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地球科学を変えた振動鏡

1972年、National Aeronautics and Space Administration（NASA）と米国地質調査所（USGS）は、共同「Landsat」プログラムであるERTS-1（後にLandsat Iと改名）の最初の衛星を開始しました。この衛星は、この種の最初のものでした。物理的な地球を画像化するように特別に設計された衛星です。船上には、タスクを達成するために使用される2つのセンシング楽器がありました。リターンビームビディコン（RBV）とマルチスペクトルスキャナー（MSS）です。 RBVはプライマリセンサーであると推定され、MSSはバックアップの実験センサーとして機能しました。しかし、バージニアノーウッドとヒューズ航空機会社の彼女の同僚によって設計されたMSSは、地球科学を変えるでしょう。 この投稿では、MSSの重要なコンポーネント：その振動スキャンミラーについて説明します。このミラーとそのデザインは、新しい地理と地図部門のコレクションの主題です。バージニアT.ノーウッドペーパー、「振動スキャンミラーの物理的な3Dプロトタイプと、1968年から1970年の間に書かれたワーキングペーパーのコレクションで構成され、ミラーのデザインが記録されています。このコレクションには、ヒューズ航空機の会社のメモ、進捗レポート、メモ、図が含まれており、そのすべてがノーウッドと彼女の同僚の間で流通していました。 「振動スキャンミラーのプロトタイプ」バージニアT.ノーウッドペーパー、「地理と地図部門。 臨界関数を実行するために必要な振動スキャンミラー：Landsat衛星が地球を動き回ると、鏡は前後にスイングし、衛星の飛行経路に垂直なトラックで慎重な線で地球をスキャンします。衛星が地球を周回している速度に追いつくために、一度に6行の線がスキャンされます。ミラー自体は、地球から光を光学センサーメカニズムに反映し、光を4つのスペクトルバンド（センサーで測定できる明確な波長の光の波長）に分割します。目に見える赤く、目に見える緑、および2つの赤外線バンドが収集されました。これらは、植生と土地と水の境界を視覚化するのに役立ちます。また、エネルギーはマルチプレクサに向けられ、6ビットのデジタルデータを作成し、そのデータを4つのスペクトルバンド画像に戻すことができる地球上の受信ステーションに送り返されました。これらはすべて、衛星自体の動きを説明するために慎重に調整された速度で前後に移動する鏡に依存していました。理想的には、地球をスキャンする各「パス」が前のものと（わずかに）重複することを確認します。ノーウッドは、ヒューズ航空機会社の従業員Webb Howeに鏡のデザインを支援しました。 バージニアノーウッドの論文Folder 2からの「Inforcal Progress Report、1969年9月22日」の詳細。地理と地図部門。 「」に含まれるドキュメントの多くバージニアT.ノーウッドペーパー」機能するミラースキャンメカニズムの達成に至った、信じられないほどの科学的および工学的作業について詳しく説明しています。コレクション全体で詳述されている最大の課題の1つは、ミラーの「ジッター問題」です。ミラーが正しい速度で滑らかな動きで前後に移動することを確認します。別の課題は、鏡からの歪みと闘うことでした。長年のテスト、設計、開発が必要でした。論文には、詳細な設計回路図が含まれており、作業メカニズムを作成するために必要な非常に詳細な科学プロセスを反映しています。 ミラーアセンブリの回路図、 バージニアT.ノーウッドペーパー。地理と地図部門。 によると NASA、最終的なスキャンミラーデザインは9×13インチでした（プロトタイプモデルよりもはるかに大きい）。 13.62 Hzで動作し、「1秒あたり13回以上」を前後に移動し、動作すると大きなバンギングサウンドを作成しました。 Landsat Iの発売後、マルチスペクトルスキャナーから返された最初の画像は、Return Beam Vidiconよりも優れていました。重要なことに、マルチスペクトルスキャナーをデジタル的にエンコードするというノーウッドの決定により、LandSatデータはコンピューターによって処理され、放射測定キャリブレーション、定量分析、およびリモートセンシングの最新の分野のドアを開くことができました。 「Florida、Satellite Image Mosaic、1973」、1973年。NASA地球資源技術衛星（ERTS-1）にマルチスペクトルスキャナー（MSS）を備えた離散スペクトルバンドで記録された画像。軌道高度920 km（570 mi）。 NASA/USGS。地理と地図部門。 Landsatプログラムの影響を誇張することは困難です。Landsatデータにより、科学者は都市化、森林伐採、作物の監視、洪水や山火事など）などのプロセスなどのプロセスを含む土地利用や土地被覆の変化を理解することができます。 Landsat 9は、2021年に運用上のLand Imager（OLI）とThermal Sensor（TIRS）機器を搭載して発売し、次にLandsatは2030年または2031年に発売され、26のスペクトルバンドを取得する予定です。 MSSがキャプチャした画像の詳細については、以前に公開されたものを参照してください…