Transcript 東大・東工大CubeSat Project 報告 ～超小型衛星による学生の宇宙へ

2001 University of Tokyo
CUBESAT Project
東大・東工大CubeSat Project 報告
～超小型衛星による学生の宇宙への挑戦～
東京大学・東京工業大学CubeSatチーム
2003.7.10 UNISEC設立総会
2003 University of Tokyo CUBESAT Project
■超小型衛星CubeSatの概要
■１９９９年USSSにてStanford大Twiggs教授の提唱
• １０ｃｍ立方，１ｋｇの標準サイズの超小型衛星
• 各大学独自の製作と共同での打上げ目指す
■宇宙工学教育が第一の目的
• 学生が衛星プロジェクト１サイクル（ミッションの構想、設計，
製作、試験、打ち上げ、運用）を短期に経験する（１，２年で）
• 作ったものの現実世界からのフィードバックを得る
• 学生主導：プロジェクトマネジメントの生きた鍛錬
■教育を超えた狙い：新しい宇宙開発への挑戦
• 民生品利用，短期開発により「しきい」を根本的に下げる．
• 新規技術の大胆な実験，新しい宇宙利用の試行を手軽に
2003 University of Tokyo CUBESAT Project
■世界の CubeSat 開発の動向
■６０以上の大学，ベンチャー，宇宙機関による開発
• 小型衛星で新しい技術（シーズ）を開発し、その中から有
意義なものを宇宙機関等で本当に使えるものに発展させ
る （技術発掘・開発の場として）
• 新規技術の迅速・低コストの宇宙実証（実験の場として）
• 超小型衛星のまま実ミッションに適用（ﾋﾞｼﾞﾈｽとして）
■具体例 （CubeSatｼﾝﾎﾟｼﾞｳﾑなどより）
•
•
•
•
地震予知のための電磁気観測（QUAKESAT)
NASAによるバイオ関連の実験への応用
MEMS関連技術の軌道上実証実験
個人的な目的のため，など
■東大・東工大CubeSatは初期に完成，最初の打上げ
2003 University of Tokyo CUBESAT Project
技術背景：
CanSats 1999-2002
2003 University of Tokyo CUBESAT Project
■東大・東工大CubeSat開発の経緯
■ 1999.11
USSSにてプロジェクト化決定
■ 2000
概念検討ﾌｪｰｽﾞ (2000.11 USSSでBBMﾃﾞﾓ)
■ 2001.2
OSSSと打上げ契約 (2002.11打上げ予定に)
■ 2001.3
経済産業省より一般包括輸出許可取得
■ 2001.4
PDRと詳細設計・EM製作開始
■ 2001.5
三陸での気球実験（バス機能確認，通信実験）
■ 2001.9
打上げ延期決定，その後何度も順延
■ 2002頭
CubeSat完成，独自に打ち上げ手段探索続ける
■ 2002.9-12 EUROCKOT社へ打診，モスクワ会議で打上げ決定
■ 2003.1
EUROCKOT社との打上げ契約
■ 2003.3
衛星登録手続き（Spacewarnと文部科学省）
■ 2003.4～6 衛星局申請と免許取得（JARL,JAMSATの協力）→7/8
に本免許交付
■ 2003.6.30 ３週間のPlesetskでの作業の後，打上げ!！
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■打上げ：MOM (Multiple Orbit Mission)
ROCKOT
打上げ
日時：2003 6/30
23:15:26 (JST)
場所: Plesetsk
軌道: 830km SSO
Launch Vehicle Provider
Eurockot
other
satellites
60kg級
Separation System Developer
CalPoly
CubeSat & Separation System Developer
U of Tokyo
CubeSat Developer
Standford Univ.
U of Toronto
Aalborg Univ.
Tokyo Inst. Tech.
上段ロケットBREEZEｰKM
により８個の衛星を順次分離
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東京大学CubeSat “XI(サイ）”
2003 University of Tokyo CUBESAT Project
■衛星の概要
●構造
10cm 立方, 1kg, アルミニウム（A7075）
●メインCPU
OBC
記憶装置
PIC16F877 4MHz（ﾌﾟﾛｸﾞﾗﾑﾒﾓﾘ 8k, RAM 368)
EEPROM 32k + 224k
●通信系
ﾀﾞｳﾝﾘﾝｸ
ｱｯﾌﾟﾘﾝｸ
ﾋﾞｰｺﾝ
437.490MHz, FSK, AX.25, 1200bps, 600mW
145MHｚ帯, FSK, AX.25, 1200bps
436.8475MHz, CW, 100mW
●電源系
バッテリ
太陽電池
バス電圧
リチウムーイオン（ﾏﾝｶﾞﾝﾀｲﾌﾟ）, 8 並列
単結晶シリコン, 60 セル
5V
●姿勢制御
永久磁石を用いた受動制御
●搭載センサー
電圧、電流、温度、カメラ
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■分離から起動まで
1.
2.
3.
■T-PODから分離後
■分離から一定時間後
■テレメトリのダウンリンク
メインコンピュータのみ
ON. 他は一定時間OFF
で待機 .
アンテナが展開（ﾆｸﾛﾑ線で）
すべての系がON. ビーコン
の通信始まる。テレメトリのダ
ウンリンクのみ、コマンドを
待って待機。
地上からのアップリンクコマン
ドで要求したときだけ、テレメト
リがダウンリンクされる
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■開発の足取り
2000
9
11
Conceptual USSS
Design
Conference
Radiation
Test
2001
1
2
Mission
Defined
XI-II（BBM)
4
CDR
Thermal
Vacuum
XI-I（BBM)
5
6
Long Range
Vibration
Comm. Test
(ISAS Balloon)
XI-III（EM)
Thermal
Vacuum
9
11 12
Const. Temp. Vacuum
Oven
XI-IV,V
(FM)
Operation
Practice
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■打上げ作業
L-26 輸出手続＠成田空港
L-25 ロシアへ空輸：衛星は機内持込
税関手続き＠モスクワ
L-19 プレセツクへ列車で移動
L-18～ 衛星・分離機構動作確認
作業用クリーンルーム内
L-14 ロケットアダプター搭載
以降は衛星へのアクセス不可
一時期全員がロシアから離れる
L-0 打上げ
他の業務との関係で3組9人が
短期滞在する形となった
NLS1,2(合計4機)は1人が担当
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■打上げ体制
•東大局：運用局,
関係者向け放送
プレス対応
•菅平局(電通大)：独自に軌道推定
•プレセツク：チャットで状況・情報を東大局へ
•同時打上げ衛星の地上局間協力
•世界のアマチュア無線家に協力依頼
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■打ち上げ
2003/06/30 18:15:26 (現地時間)
XI-IV 宇宙へ！！！
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■衛星捕捉
23：15 ROCKOT打上げ
0：46 衛星放出
3：00 デンマークよりCW捕捉の報
4：36 菅平局が受信(直後に本郷も受
信)
以降順次手順どおりの運用進行中
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■アマチュア無線家の協力
Denmark
Plesetsk
Santa Clara
CalPoly
Lo-Tung Taiwan
Dunedin Floridaｖ
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■アマチュア無線家の協力[2]
札幌
継続的に御協力していただ
きありがとうございます
菅平電通大局
養父
仙台
長野
氏家
上尾
和光
松戸
高槻 京都
北九州
山口
倉敷
平塚
大和郡山
大分
宝塚 堺
奈良
伊予
足立
横浜
厚木
東大局
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■軌道推定
■ 実際と周波数が完全に一致する軌
道はなかなか見つからなかった。
■ 1パス全体にわたって、周波数の計
算値と観測値は一致しなくても、その
差が一定になる軌道の絞込みに切
り替える。
■ 運用時はほぼ一定な周波数のオフ
セット値をかければ自動的に受信で
きるようになった。
12
11
10
9
8
7
6
5
4
3
2
1
0
-1 0
-2
-3
-4
-5
-6
-7
-8
-9
100
200
300
400
500
600
27845
実際のドップラシフト
27846
27844
27843
27847
時間経過(秒)
7/6 7:56 使用軌道27843
ドップラシフト量(KHz)
■ 予想に反する速さでNORADがデー
タを取得公開
ドップラシフト量(KHz)
7月4日　16:34　使用軌道27845
7
6.5
6
5.5
5
4.5
4
3.5
3
2.5
2
1.5
1
0.5
0
-0.5 0
-1
-1.5
-2
-2.5
-3
-3.5
-4
-4.5
-5
-5.5
オフセット
実際のドップ
ラシフト
27843
100
200
300
400
時間経過(秒)
500
600
700
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■これまでの運用結果
• 各種テレメトリを取得
400
FM送信
350
300
充電電流[mA]
– 異常な低温状態を検知するも,
過発電状態によるA/D変換の
基準値の変動と推定→最尤
補正を検討中
450
250
日照 日陰
200
150
100
50
0
22:48
-50
0:00
1:12
2:24
3:36
4:48
6:00
7月5日
– SEL検知による防衛機構の
発動か？
70
60
50
40
温度[℃]
• 6日4時と14時にOBCが再
起動、自律的に診断後最ス
タート
30
20
10
0
0:00
-10
0:00
0:00
0:00
0:00
0:00
-20
-30
7月5日
0:00
0:00
0:00
0:00
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■データ配信サービス
■XI-IVから取得したデータを広く一般の人に提供し，
宇宙を身近に感じてもらうことを趣旨としたサービス
■ステータス・画像をPCあるいは携帯電話へ配信
■当初の目標を大きく上回る，約1300人の方からの登
録
■現在も募集中！
http://www.space.t.u-tokyo.ac.jp/
cubesat/mission/datadist/
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■画像取得ミッション
← 実際に得られた初画像
白い部分は雲? 太陽? 氷?
青いので，地球を向いたことは確か
撮影時のXI-IVの位置 →
南極上空!!
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■今後の運用
■過発電対策
■FM受信率向上
■運用・解析の省力化
■次の衛星設計への還元
■後期ミッション
2003 University of Tokyo CUBESAT Project
■Contact
■[email protected]
■http://www.space.t.u-tokyo.ac.jp/cubesat