2005 年の hayabusa 観測データについて
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20052005 年の年の HAYABUSAHAYABUSA観測データについて観測データについて
関戸 衛(関戸 衛( NICT)NICT)
VLBI 技術による宇宙研究シンポジウム第 5 回 IVS 技術開発センターシンポジウム
時: 2006 年 2 月 9 ー 10日於: JAXA ・宇宙科学研究本部
Chichi 10m
Tsukuba32m
Kashima34m
Usuda 64m
Aira 10m
Uchinoura 34mYamaguchi32m
Mizusawa10m,20m
Data Acquisition Data Acquisition SystemSystem :: K5/VSSPK5/VSSP
Sampling rate:40k-16MHzSampling rate:40k-16MHz Quantization bit: 1-8bitQuantization bit: 1-8bit 4ch/board4ch/board 10MHz,1PPS inputs10MHz,1PPS inputs Max rate: 64Mbps/boardMax rate: 64Mbps/board
K5 VLBI System
0
1
2
3
4
5
6
7
8
2 17月 日 4 8月 日 5 28月 日 7 17月 日 9 5月 日 10 25月 日 12 14月 日
観測
局数
0
2
4
6
8
10
12
観測
時間
局数観測時間
20052005 年の観測年の観測
レプリカ信号
受信
DDOR受信
スイッチング VLBI 観
測
レプリカデータの使用レプリカデータの使用
Rangesignal
f1 f0
レプリカデータ
観測データ
レプリカデータを使う上での問レプリカデータを使う上での問題題
利点利点– SNRSNR 改善=>遅延精度向上改善=>遅延精度向上
問題点問題点 ::– 大きなレート残差大きなレート残差
考えられる原因考えられる原因 ::– 遅延モデルの精度遅延モデルの精度– HYBSHYBS の局部発振器の安定の局部発振器の安定
度 度
Rangesignal
f0
f1 f0
Correlation Processing
Replica data
0
1
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2 17月 日 4 8月 日 5 28月 日 7 17月 日 9 5月 日 10 25月 日 12 14月 日
観測
局数
0
2
4
6
8
10
12
観測
時間
局数観測時間
20052005 年の観測年の観測
レプリカ信号
受信
DDOR受信
スイッチング VLBI 観
測
相対相対 VLBIVLBI による群遅延補正の考えによる群遅延補正の考え方方
c
SB
Elc
SBinsionatmclk
modelqso,
qso )(
insionatmclk lEc
KB
)(SC
BEl insionatmclk )(modelqso,qso
BEl
c
KBinsionatmclk
)(
modelqso,qsoSC
Group delay:Group delay: Delta-VLBI Delta-VLBI
May 30 2005Spacecraft: HAYABUSA0440+345: 14.6 deg. AwaySwitching cycle:12 min.
June 28 - July 4 2005Spacecraft: HAYABUSA0440+345: 6 deg. AwaySwitching cycle:8 min.
KashimaKashima 34m34m -Tsukuba32m-Tsukuba32mQuasor DelayQuasor Delay ~±60ps
4 July 2005
O-C観測値ー理論値
Post-Fit Residualフィッティング残差
TsukubaTsukuba 32m-32m- MizusawaMizusawa 10m10mDelay of HAYABUSADelay of HAYABUSA
Atm. and ClockcorrectionBefore andAfter
TelemetoryEffective Bandwidth
100k Hz
RangeEffective Bandwidth
450k Hz
Precision of Group DelayPrecision of Group Delay andwidthEffectiveBSNRA
Delayprecision Target
5/30~ 7/4の HYBS観測
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1
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6
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8
2 17月 日 4 8月 日 5 28月 日 7 17月 日 9 5月 日 10 25月 日 12 14月 日
観測
局数
0
2
4
6
8
10
12
観測
時間
局数観測時間
20052005 年の観測年の観測
レプリカ信号
受信
DDOR受信
スイッチング VLBI 観
測
Observable: Observable: Group DelayGroup Delay
Range signal Telemetry Signal
Effective Bandwidth450kHz
Effective Bandwidth100kHzDDOR signal
フィルタリングフィルタリングによるによる SNRSNR 改善改善
0
1
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8
2 17月 日 4 8月 日 5 28月 日 7 17月 日 9 5月 日 10 25月 日 12 14月 日
観測
局数
0
2
4
6
8
10
12
観測
時間
局数観測時間
20052005 年の観測年の観測
レプリカ信号
受信
DDOR受信
スイッチング VLBI 観
測イトカワと
ランデブー飛行
相対相対 VLBIVLBI による群遅延補正の考えによる群遅延補正の考え方方
c
SB
Elc
SBinsionatmclk
modelqso,
qso )(
insionatmclk lEc
KB
)(SC
BEl insionatmclk )(modelqso,qso
BEl
c
KBinsionatmclk
2)(
modelqso,qsoSC
1111 月の観測の概要月の観測の概要観測日観測日 参照天体参照天体 スイッチスイッチ
ングサイングサイクルクル
観測時間観測時間
11/411/4 1352-104(3.3deg)1352-104(3.3deg) 66 分間分間 各各 174174 秒秒11/1211/12 1430-178(3.3deg.)1430-178(3.3deg.)
1443-162(2.4deg.)1443-162(2.4deg.)
66 分間分間交互交互
各各 160160 秒秒
11/1911/19 1443-162(5.5deg.)1443-162(5.5deg.)
1430-178(8.5deg.)1430-178(8.5deg.)
66 分間分間交互交互
各各 160160 秒秒
11/2511/25 1514-241(6.8deg.)1514-241(6.8deg.)
1504-166(7.1deg.)1504-166(7.1deg.)
66 分間分間交互交互
各各 140140 秒秒
1111 月月 44 日のハヤブサ観測日のハヤブサ観測 観測局:観測局:臼田臼田 64m,64m, 内之浦34内之浦34 mm 、鹿島、鹿島 34m34m 、鹿島1、鹿島1
11 mm 、、 つくばつくば 32m32m 、父島、父島 10m10m
推定値赤経: 1105 mas, 速度: 0.14mas/day赤緯: 742 mas , 速度: 0.012mas/dayクロックレート:つくば 6.e-14 s/s :父島 -7.e-13 s/s
1mas=1400m @ 2 AU
つくば 32m-父島10m
60ps
クエーサの遅延量 補間曲線
2ns
1mas@50km=0.8ps
1111 月月 1212 日のハヤブサ観測日のハヤブサ観測 観測局:観測局:臼田臼田 64m,64m, 内之浦34内之浦34 mm 、鹿島、鹿島 34m34m 、鹿島1、鹿島1
11 mm 、、 つくば つくば 32m 32m
0.2ns
クエーサの遅延量 補間曲線鹿島34-つくば32
推定値赤経: 1318mas, 速度: 0.14mas/day赤緯: 3430 mas , 速度: 0.08mas/day
1mas=1400m @ 2 AU
2ns
1mas@50km=0.8ps
1111 月月 1919 日のハヤブサ観測日のハヤブサ観測 観測局:観測局:臼田臼田 64m64m 、鹿島、鹿島 34m34m 、鹿島11、鹿島11 mm 、つくば、つくば
32m32m 、、 水沢20水沢20 mm
2ns
クエーサの遅延量 補間曲線
つくば32 -水沢 20m
推定値赤経: 1321mas, 速度: 0.01mas/day赤緯: 1594 mas , 速度: 0.01mas/dayクロック : つくば: -4.3e-10s -3.4e-14 s/s : 水沢: 1,1e-8s -3.4e-13 s/s 1mas=1400m @ 2 AU
3ns
1mas@50km=0.8ps
1111 月月 2525 日のハヤブサ観測日のハヤブサ観測 観測局:観測局:臼田臼田 64m,64m, 鹿島鹿島 34m34m 、鹿島11、鹿島11 mm 、つくば、つくば
32m 32m
0.6ns
クエーサの遅延量 補間曲線
鹿島34-つくば32
推定値赤経: 161mas, 速度: 0.39mas/day赤緯: 2382 mas , 速度: 0.94mas/day
1mas=1400m @ 2 AU
1.2ns
1mas@50km=0.8ps
なぜ、なぜ、 O-CO-C がゼロから発散するのか?がゼロから発散するのか? クエーサ遅延の補間?クエーサ遅延の補間? ΔsecZΔsecZ ? ? 計算値(計算値( C)C) は確かか?は確かか? 電離層遅延量電離層遅延量 X2X2 は?は? 局内遅延?局内遅延? 位相接続は大丈夫?位相接続は大丈夫?
残差 数ナノ秒 1ns@50km= 1.2秒角
大気の補正誤差?大気の補正誤差? クエーサ遅延の補間曲線?クエーサ遅延の補間曲線?
– 誤差<誤差< 0.1ns0.1ns
ΔsecZΔsecZ 効果?効果?– 1514-241(6.8deg.)1514-241(6.8deg.)– 1504-166(7.1deg.)1504-166(7.1deg.) – 相互離角 相互離角 7.8deg.7.8deg.
– 誤差<誤差< 1ns1ns– 影響はあるが全てを説明す影響はあるが全てを説明す
るには不十分るには不十分
つくば 32m-父島10m
60ps
クエーサの遅延量 補間曲線
2ns
0.6ns
鹿島34-つくば32
1.2ns
モデル計算値モデル計算値 (C)(C) は正確か?は正確か?
使っているパラメータが不正確である可能性は残る
•誤差< 10ps
ISAS-NICT のモデル計算比較
電離層の遅延 電離層の遅延 X2X2 は?は? 1 1 TEC=>14ps@8.4GHzTEC=>14ps@8.4GHz
50 50 TEC=>0.7nsTEC=>0.7ns 誤差<誤差< 1ns1ns
影響はあるが全てを説明するには不十分影響はあるが全てを説明するには不十分
位相接続確か?位相接続確か?– 閉合位相で確認しているので多分大丈夫閉合位相で確認しているので多分大丈夫
局内遅延は?局内遅延は?– PCALPCAL 位相を見てみると位相を見てみると
なぜ、なぜ、 O-CO-C がゼロから発散するのか?がゼロから発散するのか? クエーサ遅延の補間?クエーサ遅延の補間?
誤差誤差 <0.1ns<0.1ns
ΔsecZΔsecZ 効果?効果?誤差<誤差< 1ns1ns
計算値(計算値( C)C) は確かか?は確かか?誤差<誤差< 10ps10ps
電離層遅延量電離層遅延量 X2X2 は?は?誤差<誤差< 1ns1ns
局内遅延?局内遅延? 位相接続は大丈夫?位相接続は大丈夫?残差 数ナノ秒 1ns@50km= 1.2秒角
まとめまとめ 相対相対 VLBIVLBI による飛翔体のによる飛翔体の VLBIVLBI 観測観測 群遅延量を利用する試み群遅延量を利用する試み~絶対遅延量を得やすい~絶対遅延量を得やすい
– レプリカ信号を使った試みレプリカ信号を使った試み 信号帯域幅の改善が重要信号帯域幅の改善が重要
– 問題点:遅延精度の不足 <= 帯域幅*問題点:遅延精度の不足 <= 帯域幅* SNRSNR 位相遅延を利用する試み位相遅延を利用する試み~遅延計測精度は高い~遅延計測精度は高い
– 軌道のよくわかったイトカワ付近の場合軌道のよくわかったイトカワ付近の場合 (11(11 月の月の観測)観測)
– 位相遅延を幾何学的遅延量として取り扱う上で、位相遅延を幾何学的遅延量として取り扱う上で、まだ未解決の誤差が乗っている。まだ未解決の誤差が乗っている。
位相遅延(相対位相遅延(相対 VLBI) VLBI) 処理手順処理手順
ラインスペクトル相関処理
分解能 1Hz
観測データ
観測データ
フリンジ位相
予測遅延量計算 予測遅延量 +
+
位相遅延量
相関処理 8chバンド幅合成
観測データ
観測データ
HYBSのデータ処理
クエーサのデータ処理
予測遅延量計算 予測遅延量
群遅延量
-
+補正量
(大気、クロック)
-
+
位相接続
連続的フリンジ位相
補正済み位相遅延量
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