KOSEN衛星開発Development

KOSEN-1衛星は高知高専と群馬高専を中心とした 10高専（高知高専、群馬高専、徳山高専、岐阜高専、香川高専、米子高専、明石高専、新居浜高専、鹿児島高専、苫小牧高専）の学生・教員で共同開発する、2UサイズのCubeSatです。このCubeSatは、国立高専が打ち上げるものとしては初めての人工衛星となることから、高専連携技術実証衛星という位置付けでKOSEN-1という名称をつけました。
　本衛星は、JAXAの革新的衛星技術実証プログラムに採択されたもので、このプログラムは、「民間企業・大学等による超小型の人工衛星を活用した新たな知見の獲得・蓄積、将来ミッション・プロジェクトの創出、宇宙システムの基幹的部品や新規要素技術の軌道上実証実験などのための機会を提供」を目的としており、本衛星では革新的衛星技術実証として、①デュアルリアクションホイールによる超高精度姿勢制御の宇宙実証、②超小型Linuxマイコンボード Raspberry Pi CM1によるOBCの宇宙実証、③木星電波観測用アンテナ展開技術の宇宙実証、の３つの先進的な技術実証を目指しています。また、KOSEN-1では、科学ミッションとして衛星による木星電波観測により木星電波放射機構を解明することを目的としていることから、木星電波観測技術実証衛星「KOSEN-1」が、正式な名称となります。

　KOSEN-1衛星は、令和3年11月9日9時55分16秒に鹿児島にあるJAXAの内之浦宇宙空間観測所からイプシロンロケット５号機で打ち上げられました。
　KOSEN-1衛星の基本的な仕様については、打ち上げロケットとなるイプシロンロケット５号機の軌道をもとに、様々な検討を行った結果をまとめると表のようになります。

　　　　　　　　　　 　　

表　KOSEN-1衛星の基本仕様

項目	内容
投入軌道	太陽同期軌道 軌道高：560km 軌道傾斜角：97.6度 降交点通過時：日本時間9時30分 周回数　15回／日
打上日時	2021年11月9日9時55分16秒
打上ロケット	JAXAイプシロンロケット５号機
軌道寿命	約３年
運用期間	定常運用：１年、後期運用：２年
本体サイズ	100×100×227 mm
質量	2.6 kg
ミッション機器	①デュアルリアクションホイール（PWM制御） ②OnBoard Computer (OBC) （Raspberry Pi CM1 (Zero相当)） ③木星電波アンテナ展開機構（6.6m ダイポールアンテナ） ④木星電波受信機（Raspberry Pi CM1 + SDR） ⑤デュアル広角カメラシステム
通信系	【地上局との通信用】 ①送受信兼用アンテナ：モノポールアンテナ（435MHz帯） ②送受信機：TXE430MFMCW-302A-RU（西無線研究所） 送信　435MHz帯 CW :0.1W, AFSK :0.8W (1200bps), GMSK :0.8W (9600bps) 受信　435MHz帯  AFSK (1200bps)
構造系	主要構造部材：A7000 重心位置：2Uの直方体の幾何中心から半径20mm の球体内
姿勢制御系	３軸磁気トルカ デュアルリアクションホイール
動作温度範囲	衛星外面：-30℃〜+50℃ 衛星内部：-20℃〜+40℃ （搭載機器内部で局所的に高温または低温になることは許容）

KOSEN-1の運用状況について

　KOSEN-1衛星は、全国６箇所（高知高専、米子高専、新居浜高専、香川高専、群馬高専）に衛星地球局を設置し通信を行っています。中心となる高知高専では、校内の電気棟屋上に設置したアンテナシステムだけでなく、５kmほど離れた南国市ものづくりサポートセンターにもアンテナシステムを設置し、管制局としての機能を担っています。また、受信だけの局としては、苫小牧高専、岐阜高専、明石高専、徳山高専、鹿児島高専が参加しています。

　図１は、KOSEN-1衛星に搭載されているカメラで撮影した初めてのカラー画像を示しており、高知高専（南国市ものづくりサポートセンター）地球局からの管制コマンドにより、米子高専と新居浜高専の地球局で受信されたパケットデータを元に、画像ファイルに復元することに成功したものです。元々の画像の方向を回転させて北方向を上にしたものが図の画像であり、雲の間に関東平野や山梨の平野部、能登半島を確認することができます。
　図２は、KOSEN-1衛星に搭載されている２つのカメラによる10秒間隔の連続撮影（白黒）したもので、衛星がスピンをどの程度しているかの情報を得ることができました。

図１　 KOSEN-1衛星搭載カメラによる地球のカラー画像

図２　 KOSEN-1衛星搭載カメラの連続写真による衛星姿勢検知