日本航 空宇 宙学会誌 第22巻 第241号(1974年2月)
技 術 試 験 衛 星I型 の 開 発*
小 野 英 男**・ 宇 田 宏** Hideo ONO, Hiroshi UDA, and 平 井 正 一** Masaichi HIRAI
**宇 宙 開発事業団
1. ま え が き
日本の宇 宙開発 も東京大学の科学衛星 シリーズ"お おすみ,た んせい,し んせ い,で んぱ"の 成功,宇 宙 開発事業団の実用衛星 である電離層観測衛星 プロ トタ イプ ・モデルの完成,気 象衛星の開発着手 と,い よい よその気運が高ま って きてい る.
さて,宇 宙開発事業団 は実用衛 星打上 げのための ロ ケ ットとして"N"ロ ケ ットを開発 中であり昭和50年 度に1号 機を発射す る予定であるが,そ の際に衛星を 搭載 して衛星打上 げ技術,軌 道投入技術,追 跡および 衛星運用技術などを総合的に確立 し,ま た衛星 として は打上 げ時の環境の測定,軌 道投入後の姿勢変化 の測 定,衛 星内外 の環境の測定,機 器動作状態の測定,伸 展アンテナの伸展技術の習得 などを行な うことを計画 してお り,そ の ための衛星 と して技術試験衛 星I型 を 現在開発中で ある。
本稿 は宇宙開発事業団 が打 ち上 げ る最初の人工衛星 となるこの衛星について概要を紹介 するものである.
2. 衛星の ミ ッシ ョン
技術試験衛星I型 の ミッシ ョンは 次 の と お りで あ る.
(1) 打上 げ時の環境の測定 衛星が ロケ ットに装 着されてか ら軌道投入分 離までの過程 において,衛 星 の特定部分 が受 ける振動,衝 撃,衛 星 内 外 の 温 度変 化,分 離時の姿勢変化などの測定を行 なうもので,打 上 げ技術,軌 道投入技 術に関連 して今後の衛 星開発 の ための基礎デ ータを提供す るもので ある. (2) 定常時の衛星 の動作特性および環境 の測定 軌道投入後の定 常状態 におけ る各機器の動作特性 およ び衛星内外の環境 の測定を行な うもので,こ れ には衛 星搭載各機器の動作状態を示す電圧,電 流,温 度 など のデータ,地 上 からの コマ ン ド制 御による動 作確認信 号が含 まれ,こ れ らのデー タを地上 にて解析 して今後 の衛星開発のためのデー タを提供 する もので ある.
(3) 姿勢 の測定 軌道投入後 の定常状態 にお ける 姿勢 の変化 およびス ピン率の低下 を測定す るもので, 太 陽方 向検 出器および地磁気検 出器 により測定 したデ ータを地上 にて解析 して姿勢 の算出を行 な うもので, 姿勢測定 システムの確立 とそのデー タの利用が今後の 衛星開発に役立 つ ものである.
(4) 距離 および距離変化率の測定 衛星 に搭載 し たUHFト ランスポ ンダにより地上追跡局 において衛 星 との距離および距離変化率を測定 して衛星軌道の精 密測定を行な うもので,姿 勢 の測定 とともに衛星追 跡 および運用技術 の確立のために役立つ ものである.
(5) 伸展 アンテナの伸展 実験 伸展ア ンテナを伸 展 させ,そ の伸展状態および衛星 に与え る影響 を測定 す るものである.
伸展ア ンテナはこの衛星 の次 に打 ち上 げ られる電離 層観測衛星 にお いて重要なエ レメン トとな るものであ るが,そ の長 さが1本10数 メー トルにおよび衛 星の 姿勢,ス ピン率,太 陽電池 出力 に影響を与え るので, あ らか じめ この衛 星によ って伸展の状況 とその影響 度 を求めてお こうとする もので ある.
2. 衛星の ミ ッシ ョン
技術試験衛星I型 の ミッシ ョンは 次 の と お りで あ る.
(1) 打上 げ時の環境の測定 衛星が ロケ ットに装 着されてか ら軌道投入分 離までの過程 において,衛 星 の特定部分 が受 ける振動,衝 撃,衛 星 内 外 の 温 度変 化,分 離時の姿勢変化などの測定を行 なうもので,打 上 げ技術,軌 道投入技 術に関連 して今後の衛 星開発 の ための基礎デ ータを提供す るもので ある.
(2) 定常時の衛星 の動作特性および環境 の測定 軌道投入後の定 常状態 におけ る各機器の動作特性 およ び衛星内外の環境 の測定を行な うもので,こ れ には衛 星搭載各機器の動作状態を示す電圧,電 流,温 度 など のデータ,地 上 からの コマ ン ド制 御による動 作確認信 号が含 まれ,こ れ らのデー タを地上 にて解析 して今後 の衛星開発のためのデー タを提供 する もので ある.
(3) 姿勢 の測定 軌道投入後 の定常状態 にお ける 姿勢 の変化 およびス ピン率の低下 を測定す るもので, 太 陽方 向検 出器および地磁気検 出器 により測定 したデ ータを地上 にて解析 して姿勢 の算出を行 な うもので, 姿勢測定 システムの確立 とそのデー タの利用が今後の 衛星開発に役立 つ ものである.
(4) 距離 および距離変化率の測定 衛星 に搭載 し たUHFト ランスポ ンダにより地上追跡局 において衛 星 との距離および距離変化率を測定 して衛星軌道の精 密測定を行な うもので,姿 勢 の測定 とともに衛星追 跡 および運用技術 の確立のために役立つ ものである.
(5) 伸展 アンテナの伸展 実験 伸展ア ンテナを伸 展 させ,そ の伸展状態および衛星 に与え る影響 を測定 す るものである.
伸展ア ンテナはこの衛星 の次 に打 ち上 げ られる電離 層観測衛星 にお いて重要なエ レメン トとな るものであ るが,そ の長 さが1本10数 メー トルにおよび衛 星の 姿勢,ス ピン率,太 陽電池 出力 に影響を与え るので, あ らか じめ この衛 星によ って伸展の状況 とその影響 度 を求めてお こうとする もので ある.
3. 衛星 の諸 元
技術試験衛星I型 の外 観は第1図
＜下記URL
参照
＞
のとおりで あり, その諸元を要約す ると第1表
＜下記URL
参照
＞
d.距離及び距離変化率測定装置
方式：ゴダード方式
アップリンク：２．１GHｚ帯
ダウンリンク：１．７GHｚ帯，１W
（注）
〇電波の周波数による分類
・電波法の表示と名称
0.3–3GHz：UHFとUHF
・IEEEのマイクロ波の周波数による分類
・名称と帯域
Lバンド ：0.5–2 (GHz)
Sバンド ：2–4 (GHz)
のよ うに示 され る.
衛星設計の基本方針 として,既 に実績 のある方式を 踏襲す ることが最 も確実な方法である.
この点 から,衛 星の形状,構 造,姿 勢安定方式,温 度制御方式,共 通機器の設計 には既 に成功 を収めて い る東京大学の科学衛星の実績を,ま た,搭 載機器 の設 計 には既 に製作を終了 してい る当事業 団の電離層観測 衛 星プ ロ トタイプ ・モデルの成果を とり入 れて設計 を行 な って いる.
ー略ー
姿勢測定装置は太陽方向検出器と地磁気検出器よ り 構成 され,テ レメータ系 により伝送 され たデー タを地 上 にて処理 して衛 星姿 勢 を 算 出 し,一 般に磁気 トルク,重 力 傾度,太 陽光圧力 により変化す るとされる衛 星姿勢 を実測 して今後 の衛星設計に役立てよ うとす る もので ある.
な お,姿 勢測定系は検出器のアナログ ・ デ ータ(い わ ゆる波形)を 打上環境測定装 置のチ ャン ネルを利用 して伝送 する ことがで きるように設計 され てお り,こ れ によ り衛星が ロケ ットより分離 した直後 のニ ューテーシ ョン ・ダ ンパの効果 や伸展ア ンテナ伸 展時 の姿勢変動 などを詳細 に測定で きるよ うにな って いる.
距離 および距離変化率測定装置は ゴダー ド方式*
* 距 離 お よ び 距離 変 化 率 測 定 方 式 に は 大別 してGoddard 方 式,
ATS-R方 式,Unified S band方 式 が あ る.
Goddard方 式 は 最 も有 名 な方 式 で,NASAのGoddard Space Flight Centerに て 開 発 され,Syncom, IMPシ リー ズ の衛 星 にお い て 多 くの実 績 が あ る.
ETSIは この方 式 を 使用 して い るが,レ ン ジ ・ トー ンにPN コー ドを併 用す る な どの 改 良 を 行 な っ て い る.
ー略ー
に 準 じたもので,
3局 測定 と1局 単独 の精密測定の両方 の運用 に適応で きるようにな ってお り,今 後 の追跡技 術 の完成 に役立つ もので ある.
ー略ー
5. 衛星 の開発の現状
技術試験衛星I型 は昭和46年12月 に日本 電気(株) を主契約者,(株)日 立製作所を副契約者 として発注 さ れ開発が進 められている.
開発 スケジュールは第5図
＜下記URL
参照
＞
に示すとおりで開発期間 が3年 間 と極めて短かいため作業は常 に迅速に進 める 必要 があるが,他 方急 ぐあまりに誤 りを犯せばそれを 修正す る余裕 は無 く,各 時点 における迅速正確な判断が 極 め て 重 要 と い え る.
そ の た め の 手 法 と して"ス ケ ジ ュ ー ル","信 頼 性","品 質","コ ン フ ィ ギ ュ レ ー シ ョ ン"の4管 理 プ ロ グ ラ ム が 設 定 さ れ て お り プ ロ ジ ェ ク ト進 行 の 基 準 と な っ て い る.
現 在(昭 和48年10月)開 発 は ス ケ ジ ュ ー ル ど お り 順 調 に 進 行 し て お り,す な わ ち,昭 和47年 度 に シ ス テム ・デザ イ ンと熱モデル,構 造 モデル,エ ンジニア リング ・モデルの各製作試験,お よびプ ロ トタイプ ・ モデル の設計を終了 し,現在 プ ロ トタイプ ・モデルの 製作 中であり,昭 和48年 度内にプ ロ トタイプ ・モデ ル の認定 試 験 を 終 了 し,昭 和49年12月 にはフライ ト・モデルが完成す る予定 である.
第6図
＜下記URL
参照
＞
は技術試験 衛星I型 の構造 モデルの写 真を示す.
6. あ と が き
技術試験衛 星I型 は宇 宙開発事業団の最 初の衛星で あり,そ の成 否は今後 の衛星の開発計画に多 くの影響 を与え るものであるだ けに,ス ケ ジュール に追われな が らも慎重に歩 を進 めてい る現状 である.
幸いに して現在順調 に進行 中であるが,こ の衛星の 開発の大使命が達成で きるよ う関係各位の一 層の御指 導 をお願 い したい.
末筆 となったが,本 稿をまとめ るに当 り御指導御協 力 いただいた日本電気(株),宇 宙開発事業団 の各位に 厚 く御礼 申 し上げる次第で ある.
参 考 文 献
1) 平井正一,宇 田 宏,小 野英男:技 術試験衛星I型 の 開発について,第16回 宇宙科学技術連合講演会資料 A-1-10, Nov., 1972.
