、産卵場、生育場として重要です。

水の富栄養化は主に、藻類が窒素やリンなど大量の栄養物質が水域に入り、藻類が急速に繁殖することで生じます。

藻類が死滅すると水域の溶存酸素を大量に消耗することにより、魚などの生物の大量死、水の生態系の崩壊が生じる。藻類の大量死滅により水域が悪臭を放つようになります。

漁業や観光などの地域経済に影響を与えるため、監視することは重要となります。

人工衛星のハイパースペクトルセンサーを使用して藻類の異常発生の生化学的特性を学習し、予測しています。

 

 

 

【072】海流の流れを観察する

 

水は地球の70%を覆い、そのほとんどは海にあります。

海流は、水面の風によって確認できます。

水面上の風は、マイクロ波放射計や赤外放射系による水温の観測で観測することができます。

しかし、海中の深部では、塩分と温度の電流が流れています。

人工衛星は、海流とその循環に関する膨大な情報を得ることができます。

 

【073】海底の地形マッピング

私たちは世界のほとんどの地形をマッピングしています。

世界中の地形マッピングをすぐに調べることができます。

人工衛星でも、海底をマッピングすることができます。

重力観測により、海底に割れ目や地溝が存在すると重力が減少し海面が上昇します。

 

【064】沿岸水路のある海洋植生と水深の調査

 

人工衛星の画像を用いて、海洋植物の生息分布を調べることができます。

サンゴ礁は生息域の海深の起伏がさまざまであるため、船舶の航行が難しく、一般的な測深手段である音響測深だと効率が悪くなります。

多くのサンゴ礁の水域では、十分なモニタリングができていない。

可視・近赤外域の衛星画像を用いて水深を推定するモデルを構築されています。

 

【065】河川や湖への土砂流送の追跡

河川や湖への堆積物は、人為的影響を受ける対象の一つです。

体積による環境変化によって、観光、漁業、生態学的機能などに影響を及ぼします。

堆積物が河川のどこから入り込んでいくのかを正確に理解することで、環境悪化に対する原因を追究することができるでしょう。

無機懸濁物の影響を、クロロフィル濃度と人工衛星の可視・近赤外の分光反射率データから推定するなどの手法が取られています。

 

参考資料

リモートセンシングとは?

https://www.restec.or.jp/knowledge/

100 Earth Shattering Remote Sensing Applications & Uses(2020/12/27)

https://gisgeography.com/remote-sensing-applications/

 

水産海洋分野のリモートセンシングICT

https://www.suisan-shinkou.or.jp/promotion/pdf/SuisanShinkou_609.pdf

中国の科学者、リモートセンシング技術で藻の発生の早期警報

https://spc.jst.go.jp/news/201103/topic_4_01.html

リモートセンシング画像による藻場分布把握技術の開発

https://www.pref.hiroshima.lg.jp/uploaded/attachment/4516.pdf

藻場のリモートセンシングによる分布域の推定―網走港周辺海域 ―

https://www.jstage.jst.go.jp/article/prooe1986/23/0/23_0_555/_pdf/-char/ja

衛星データによる藻場分布の把握

https://www.restec.or.jp/pdf/h24pg7.pdf

衛星リモートセンシングによる奄美大島サンゴ礁底質マッピング

https://home.hiroshima-u.ac.jp/sakuno/bousai/JCRS2005report.pdf

Airplane Monitors Great Lakes Algae

https://www.nasa.gov/vision/earth/lookingatearth/great_lakes_algae.html

How are satellites used to observe the ocean?

https://oceanservice.noaa.gov/facts/satellites-ocean.html

Introduction to Remote Sensing for Coastal and Ocean Applications

https://appliedsciences.nasa.gov/join-mission/training/english/introduction-remote-sensing-coastal-and-ocean-applications

シリーズ「衛星データと数値モデルの融合」(第2回)衛星海面水温を用いた「海中天気予報」システムの運用を開始しました | 地球が見える | JAXA一宇宙技術部門 地球観測研究センター(EORC)

https://www.eorc.jaxa.jp/earthview/2018/tp181107.html

GCOM-W観測データによる大気・海洋変動のモニタリング、メカニズム解明と社会貢献

http://occco.nies.go.jp/151119ws/pdf/WS2015_Ebuchi.pdf

海底地形の人工衛星リモートセンシング

https://www1.kaiho.mlit.go.jp/GIJUTSUKOKUSAI/KENKYU/report/rhr21/rhr21-10.pdf

宇宙から海底を探査、重力観測衛星

https://natgeo.nikkeibp.co.jp/nng/article/news/14/9788/

音波探査で海底を見る : 海底地形に記録された地球環境変動

https://eprints.lib.hokudai.ac.jp/dspace/bitstream/2115/70340/1/25_Lowtemsci76_P269-284.pdf

WorldView-2衛星画像を用いたサンゴ礁汎用水深推定式構築の試み

https://core.ac.uk/download/pdf/35426727.pdf

衛星リモートセンシングによる奄美大島サンゴ礁底質マッピング

https://home.hiroshima-u.ac.jp/sakuno/bousai/JCRS2005poster.pdf

サンゴ礁における底質環境観測 サンゴ礁における底質環境観測への活用可能性について

https://www.eorc.jaxa.jp/ALOS/en/conf/symp/2003/ikema.pdf

サンゴ礁リモートセンシング

https://www.env.go.jp/nature/biodic/coralreefs/reference/mokuji/0302j.pdf

人工衛星リモートセンシングを用いた琵琶湖における水環境解析の基礎的研究

https://repository.kulib.kyoto-u.ac.jp/dspace/bitstream/2433/202699/2/dkogk04091.pdf

 

 

人工衛星などのリモートセンシングによるデータの最近の使用用途69/100選ー鉱業/ナビゲーションー

リモートセンシングと鉱業/ナビゲーション

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人工衛星のデータは、農業や林業、天気といった様々なことを使用されています。

 

人工衛星データの中で地球表面を観測装置を用いて、観測することをリモートセンシングと呼びます。リモートセンシング人工衛星だけではなく、飛行機や気球などで観測することも言います。

 

リモートセンシングという表現は、そのうちに地球表面に限らず、惑星表面を観測する技術のことを指すことになるかもしれませんが。

 

リモートセンシングの用途は年々広がっています。

人工衛星のデータがどのように使われているか、知らない情報があれば幸いです。

 

 

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鉱業

【061】鉱床の抽出

地球上には4000以上の天然鉱物があります。

鉱物それぞれが独自の化学組成を持っています。

すなわち、各組成物が独自の分光反射率を持っているともいえます。

人工衛星の観測機器で、ハイパースペクトルセンサーといわれる多くスペクトルバンドを持つ場合、より多くの鉱物をマッピングする可能性があります。

地質学および鉱物の情報から、ある程度の予測できるといわれています。

例えば、1つの鉱物を発見できた場合、発見できた鉱物以外の鉱物もそれらの情報をから発見する可能性が高くなります。

 

【062】地球の表面の研究

地質学は、地面より下の地層や岩石を研究する学問で、生活の中で最もありふれているものの一つです。

地質学におけるリモートセンシングの使用は、岩盤、地層などのマッピングなどがあります。

マルチスペクトルスペクトルセンサーによって、地層・岩石組成に関する貴重な情報を提供し、レーダーでは表面粗さの研究にも役立っています。

 

【063】ウラン濃縮施設の容量測定

 

SAAB’s Vricon Rapid 3D Mapping Systemにて、複数の3Dの人工衛星画像を組み合わせることで3次元的な変化量の検出をします。

5つ以上の人工衛星の画像を取得し、システムを利用することで、イランのウラン濃縮施設の体積さの変化を検出することに成功したそうです。

 

 

【064】石油貯蔵用タンクのフール(屋根)を見て石油の貯蔵量の監視

石油貯蔵用のタンクは、屋根の形式により円錐形屋根(コーンルーフ)タンクと球面形屋根(ドームルーフ)タンクがあります。この屋根により、石油の蒸発を防いでします。

空からのタンクに貯蔵されている石油を監視するためには、タンクの幾何学的な形状といくつかの高空間解像度の画像だけとなります。

人工衛星画像によって、浮いている屋根の影を観測することができます。

影が多いほど、石油の埋蔵量が少ないといえます。

各石油タンクを物理的に測定することなく衛星画像を利用して監視することができます。

 

ナビゲーション

【065】全地球測位衛星で地球上の自分の位置を特定する

 

2000年5月2日、アメリカはクリントン政権の時に、GPSのSAを解除しました。

GPSは軍用に運用するシステムであるGlobal Positioning System(全地球測位システム)の略です。

民間用GPSとして一般で使用するにあたり、その測位精度を意図的に落としていました。

SA(Selective Availability、選択利便性:精度劣化措置)とは、測位精度を100mまで意図的に誤差を追加して劣化させるというもので、これを解除することになりました。

測位精度は100m程度とされていますが、実際のところ40m以内で調整されており、SAを解除することで、6m以内までの精度に上がりました。

精度の高いGPSにより、カーナビゲーションシステムや航空機、及び無人航空機システムなど新しい製品を生み出し続けています。

 

【066】視覚的なデータベースを提供し、地図で自分の方向を確認

オルソ画像は、焦点と周辺領域の非常に詳細な情報を提供します。

オルソ画像とは、空中画像の歪みやズレを補正し地図と合わせこんだ、垂直に映した画像のことです。

地図は常により良い情報を伝達させます。

航空写真は、読み手が自分の向きを決めるのに役立ちます。

今日では、Bing MaP、Google Map、Open Street Maps、NASAのGlobeviewなど、選択できる情報がたくさんあります。

 

【067】GRACE衛星による重力測定

リモートセンシングにおける重力測定は、地下の状況や地球全体の大気密度、物質の移動、地球の回転変動を調べることができます。

NASAとドイツ航空宇宙センター(DLR) によって2002年に打ち上げられた衛星、GRACE(Gravity Recovery and Climate Experiment)で15年に渡り地球の重力場を観測しました。

人工衛星は2つ打上げられ、高度500kmの極軌道を約220kmの間隔を置いて飛行し、機間の距離と速度の変化を測定するため、Kバンドマイクロ波測距システムを用いていました。

測定周期としては、地球の重力の変化を1分毎に測定しています。

1機の衛星が重力の若干強い重力異常の領域にさしかかると、重力に引かれて後ろの衛星との距離がわずかに長くなります。

前方の衛星が重力異常の領域を通過し終わると、再び速度が遅くなり、それと同時に後ろの衛星の速度が速くなり、その後同じ地点で再び遅くなります。

 

【068】地球を芸術の一部として表現することだ出来る

宇宙からの地球の景色はとても芝らしい。

NASAの公開しているNASA’s 75 page collection of Earth images (NASA’s Earth as Art)からも見ることができます。

このアートコレクションは、Terra衛星、Landsat、EO-1、およびAqua衛星から取得されたものです。

この地球の芸術の傑作では、私たちの海、大気、および土地の特徴の最も興味深いパターンと幾何学のいくつかを見つけることができます。

 

【069】Google Earth、Bing Maps、OpenStreetMapsで地球を回転させる

Google Earthでだれもが一度、地球を回転させた経験があるのではないでしょうか?

Google Earthは、最新の衛星画像と航空画像を無料で提供させます。

どこか旅行に行く前に、ストリートビューで知ることはとても便利です。

何十年も前に、自分の家で世界中を旅行出来るなんで誰が信じたでしょうか? 

 

 

参考資料

リモートセンシングとは?

https://www.restec.or.jp/knowledge/

100 Earth Shattering Remote Sensing Applications & Uses(2020/12/27)

https://gisgeography.com/remote-sensing-applications/

 

New Evidence Suggests Kangson Is Not a Uranium Enrichment Plant

https://www.38north.org/2020/12/kangson201217/

International Safeguards and Satellite Imagery

https://link.springer.com/book/10.1007%2F978-3-540-79132-4

DGI 2015: Saab Vricon Closely Following SOF for Vricon 3D Data Mapping System

http://www.miltechmag.com/2015/01/saab-vricon-closely-following-sof-for.html

Top 50 Applications of Remote Sensing 

https://www.geographynotes.com/topography/remote-sensing/top-50-applications-of-remote-sensing-gis-geography/4895

The North Korean Nuclear Program in Transition 

https://www.38north.org/2012/04/oheinonen042612/

航法の歴史(4)SAの廃止

https://qzss.go.jp/column/column04_151208.html

GPSのSA解除について (C)電子航法研究所

https://www.enri.go.jp/~sakai/saoff.htm

NASA Worldview

https://worldview.earthdata.nasa.gov/

重力測定と小型絶対重力計の開発

http://www.geod.jpn.org/web-text/part3_2014/araya/index.html#:~:text=%E5%9C%B0%E4%B8%8A%E3%81%AB%E3%81%8A%E3%81%91%E3%82%8B%E9%87%8D%E5%8A%9B%20(%E9%87%8D%E5%8A%9B%E5%8A%A0%E9%80%9F%E5%BA%A6,%E3%82%92%E8%AA%BF%E3%81%B9%E3%82%8B%E3%81%93%E3%81%A8%E3%81%8C%E3%81%A7%E3%81%8D%E3%82%8B.

国土地理院の重力測量の展望—測定技術と重力基準の将来像—

https://www.gsi.go.jp/common/000208472.pdf

GRACE (人工衛星) - Wikipedia

GRACE

http://www2.csr.utexas.edu/grace/

NASA’s Earth as Art

https://www.nasa.gov/pdf/703154main_earth_art-ebook.pdf

人工衛星などのリモートセンシングによるデータの最近の使用用途60/100選ー保険/軍事ー

リモートセンシングと保険/軍事

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人工衛星のデータは、農業や林業、天気といった様々なことを使用されています。

 

人工衛星データの中で地球表面を観測装置を用いて、観測することをリモートセンシングと呼びます。リモートセンシング人工衛星だけではなく、飛行機や気球などで観測することも言います。

 

リモートセンシングという表現は、そのうちに地球表面に限らず、惑星表面を観測する技術のことを指すことになるかもしれませんが。

 

リモートセンシングの用途は年々広がっています。

人工衛星のデータがどのように使われているか、知らない情報があれば幸いです。

 

 

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保険

【052】洪水が発生しやすい地域での保険

米国では住宅保険料が前年から急騰しているところがあるようです。

保険会社が使用する独自のGISおよびリモートセンシングのデータの中には、レーダーや水文学の地理的モデリングが含まれます。

洪水が発生しやすさ、頻度、被害がどれほど深刻であるかを事前に知り、計画することができます。

洪水のリスクをよりよく評価するのに役立ちます。

 

【053】不正な農業保険の調査

気候が予測できなくなり、干ばつや洪水などの発生に対応する必要があります。

農業保険は、自然災害などにより畑が使えない時にときに農家の保証となります。

一方で、農家の農業保険を誤って支払ってしまわないように保険会社と協力して、不正行為を調査します。

リモートセンシングでは、地球観測衛星のLandsatの赤の赤外線チャネルをNDVIと組み合わせて使用​​して、植生の成長を観測します。

このデータを使用して、保険会社は育成された作物を確認し、不正使用を止めることができます。

一方で、農家が農業保険に入ったとして、十分に評価されるように現地調査データと衛星画像から得たデータを使用してモデルを作成しています。

 

軍事

【054】偵察衛星で敵をスパイする

軍隊は、衛星画像の力を利用して敵の情報を取得しています。

偵察衛星は1950年代の米国Corona(コロナ)プログラムにまでさかのぼります。

目的は、第二次世界大戦後のソビエト連邦と中国をスパイすることでした。

気球によるデータ取得に始まり、ロケットを使用したり、人工衛星に搭載されたカメラのフィルムに抑えフィルムリターン方式でカプセルを回収するなど長く広く使われてきました。

偵察衛星は、とても秘密主義なので、どこまでできるか知ることはできません。

 

【055】第一次世界大戦伝書鳩を使用した軍事監視のための航空写真のスナップ

第一次世界大戦では、伝書鳩を使用して通信を行っており、第二次世界大戦でも使用されていました。

文書以外にもカメラを取り付け飛行中に30秒ごとに写真を撮る「鳩カメラ」が行われていました。

戦争の時期は、ドイツのバイエルンの鳩隊などが知られるようになりました。

ただ、戦争が進むにつれて、鳩が無事に情報を届けていることが少なくなりました。

フランス軍やイギリス軍の伝書鳩(軍用鳩、軍鳩)はドイツ軍により、鳩通信を妨害するため、散弾銃などを使用され多くが殺されてしまいました。

 

【056】墜落した航空機を探し、人命を救う

リモートセンシングの使用用途の中で、観測による分析と調査によって人命を救うことができます。

現在世界では、毎日何百もの人工衛星が地球を回っています。

人工衛星はそれぞれそれぞれに独自の観測領域があり、それぞれ観測可能な時間と場所が限られています。

この制限は防衛および軍事にも当てはまります。

 

【057】船舶を安全なルートで航行します

沈没したタイタニック号が、もしGPS測位を行えたならば、衝突したとされる氷山から離れて航行することができたでしょうか。

成功すれば、何百人もの命が救われ、「タイタニック」という世界的にも有名な映画を密頃はなかったでしょう。

しかし現実には、タイタニック号が沈没してから100年以上たった今でも、氷山が船舶に衝突を脅かしているということです。

現在、船のナビゲーションが改善されました。

GPS以外にも、風と波の情報、および近隣の船の接近情報を収集しています。

 

【058】浅い深さにいる潜水艦の信号の取得

潜水艦は水中で活動できるため、隠密性に優れた技術です。

潜水艦を追跡するために地球観測データを使用することはありますが、あまり成果がありません。

しかし、新しい研究では、浅い深さの潜水艦を検出する可能性を示しています。

人工衛星の、合成開口レーダを使用して、潜水艦の航行で引き起こされる微妙な海底擾乱を観測できるかもしれません。

あるいは赤外線検出器を使用した海水温の赤外スペクトルで検知できる可能性があります。

 

【059】隠された原子力発電所の発見

原子力発電所を製造するには、安全利用であることを国際原子力機関に宣言する必要があります。

国際原子力機関では、申請されていない原子力発電所がないか、調査することになっています。

典型的な原子力発電所には、熱を放出する円形の冷却塔が1つ以上あります。

また、原子力発電所の周辺には水源があり、道路や鉄道が整備されています。

形状やマルチスペクトル画像をデータベース化し、無許可で隠された原子力発電所の探査、自動化することを目的としています。

 

【060】衛星からのビデオ映像の記録

人工衛星画像だけであったのが、現在は人工衛星による動画も撮られるようになりました。

飛行機の出発や着陸の監視、交通渋滞の調査、近隣調査などがあります。

これらを知ることで、生活をより快適にすることができます、

将来的には、リモートセンシングによるデータは、静止画像ではなく動画処理によって表現されるかもしれません。

 

参考資料

リモートセンシングとは?

https://www.restec.or.jp/knowledge/

100 Earth Shattering Remote Sensing Applications & Uses(2020/12/27)

https://gisgeography.com/remote-sensing-applications/

 

 異常気象から農家を守る農業保険、リモートセンシングで実現

https://blog.miraikan.jst.go.jp/articles/20200721post-348.html

https://blog.miraikan.jst.go.jp/articles/20200721post-349.html

地球観測衛星データを活用した天候インデックス保険の開発

https://www8.cao.go.jp/space/prize/second/jirei-fy27-3.pdf

農業ファイナンス向け衛星情報提供サービス for インデックス保険

https://www.restec.or.jp/solution/insurance.html

農業保険(収入保険・農業共済

https://www.maff.go.jp/j/keiei/nogyohoken/

農業経営の収入保険

https://www.maff.go.jp/j/keiei/nogyohoken/syunyuhoken/

現役農家が改めて考えた「農業共済・農業保険」──今こそ知りたい制度と仕組み

https://smartagri-jp.com/management/837

 

第一次世界大戦中に活躍したイギリスの軍鳩は二階建てのダブルデッカーバスを拠点としていた

http://karapaia.com/archives/52265712.html

史上最高の動物戦争の英雄の2人

https://ichi.pro/shijo-saiko-no-dobutsu-senso-no-eiyu-no-2-nin-20047108642941

Pigeon photography - Wikipedia

The Turn-of-the-Century Pigeons That Photographed Earth from Above

https://www.newyorker.com/culture/photo-booth/the-turn-of-the-century-pigeons-that-photographed-earth-from-above

The Bavarian Pigeon Corps (1903)

http://www.geog.ucsb.edu/~jeff/115a/history/pigeonremotesensing.html

History of Aerial Photography

https://papa.clubexpress.com/content.aspx?page_id=22&club_id=808138&module_id=158950

タイタニック号」沈没から100年--氷山衝突事故を避ける技術の進歩

https://japan.cnet.com/article/35016130/

人工衛星(3)偵察衛星

https://news.mynavi.jp/article/military_it-124/

衛星リモートセンシングデータを用いた海岸原子力発電所からの熱プルームのモニタリング:モデリングと検証

https://jglobal.jst.go.jp/detail?JGLOBAL_ID=201502212350221813