JAXA研究開発部門

革新的衛星技術実証1号機 実証テーマ

キューブサットへのスラスタ搭載と高感度カメラへの挑戦

九州工業大学 大学院 工学研究院 先端機能システム工学研究系

趙 孟佑 教授

月への関心が高まる中、キューブサットによる月探査の実現に向けて研究を進めている九州工業大学の趙孟佑教授に、革新的衛星技術実証プログラムに応募された実証テーマの内容や目的について伺った。

- 趙先生の研究内容について教えてください。

私が専門としているのは、宇宙環境と宇宙システムの相互作用、特に宇宙空間での帯電・放電に関する研究です。宇宙に存在するプラズマが人工衛星などの宇宙機にどのような相互作用を及ぼすかを研究しています。 加えて、超小型衛星試験センター長として、超小型衛星の新たな利用や、民生部品を用いて構成品をモジュール化することで大量かつ簡単に人工衛星を作る技術、信頼性を向上するための最適な試験方法について研究しています。

- 応募された実証テーマの内容を教えてください。

今回はキューブサットに搭載可能な軽量でコンパクトなスラスタ(衛星の姿勢制御や軌道制御に使われる小型の推進器)と、暗いところでも撮影できる高感度カメラの実証を目的としています。
今回実証する2つの技術の内、スラスタはキューブサットが能動的な軌道制御を行う際に必要となる技術です。また、高感度カメラは夜間に撮影した画像を用いた新たな宇宙利用につながるものです。 超小型衛星の新しい可能性を拓くものとして、とても意義があると思っています。

- キューブサットに装着するスラスタは、どのようなものですか?

パルス・プラズマ・スラスタ(PPT)といって、固体燃料を使った電気式推進器です。電気で制御できて安全なため、キューブサットのスラスタとして本命視されています。 今回の実証では、PPTの姿勢制御や、軌道維持の機能を確認します。キューブサットの今後の商業利用を考えると、軌道の維持、地球大気に落下させるための軌道離脱、衝突回避、軌道面の変更、編隊飛行の維持、等々、強い需要が見込まれます。
月軌道では、磁場による姿勢制御ができません。そのため、月探査では、軌道維持や姿勢制御のためにスラスタが必要となります。地球周回軌道だけでなく、宇宙探査でも使える技術です。

- 高感度カメラではどのような撮影を計画されているのですか?

暗いところでも撮影できる機能を実証するため、地球の夜景や、オーロラ、地球の縁の超高層大気の3つを撮りたいと考えています。特に夜景については、これまでキューブサットできれいに撮れたためしがありません。 夜景を撮るにはレンズが小さすぎて、光の量が足りないからです。私たちも一度挑戦したのですが、ほとんど何も写っていない状態でした。
そこで今回搭載する高感度カメラでは、センサーの感度を高めました。ただし、これも普通に市販されているデバイスを使っています。安価なキューブサットにより夜間撮影ミッションが実現できる可能性があります。 将来の月探査の際にもこのカメラは非常に重要な役割を果たすと考えています。

- 本プログラムに応募された経緯について教えてください。

シンガポールの南洋理工大学と小型衛星の共同開発を進めている中で、本プログラムの募集を知りました。ちょうどISSから放出したキューブサットの運用中で、次は月ミッションをやりたいね、と相談していたところでしたので、 将来の月ミッション実現のためにも必要な技術を実証する良い機会になると思いました。また、同時に、PPTと高感度カメラが地球周回軌道のキューブサットの商業利用にも転用可能であると分かっていましたので、一石二鳥であるということで応募しました。
本衛星は、基本設計を南洋理工大学、姿勢制御系とカメラを九工大が担当しています。国をまたいで離れた場所でやりとりすることや、また安全基準に関する考え方のすり合わせなどには苦労しましたが、両者が協力してプロジェクトを進められたことにも意義を感じています。

- 今回の実証でどのような成果を期待していますか?

今回実証するパルス・プラズマ・スラスタと、高感度カメラの2つの技術は、キューブサットの商業利用を拡げるとともに、月や火星の観測・探査を行う際に必要となる技術です。 今回の実証で、スラスタが所定の性能を発揮し、また高感度カメラで夜景写真が撮れれば、キューブサットの新しい利用を開拓する、かなり画期的なことだと思います。

- 実証後の展望を教えてください。

今回の技術実証を、その後の事業化につなげていきたいと考えています。PPTや高感度カメラは個別のコンポーネントですが、日本ではMakeSat.comという超小型衛星コンポーネントの販売サイトが立ち上がっています。 製造・販売を担当する事業パートナーを見つけ、MakeSat.comを通じて世界に販売していきたいと思っています。
それと同時に、研究として、将来のキューブサットによる月探査につなげていきたいと考えています。まずは、月の砂が舞う現象(ルーナーホラゾングロー)を写真で撮りたい。この現象はアポロの宇宙飛行士によって発見されたのですが、 50年近く経ってもその原理は未だによくわかっていません。一説には砂の帯電現象であり、月の昼と夜との境界面で起こると言われています。それを確認するために、複数の衛星を月の軌道上に乗せて何度も観測したいと考えています。 また月の砂は磨耗が少なく縁がギザギザしているため、吸い込んだり付着したりすると人体や機械に悪影響を及ぼします。将来、月面基地をつくるときにも必ず問題となるので、そのための事前調査としても役立つはずです。

- 1号機の打上げに向けた意気込みと、今後のプログラムへの期待をお聞かせください。

JAXAにとって新しいプログラムですし、私たちにとっても技術レベルを上げる絶好の機会なので、しっかりとやり遂げたいと気持ちを引き締めているところです。
今後の期待としては、打上げの機会をもっと増やしていただけるとうれしいですね。たとえば、第1便は一般的な周回軌道、第2便は極軌道、第3便は月へ、というように、衛星の運用目的に応じた軌道への定期便があるといい。 イプシロンロケットは月に行く能力を十分に持っていると思うので、私としてはぜひ月への打上げに挑戦していただけたらと思っています。