Nanoracks CubeSat展開装置

Nanoracks CubeSat Deployer ( NRCSD ) は、国際宇宙ステーション(ISS)からCubeSat を軌道上に展開するための装置です。

2014年、国際宇宙ステーション（ISS）には、日本の実験モジュール（JEM）小型衛星軌道上展開装置（J-SSOD）とナノラックスキューブサット展開装置（NRCSD）という2つのキューブサット展開装置が搭載されました。J-SSODは、国際宇宙ステーション（ISS）から小型衛星を展開する初の装置です。NRCSDは、ISSから商業的に運用される初の小型衛星展開装置であり、展開の 各エアロックサイクル^{（説明が必要）}の能力を最大限に引き出します。

キューブサットは、ナノ衛星と呼ばれる研究用宇宙船のクラスに属します。基本的な立方体の形をした衛星は、各辺が 10 cm (3.9 インチ)、重量が 1.4 kg (3.1 ポンド) 未満、容積が約 1 L (0.22 英ガロン、0.26 米ガロン) ですが、長さが 10 cm の倍数のサイズで製造され、展開されるキューブサットもあります。

2014年現在、CubeSatを軌道^{[アップデート]}に乗せる方法の1つは、CubeSatを大型宇宙船に積み込み、貨物の一部として大型宇宙ステーションに輸送することです。この方法を実行すると、CubeSatを独立した人工衛星として軌道に投入するには、Nanoracks CubeSat Deployerなどの特別な装置が必要になります。NRCSDは、ISSのロボットアームの1つでつかまれる位置に配置され、その後、CubeSat DeployerがISSの外部に取り付けられた正しい位置に配置されるため、小型衛星を適切な軌道に放出することができます。

国際宇宙ステーションは、微小重力実験室としてだけでなく、低軌道サービスの発射台としても使用できるように設計されました。日本の宇宙機関（JAXA）のきぼうISSモジュールには、J-SSODと呼ばれる小型衛星展開システムが含まれています。^[1]

Nanoracks は、 NASAとの宇宙法協定に基づき、J-SSOD を使用して CubeSat を展開しました。CubeSat に対する市場の需要が高まっていることを受けて、Nanoracks は NASA と JAXA の両方の許可を得て、ISS 展開装置を自費で購入しました。Nanoracks は、1 回のエアロック サイクルで展開できる衛星の数が少ないことと、各エアロック サイクルの容量を最大化したいという要望から、J-SSOD から進化しました。J-SSOD は、1 回のエアロック サイクルで 6U しか打ち上げられませんでした。Nanoracks CubeSat 展開装置は、2 つのエアロック サイクルを使用し、それぞれに 8 つの展開装置を保持します。各展開装置は 6U を保持できるため、エアロック サイクルごとに合計 48U を使用できます。^{[2] [非一次ソースが必要]}

ISS から CubeSat を展開することには、多くの利点があります。ISS 訪問機のロジスティクス キャリアに搭載して車両を打ち上げると、打ち上げ時に受ける振動や負荷が軽減されます。さらに、保護材で梱包できるため、打ち上げ時に CubeSat が損傷する可能性が大幅に減ります。さらに、Planet Labsなどの地球観測衛星にとっては、ISS 軌道の約 400 km の低軌道が有利です。さらに、低軌道では衛星が自然に減衰するため、軌道上のデブリの蓄積が減ります。^{[引用が必要]}

日本実験モジュール小型衛星軌道上放出装置（J-SSOD）は、国際宇宙ステーションから小型衛星を放出する初めての装置です。この施設は、ISSから小型のCubeSat衛星を放出するための、日本実験モジュール（JEM）遠隔操作システム（RMS）用の独自の衛星設置ケースを提供します。^[3] J-SSODは、衛星設置ケース1つにつき最大3個の小型1ユニット（1U、10 x 10 x 10 cm）の小型CubeSatを合計6個収容しますが、最大55 x 55 x 35 cmまでの他のサイズも使用できます。梱包済みの各衛星設置ケースは、乗組員によってJEM居住区域内の多目的実験プラットフォーム（MPEP）に搭載されます。^[3]次に、MPEPプラットフォームはJEMエアロック内のJEMスライドテーブルに取り付けられ、JEMRMSおよび宇宙環境に移動します。 JEMRMSはMPEPとJ-SSODを掴んで所定の展開方向に誘導し、その後小型CubeSat衛星を投棄する。^[3]

MPEPはISS内外の作業のインターフェースとなるプラットフォームであり、このプラットフォーム上にJ-SSOD機構が搭載されている。2012年7月21日、JAXAは第33次長期滞在でこうのとり3号機（HTV-3）補給船をISSに打ち上げた。J-SSODはこの飛行で搭載されていたペイロードであり、2012年後半にロボットアームであるJEMRMS（JEM-Remote Manipulator System）に搭載されたJ-SSODによって放出される予定だった5機のCubeSatも搭載されていた。5機のCubeSatは、新たに設置されたJ-SSODを使用して、JAXAの星出彰彦宇宙飛行士によって2012年10月4日に正常に放出された。これは、J-SSODの最初の放出サービスであった。^[4]

2013年10月、ナノラックスは、ISSから日本のきぼうモジュールのエアロックを介して小型衛星（キューブサット/ナノサット）の展開を調整した最初の企業となった。この展開は、ナノラックスがJ-SSODを使用して行った。ナノラックスの最初の顧客は、ベトナムのハノイにあるFPTベトナム国立大学だった。同社のF-1キューブサットは、ハノイのFPTベトナム国立大学のFSpace研究所の若いエンジニアと学生によって開発された。F-1のミッションは、地球の低解像度の写真を撮影しながら、温度と磁気データを測定し、1か月間宇宙環境に「耐える」ことだった。^[5]

2013 年、Nanoracks は、JEM 小型衛星展開装置の代わりに使用する独自のハードウェアと CubeSat/SmallSat 展開装置を開発する許可を NASA に求めました。Nanoracksは、48U の衛星を展開できる大型展開装置を構築することで、米国の小型衛星業界にリーダーシップをもたらしました。Nanoracks は、国際宇宙ステーションに到達するための NASA と JAXA の承認を得るために、展開装置を設計、製造、テストしました。

ナノラックスのキューブサット展開装置は、2014年1月9日にオービタル・サイエンシズの シグナスCRSオーブ1ミッションで33機の小型衛星とともに打ち上げられました。^[6]

Quad-M, Inc. は、Cal Poly 規格に準拠した CubeSat Deployer を開発しました。これは、国際宇宙ステーションで使用するために Nanoracks の仕様に合わせて再設計および製造されました。Quad-M は、準拠した設計を確実にするために初期設計解析を実施しました。構造解析には、振動応答を評価するためのモーダル解析が含まれ、熱解析には、さまざまなドアコーティングオプションを評価するための計算と、初期過渡熱解析が含まれました。さらに、Quad-M は、ドアリリース、CSD/CubeSat 展開テスト、ランダム振動テスト、温度サイクルの開発テストを実施しました。^[7]

CubeSat の統合は、CSD を輸送コンテナから開梱し、CSD の背面からベース プレート アセンブリを取り外すことから始まります。次に、CubeSat を背面から挿入し、ドアにぴったりと収まるようにスライドさせます。その後、同じ手順で追加の CubeSat を背面から挿入します。次に、ベース プレート アセンブリを再度取り付けます。次に、4 つのジャック スクリューをプッシャー プレートで調整し、ロックします。次に、コンテインメント ボルトを取り外し、展開装置を出荷用に梱包します。

打ち上げロケット:オービタル・サイエンシズ シグナス (Orb-1)

打ち上げ日: 2014年1月9日^[8]

キューブサットの総数: 33

• プラネットラボ：鳩、群れ 1A (28)

目的:これら 28 機の 3U キューブサットは、キューブサットのみで構成された地球観測衛星群の構築に取り組んでいます。キューブサットには、各 Dove のさまざまなシステムに電力を供給するバッテリーが搭載されています。各衛星には、地球の高解像度画像を取得するための光学望遠鏡が搭載されています。各衛星は、取得した画像とシステム テレメトリを 120 Mbit/s のデータ レートでダウンリンクするために、X バンド システムを使用しています。^[9]

• ナノサティスファイ： ArduSat (1)

目的:この2Uキューブサットは、学生や宇宙愛好家が宇宙ベースのArduino実験を実行するためのプラットフォームを提供します。これは、2013年11月に打ち上げられたArduSat-1の後継機です^。[10]

• カウナス工科大学: LitSat-1 (1)

目的:衛星ペイロードを制御するフライトコンピュータに低コストのオープンソースハードウェアとソフトウェアを使用する。CubeSatにはVGAカメラ、GPS受信機、リニアトランスポンダー、AX-25パケット無線トランスポンダーが搭載されている。^[11]

• ビリニュス大学: LituanicaSAT-1 (1)

目的:リトアニア初の衛星の1つ（LitSat-1と合わせて）。このCubeSatには、低解像度VGAカメラ、GPS受信機、9k6 AX25 FSKテレメトリビーコン、UHF CWビーコン、150mW V/U FMモード音声リピーターが搭載されています。衛星はペイロードとセンサーデータの画像とリトアニア語3語を送信します。^[12]

• サザンスターズ： スカイキューブ（1）

目的:クラウドファンディングで調達されたこの1.3キログラムの1U衛星には、展開可能な太陽電池パネル、4台のカメラ、地球からのメッセージを受信して​​所定の時間に送信される通信アンテナが搭載されています。^[13]

• ペルー大学： UAPSat-1（1）

目的:この1Uキューブサットは、機体に搭載された太陽電池パネルを使用して発電します。ミニコンピュータ、無線送信機/受信機、電力制御モジュール、基本的な姿勢制御システムが搭載されています。衛星は、宇宙船の内外からテレメトリデータと温度センサーの測定値を送信します。^[14]

打ち上げロケット:オービタル・サイエンシズ シグナス (Orb-2)

発売日: 2014年7月13日

キューブサットの総数: 32

• プラネットラボ：鳩、群れ 1A (28)

目的:これら 28 機の 3U キューブサットは、キューブサットのみで構成された地球観測衛星群の構築に取り組んでいます。キューブサットには、各 Dove のさまざまなシステムに電力を供給するバッテリーが搭載されています。各衛星には、地球の高解像度画像を取得するための光学望遠鏡が搭載されています。各衛星は、取得した画像とシステム テレメトリを 120 Mbit/s のデータ レートでダウンリンクするために、X バンド システムを使用しています。^[15]

• NASAエイムズ研究センター/サンノゼ州立大学： TechEdSat -4（1）

目的:この衛星は、コマンド、発電と供給、他の2つの衛星ユニットとの通信などの基本的な衛星機能を提供するために、市販の既製部品を使用しています。CubeSatは、衛星が放出されるとすぐに展開される軌道まで飛行し、衛星のパッシブデオービットシステムを実証します。^[16]

• MIT リンカーン研究所: MicroMAS: 超小型マイクロ波大気衛星 (1)

目的：この衛星は9チャンネルの受動型マイクロ波放射計を搭載しており、将来の気象衛星用の高性能マルチバンドサウンダーなどの超小型宇宙船システムへの応用を目的とした宇宙での小型放射計技術を実証する。^[17]

• ギアサート(1)

目的：この衛星には、Globalstar通信衛星群に関する研究を行うためのGlobalstar通信端末が搭載されています。^[18]

• ラムダチーム:ラムダサット (1)

目的：宇宙船は、宇宙の放射線環境における衛星バスの技術実証とシステムの劣化の追跡を行う。また、この衛星は、世界中の船舶を追跡するための自動識別システム（AIS）と、宇宙でのグラフェンを観察する科学実験も搭載している。^[19]