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推力、相対航法、姿勢制御、クロスリンク機能を備えた編隊自律宇宙機（FASTRACまたはOSCAR 69 [ 4 ] ）は、テキサス大学オースティン校の学生によって開発および製造された一対のナノサテライト（それぞれSara-LilyとEmmaと名付けられている）である。このプロジェクトは、手頃な価格の宇宙技術の開発をリードすることを目標とする空軍研究所（AFRL）が後援するプログラムの一部である。FASTRACミッションは、編隊を組んで複数の衛星の運用を容易にする技術を具体的に調査する。これらの実現技術には、相対航法、クロスリンク通信、姿勢決定、および推力が含まれる。質量を軌道に投入するコストが高いため、宇宙機の総重量を小型化する強い取り組みがある。大型の単一衛星の代わりに衛星編隊を利用することで、単一点故障のリスクが軽減され、低コストのハードウェアの使用が可能になる。
2005 年 1 月、テキサス大学は、他の 12 の参加大学を含む助成金ベースの競争であるUniversity Nanosat-3 プログラムで優勝しました。 [ 5 ]優勝者として、FASTRAC は衛星を宇宙に打ち上げる機会を与えられました。学生主導のチームは、プロジェクトの競争部分で 10 万ドル、実装段階でさらに 10 万ドルを AFRL から受け取りました。FASTRAC は、軌道上でのリアルタイム相対ナビゲーション、単一の GPS アンテナを使用した軌道上でのリアルタイム姿勢決定、およびマイクロ放電プラズマスラスタを組み込んだ、学生が開発した最初の衛星ミッションです。
FASTRACは2010年11月19日にアラスカ州コディアックのコディアック発射場からミノタウロスIVロケットで打ち上げられた。[ 6 ]衛星同士の分離と相互リンク通信は正常に行われた。[ 7 ]
FASTRACは、米国空軍研究所の大学ナノサテライト計画の下で開発され、 2006年に宇宙実験審査委員会が発表した優先宇宙機実験リストで32位にランクインした。この宇宙機は、全地球測位システム（GPS）による相対航法とマイクロチャージスラスタの性能を実証することが期待されていた。
主要ミッションシーケンスは、6つの異なるフェーズで構成されています。
第1段階では、2機のナノサテライトは、アラスカ州コディアックにあるコディアック発射場（KLC）から、国防総省宇宙試験計画（DSTP）のSTP-S26ミッションで打ち上げられます。ミノタウロスIVロケットによって、高度650km、軌道傾斜角72度の低地球軌道に投入されます 。打ち上げ当初、2機のナノサテライトは重ね合わせた状態で搭載されます。ロケットが目標軌道に到達すると、打ち上げロケットから分離される前に、衛星はロケットから電力供給を受けます。
第3フェーズは、2機のナノサテライトがロケットから放出された時点で開始されます。このフェーズでは、30分間かけて衛星がチェックアウトと初期化プロセスを実行します。この期間の後、衛星は各衛星の状態を判断するのに役立つテレメトリ情報を含むビーコンメッセージの送信を開始します。このフェーズでは、地上局が衛星との最初の通信を確立し、搭載されているすべてのサブシステムが正しく動作していることを確認するためのチェックアウト手順を実行します。このチェックアウト手順は、地上局との通信の継続時間に応じて、数時間から数日かかることが予想されます。運用担当者が衛星の状態を確認したら、地上から衛星に分離命令が送られ、ミッションの第3フェーズが完了します。
衛星が正常に分離されると、第4フェーズの開始を示す主要ミッションが開始されます。まず、衛星は自律的に相互リンクを確立します。つまり、UHF / VHF帯域を介して相互に通信します。次に、衛星はこの相互リンクを介してGPSデータを交換して、軌道上でのリアルタイム相対航法ソリューションを計算します。[ 8 ]
第5フェーズでは、地上局からの指令によりマイクロ放電プラズマスラスタが起動されます。このスラスタは、推力ベクトルが反速度ベクトルから15度以内の円錐状の範囲内にある場合に自律的に作動します。スラスタの作動は、軌道上でのリアルタイム単一アンテナGPS姿勢決定ソリューションに依存します。このフェーズが終了すると、地上局からの指令によりFASTRAC 1のスラスタは停止されます。
ミッションの最終段階は、衛星の通信アーキテクチャが地上から再構成され、自動パケット報告システム（APRS）ネットワークと連携するようになると開始されます。これにより、衛星は世界中のアマチュア無線ユーザーが利用できるようになります。地上局が衛星との通信を完全に失うと、ミッションは終了し、衛星は受動的に軌道から離脱し、大気圏で燃え尽きます。FASTRACチームは、ミッション目標の達成には6か月かかると見積もっています。
FASTRAC衛星の構造は、2枚のチタン製アダプタープレート、アルミニウム6061 T-6製サイドパネル、インサート付きの6本の空洞外側柱、および6本の内側柱からなる六角形のアイソグリッド設計です。2機のナノ衛星の質量は、 すべての構成部品を含めて約127ポンドです。
通信アーキテクチャは、 PCSat2に搭載されたシステムに基づいています。FASTRACの実装は、2つの受信機、1つの送信機、ターミナルノードコントローラ（TNC）、送信機リレーボード、および受信機リレーボードで構成されています。FASTRAC 1「Sara Lily」では、Hamtronics製のR-100 VHF受信機2台とTA-451 UHF送信機1台が使用されています。FASTRAC 2「Emma」では、Hamtronics製のR-451 UHF受信機2台とTA-51 VHF送信機1台が使用されています。使用されているTNCは、Kantronics製のKPC-9612+です。送信機リレーボードと受信機リレーボードはどちらも社内で設計および製造されました。
コマンド＆データ処理（C&DH）システムは、サンタクララ大学が開発した4つの分散型AVRで構成されています。各AVRはAtmega 128マイクロコントローラを搭載し、衛星上の個々のサブシステム（COM、EPS、GPS、THRまたはIMUなど）を制御します。AVR同士はI2Cバスを介して通信します。
GPS位置・姿勢決定システムは、テキサス大学GPS研究室の学生研究者によって設計・構築されました。このシステムは、GPSコード測定値に加え、アンテナの信号対雑音比（SNR）と3軸磁力計の測定値を利用して、位置、速度、姿勢を推定します。各衛星には、冗長構成のORION GPS受信機、RFスイッチングおよびスプリッターハードウェアを備えた二重クロスストラップアンテナが搭載されます。
各衛星の電源システムは、8枚のソーラーパネル、VREGボックス、およびバッテリーボックスで構成されています。バッテリーボックスは黒色アルマイト処理されたアルミニウム製で、AFRLからチームに提供された三洋電機製のN4000-DRL D型電池10個を収納しています。ソーラーパネルとVREGボードはどちらも社内で設計・製造されました。各衛星では、VREGボードが3台のVICOR VI-J00電圧レギュレータから電力を分配し、ソーラーパネルから集めた電力でバッテリーを充電します。
FASTRAC衛星には2つの分離システムがあり、どちらもプラネタリー・システムズ・コーポレーション（PSC）が設計・製造したもので、打ち上げロケットから積み重ねられた状態の衛星を分離し、その後、軌道上で2つの衛星を分離するために使用されます。PSCライトバンド分離システムは、2つのバネ式リングと電動式リリース機構で構成されています。
マイクロ放電プラズマスラスタは、テキサス大学オースティン校で設計・製造されました。このスラスタは、不活性ガスをマイクロチャネルノズルを通して噴射・過熱し、マイクロニュートンレベルの推力を発生させます。CTD社製の特注複合タンクを使用しています。スラスタの動作は、GPS姿勢決定システムから得られる姿勢測定値を用いて、宇宙機のC&DHによって自動化されます。地上からスラスタの動作を有効にした後、2つのノズルのうち1つが反速度ベクトルの15度円錐内にある場合にのみ作動します。このスラスタサブシステムは、FASTRAC 1「サラ・リリー」にのみ搭載されています。
FASTRAC 2「エマ」では、スラスタの代わりに、マイクロエアロスペースソリューションズ社製の慣性計測装置（IMU）MASIMU01を使用して、2つの衛星間の距離を測定している。
FASTRAC衛星はアマチュア無線周波数でデータ（GPS、健康情報など）を送受信します。すべてのアマチュア無線オペレーターは、いずれかの衛星からデータをダウンリンクし、そのデータをFASTRACウェブサイトの無線オペレーターセクションにアップロードすることが推奨されています。Wayback Machineに2010年11月23日にアーカイブされました。[ 9 ]