2005年のHAYABUSA 観測データについて 関戸 衛（NICT) VLBI技術による宇宙研究シンポジウム

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1 2005年のHAYABUSA 観測データについて 関戸 衛（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

2 Usuda 64m Mizusawa10m,20m Tsukuba32m Aira　10m Kashima34m Uchinoura 34m Chichi 10m Yamaguchi32m

3 Data Acquisition System：K5/VSSP
K5　VLBI　System Sampling rate:40k-16MHz Quantization bit: 1-8bit 4ch/board 10MHz,1PPS inputs Max rate: 64Mbps/board The data was taken by PC-based data acquisition system, a part of K5.

4 2005年の観測 スイッチングVLBI観測 DDOR 受信 レプリカ信号 受信

5 レプリカデータの使用 f1 f0 Range signal 観測 データ レプリカ データ

6 レプリカデータを使う上での問題 利点 問題点: 考えられる原因: SNR改善＝＞遅延精度向上 大きなレート残差 遅延モデルの精度
HYBSの局部発振器の安定度 f1 f0 Range signal f0 Replica data Correlation Processing

7 2005年の観測 スイッチングVLBI観測 DDOR 受信 レプリカ信号 受信

8 相対VLBIによる群遅延補正の考え方

9 Group delay: Delta-VLBI
May Spacecraft: HAYABUSA : 14.6 deg. Away Switching cycle:12 min. June 28 - July Spacecraft: HAYABUSA : 6 deg. Away Switching cycle:8 min.

10 Kashima３４ｍ-Tsukuba32m Quasor 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

11 Tsukuba３２ｍ－Mizusawa１０ｍ Delay of HAYABUSA
Range Effective Bandwidth ４５０ｋHz Telemetory Effective Bandwidth １００ｋHz Atm. and Clock correction Before and After

12 Precision of Group Delay
5/30～7/4のHYBS観測 Delay precision Target

13 2005年の観測 スイッチングVLBI観測 DDOR 受信 レプリカ信号 受信

14 Observable: Group Delay
Effective Bandwidth 100kHz DDOR signal Effective Bandwidth 450kHz Range signal Telemetry Signal

15 フィルタリング によるSNR改善

16 2005年の観測 スイッチングVLBI観測 イトカワと ランデブー飛行 DDOR 受信 レプリカ信号 受信

17 相対VLBIによる群遅延補正の考え方

18 11月の観測の概要 観測日 参照天体 スイッチングサイクル 観測時間 11/4 1352-104(3.3deg) 6分間 各174秒
11/12 (3.3deg.) (2.4deg.) 交互 各160秒 11/19 (5.5deg.) (8.5deg.) 11/25 (6.8deg.) (7.1deg.) 各140秒

19 11月4日のハヤブサ観測 観測局：臼田64m,内之浦３４m、鹿島34m、鹿島１１m、 つくば32m、父島10m クエーサの遅延量 補間曲線
６０ｐｓ クエーサの遅延量　補間曲線 2ns 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 e-13 s/s 1mas=1400m @ ２AU

20 11月12日のハヤブサ観測 観測局：臼田64m,内之浦３４m、鹿島34m、鹿島１１m、 つくば32m クエーサの遅延量 補間曲線
クエーサの遅延量　補間曲線 鹿島３４－つくば３２ 2ns 0.2ns 推定値 赤経：1318mas, 速度：0.14mas/day 赤緯：3430 mas , 速度：0.08mas/day 1mas=1400m @ ２AU

21 11月19日のハヤブサ観測 観測局：臼田64m、鹿島34m、鹿島１１m、つくば32m、 水沢２０m クエーサの遅延量 補間曲線
クエーサの遅延量　補間曲線 つくば３２-水沢20m 3ns 2ns 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 e-13 s/s 1mas=1400m @ ２AU

22 11月25日のハヤブサ観測 観測局：臼田64m,鹿島34m、鹿島１１m、つくば32m クエーサの遅延量 補間曲線 鹿島３４－つくば３２
クエーサの遅延量　補間曲線 鹿島３４－つくば３２ 1.2ns 0.6ns 推定値 赤経：161mas, 速度：0.39mas/day 赤緯：2382 mas , 速度：0.94mas/day 1mas=1400m @ ２AU

23 なぜ、O-Cがゼロから発散するのか？ クエーサ遅延の補間？ ΔsecZ ？ 計算値（C)は確かか？ 電離層遅延量X2は？ 局内遅延？
位相接続は大丈夫？ 残差　数ナノ秒 1.2秒角

24 大気の補正誤差？ クエーサ遅延の補間曲線？ ΔsecZ効果？ 誤差＜0.1ns 1514-241(6.8deg.)
つくば32m-父島１０ｍ ６０ｐｓ クエーサの遅延量　補間曲線 2ns クエーサ遅延の補間曲線？ 誤差＜0.1ns ΔsecZ効果？ (6.8deg.) (7.1deg.)　　 　相互離角7.8deg. 誤差＜1ns 影響はあるが全てを説明するには不十分 0.6ns 鹿島３４－つくば３２ 1.2ns

25 モデル計算値(C)は正確か？ ISAS-NICTのモデル計算比較 誤差＜10ps 使っているパラメータが不正確である可能性は残る

26 電離層の遅延　X2は？ 　　　５０TEC=>0.7ns 誤差＜1ns 影響はあるが全てを説明するには不十分

27 位相接続確か？ 閉合位相で確認しているので多分大丈夫

28 局内遅延は？ PCAL位相を見てみると

29 なぜ、O-Cがゼロから発散するのか？ クエーサ遅延の補間？ ΔsecZ効果？ 計算値（C)は確かか？ 電離層遅延量X2は？ 局内遅延？
誤差<0.1ns ΔsecZ効果？ 誤差＜1ns 計算値（C)は確かか？ 誤差＜10ps 電離層遅延量X2は？ 局内遅延？ 位相接続は大丈夫？ 残差　数ナノ秒 1.2秒角

30 まとめ 相対VLBIによる飛翔体のVLBI観測 群遅延量を利用する試み～絶対遅延量を得やすい 位相遅延を利用する試み～遅延計測精度は高い
レプリカ信号を使った試み 信号帯域幅の改善が重要 問題点：遅延精度の不足　＜＝　帯域幅＊SNR 位相遅延を利用する試み～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(11月の観測） 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。

31 位相遅延（相対VLBI) 処理手順 HYBSのデータ処理 クエーサのデータ処理 位相遅延量 補正済み 位相遅延量 補正量 （大気、クロック）
位相接続 観測データ ラインスペクトル 相関処理 分解能1Hz フリンジ位相 連続的 フリンジ位相 観測データ ＋ 位相遅延量 予測遅延量計算 予測遅延量 ＋ ＋ クエーサのデータ処理 補正済み 位相遅延量 観測データ 相関処理　８ｃｈ バンド幅合成 群遅延量 － 観測データ ＋ 補正量 （大気、クロック） 予測遅延量計算 予測遅延量 －