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しゅんすけうばら
5 years ago
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1 九州大学宇宙機ダイナミクス研究室 2015 年活動報告ー新たなスペースデブリ観測技術を目指してー IDEA In-situ Debris Environmental Awareness 九州大学宇宙機ダイナミクス研究室 The IDEA Project Team 修士課程 2 年古本政博

2 Contents 背景 OSSAM IDEA Project 15/12/06 UNISEC WS2015 2

3 背景ースペースデブリ問題ー 15/12/06 UNISEC WS2015 3

4 スペースデブリ危険性 15/12/06 UNISEC WS2015 4

5 スペースデブリ課題 Simulated LEO environment prediction with PMD and ADR scenarios. (ODQN,2011) 衝突によるデブリの自己増殖 = ケスラーシンドローム微小デブリ ODQN Volume 18 - Issue 4, /12/06 UNISEC WS2015 5

6 非射出型衛星 OSSAM 15/12/06 UNISEC WS2015 6

7 能動的デブリ除去 15/12/06 UNISEC WS2015 7

8 光学観測による運動推定 15/12/06 UNISEC WS2015 8

9 非射出型衛星による姿勢計測非射出型衛星 OSSAM Onboard Satellite for Sensing Attitude Motion 通常の小型衛星と同様にロケットで軌道上まで運ばれた後, デブリとなったロケットに取り付けられたまま姿勢を計測ミッション目標ロケット上段のダイナミクスの測定ライトカーブとの比較による姿勢運動推定技術の実証能動的除去に不可欠なデブリの姿勢運動の理解 ( Fan!Fun!JAXA!) 15/12/06 UNISEC WS2015 9

10 非射出型衛星の特徴メリット従来の小型衛星と同様のインターフェースを利用できロケット側の改造不要打上環境耐性さえ満たせば他のロケットへ応用可能デメリット姿勢制御不能ロケットの影の影響熱, 電力, 通信の要求を満たすことが通常より難しい 15/12/06 UNISEC WS

11 OSSAM 概要外寸 : [mm] 質量 :15.33 [kg] 15/12/06 UNISEC WS

12 IDEA Project 15/12/06 UNISEC WS

13 IDEA プロジェクト背景微小デブリ砂粒ほどの大きさの宇宙ごみ satellite, as shown in Fig. 2. 地上からの観測が不可能衝突で衛星の機能停止も k-1 in 1957, the number of sing around the Earth (see Fig. ial objects, which are called counts for more than 90 % of size varies from over 1 m to s paper focuses on micron size force to cause a catastrophic damage on spacecraft. However, the collision with micron size debris may cause loss of functionality, resulting in termination of a spacecraft depending on the part of loss. For example, even approximately 0.2 mm debris fractures the power cable of a 軌道上観測が不可欠微小デブリの衝突により破断したケーブル ( 実験 ) Nitta, K., et al. (2010) Fig. 2. Breakage of the satellite harness by the collision of micron size 微小デブリの軌道上観測 debris (0.2 mm) 2) 宇宙環境の把握には様々な軌道のデータが必要 The collision of the spacecraft with micron size debris in space is not new in these days. In fact, Endeavour and Atlantis have received flesh scars caused by micron size meteoroid or debris impact on their radiator panels 3,4). Moreover, the Cupola module 安価な開発費 of the International Space Station has been hit by a micron size meteoroid or debris on Window 2 and closes its protective shutter until finishing confirmation of the window damage. In addition, micro 複数機の小型衛星による観測が最適豊富な打ち上げ機会 15/12/06 UNISEC WS

14 IDEA Project 概要 IDEA プロジェクト観測 Space Debris Monitor (SDM) 有限会社 QPS 研究所と株式会社 IHIが共同で出願した特許に基づき宇宙航空研究開発機構 (JAXA) が開発 15/12/06 UNISEC WS

15 IDEA Project 概要 IDEA プロジェクト目標微小デブリの軌道上観測ネットワークを構築既存のモデルの検証校正動的なモデルの開発環境変動の迅速な検知 15/12/06 UNISEC WS

16 IDEAプロジェクト IDEA 年度打ち上げ決定 15/12/06 UNISEC WS

17 IDEA プロジェクト今後ミッション解析計測可能項目の追加 ( 衝突角, 速度など ) さらに詳細な環境把握九大内での衛星開発技術の維持向上独自開発技術の獲得 IDEA 参加衛星を増やすコンステレーションの実現 15/12/06 UNISEC WS

18 まとめ九州大学宇宙機ダイナミクス研究室では, 主にスペースデブリ問題に着目しミッション提案衛星開発を行っているデブリとなるロケット上段の姿勢を計測する非射出型衛星 OSSAM の検討微小デブリ観測のための IDEA プロジェクトは初号機の打ち上げが決定次号機に向けた検討も行っている 15/12/06 UNISEC WS

19 IDEA 衛星 15/12/06 UNISEC WS

20 IDEA 衛星概要 -Z 面 +Z 面初号機 IDEA 1 50cm 級超小型衛星デブリ衝突検知センサを2 面に搭載 2016 年度のH2A 相乗り打上を目指すミッションデブリ観測衛星の技術実証微小デブリ衝突の準リアルタイム観測 15/12/06 UNISEC WS

21 IDEA 衛星特色設計コンセプトデブリ計測データ取得に特化したシンプル堅固なシステムメイン CPU によってほぼ全てのタスクをこなす中央集権処理デブリ衝突耐性を考慮した井桁構造による二重壁できる限り枯れた技術や実績のある機器を使用初号機 IDEA 1 概要 15/12/06 UNISEC WS

22 ミッション機器 Space Debris Monitor (SDM) 有限会社 QPS 研究所と株式会社 IHI が共同で出願した特許に基づき宇宙航空研究開発機構 (JAXA) が開発 15/12/06 UNISEC WS

23 Spatial Density [1/km^3] ミッション軌道欧州宇宙機関のデブリ環境モデル MASTER2009 によるデブリ空間密度 ESA MASTER-2009 Model 2D spatial density distribution vs. S.D. Altitude Global Average: E+00 [1/km^3] Altitude [km] Total 高度 800km 前後の極軌道を予定需要が高く, 自然浄化も少ないため多くのデブリが存在これまでに実観測データが得られていない 15/12/06 UNISEC WS

24 ミッション解析軌道 : 高度 798kmSSO ミッション期間 :2 年対象デブリ :100μm 以上衝突個数 1 年間に 60 個程度飛来方向衛星進行方向に集中 15/12/06 UNISEC WS

25 各系概要熱構体系 2mm 以下のデブリの衝突に耐えうる設計機器のユニット化受動的熱制御左から処理系ユニット, 電源ユニット, 通信ユニットデオービット系 IDEA 自身がデブリとならないよう, IADC の 25 年ルールを遵守大気抵抗ミッション終了後, 薄い膜面を展開し大気抵抗を利用して軌道を下げる 15/12/06 UNISEC WS

26 各系概要姿勢決定制御系姿勢決定 : 太陽センサ, 地磁気センサ, ジャイロセンサ姿勢制御 : 磁気トルカ太陽指向モード / ミッションモード ( 進行方向に2 面のセンサを向ける ) 目標精度 : 軌道決定 5.0m, 姿勢決定 3.0 º, 姿勢制御 10.0 º 通信系使用帯域 :Uplink / Downlink S-Band アンテナ : パッチアンテナ地上局 : 九州大学衛星通信実験棟 ( 予定 ) 15/12/06 UNISEC WS

27 各系概要 C&DH 系 Main Processor : SH4 BoCCHAN-1 OBC (AstreX 社 ) PIC により Main Processer の状態を監視ほどよし SDK を用いた開発周期ハンドラとスレッドを利用したマルチタスク処理 15/12/06 UNISEC WS

Microsoft Word - 01.docx

Microsoft Word - 01.docx 京都大学 MU レーダーで宇宙ごみの姿を捉える ~ 観測波長より小さいスペースデブリのサイズやスピンの推定に成功 ~ 概要高度数百 km の地球周回軌道上にあるスペースデブリ ( 宇宙ごみ ) のうちレーダー観測装置の波長と比較して大きさが同程度以下のスペースデブリのサイズスピン概形等の状態の推定をする観測手法を提案し大型大気レーダーである京都大学生存圏研究所 MU レーダー ( 周波数