2007.4.18 DECIGO Workshop DECIGO：衛星設計/検討の進め方 JAXA宇宙科学研究本部 船木一幸 1 Objective • DECIGO衛星本体につい ては、具体的な設計はほ とんど行われていない。 S/C 3 • DECIGO衛星の概念設 計を進めるにあたって、 エンジニアサイドが必要 とする項目を整理して、 サイエンス側へ情報提供 を求める。 S/C 1 S/C 2 基線長 1000km, フィネス 10 の腕共振器 直径 100cmの鏡 テストマス DECIGOの概念図 安東, 4th DECIGO Workshop, 2006 2 Outline • • • • • • DECIGOの仕様 Spacecraft Configuration L点/地球ドリフト軌道へ投入可能な重量 ミッションシーケンス システム構成・電力・Mass Budget 今後の作業方針 • 上記リストの中身が検討されていると良かったのですが、現状では、考えな くてはならない項目を並べただけです。。 • とても大胆な仮定に基づいて、推定している数値があります。どんどん間違 いを指摘してください。 3 DECIGOの仕様 全体 • 打ち上げ時期は、2024年頃（ミッションライフ３年程度） • H-IIA202を想定 • 衛星寸法：φ4m×9m • 質量：2,000kg程度（3機の子衛星と推進モジュールから構成される） • 軌道：地球ドリフト軌道（≒LISA）、または、太陽・地球系ラグランジュ点（L 点）ハロー軌道 • 消費電力：3kW程度（子衛星1機あたりで800W程度） ミッション部 • Fabry-Perot共振器型重力波望遠鏡 バス部 • 太陽電池パドル（各子機で>800W） • 姿勢制御系：IRU/RW/RCS統合制御系、および、μスラスタによるdrag-free 制御 • 推進系：2液式RCS（20N/1Nそれぞれ複数機, Isp=310s） • 通信/データ処理系 4 Spacecraft Configuration (1) f 4m f 5m 子機 7.5m 8m 15m 1.5m 3m H-IIAフェアリングサイズ 推進モジュール DECIGOの３つの子機と推進 モジュール 5 Spacecraft Configuration (2) ミッション系リソース把握のために必要 な検討 ミラー（100kg, f1m） • ミラーとミラークランプの構造と質量、設 置位置 • 熱および光シールドの必要性 • レーザーおよび電源の質量ならびに電 力 • その他、ミッション系の大規模構造物や 大電力（10W以上）が必要なものがあ れば、リストアップ 4m 1. 5m この他、 • 姿勢制御系/推進系に必要なリソース • 通信/データ処理系に必要なリソース がわかれば、大まかな衛星設計が可能 子機モジュールの１つ 6 L点/地球ドリフト軌道へ投入可能な重量 • H-IIA標準型を用いると、2,000kg程度の衛星を軌道投入可能 • 子機が３機とすると、各機700kg弱の20%程度が、各子機のサイエンスペ イロード • 電気推進の導入や軌道最適化で、ペイロード率はもう少し向上するが、 結構厳しいのが現状 太陽 地球 太陽・地球系のL点 地球ドリフト軌道（LISA） 7 想定するミッションシーケンス • H-IIAにて打ち上げ後、太陽・地球系L点ハロー軌道 （または地球ドリフト軌道）投入に100〜300日程度。 この間子機は連結したまま。 • 目標軌道（付近）へ投入後、３つの子機を分離 • ３つの子機の距離と姿勢を確立後、機器を徐々に立 ち上げて、ドラッグフリー制御と重力波の観測を開 始 • データはHigh Gainアンテナにより可視中（１日に５ 〜６時間程度）にダウンロード • 約3年間の観測を実現する 8 システム構成／電力・Mass Budget 各子機は次のようなシステム／電力／質量構成か？ ミッション系 ミラー レーザー電源 コントローラ/ドライバ バス系 電源 姿勢制御 通信 熱制御 データ処理 推進系 構造 各子機の質量 200kg 50kg 15kg 60kg 80kg 30kg 60kg 20kg 120kg 200kg 845kg 9 今後の作業方針 • ミッション系の情報（質量・電力・形状）をいただいた上で、今後1年を 目処に、DECIGOの概念設計（ミッションシーケンス、衛星コンフィグ レーション、各サブシステムの重量電力リソース見積）を行う • DECIGO-WGの工学系メンバー３〜４人をコアに、サイエンス、通信、 データ処理、構造、熱、電源、軌道計画、推進の各専門家の意見も 聞きながら進める • 姿勢系（formation flight + drag-free）の成立性が最大の課題だが、 ミッションに必要な重量リソースを整理することも重要 • 衛星設計の観点から、（H-IIA１機、フルペイロード打ち上げによる） DECIGOの成立性を判断して報告 10
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