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1 ALSET 開発概要 ALSET:Air Launch System Enabling Technology 2013 年 7 月 5 日 一般財団法人宇宙システム開発利用推進機構

2 Ⅰ 背景 1. 小型化戦略 米国の小型戦略のきっかけ東西冷戦終結に伴う宇宙開発予算の縮小複数ミッションの大型衛星不具合による被害の拡大湾岸戦争の反省 ( 情報の遅延 不足 ) 小型化によるリスク分散 小型衛星による観測頻度の向上 小型衛星を再認識革新技術の適用による衛星の高機能 / 低コスト小型衛星による SSTL の台頭宇宙開発途上国の追い上げ ORS の立ち上げ (2003 年 ~ ) 即応性の高い低コスト小型システムの構築低コスト打ち上げ機会の確保教育 技術実証から実用衛星へ安全保障利用から商用利用への展開 TacSat 計画 DARPAのFALCON 計画 新市場の創成 ORS Officeの立ち上げ ORS から Reinventing へ (2011 年 ~ ) 更なる小型化の革新技術の開発 1

3 2. 衛星打上システム 地上発射 M-V H-IIA 海上発射 Sea Launch(Sea Launch LLC) ( 米 / 露 / ノルウエー / ウクライナ ) プラットフォーム司令船 潜水艦発射 Volna( 露 ) 空中発射 Pegasus( 米 ) L1011/Pegasus 2

4 3. 空中発射の特徴 メリット 射場レス 安全性向上 打上げ効率向上 打上げ環境緩和 即応性向上 ロケット搭載方式 デメリット 航空機の搭載重量制限航空法による爆発物の搭載禁止 超音速機 ズームフライトロケット分離 高度 : 約 15km 速度 : 約 Mach 1.5 亜音速機 水平発射ロケット分離 高度 : 約 12km 速度 : 約 Mach 0.8 輸送機 投下 ロケット分離 高度 : 約 10km 速度 : 0 3

5 Ⅱ. 受託事業 METI 委託事業 : 空中発射システムの研究開発 2009 年度 ~ METIの研究開発方針 (1) 将来の打上げ事業展開を目指した基盤技術開発 (2) 低コスト化に係わる技術開発 (3) 将来の商用打上げ展開に係わる法規制調査 研究開発アイテム内容備考 システム構想検討民間打上げ事業に資するシステムコンセプトの構築空中発射の固有技術 航空機へのロケット搭載 / 分離等の技術開発 打上げ自在性の研究開発 法規制調査 小型 低コストアビオニクス (2011 年度より追加 ) 航空機へのロケット搭載航空機 / ロケット分離機構分離後のロケットの姿勢安定技術ダミーロケットによる技術実証 地上局に依存しない打上げ管制に係わる技術研究 自律飛行技術 衛星経由の打上げ管制 空中発射システムによる民間打上げに係わる法規制調査 国内法 海外の民間打上げに係わる法規制 民生技術 部品の適用等によるアビオニクス技術の研究 空中発射の固有技術 コスト低減の汎用技術空中発射では特に有効 空中発射の固有 コスト低減の汎用技術 4

6 1. ロケット搭載 分離方式 分離速度域亜音速超音速 発射方式空中投下水平発射超音速ズームアップ 適用例 空中投下 /PDS 方式選定 幅広い航空機への適用が可能 ロケットが機内に収納され 一定環境に保持 機体改修が最小限 投下時を除いて飛行性能に与える影響は小 パラシュート等の投棄物が発生 方式 PDS(Platform Delivery System) 方式 GAL(Gravity Air Launch ) 方式 方式の特徴 実施 / 検討例 ロケットをプラットホームごと抽出傘に牽引させ機外に抽出 / 投下 USAF 航空自衛隊他で日常的に実施 航空機が機首をあげ ロケットがローラ架台上を転がり 機外へ排出 QuickReach(AirLaunch LLC) TypeV Platform 投下可能重量 :19ton( プラットホーム含む ) (C-17 で実証済み ) 投下重量 :32ton 5

7 姿勢角速度 [deg/s] 2. 投下システム 時間 [s] 6

8 3. 打上げの自在性 打上場所の自在性確保 ( 地球局に依存しないシステム ) GPS/INS 複合航法システムによる自律飛行 商用通信衛星を使用した管制システム商用通信衛星として インマルサット衛星を選定インマルサットが開発中の小型衛星搭載用の SB-SAT(Swift-Broadband for Satellites) 通信端末をロケット用に改修 投下管制装置 (ASE) ロケットの状態監視 制御 航空機内機器の監視 制御発射用航空機内機器のデータを運用管制センタへ送信 飛行管制装置 (GSE) ロケット投下前の発射用航空機の搭載機器の状態モニタ ロケット投下の発射判断のための各種データの処理ロケット搭載前後のロケットの状態モニタの実施 ロケットの飛行安全の状態確認と予測 緊急時のコマンド送信処理 7

9 ロケット用通信端末 SB-SAT 適用における主要技術課題と対応方法 No. 課題結果 1 ジャーク下における通信確保復調器に周波数変動レートフィードバックループの追加 2 ロケット投下時の通信回線の確保機外抽出後の通信再開時間は 200msec 以下 3 ジャーク等による通信遮断後の再捕捉 ロケットの高ジャークは100msec 以下 通信遮断時間を含めて 再捕捉時間は300msec 以下 4 ロケットの姿勢変化による通信回線の確保 案 1: 頭胴部のパッチアンテナと機体側方アンテナ 案 2: 機体側方の1 軸駆動アンテナ SB-SAT 仕様 サイズ : mm 質量 : < 5kg 作動温度 : -20~+60 電圧 : 28V±6V テ ータレート : 475kbps 軌道寿命 : 7 年 8

10 4. アビオニクス 国内のロケット用アビオニクスは大型 コスト高 アビオニクスの質量が 打上能力に大きく寄与 特に小型システムではアビオニクスの小型 軽量 コスト低減が不可欠 (1) データバスの採用 システムの簡素化 ハーネスの削減 (2) 機能配分見直し 機器の統廃合 電力系 : PSDB の各段搭載 ( 小型 軽量 ) 誘導系 : OBC と IMU の統合 制御系 : 部品削減 PAM 制御による効率向上 飛行安全系 : CDR/FSCB の統合 計測通信系 : シグナルコンディショニング構成 PSDB:Power Sequence Distribution Box OBC:On-Board Computer IMU:Inertial measurement Unit PAM:Pulse Amplitude Modulation CDR:Command Destruct Receiver FSCB:Flight Safety Control Box 9

11 5. 空中発射システム運用構想 空中投下方式航空機 :C-130 プラットフォーム Type V 3 段式固体ロケット投下条件 高度 :7km 速度 : マッハ 0.6 ロケット点火高度 :5km 以上 ロケット形状全備重量 打上能力点火高度 5km φ1.5m L 11.6m 16.7ton LEO 高度 :250km 310kg LEO 高度 :500km 250kg (3 段 Spin:280kg) 極軌道 :180kg (3 段 Spin:210kg) Type V プラットフォーム 10

12 6. FY2009~2012 の進捗状況概要 (1) システム構想検討次世代の小型衛星 (150~300kg) 打上げのための低コスト打上システム運用構想を策定 (2) 航空機へのロケット搭載 / 分離等の技術開発輸送機からのロケット抽出 投下システム及び投下後のロケット姿勢安定に係わるパラシュートシステム等のベースラインの設定ダミーロケットによる高空投下試験の実施に係わる米国政府の許可取得 (3) 打上げ自在性の研究開発 GPS/INS による複合航法システム及びインマルサット経由の通信に係わる技術課題の整理と課題の対応方針の決定打上げに係わる 管制系の機能 打上げ手順 通信系 データ処理等に係わるベースラインを設定 (4) 法規制調査空中発射システムの運用に係わる航空法適用における課題整理米国における民間衛星打ち上げ許可に係わる検討内容 手続きの整理 (5) 小型 低コストアビオニクス搭載機器の統合化 機能配分 データバス等によるシステム簡略化電力系 誘導系 制御系等の機器削減 小型化検討を継続 11

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