CubeSat

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ノルウェーのNCUBE2(1U)
ESTCube-1(1U)

CubeSat(キューブサット)は大学の研究室などが製作する数キログラム程度の小型人工衛星である。ピギーバック衛星として打ち上げられることを前提としており、打ち上げ費用を極力抑えることができる。2003年6月に世界初のCubeSatが打上げられた。

CubeSatの仕様は1999年にカリフォルニア・ポリテクニック州立大学英語版スタンフォード大学が開発した。10×10×10 cmサイズ(重量1.33kg以下)のものを1U、20×10×10 cmサイズのものを2U、30×10×10 cmサイズのものを3Uと呼ぶ。CubeSatは、P-POD(Poly-PicoSatellite Orbital Deployer)などの衛星放出機構によって放出される。P-PODは、3Uサイズなら1機、1Uサイズなら3機を放出できる。

なお、日本のH-IIAロケットではJ-POD(JAXA-Picosatellite Orbital Deployer)と呼ばれる放出機構(1UサイズのCubeSat4機を搭載可能)を使用している[1][2]

概要[編集]

世界中の多くの大学・企業・組織がCubeSatを開発している。CubeSatは極めて小型・軽量であり、複数のCubeSatをまとめて打ち上げることが出来るので、1UサイズのCubeSat1個あたり、65,000から80,000米ドル程度(2004年時点)の費用で打ち上げることができる。これは、一般の人工衛星の打ち上げ費用と比べると非常に安価であり、この打ち上げ費用の安さが世界中の多くの大学やその他の教育機関などで人工衛星の開発・打ち上げに参加することを可能にしている。

CubeSatはピギーバック衛星としてロケットで直接打ち上げるほかにも、無人宇宙補給機国際宇宙ステーションに搬入して、きぼうのロボットアームと小型衛星放出機構(J-SSOD)を使って軌道上に放出することもでき、初めての試みとして2012年7月に日本の3機[3]を含めた計5機のCubeSatがこうのとり3号機によってISSに運ばれ、同年10月4日と5日に軌道上に放出された。こうのとり4号機で運ばれた4機のCubeSatは、2013年11月19日に3機が放出され、翌20日にも残る1機が放出された。

CubeSatも数が増えてきたため、様々なタイプのものが考え出されるようになり、姿勢制御用の小型のホイールやコントロールドモーメントジャイロ(CMG)を搭載するものや、アマチュア無線帯に留まらず高速でデータ送信が可能なSバンドやXバンドなどの高周波帯の中継器とアンテナを搭載するもの、スペースデブリを増やさないよう膜やパラシュートを広げて落下を早めるように工夫したもの、推進系を搭載して移動能力を持たせたものなどが考案されている。また安価なCubeSatを軌道上に多数展開して高頻度に地上を撮影することで地球観測衛星の概念を覆そうとする商業用地球観測ネットワークの構築や、地球軌道を脱出させる構想もあり、CubeSatは急速に発展している。 2013年11月には2機のロケットで計47機ものCubeSatが打ち上げられ、その数を急速に増やしている。2013年12月には国際宇宙ステーションに33機のCubeSatが運ばれる予定で、その中には上記の商業用地球観測ネットワーク構築のためのFlock-1衛星(3U+サイズ)28機も含まれる[4]。打上げ実績は以下のCubeSatの一覧を参照のこと。

設計[編集]

カリフォルニア・ポリテクニック州立大学はCubeSatの設計標準を公開した。この作業は、航空宇宙工学分野の教授であるJordi Puig-Suariが指揮した。スタンフォード大学のBob Twiggs(現在はケンタッキー州のMorehead州立大学)がCubeSatのコミュニティ作りに貢献した。CubeSatの仕様は、NASAのMEPSI超小型衛星(nano-satellites)のようなナノ衛星の仕様は適用しておらず、CubeSatの方がさらに小さい。 標準的な10×10×10 cmサイズのCubeSatは、1U CubeSatと呼ばれている。CubeSatは軸方向だけに沿って大きくすることが出来る。これのようにして大きくしたものが、2U(20×10×10 cm)と3U(30×10×10 cm)CubeSatとなる。大きさが10×10 cm で決められているため、共通の放出機構P-POD(Poly-PicoSatellite Orbital Deployer)が利用できる。 なお、2013年時点で6UサイズのCubeSatの開発が報告されており、2014年には打ち上げが計画されている模様。これは3UサイズのCubeSatを横に2本並べたようなサイズとなり、従来のシンプルな考え方とは異なるものも増えてきている。また、CubeSatのパーツやキットをネット販売する店も多数出てきており、2013年11月にはアメリカの高校生もCubeSat「TJ3Sat」の打ち上げに成功した。

P-PODはロケットに取り付けられ、ロケット側からの信号を受信すると放出が行われる。P-PODは2006年以前の打上げの90%で使われていた。現在は改良型のP-POD Mk IIIが使われており、1UサイズのCubeSatであれば、3機を搭載できる。3UサイズのCubeSatは1U CubeSat 3機と同じ大きさのため、1機の搭載となる。 なお、その後、P-POD以外の放出機構も開発されるようになり、ISIS社が開発したISIPODや、トロント大(UTIAS SFL)のXPOD、NanoRacks社が開発したNanoRacks社の放出機構(ISSからの放出用で、1Uサイズなら一度に6機放出可能)[5]も使われるようになった。

PocketQube[編集]

PocketQubeは10cm角(1Uサイズなら1kg)を規格とするCubeSatよりもさらに小さな衛星で、5cm角の規格で作られるため、最小なら1U CubeSatの1/8サイズとなり、0.25kgの衛星となる。2013年11月、ドニエプルロケットで最初の4機が打ち上げられた。この中のWRENというはPocketQubeは超小型プラズマスラスター4基と、3軸のリアクションホイール、カラーカメラを搭載して試験を行うもので、小さいからといっても侮れないレベルの試験機となっている。PocketQubeもCubeSatのような各種サイズが設定されており、1P, 1.5P, 2.5Pのサイズがある[6][7]

CubeSatの一覧[編集]

ギャラリー[編集]

参照[編集]

関連項目[編集]

外部リンク[編集]