戸田 知朗

宇宙機近傍に焦点を当てた無線技術を紹介する.近傍のスケールは数mから数1000kmまで及び,目的に応じて様々に通信方式が適用されている.また,無線技術を借りて距離や速度計測も合わせ実施されているのが通常である.このような無線技術についての最適化は通信本意というわけに行かず,宇宙機という限られた資源にあって,いかに目的を達するかという視点でシステム全体を見通さねば理解できないケースが多い.一例としてSCOPE計画を取り上げ,方式の選択から技術開発までの流れを俯瞰してみたい.宇宙機へ適用される技術がミッション指向と言われる一面を理解いただけると思う.更に近年,宇宙機間を繋ぐ以外にも,宇宙機内に閉じた空間において無線技術の適用が始まろうとしている.我々が"Space Wireless"と呼ぶ計装無線化技術の目的と効果,そして将来にあるべき方向性についても論じたい.

科学衛星のミッションの衛星通信においてX帯とKa帯の両方を用いることでダウンリンク通信での高速データ転送を容易にすることが求められている.X/Ka帯共用の反射鏡アンテナの1次放射器には,X帯にコルゲートホーンとKa帯にディスク・オン・ロッドアンテナの組み合わせが使用されている.しかし,重量および軸方向の長さの観点から改善が求められている.そこで軽量で薄型な構造を実現するために,X帯にはLプローブで一点給電する長方形マイクロストリップアンテナを用いたシーケンシャルアレーと,Ka帯には4素子ヘリカルアレーとを組み合わせた1次放射器を提案している.本稿では,試作した1次放射器のVSWR,XPDおよび放射パターンを報告する.

Ka-band communications is one of the most important technologies for increasing the amount of data acquired in deep space missions. As a first step toward developing this technology, a Ka-band extender was attached to an existing X-band transponder. The Ka-band extender can generate Ka-band signals from the transponder's signals. The extender is designed so as to reuse design elements of the X-band transponder. This approach ensures reliability of the extender without additional qualification, lowers production costs, and allows for flexibility in the Ka-band extender configuration. For instance, the minimum configuration is a simple upconverter, which is realized by sharing circuits to the greatest extent possible with the transponder. The extender is compatible with the Ka-band specifications in Consultative Committee for Space Data Systems standards. Properties such as a flexible coherent ratio, high-speed analog and digital modulation, and ultralow phase noise for radio science missions are provided. Here, a breadboard model of the Ka-band extender was evaluated in experiments. The Allan variance of the Ka-band output signal was less than 1 × 10^-12 (at 1 s), 1 × 10^-13 (at 10 s), and 1 × 10^-14 (at >100 s) when an external reference signal was used. The Allan variance degradation and phase noise degradation, which were caused by the internal phase locked loop or frequency translation loop, were also measured. The measured phase noise degradation was about 25 dB from the theoretical value.

日本の深宇宙探査は,臼田宇宙空間観測所の64m地球局(臼田64m局)を中心に展開されてきた.したがって,深宇宙通信の性能は臼田64m局と組み合わせる搭載通信サブシステムの性能によって決まってくる.金星探査機「あかつき」を例に日本の深宇宙通信の現状を紹介し,これまでの我が国の深宇宙探査機の搭載通信技術について,米国航空宇宙局(NASA)の深宇宙探査機と比較しながら概観する.更に,開発中の深宇宙通信技術から将来技術の方向性について展望する.

PLANET-C (PLC) is the mission of Japan Aerospace Exploration Agency (JAXA) for Venus exploration. It is a successor of HAYABUSA in the history of Japanese deep space missions and is expected to be the first Japanese planetary orbiter. The spacecraft will be launched in the summer of 2010 from Tanegashima Space Center. The mission has demanded new onboard telecommunication instruments. Among them are X-band digital transponder, high gain flat antenna, and low gain wider field of view antenna. Through their developments, new technologies such as deep space regenerative ranging adapted for JAXA ground stations have been successfully incorporated into the PLC system. They are now raedy for their first space-borne demonstration. We will discuss these telecommunication technologies newly introduced for the PLC mission.