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鵲橋2号中継衛星（中国語:鹊橋2号中继卫星、拼音: Quèqiáo èr hào zhōngjì wèixīng、直訳:「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、中国の月探査計画の第4段階を支援するために設計された通信中継および電波天文学衛星の2番目である。 [ 5 ] [ 6 ] [ 7 ]中国国家航天局（CNSA）は、月の裏側と月の南極からの通信を支援するために、2024年3月20日に鵲橋2号中継衛星月の周回楕円軌道に打ち上げた。 [ 8 ] [ 9 ] [ 10 ] [ 11 ]
国際月面研究ステーション（ILRS）の初期段階は、嫦娥7号と嫦娥8号探査機で構成され、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 ]鵲橋はこれまで月の裏側にある2つの探査機（嫦娥4号着陸機と玉兎2号ローバー）としか通信する必要がなかったが、将来のミッションでは作業負荷が増加し、ILRSプロジェクトのために最大10台のロボットが月面で稼働することになり、複雑で高度な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のハロー軌道に投入された。中国は鵲橋1号を支援・補完する別の中継衛星、鵲橋2号を計画していた。 [ 11 ] [ 14 ]当初は、鵲橋の改良版として中継衛星を設計し、嫦娥7号探査機とともに打ち上げる予定だった。計画の見直し後、[ 15 ]中国国家航天局の月探査・宇宙プロジェクトセンターは、これを別々に打ち上げることを決定した。[ 16 ]これにより、より大型の中継衛星を建造することが可能になり、早期に打ち上げ、2024年に月の裏側のアポロクレーターに向けて打ち上げられた嫦娥6号サンプルリターンミッションで使用することができた。[ 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、月の裏側との間で常時通信を中継するという独自の機能を提供できますが、地球・月L1およびL2のハロー軌道は本質的に不安定であり[ 17 ] 、約9日ごとに小さな軌道修正マヌーバのために80g （2.8オンス）の燃料を消費する必要があります。そのため、鵲橋2号では、より安定した性質を持つ月自体の周回凍結楕円軌道が選択されました。凍結楕円軌道は、近月点が地球から遠ざかる南極地域の上空にあるため、12時間の軌道の3分の2にあたる8時間、月との視覚的な接触を提供できます。[ 18 ]
鵲橋2号は月面から約200kmの位置に達すると、捕捉制動を行い、周期約10日の200×100,000kmの月周回軌道に入る。最終的に、鵲橋2号は赤道に対して62.4°傾斜した、周期24時間の200×16,000kmの大きな楕円軌道に入る。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、この軌道には入らず、代わりに119.25°の254×16941kmの逆行軌道に入った。[ 3 ]
鵲橋2号中継衛星および電波天文台は、中国宇宙技術研究院の子会社であるDFH Satellite社のCAST 2000バスをベースにしている。[ 20 ]総容量606 L（133 imp gal、160 US gal）のタンクに合計488 kg（1,076 lb）のヒドラジンと酸化剤を搭載し、離陸重量は約1,200 kg（2,600 lb）となる。3軸安定化衛星は、軌道修正マヌーバ用に推力20 Nのエンジンを8基、姿勢制御用に推力5 Nのエンジンを8基、推力1 Nのエンジンを4基搭載しており、0.03°の精度で姿勢制御が可能（衛星バスの標準バージョンの3倍の精度）である。回転可能な太陽電池翼が2枚あり、それぞれに2つの太陽電池アレイが備わっており、合計出力は1350W、動作電圧は30.5Vです。停電や日食の期間中は、135Ahの充電容量を持つ蓄電池が備えられています。製造会社は、鵲橋2号が少なくとも8～10年間は正常に動作すると想定しています。[ 21 ] [ 22 ]
最初の鵲橋衛星から採用された直径4.2m、アンテナ利得44dBiの放物面アンテナがバスの上部に恒久的に取り付けられており、衛星の姿勢制御によってアライメントが行われ、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、反射鏡のセグメントは打ち上げ時に一緒に折り畳まれます。ロケットの上段から分離し、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、高利得の4.2メートル（14フィート）展開式パラボラアンテナを使用してXバンドで行われ、これは深宇宙探査衛星に使用されるアンテナとしては最大である。[ 26 ]
大型パラボラアンテナは、月までの無線通信用に10個の同時使用可能なXバンドチャネルと、衛星までの無線通信用に10個のチャネルを提供するとともに、デシメートル波帯での通信も可能にする。反対方向には、ロボットからのテレメトリデータとペイロードデータは、無指向性アンテナを使用した場合50 kbit/s 、パラボラアンテナを使用した場合5 Mbit/sの速度で上方に送信される。信号はその後、衛星で復調および復号される。 [ 5 ]
K aバンドは、月面探査機と衛星自体の両方から、ペイロードデータを中国科学院の地上局に送信するために使用されます。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、および出力電力 55 W の進行波管アンプにより、データ転送速度は平均 100 Mbit/s です。使用されているアンテナは、ジンバルサスペンション内の直径 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たた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せるようになっています。[ 8 ] [ 22 ]
衛星のテレメトリと制御は通常Sバンドで行われ、K a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バンド無指向性アンテナが設置されている。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、衛星から地球へのテレメトリデータは4096ビット/秒の速度で送信される。これは初代鵲橋の2倍の速度である。位置は、テレメトリ信号の搬送波のドップラーシフトから衛星の距離と速度を計算するいわゆる統合Sバンド技術（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を組み合わせて決定される。[ 22 ]
システムは交互に冗長化されています。S バンド システムが故障した場合、テレメトリ信号と制御信号は Ka バンド経由でも送信できます。また、高温多湿の季節に地球の大気中の水滴によってKaバンド信号が強く減衰する場合は、ペイロード データを S バンド経由で送信することもできますが、データ転送速度は最大 6 Mbit/s に制限されます。衛星航法システムと同様に、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つの科学ペイロードが搭載されています。[ 27 ] [ 28 ]
鵲橋2号は、2024年3月20日00:31 UTCに文昌宇宙発射場から長征8号ロケットで打ち上げられ、[ 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支援した。[ 31 ] [ 32 ]改良された鵲橋2号は、2024年3月24日16:46 UTCに月周回軌道に入り、[ 33 ] 8～10年間運用される予定で、L2ハロー軌道ではなく、傾斜角62.4°の200 km × 16,000 kmの楕円凍結軌道を使用する。[ 19 ] [ 34 ] [ 35 ]
鵲橋2号の当初の任務は、嫦娥6号への通信中継支援を提供することでした。嫦娥6号が任務を完了した後、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した。将来的には、鵲橋2号は嫦娥7号および嫦娥8号と協力して国際月面研究基地を建設する予定です。[ 7 ]
鵲橋2号には、月面通信および航行衛星群の技術実証機として、より小型の深宇宙探査実験室通信衛星である天都1号と天都2号も搭載されている。打ち上げ後、2機の天都衛星は2024年3月24日17時43分（UTC）に月周回軌道投入を受け、月を周回する大きな楕円軌道に入った（両機は互いに結合し、2024年4月3日に月周回軌道上で分離した）。[ 36 ] [ 33 ]両機とも通信ペイロードを搭載しており、1機はレーザー受動型レトロリフレクターと宇宙空間ルーターを、もう1機は航行装置を搭載している。[ 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により、これらの衛星によって衛星対地上レーザー測距および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、CNSA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を成功裏に完了したと発表した。同衛星は、中間軌道修正、月近傍での制動、月周回軌道マヌーバを経て、4月2日に目標の楕円軌道に入った。地球と月探査機間の通信を促進することで、宇宙探査と国際協力に対する中国の取り組みを示すものとなった。[ 40 ]
2024年9月23日、独立天文学者のスコット・ティリーによって、衛星が実際には119.25°、1992×18679kmの 逆行軌道にあることが発見された。[ 3 ]
2 つの月面中継衛星の主な違いを比較したものを以下に示します。[ 1 ] [ 8 ] [ 9 ] [ 10 ] [ 11 ] [ 19 ] [ 41 ]