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～

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1 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～
UNISEC設立総会

2 １９９９年USSSにてStanford大Twiggs教授の提唱
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

3 ６０以上の大学，ベンチャー，宇宙機関による開発
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

4 技術背景： CanSats

5 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
概念検討ﾌｪｰｽﾞ　( USSSでBBMﾃﾞﾓ) OSSSと打上げ契約　( 打上げ予定に) 経済産業省より一般包括輸出許可取得 PDRと詳細設計・EM製作開始 三陸での気球実験（バス機能確認，通信実験） 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 EUROCKOT社へ打診，モスクワ会議で打上げ決定 EUROCKOT社との打上げ契約 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 ３週間のPlesetskでの作業の後，打上げ!！

6 打上げ：MOM (Multiple Orbit Mission)
ROCKOT 打上げ 日時：2003 6/ :15:26 (JST)場所: Plesetsk 軌道: 830km SSO Eurockot Launch Vehicle Provider other satellites CalPoly Separation System Developer CubeSat & Separation System Developer U of Tokyo Tokyo Inst. Tech. 60kg級 Standford Univ. U of Toronto Aalborg Univ. CubeSat Developer 上段ロケットBREEZEｰKM　により８個の衛星を順次分離

7 東京大学CubeSat “XI(サイ）”

8 衛星の概要 ●構造 10cm 立方, 1kg, アルミニウム（A7075）
●メインCPU OBC PIC16F877 4MHz（ﾌﾟﾛｸﾞﾗﾑﾒﾓﾘ 8k, RAM 368) 記憶装置 EEPROM 32k + 224k ●通信系 ﾀﾞｳﾝﾘﾝｸ MHz, FSK, AX.25, 1200bps, 600mW ｱｯﾌﾟﾘﾝｸ 145MHｚ帯, FSK, AX.25, 1200bps ﾋﾞｰｺﾝ MHz, CW, 100mW ●電源系 バッテリ リチウムーイオン（ﾏﾝｶﾞﾝﾀｲﾌﾟ）, 8 並列 太陽電池 単結晶シリコン, 60 セル バス電圧 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

9 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 . ■分離から一定時間後 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。 ■テレメトリのダウンリンク 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

10 開発の足取り 2000 2001 9 11 1 2 4 Conceptual Design USSS Conference
Mission Defined CDR Thermal Vacuum Radiation Test XI-II（BBM) XI-I（BBM) 5 6 9 11 12 Long Range Comm. Test (ISAS Balloon) Vibration Const. Temp. Oven Vacuum XI-IV,V (FM) XI-III（EM) Operation Practice Thermal Vacuum

11 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
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

12 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

13 打ち上げ 2003/06/30 18:15:26 (現地時間) XI-IV 宇宙へ！！！

14 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

15 アマチュア無線家の協力 Plesetsk Denmark Santa Clara CalPoly Lo-Tung Taiwan
Dunedin Floridaｖ

16 アマチュア無線家の協力[2] 継続的に御協力していただきありがとうございます 札幌 菅平電通大局 仙台 養父 長野 氏家 高槻 京都 上尾
和光 倉敷 山口 松戸 北九州 足立 平塚 横浜 大和郡山 宝塚 堺 東大局 厚木 奈良 大分 伊予

17 軌道推定 予想に反する速さでNORADがデータを取得公開 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。

18 これまでの運用結果 各種テレメトリを取得 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
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 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 SEL検知による防衛機構の発動か？ FM送信 日照 日陰

19 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！ cubesat/mission/datadist/

20 画像取得ミッション ← 実際に得られた初画像 撮影時のXI-IVの位置 → 白い部分は雲? 太陽? 氷? 青いので，地球を向いたことは確か
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!!

21 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

22 Contact