鵝橋-2

鵝橋2

Queqiao 2 衛星のレンダリング
ミッションタイプ	通信中継 電波天文学
オペレーター	CNSA
コスパーID	2024-051A
SATCAT番号	59274
ミッション期間	予定: 8～10年 9ヶ月2日（進行中）
宇宙船の特性
バス	キャスト-2000 [1]
メーカー	DFHサテライトカンパニー株式会社
乾燥質量	1,200キログラム（2,600ポンド）
寸法	アンテナ：直径4.2メートル（14フィート）[1]
力	1350W [1]
ミッション開始
発売日	2024年3月20日 00:31:28 UTC [2]
ロケット	長征8 [2]
発射場	文昌LC-201 [2]
軌道パラメータ
参照システム	月中心の 凍結軌道
ペリセレネ高度	1,991.69 km (1,237.58 マイル) [3]
アポセレーネ高度	18,678.5 km (11,606.3 マイル) [3]
傾斜	119.249° [3]
期間	26.18時間[3]
月周回衛星
軌道投入	2024年3月24日 17:05 UTC [4]
楽器
グリッドベース高エネルギー中性原子イメージング装置 (GENA) 極端紫外線カメラ（EUC） 月周回VLBI実験（LOVEX）
中国の月探査計画 鵝橋衛星

鵲橋2号中継衛星（中国語：鹊桥二号中继卫星、ピンイン： Quèqiáo èr hào zhōngjì wèixīng、直訳すると「鵲橋2号中継衛星」）は、 2018年に打ち上げられた鵲橋1号に続き、中国月探査計画の第4フェーズをサポートするために設計された2番目の通信中継および電波天文衛星^{である[5] [6] [7]。}中国国家宇宙局（CNSA）は、2024年3月20日に鵲橋2号中継衛星を月の裏側と月の南極からの通信をサポートするために、月の周りの楕円凍結軌道に打ち上げた。 ^{[8] [9] [10] [11]}

鵲橋（チュウチュウ、「かささぎ橋」）という名前は、中国の故事『牛飼いと織女』に触発され、そこから来ています。^{[8] [7] [12]}

嫦娥7号と嫦娥8号の探査機で構成される国際月面研究ステーション（ILRS）の初期段階は、月の裏側にある南極エイトケン盆地の南端に2026年と2028年に建設される予定だった。^[13]これまでのところ、鵲橋は月の裏側にある2つの探査機（嫦娥4号着陸船と玉兔2号ローバー）と接続するだけで済んだが、将来のミッションではより多くの作業負荷がかかり、ILRSプロジェクトのために最大10台のロボットが月面で活動することになり、複雑で洗練された通信ネットワークが必要になる。^[14]

鵲橋中継衛星は2018年から地球-月L2ハロー軌道に投入された。中国は鵲橋1号をサポートし補完するために、鵲橋2号と呼ばれる別の中継衛星を計画していた。[ ₁₁ ] [ 14 ]^当初のアイデアは、中継衛星を鵲橋の改良版として設計し、嫦娥7号探査機と一緒に打ち上げることだった。プロジェクトの修正後、^[15] CNSAの月探査および宇宙プロジェクトセンターは、それを別々に打ち上げることを決定した。^[16]これにより、中継衛星の大型版を建造し、より早く打ち上げ、2024年に月の裏側にあるアポロクレーターに向けて打ち上げられる嫦娥6号サンプルリターンミッションで使用できるようになった。^[14]

初代鵲橋は、中国の深宇宙ネットワークの支援を受けて、月の裏側との間で絶え間なく通信を中継するという独自の機能を提供できるが、地球-月 L ₁および L _{2 を}周回するハロー軌道は本質的に不安定であり^[17]、衛星は約 9 日ごとに小さな軌道修正操作のために 80 g (2.8 オンス) の燃料を消費する必要がある。そのため、より安定した性質を持つ月自体の周りの凍結楕円軌道が鵲橋 2 号に選択された。凍結楕円軌道では、近日点が南極地域の地球から離れた側の上にあるため、12 時間の軌道の 3 分の 2 にあたる 8 時間、月を視認できる。^[18]

鵲橋2号は月面から約200kmの位置に到達すると、捕捉ブレーキングを行い、約10日間周期で200×100,000kmの月面駐機軌道に入る。最終的に、鵲橋2号は、赤道に対して62.4°傾斜した、周期24時間で200×16,000kmの大きな楕円凍結軌道に入る。衛星の想定寿命である10年間は​​、それ以上の軌道修正操作は必要ない。^[19]しかし、鵲橋2号はその軌道には入らず、代わりに119.25° 1992×18679kmの逆行軌道に入った。^[3]

鵲橋2号中継衛星および電波観測衛星は、中国宇宙科学院の子会社であるDFH衛星のCAST 2000バスをベースにしている。^[20]総容量606リットル（133英ガロン、160米ガロン）のタンクに合計488kg（1,076ポンド）のヒドラジンと酸化剤を搭載し、離陸重量は約1,200kg（2,600ポンド）となる。3軸安定化衛星には、軌道修正操作用にそれぞれ推力20Nのエンジンが8基、姿勢制御用にそれぞれ推力5Nのエンジンが8基と推力1Nのエンジンが4基搭載されており、 0.03°の精度で調整できる（衛星バスの標準バージョンの3倍）。回転可能な太陽電池パネル2枚、それぞれに2つの太陽電池アレイがあり、合計1350Wの出力を供給し、動作電圧は30.5Vです。停電または日食期間中は、135Ahの蓄電容量を持つ蓄電池を備えています。製造会社は、鵲橋2号が少なくとも8年から10年間は​​正常に動作すると想定しています。^{[21] [22]}

初代鵲橋から採用された直径4.2m、アンテナ利得44dBiのパラボラアンテナがバスの上部に恒久的に取り付けられており、調整は衛星の姿勢制御によって行われ、月面との無線通信に使用されます。^[5]衛星を打ち上げロケットのペイロードフェアリングに収容できるようにするため、反射鏡のセグメントは打ち上げ時に一緒に折りたたまれます。ロケットの上段から分離して太陽電池モジュールを展開した後、アンテナも月への遷移軌道の開始時に展開されます。 ^{[8] [23] [24] [21] [25] [1]}

月面との通信は、深宇宙探査衛星に使用される最大のアンテナである高利得4.2メートル（14フィート）の展開式パラボラアンテナを使用してXバンドで行われます。 ^[26]

大型パラボラアンテナは、月までの無線トラフィック用に10の同時使用可能なXバンドチャネルと、衛星までのトラフィック用に10のチャネルを提供し、デシメートル波範囲での通信も可能です。反対方向には、ロボットからのテレメトリとペイロードデータは、全方向性アンテナを使用する場合は50kbit /s 、パラボラアンテナを使用する場合は5Mbit/sの速度で上向きに送信できます。信号は衛星で復調され、デコードされます。 ^[5]

K _aバンドは、月面探査機と衛星本体の両方から中国科学院の地上局にペイロードデータを送信するのに使用されます。直交位相シフトキーイング、低密度パリティチェックコードによる暗号化、出力電力 55 W の進行波管増幅器により、データ転送速度は平均 100 Mbit/s です。使用されるアンテナは、ジンバルサスペンションに取り付けられた直径 0.6 m の小型パラボラアンテナで、衛星バスの天底側に折り畳み式アームで取り付けられており、大型パラボラアンテナの上に突き出ています。^{[8] [22]}

衛星の遠隔測定と制御は通常Sバンドで行われ、そのためにKバンドトランシーバーに加えて、小型パラボラアンテナの_焦点にSバンド全方向性アンテナがあります。地球から衛星へのコマンドのデータ伝送速度は2000ビット/秒で、遠隔測定データは衛星から地球に4096ビット/秒の速度で送信されます。これは最初のQueqiaoの2倍の速度です。位置は、いわゆる統合 Sバンドテクノロジー（USB）と、接続された電波望遠鏡が中国のVLBIネットワークを使用して正確な角度位置を決定する長基線干渉法の組み合わせを使用して決定されます。^[22]

システムは交互に冗長化されている。Sバンドシステムに障害が発生した場合、テレメトリ信号と制御信号はK _aバンド経由でも送信でき、K _aバンド信号が暑く雨の多い季節に地球の大気中の水滴によって大きく減衰する場合は、ペイロードデータもSバンド経由で送信できますが、データ転送速度は最大6 Mbit/sに制限されます。衛星ナビゲーションシステムと同様に、到着時間、つまり通信に関与するパートナー間の信号の通過時間測定を使用して、軌道上または月の表面上の位置を高精度で決定します。^[7]

宇宙船には3つの科学的なペイロードが搭載されている：^{[27] [28]}

• グリッドベース高エネルギー中性原子イメージャー（GENA）： 地球磁気圏、特に磁気圏尾部を観測するための中性原子の画像 粒子検出器。^{[27] [28]}
• 極端紫外線カメラ（EUC） [ ^{27] [28]}
• 月周回軌道VLBI実験：衛星が各軌道で月の北極上空に滞在する4時間の間に、4.2mアンテナを電波望遠鏡として使用することが目的です。衛星は、基線長40万kmの長距離干渉測定のために地上望遠鏡と組み合わせて使用​​されます。目的は、天の川銀河外の電波源の位置と構成を決定することだけでなく、中国の深宇宙ネットワーク、すなわち小惑星探査機天問2号などの宇宙船の位置を決定することです。電波望遠鏡として使用するために、ノイズ温度が50K未満で4つの選択可能な帯域幅（64、128、256、512MHz ）を備えた周波数範囲8〜9GHz用の冷却Xバンド受信機がアンテナに搭載されています。衛星と地上の電波望遠鏡の間の通過時間差を正確に決定し、電波源または宇宙船の位置を計算できるようにするため（衛星自体の位置は30mの精度で決定できます）、衛星には最大偏差が1秒あたり10 −12、1日あたり10 −14の原子時計が搭載されています。受信機と時計を合わせた質量は45 kg（99ポンド）で、平均消費電力は220 Wです。^{[27] [28]}

鵲橋2号は、2024年3月20日00:31 UTCに長征8号ロケットで文昌宇宙発射場から打ち上げられ、^{[29] [30]} 2024年の中国の嫦娥6号と、それぞれ2026年と2028年に予定されている将来の7号と8号の月探査ミッションをサポートする。^{[31] [32]アップグレードされた鵲橋2号は、2024年3月24日16:46} UTCに月周回軌道に入り、^[33] L ₂ハロー軌道の代わりに、傾斜角62.4°の200 km × 16,000 kmの楕円凍結軌道を使用して、8〜10年間運用されると予想されている。^{[34] [35]}

鵲橋2号の当初のミッションは、嫦娥6号への中継通信サポートを提供することです。嫦娥6号はミッションを完了した後、軌道を調整して嫦娥7号、嫦娥8号、およびその後の月探査ミッションにサービスを提供します。将来的には、鵲橋2号は嫦娥7号、嫦娥8号と協力して国際月面研究ステーションの建設にも取り組む予定です。^[7]

鵲橋2号はまた、鵲橋技術に基づく月面通信・航法衛星群の技術的妥当性を検証するために、天都1号と天都2号という2機の小型深宇宙探査研究所通信衛星を搭載している。打ち上げ後、2機の衛星は2024年3月24日17時43分UTCに月周回軌道に投入され、月を周回する大きな楕円軌道に入った（両衛星は2024年4月3日に月周回軌道上で互いに結合し、分離した）。^{[36] [33]}両衛星には通信ペイロードが搭載されており、最初の衛星にはレーザーパッシブ反射鏡と宇宙空間ルーターが搭載され、もう1つには航法装置が搭載されている。^[37]月を周回する大きな楕円軌道では、高精度月軌道決定技術を介して、これらの衛星によって衛星対地上レーザー測距と衛星間マイクロ波測距が行われる予定である。^{[38] [7] [39]}

2024年4月12日、中国国家宇宙局は、鵲橋2号が月の裏側にある嫦娥4号と地上にある嫦娥6号探査機との軌道上通信試験に成功したと発表した。衛星は、途中で軌道修正、月の近くでのブレーキング、月の周りの軌道操作を経て、4月2日に目標の楕円軌道に入った。これは地球と月探査機間の通信を容易にし、中国の宇宙探査と国際協力への取り組みを示すものである。^[40]

2024年9月23日、独立天文学者スコット・ティリーは、衛星が119.25° 1992 × 18679 kmの逆行軌道にあることを発見した。^[3]

2つの月中継衛星の主な違いを比較すると次のようになります。^{[1] [8] [9] [10] [11] [19] [41]}

• 鵝橋-1
• 嫦娥6号
• 千帆