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 RAX-2 建設中 | |
| ミッションタイプ | オーロラ研究 |
|---|---|
| オペレーター | SRIインターナショナル ミシガン大学 |
| コスパーID | 2011-061D |
| SATCAT番号 | 37853 |
| 宇宙船の特性 | |
| 宇宙船の種類 | 3Uキューブサット |
| ミッション開始 | |
| 発売日 | 2011年10月28日 09:48:02 UTC |
| ロケット | デルタ II 7920-10C |
| 発射場 | ヴァンデンバーグ SLC-2W |
| 請負業者 | ユナイテッド・ローンチ・アライアンス |
| ミッション終了 | |
| 最後の連絡 | 2013年4月10日 |
| 軌道パラメータ | |
| 参照システム | 地球中心 |
| 政権 | ローアース |
| 半長軸 | 6,964.69キロメートル（4,327.66マイル）[1] |
| 偏心 | 0.0203467 [1] |
| 近地点高度 | 451キロメートル（280マイル）[1] |
| 遠地点高度 | 735キロメートル（457マイル）[1] |
| 傾斜 | 101.71度[1] |
| 期間 | 96.41分[1] |
| エポック | 2015 年 1 月 24 日、22:19:36 UTC [1] |
RAX-2 (ラジオオーロラエクスプローラ2 ) は、SRIインターナショナルとミシガン大学工学部の学生とのコラボレーションにより構築されたキューブサット衛星です。これは、RAXミッションの2番目の宇宙船です。RAX-1ミッションは、太陽電池パネルの徐々に進行する劣化により最終的に電力が失われたため、約2か月の運用後に終了しました。RAXチームメンバーは、RAX-1から学んだ教訓を、バスパフォーマンスの向上と追加の運用モードを備えた、RAX-1 (2010年11月打ち上げ) と同じミッションコンセプトを実行する2番目の飛行ユニットであるRAX-2の設計に適用しました。科学測定は、FAIがオンデマンドで生成される高出力電離層ヒーターを使用したインタラクティブな実験を通じて強化されています。
RAX-2は2011年10月にデルタIIロケットでヴァンデンバーグ空軍基地から打ち上げられた。
宇宙船の設計
太陽電池パネルを除けば、RAX-1 と RAX-2 の設計はほぼ同一です。RAX-1 と RAX-2 は、標準的な 3U キューブサットで、物理的寸法は約 10 cm x 10 cm x 34 cm、重量は約 3 kg です。衛星は 3U キューブサット標準に準拠しており、Cal Poly P-POD から打ち上げることができます。Cal Poly P-POD は、Cal Poly San Luis Obispo のエンジニアが開発した特殊なコンテナおよび展開機構で、多くの打ち上げプロバイダーが二次ペイロードとして打ち上げ機に取り付けることができます。
デザイン戦略
RAX の一般的な設計戦略は、市販の (COTS) コンポーネントを利用して開発時間とコストを削減することでした。RAX のサブシステムのいくつかは、中心となる市販コンポーネントと、その周囲に構築されたサポート エレクトロニクス (電源、バス通信、スイッチなど) で構成されています。ただし、COTS ソリューションがミッション要件を満たさなかったため、サブシステムをゼロから設計する必要があったケースが数多くありました。これらのケースではチームに多大な時間と資金がかかりましたが、そのメリットは、将来のミシガン ミッション向けにカスタマイズ可能なシステムを構築するための社内専門知識の開発でした。具体的な設計の詳細については、以下のサブシステムのセクションを参照してください。
設計実装
RAX は 7 つのサブシステム、1 つのペイロード、合計 15 枚の回路基板、7 つのマイクロプロセッサ、および 2 つの FPGA に分かれています。サブシステム ボードは PC-104 標準に基づいて設計されており、各ボードは衛星のベースからペイロードまでの 104 ピン ヘッダーで別のボードに接続されます。そこから、電子スタックからペイロード レシーバーまで個別の相互接続が実行されます。アルミニウム レールがボードの各コーナーを貫通し、各ボードを所定の位置に固定するために上下にねじ付きスタンドオフがあります。衛星の 4 つの長辺はそれぞれ 8 つの太陽電池で覆われており、上部と下部のパネルは通信アンテナと GPS アンテナ用に開いています。[2]
RAX-2 は、重さ約 3 kg の 3 つの標準「CubeSat」モジュールを積み重ねたものです。フライト コンピュータはTexas Instruments MSP430ベースで、科学データの処理は 520 MHz PXA270で行われます。通信は、ダウンリンク速度 38.4 kbit/s のUHF トランシーバーと、ダウンリンク速度 115.2 kbit/s の科学データ用S バンドダウンリンク によって行われます。
ミッション概要
RAX-2 の主なミッション目的は、大気圏の最上部にある電離層における大規模なプラズマ構造を研究することです。これらのプラズマ構造は、沿磁力線不規則構造 (FAI) と呼ばれる乱流の一種で、全地球測位システム (GPS) などの通信信号やナビゲーション信号を歪める可能性があります。
FAI を研究するために、RAX ミッションはアラスカ州ポーカーフラッツの大型非干渉性散乱レーダー (PFISR として知られています) を使用します。PFISR は、宇宙に散乱されるプラズマ不安定性に強力な無線信号を送信します。その間、RAX 宇宙船は上空を周回し、搭載された受信機で散乱信号を記録します。これらの信号記録は搭載されたコンピューターで処理され、科学者が分析する地上局に送り返されます。この 1 年間の科学ミッションの目標は、FAI 形成に関する理解を深め、短期予測モデルを作成できるようにすることです。これは、宇宙船のオペレーターが、通信障害が予想される期間に合わせてミッション運用を計画するのに役立ちます。
RAX-2 は RAX-1 の伝統を継承し、科学的使命を継続します。これは、学生たちが経験から学び、新しい、より独創的な技術を直接実装したことを反映しています。RAX-2 は、停電を修復し、定期的に科学実験を行えるように開発されました。
打ち上げ
RAX-2は2011年10月28日に[3] NASAのNPP（ NPOESS準備プロジェクト）ミッションの二次ペイロードとして打ち上げられた。CubeSatの打ち上げは、 ELaNa -3プログラムの一環としてNASAがスポンサーとなった。[4] [5] [6] [7]ユナイテッド・ローンチ・アライアンスのデルタIIロケットで中央カリフォルニアのヴァンデンバーグ空軍基地から打ち上げられ、7920-10構成で飛行した。[8] CubeSatの分離は打ち上げから98分後に行われ、その後まもなくRAX-2からのビーコンが聞こえた。
これは、他の 5 つの CubeSat、 M-Cubed、AubieSat-1、DICE-1、DICE-2、Explorer-1を搭載したマルチペイロードミッションでした。
ミッションサイエンス
RAXミッションの目的は、軌道上の宇宙船との通信を妨害することが知られている異常現象である磁場沿面プラズマ不規則構造（FAI）の形成につながる微物理学を理解することです。RAXミッションは、高度の関数として約1mスケールのFAIの3D kスペクトル（空間フーリエ変換）を非常に高い角度分解能で遠隔測定し、特に不規則構造の磁場の配列を測定するように特別に設計されています。[9]
RAX ミッションでは、既存の地上レーダー ネットワークを使用して FAI から信号を散乱させ、RAX 宇宙船の受信機で測定します。宇宙船は、地上の狭ビーム非干渉散乱レーダー (ISR) で照射された FAI からのブラッグ散乱である「電波オーロラ」を測定します。このリモート センシング方法は、電波オーロラの強度がブラッグ波数で評価された不規則性 k スペクトルに比例するという強力な数学的関係に基づいています。[10]
地上から宇宙へのバイスタティックレーダー実験では、kスペクトルの分解能が非常に高いため、感知されたプラズマの体積は均質であり、受信信号には波の成長と減衰の正確な分析に重要な波動ベクトルの純粋な内容が含まれています。さらに、各実験には、不規則性の主な要因である対流電場Ecがタグ付けされ、実験中にISRによって（プラズマ密度と温度の高度プロファイルに加えて）測定されます。[11]
RAX ミッションは、駆動力と効果を効果的に同時に測定し、均一に分解されたプラズマの体積内でのプラズマプロセスを定量化するユニークな機会です。
科学的発見と独創的な実験研究
RAX-2 は、ナノ衛星レーダー受信機を使用して記録された、自然発生のオーロラ乱流の史上初の測定に成功した。3 月 8 日に記録された特徴的なレーダーエコーは、Radio Aurora Explorer (RAX) CubeSat で撮影された。RAX ナノ衛星は、過去 5 年間で最大の太陽フレアによって引き起こされた磁気嵐の直接の結果であるアラスカ州フェアバンクス上空の乱流を測定した。太陽駆動オーロラまたは「オーロラ」に関連する上層大気の領域である地球の高緯度電離層は、磁気嵐中に大きな電流が流れると非常に不安定になる。RAX は、従来の地上レーダーではアクセスできない軌道上の有利な地点からこのオーロラ乱流を測定するために、SRI とミシガン大学によって特別に設計された。[12]
「RAXレーダーエコーの発見は、小型衛星が教育ツールとしての役割を超えて、基礎的な宇宙天気研究のための高品質の測定を提供できることを説得力を持って証明した」と、国立科学財団の大気および地球宇宙科学部門の地球宇宙プログラムディレクター、テレーズ・モレット・ヨルゲンセン博士は述べた。[13]
参照
参考文献
- ^ abcdefg "RAX-2 衛星の詳細 2011-061D NORAD 37853". N2YO。 2015 年 1 月 24 日。2015 年1 月 25 日に取得。
- ^ 「宇宙船の設計」。ラジオオーロラエクスプローラー。ミシガン大学。2010年11月28日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2013年7月10日閲覧。
- ^ 「RAX-Radio Aurora Explorer Mission Science Operations」Rax.sri.com。2012年4月25日時点のオリジナルよりアーカイブ。2012年5月26日閲覧。
- ^ 「NASA - 使い捨てロケット状況報告書」 Nasa.gov。2012年4月5日時点のオリジナルよりアーカイブ。2012年5月26日閲覧。
- ^ 「NASA - ELaNa: ナノ衛星の教育打ち上げ」 Nasa.gov 2011-02-14。2023-06-15時点のオリジナルよりアーカイブ。2012-05-26閲覧。
- ^ 「RAX 1, 2」。Space.skyrocket.de 。 2012年5月26日閲覧。
- ^ 「NASA - ELaNa: ナノ衛星の教育打ち上げ」NASA . 2023年6月15日時点のオリジナルよりアーカイブ。
- ^ 「追跡ステーション | 全世界の打ち上げスケジュール」。Spaceflight Now 。 2012年5月26日閲覧。
- ^ 「Mission Science Operations」。ラジオオーロラエクスプローラー。SRIインターナショナル。2013年6月19日時点のオリジナルよりアーカイブ。2013年7月10日閲覧。
- ^ 「ミッション」。ラジオオーロラエクスプローラー。ミシガン大学。2012年6月24日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2013年7月10日閲覧。
- ^ 「RAX Home」。ラジオオーロラエクスプローラー。SRIインターナショナル。2013年6月19日時点のオリジナルよりアーカイブ。2013年7月10日閲覧。
- ^ 「オーロラ光：ナノ衛星レーダー受信機を使用したオーロラ乱流の史上初の測定」Science Daily 2012-03-22 . 2013-07-10閲覧。
- ^ 「SRIインターナショナルとミシガン大学の宇宙天気研究者が、ナノ衛星レーダー受信機を使用して初めてオーロラ乱流を測定」（プレスリリース）。SRIインターナショナル。2012年3月22日。2013年7月2日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2013年7月10日閲覧。