水野 貴秀

分散誤差100m以下のピンポイント着陸を行う月や惑星への科学観測ミッションでは,着陸システムとして高精度な水平方向速度の測定が必要不可欠である.本研究で開発している着陸レーダはC帯のマイクロ波パルスを使用して機体の対地高度及び速度を測定するセンサーである.本稿では反射パルスのドップラを測定する速度測定方式に対象の地形がどのように影響するかを述べ,航空機を用いて実施した試験について報告する.

MEMS技術を用いて2次元走査型LIDAR用のスキャナを開発した.赤色のレーザー光を用いて走査実験を行ったところ約5度走査することができた.

Miniature space GPS receivers have been developed by means of automobile-navigation technology. We expanded the frequency sweep range in order to cover large Doppler shift on orbit. The GPS receiver was modified to output pseudorange data with accurate time tag. We tested the performance in low earth orbits by means of a GPS simulator. The range error caused by the receiver is measured to be 1 meter. The position accuracy is estimated to be less than 17 meters (rms) in the low earth orbits. This GPS receiver was on-boarded on INDEX satellite, which launched in 2005. Cold start positioning was confirmed repeatedly to finish within 30 minutes on orbit. The orbit determination was performed to evaluate the random position error of GPS receiver by means of the residual error. The random error of GPS position is as large as 2 meter for PDDP=2 on orbit. These results on orbit are consistent with the simulation results in use of a GPS simulator.

This paper describes the on-orbit results and lessons learned of the small scientific satellite "INDEX" (REIMEI) for aurora observation and demonstration of advanced satellite technologies. REIMEI is a small satellite with 72kg mass, and is provided with three-axis attitude controlled capabilities for aurora observation. REIMEI was launched into a nearly sun synchronous polar orbit on Aug. 23^<rd>, 2005 (UT) from Baikonur, Kazakhstan by Dnepr rocket. REIMEI satellite functions satisfactorily on the orbit. Three axis control is achieved with accuracy of 0.05 deg. Multi-spectrum images of aurora are taken with 8Hz rate and 2 km spatial resolution to investigate the aurora physics. REIMEI is a small scientific satellite for aurora observation and advanced satellite technologies, and was launched into a nearly sun synchronous polar orbit on Aug. 23^<rd>, 2005 (UTC) from Baikonur, Kazakhstan by Dnepr rocket. REIMEI satellite functions satisfactorily on the orbit. The three-axis attitude control is achieved with accuracy of 0.05deg. REIMEI is performing the simultaneous observation of aurora images as well as particle measurements. REIMEI indicates that even a small satellite launched as a piggy-back can successfully perform the unique scientific mission purposes.

重量35gの民生用車載GPS(Global Positioning System)受信機を基に、宇宙用の超小型GPS受信機を開発し、これをJAXA宇宙科学研究所が開発して2005年8月に打ち上げられた小型科学衛星れいめいに搭載した。本稿では、車載用GPSからの改修内容、軌道上での性能を報告する。車載用GPS衛星は、そのままでは衛星軌道上では動作しない。これは、衛星軌道上でのドップラー周波数が最大50kHz程度あるからである。車載用GPS受信機の初期捕捉時の周波数掃引範囲を広げるために、車載GPSメーカーにソフトウェアの改修を依頼した。われわれの手で、GPSシミュレーターを用いた軌道上性能の評価試験を行い、(1)30分以内のコールドスタート測位、(2)測位精度15m(電離層効果ふくむ)の性能を地上にて確認した。このGPS受信機は、トータルドーズ20krad、プロトン照射ではSELフリー、軌道上SEU(Single Event Upset)予測頻度1週間あたり数回程度という放射線耐性を持っている。資料番号: AA0063223005レポート番号: JAXA-SP-06-015

比較的安価な小型月着陸実験機でピンポイントに月面の目標地点に着陸し，科学探査を行う小型ミッションを検討している．観測機器の重量制限，ミッション期間が最長で月の昼間に限定，月の表側のみに着陸可能など，制約は多い．しかし，単目的でも小回りの利く探査は，大型で高価な周回衛星や着陸機と相補的な役割を果たすことができ，さらに将来の惑星表面探査への技術ステップとしても重要性は高い．本研究では、小型月着陸機による探査構想とミッション候補の検討、搭載機器の可能性を検討した結果を報告する。

本研究では,宇宙探査機用2次元走査LIDAR(LIght Detection And Ranging)のためのMEMSミラーを用いた送信光学系について提案している.現在,ISAS/JAXAにて開発されている2次元走査LIDARでは,φ10°の走査範囲に離散的アレー状に受信視野(φ1.5mrad)が配置されている.送信システムは離散的に配置された受信視野に対して,共振駆動によって2軸方向に回転可能なMEMSミラーでPassive Q-SW YAGレーザのパルスを発射していくシステムとなっている.本報告では,共振駆動するMEMSミラーの位置の決定手法を提案し,500Hz程度で共振駆動するミラーを用いて0.5mrad以下の決定精度が得られることを実験的に確認した.

35gの車載用GPS受信機をベースに宇宙用の超小型のGPS受信機を開発した。衛星軌道では大きなドップラー周波数があるため、GPS受信機の捕捉周波数掃引範囲を広げる改修を行った。GPSシミュレータを用いて、コールドスタート機能は30分以内にできること、15m以下の測位精度があることを検証をした。このGPS受信機を小型衛星れいめいに搭載した。軌道上でのコールドスタート性能、測位精度などを評価した結果を紹介する。

LIDAR (LIght Detection And Ranging) is an important navigation sensor for the asteroid probe "HAYABUSA" to measure distance with an asteroid. Since it is carried in a planetary exploration spacecraft, the weight of LIDAR is very lightweight at 3.6kg. Furthermore, in order to realize landing missions, range finding ranges are 50km-50m. So the wide dynamic range is a big feature of this LIDAR system. The composition and basic performance of LIDAR are explained and this paper also reports the ranging data at the time of landing to asteroid ITOKAWA of the autumn of 2005.

将来の月及び惑星ミッションに備え,探査機の着陸誘導に用いる着陸レーダの開発を行っている.あらかじめ定めた地点へのピンポイント着陸を実現するためには,表面に対する水平方向速度の測定が不可欠であり,高度と速度を同時測定可能なCバンドのパルスレーダを検討している.本稿では,本レーダの概要や特色,月惑星表面からの反射パルスの性質等について述べるとともに,先に実施したBBM試作機のヘリコプタ飛行試験の結果を報告する.

宇宙科学研究所はロケット追跡用の新しい精密測定レーダ(新精測レーダ)を開発した。本レーダは、アンテナの大型化、信号処理系のデジタル化による性能改善等によって、従来システムよりも回線マージンを約10dB改善した。また一次レーダモードではパルス圧縮技法を導入して最大探知距離の大幅な拡大を図った。すでに衛星打上げ用M-V型ロケットをはじめとした追跡運用を行い、期待したとおりの成果を上げている。本稿では新精測レーダのシステム構成、性能、運用実績等を報告する。

本報告では、スミス・バーセル型自由電子レーザのための高輝度電子銃の設計、電子ビーム制御系の最適化、そして回折格子を装荷した平行平板型導波路の解析と設計について報告する。電子ビーム軌道シミュレーションコードE-GUNとTRACE-3Dにより、電子銃の設計、制御系の最適化を行った結果、実験により電子エネルギー700[keV]、電流値0.78[A]、回折格子中央位置で電子ビーム径2[mm]を得た。回折格子を装荷した平行平板型導波路の解析を行い、2次の高次モードで100[GHz]の発振を得るための回折格子を設計した。

MUSES-Cは、文部省宇宙科学研究所が2001年に小惑星NEREUSに向けて打ち上げ、サンプルを持ち帰る計画の深宇宙探査機である。このミッションでは、惑星間航行、小惑星への接近、着陸、離脱といった従来に無い誘導制御技術が必要となる。また、非可視での運用や地球から遠く離れた地点での着陸には、高度な自律制御が要求される。その実現のため、小型・軽量・低消費電力でかつ高機能な航法・姿勢センサが必要となっている。現在、スタートラッカ、ライダ、レーザレンジファインダ、ファンビームセンサの4つのセンサを開発しており、これらのセンサの概要と開発現状を紹介する。