ESAはISROのAditya-L1太陽ミッションをどのようにサポートしていますか?

インドの次の探査対象は太陽。L1に送り込むAditya-L1をESAの地上局がサポートする。以下、機械翻訳。
ESAはISROのAditya-L1太陽ミッションをどのようにサポートしていますか?
2023/08/31
ESA / 有効化とサポート / 運用
インド宇宙研究機関(ISRO)は、インドのスリハリコタ山脈(SDSC SHAR)のサティシュ・ダワン宇宙センターから、2023年9月2日の11時50分(中央ヨーロッパ時間08時20分)にアディティヤ-L1太陽観測所を打ち上げる予定です。


これは、宇宙船が不安定な軌道でバランスをとりながら、膨大な量の科学データを生成する野心的なミッションです。 ESA は、深宇宙地上局のグローバル ネットワークと同様のミッションの飛行経験により、サポートを提供するのに適切なインフラストラクチャと専門知識を備えています。


アディティア-L1

クリーンルーム内の Aditya-L1
Aditya-L1は、太陽を研究する初のインドの衛星ミッションとなる。 打ち上げ後、探査機は新しい拠点である太陽・地球系の最初のラグランジュ点 (L1) に移動します。


そこから、その 7 つの機器は、私たちのダイナミックで乱流の星に関する未解決の疑問を調査するために使用されます。 そのうちの4つは太陽を直接観察し、他の3つは太陽が惑星間空間で生成する宇宙天気の性質を調査するためにその場で測定を実行します。


Aditya-L1 に対する ESA サポート

経度約 120 度離れて配置された ESA の 3 つの深宇宙アンテナを組み合わせて使用すると、ほぼどこでも、いつでも宇宙船と通信できます。
ESA は 2 つの方法で Aditya-L1 をサポートしています。ESA はミッションに深宇宙通信サービスを提供しており、昨年、ESA は重要な新しい飛行力学ソフトウェアの検証で ISRO を支援しました。

コミュニケーションはあらゆる宇宙ミッションに不可欠な部分です。 地上局のサポートがなければ、宇宙船から科学データを取得することは不可能で、宇宙船がどのように動作しているかを知り、安全かどうか、さらにはどこにいるのかを知ることさえできません。

「ESA の深宇宙追跡ステーションのグローバル ネットワークと国際的に認められた技術標準の使用により、パートナーが太陽系のほぼどこにいても探査機からデータを追跡、指令、受信できるよう支援できます。」と ESA サービス マネージャー兼 ESA クロスのラメシュ チェラトゥライ氏は述べています。 ISROのサポート連絡責任者。

「Aditya-L1 ミッションでは、オーストラリア、スペイン、アルゼンチンにある 3 つの 35 メートル深宇宙アンテナすべてからのサポートを提供しているほか、仏領ギアナのクールー基地からのサポート、およびフランス領ギアナのグーンヒリー地球局からの調整されたサポートも提供しています。 イギリス。"

ESA は、Aditya-L1 の地上局サービスの主要プロバイダーです。 ESAステーションはミッションを最初から最後までサポートします。重要な「打ち上げおよび軌道初期段階」からL1までの旅全体を通して、次の2年間にわたって1日あたり数時間にわたってアディティア-L1との間でコマンドを送受信し、科学データを受信します。 長年にわたる日常業務。

ラグランジュ ポイント 1 – 太陽探検家にとって完璧な拠点

太陽-地球系の 5 つのラグランジュ点。 ISRO の Aditya-L1 は、L1 の周りのハロー軌道から運用されます。
1 つの大きな質量が別の質量の軌道を周回すると、重力と軌道運動が相互作用して 5 つの平衡点が形成され、宇宙船は大量の燃料を使用せずに長時間動作できます。 これらの位置はラグランジュ点として知られています。

最初のラグランジュ点 L1 は、地球と太陽の間にあり、太陽までの距離の約 1% にあります。 ここは、地球に決して隠れることのない太陽を遮るものなく見ることができるため、Aditya-L1 のような太陽探検家にとっては最適な場所です。 L1では、アディティア-L1は、1996年以来L1にあるESA/NASA太陽太陽圏天文台(SOHO)などの探査機に加わることになる。

NASA/ESA/CSA のジェームズ ウェッブ宇宙望遠鏡や ESA のユークリッド望遠鏡やガイア望遠鏡など、太陽系の外側やはるか彼方を眺めるように設計された宇宙船は、代わりに L2 に移動します。 L2 は L1 の反対側にあり、地球から同じ距離にありますが、太陽から見て地球の反対側にあります。 L2 では、これらの宇宙船は常に太陽と地球の明るさを背後に持ち、宇宙の暗闇に隠れている微かな天体を外側に向けて見つめています。

行き方

LISA パスファインダーの L1 への転送
Aditya-L1 は、打ち上げから直接 L1 に移動しません。 代わりに、ISROオペレーターは、ESAがユークリッド望遠鏡をL2に運ぶために最近実行したのと同様の「転送操作」を実行する必要があります。

必要な軌道を達成するために必要な燃料の量は時間の経過とともに急速に増加するため、この操作は打ち上げ直後に実行されます。 Aditya-L1は、打ち上げ後にまず地球の周りの軌道を調整するための操作を実行し、その後L1への転送操作を実行します。 探査機は約100日後にL1に到達する予定打ち上げ。

そこに滞在する
L1 は、「不安定な」ラグランジュ平衡点の 1 つです。 宇宙船を正確に L1 点に維持することは事実上不可能です。

代わりに、宇宙船は、あたかもラグランジュ点が「目に見えない惑星」であるかのように、L1 の周りの軌道に入ります。 それでも、この軌道は不安定であるため、小さな軌道誤差はすぐに大きくなります。 その結果、宇宙船は正しい軌道に維持するために、およそ月に 1 回「ステーション維持」操作を実行する必要があります。

こうした毎月の作業を実行できないと、大きな問題になる可能性があります。 1998 年 6 月、SOHO ミッションは問題に遭遇し、ステーション維持を実行できませんでした。 軌道の誤差があまりにも急速かつ予測不能に大きくなったため、宇宙船との接触が失われ、宇宙船は宇宙空間に漂流し始めました。

NASAとESAの専門家からなる合同チームは宇宙船を安全に回収するための作業を開始したが、最終的には宇宙船が予想された位置から遠く離れていることを発見し、連絡を再確立した。 25 年後、SOHO は今も L1 周回軌道上にあり、貴重な科学データを返しています。


ESA地上局がISROのAditya-L1太陽観測所をサポート
ISRO は高度な飛行力学ソフトウェアを開発

ESA は、ラグランジュ点 2 にあるガイア望遠鏡とユークリッド望遠鏡の操作に「軌道決定」ソフトウェアを使用しています。L2 には、NASA/ESA/CSA ジェームズ ウェッブ宇宙望遠鏡の本拠地もあります。
L1 に到達し、安全に軌道上に留まるために、オペレーターは宇宙船がどこにあったのか、現在、そして今後どこにあるのかを正確に知る必要があります。 そのために、彼らは宇宙船からの追跡データに数式を適用し、「軌道決定」として知られるプロセスで宇宙船の過去、現在、将来の位置を計算します。

軌道の決定は、特別に設計されたソフトウェアの助けを借りて実行されます。 ISRO は、Aditya-L1 用の新しい軌道決定ソフトウェアを設計および開発しました。 しかし、L1 での探査機の運用には誤差がわずかに許容されるため、検証のために ESA にサポートを要請しました。

ESAがテストする
2022 年 4 月から 12 月にかけて、ESA と ISRO のチームは、Aditya-L1 の運用に関する ISRO の戦略を評価し、新しい軌道決定ソフトウェアに挑戦するために集中的に協力しました。

「ESAは、ラグランジュ点での飛行や救出ミッションの経験により、ISROが新しい軌道決定ソフトウェアを改良し、組織が宇宙船を運用するために必要な忠実性と精度を備えていることを実証するのに最適な立場にありました。」 初めてのラグランジュ点です」とESAの飛行力学の専門家フランク・バドニク氏は言う。

まず、ESA チームは、ISRO チームが Aditya-L1 を運用する際に直面する可能性のある典型的なシナリオを考案しました。 次に、両チームは独自の軌道決定ソフトウェアを使用して、これらのシナリオで Aditya-L1 の軌道がどのように進化するかを予測し、その結果を比較しました。

次のステップでは、ESA が独自の飛行力学チームを訓練するために使用するデータと同様のシミュレートされた追跡データを ESA が ISRO に提供しました。 これには、宇宙船の重要な打ち上げおよび軌道初期段階、複雑な軌道投入操作、さらには惑星のフライバイに典型的なデータが含まれます。 ISRO チームはソフトウェアを使用してデータを分析し、その後、両チームが協力して改善できる領域を検出し、アルゴリズムの一部を微調整しました。

最後に、ESA チームは、L1 を周回する実際の宇宙船からの追跡データを ISRO チームに提供しました。 両チームは独自のソフトウェアを使用して ESA の以前の LISA パスファインダー ミッションからのデータを分析し、その結果を再度比較しました。

演習の結果は ESA と ISRO にとって貴重であり、両チームは ISRO のソフトウェアの機能に自信を持っています。

一周するのは軌道だけではない
ESA の飛行力学専門家の一部にとって、この演習は馴染みのあるものでした。 ESA は、独自の初期深宇宙ミッションの立ち上げ準備を進める中で、ISRO が今日直面しているのと同様の課題に直面しました。 ESA は、ESA のマーズ エクスプレス ミッションと彗星追跡機ロゼッタの惑星間軌道決定ソフトウェアの検証を支援するために、NASA のジェット推進研究所 (JPL) のチームに連絡を取り、両方とも ESA によって無事に航行されました。 この演習は、ESAとISROが昨年アディティヤ-L1に対して実施したものと範囲と目標が似ていた。

国際宇宙コミュニティ

Aditya-L1は、ここに描かれているESAのソーラーオービターのように、太陽を研究する国際宇宙船団に加わることになります。
Aditya-L1 に対する ESA の二面的なサポートは、国際的な宇宙飛行協力の価値を示しています。 ESA の地上局ネットワーク (「Estrack」として知られる) と飛行力学の専門知識は、数十年にわたる最も困難な宇宙船ミッションの飛行を通じて構築されており、現在では ESA の部分に対するサポートの基礎となっています。
ナーズ。

地球ではエトラックが拡張中。 ESA は、自身の深宇宙および宇宙安全ミッション、および増加するパートナーへのサポートによる通信帯域幅の需要の高まりに応える準備を進めているため、ESA の 4 つ目の深宇宙アンテナの建設が進行中です。

一方、宇宙では、アディティヤ-L1は、ESAの太陽周回船、SOHO、NASAのパーカー太陽探査機などを含む太陽探査機群の最新メンバーとなり、私たちの星の謎を解明するという人類共通の使命を担います。

Aditya-L1 に対する ESA のサポートに関する最新情報については、Twitter/X で @esaoperations をフォローしてください。

ISRO の YouTube ライブストリームで打ち上げの様子をご覧ください。