コロラド州学生宇宙天気実験
CSSWE
CSSWE（フォアグラウンド）とP-POD Deployerの統合前[ 1 ]
ミッションタイプ宇宙天気研究
オペレーターCU / LASP
コスパーID2012-048D
SATCAT番号38761
Webサイトlasp .colorado .edu /home /csswe /
ミッション期間3か月（計画）24か月以上（達成）
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2012 年 9 月 13 日、21:39:00  UTC ( 2012-09-13UTC21:39Z )
ロケットアトラス V 401 AV-033
発射場ヴァンデンバーグSLC-3E
請負業者ユナイテッド・ローンチ・アライアンス
入隊2012年10月4日
軌道パラメータ
参照システム地心説
政権低地
近地点高度472キロメートル（293マイル）
遠地点高度777キロメートル（483マイル）
傾斜64.6度
期間97.19分
エポック2012年9月14日[ 2 ]
楽器
REPTile - 相対論的電子・陽子望遠鏡を統合した小型実験

コロラド学生宇宙天気実験( CSSWE ) は、全米科学財団が後援した6番目のCubeSatミッションでした。[ 3 ] [ 4 ]この衛星は、コロラド大学ボルダー校 の学生が、大気宇宙物理学研究所の専門家のアドバイスを受けて製作しました。CSSWEミッションは、コロラド大学航空宇宙工学科学部と大気宇宙物理学研究所の共同プロジェクトでした。ミッションの主任研究者はXinlin Li教授、共同主任研究者はScott Palo教授とShri Kanekal博士です。プロジェクトのプロジェクトマネージャーはLauren Blum博士、システムエンジニアはDavid Gerhardt博士、機器科学者はQuintin Schiller博士です。[ 5 ]これは、コロラド内部放射線帯実験の前身となるミッションでした。[ 6 ]

CSSWEは、2012年9月13日にユナイテッド・ローンチ・アライアンスによってアトラスVロケットでELaNa -VIに搭載され、 NASAのCubeSat打ち上げイニシアチブ（CSLI）の一環として打ち上げられました。 [ 7 ] CSSWEチームは、その科学成果をNASAのコーディネート・データ分析ウェブサイト（CDAWeb）で一般にダウンロードできるように公開しました。

2014年12月22日現在、CSSWEは深刻なバッテリー劣化を示しており、これはおそらくバッテリーの設計仕様を数千サイクル超えた使用によるものと考えられます。その結果、CSSWEはデータの送受信に必要な電力を十分に保持できなくなりました。

ミッション目標

CSSWEのミッション目標は、地球近傍軌道（480 km x 780 km）から宇宙天気を研究することです。[ 8 ] 具体的には、CSSWEは同時進行するミッション（ヴァン・アレン・プローブ、BARREL、SAMPEXなど）と連携して、次の疑問に取り組んでいます。1）太陽フレアの位置、規模、頻度は、地球に到達する太陽​​高エネルギー粒子（SEP）のタイミング、持続時間、エネルギースペクトルとどのように関係しているか。2）地球の放射線帯の電子のスペクトルとダイナミクスはどのように進化しているか。[ 9 ]

科学機器

CSSWEの科学機器である相対論的電子・陽子望遠鏡統合小型実験装置（REPTile）は、搭載されている唯一の科学機器であり、ミッションの目的を達成しています。これは、ヴァン・アレン探査機に搭載されている高エネルギー粒子・組成・熱プラズマ（ECT）計測装置スイート[ 10 ]の一部である相対論的電子・陽子望遠鏡（REPT）機器[ 8 ]の縮小版です。REPTileは、0.58～3.8メガ電子ボルト（MeV）超の電子と8～40MeVの陽子を測定することでミッションの目的を達成しています。 [ 11 ] [ 12 ] [ 13 ] また、CubeSatには、地球の磁場に対する宇宙船と機器の向きに関する情報を提供する磁力計も搭載されています。

飛行前テスト

CSSWE は、LASP のすべての宇宙拠点資産と同じ厳格なテストを受けました。コンポーネントおよびサブシステム レベルのテストに加えて、宇宙船は多数のシステム レベルのテストを受けました。CSSWE は熱真空チャンバーテストに合格しました。このテストでは、実際の軌道上温度を予測する熱モデルを再現するために、宇宙船の温度を増減させ、宇宙船の 11 回の軌道サイクルを真空中でシミュレートしました。ミッションの最初の数時間は、LASP 地上局近くの台地からの打ち上げ (展開スイッチが解放され、自動コミッショニング フェーズが開始される) をシミュレートすることで再現されました。CSSWE は、初期コミッショニング フェーズを完了し、アンテナを展開し、LASP 地上局との接続を確立することで、このテストに合格しました。ヘルムホルツケージ テストや誤差楕円テストなどの軌道姿勢テストも実行されました。

打ち上げ

CSSWEは当初、2012年8月2日に国家偵察局36番ロケット（NROL-36 ）で打ち上げられる予定でした。しかし、ユナイテッド・ローンチ・アライアンスの公式声明によると、射程計器の不具合の解決に時間を割くため、打ち上げは3回延期されました。 [ 14 ]アトラスV 401は最終的に2012年9月13日にヴァンデンバーグ空軍基地のスペース・ローンチ・コンプレックス3 から打ち上げられました。[ 15 ] [ 16 ]

NROL-36に搭載された主要ペイロードは機密指定のNROペイロードであったため、宇宙船や軌道情報は提供されなかった。しかし、このロケットには二次ペイロードとして11機のCubeSatが搭載されていた。打ち上げロケットはCubeSatを65度の傾斜角を持つ480x780kmの軌道に投入した。CubeSatは、不要なヘリウムタンクに代わる尾部バルクヘッドキャリアを介して、セントール上段の端に取り付けられた8つのPPODディスペンサーで運ばれた。 [ 14 ] CubeSatのうち4機は、NASAの教育用ナノ衛星打ち上げ（ELaNa）プログラムの一環として打ち上げられた。CSSWE（コロラド大学ボルダー校）、CINEMA 1（カリフォルニア大学バークレー校他）、CXBN（モアヘッド州立大学）、CP5（カリフォルニア工科大学）。残りの7機は、Aeneas（南カリフォルニア大学が運営）、SMDC-ONE（アメリカ陸軍）が2機、STARE-A（ローレンス・リバモア国立研究所）、AeroCube-4（エアロスペース・コーポレーション）が3機であった。[ 17 ]

CSSWE が軌道上でどのように見えるかを芸術的に表現したもの。

軌道上での成功

探査機は、地上局との通信に巻尺をアンテナとして用います。CSSWEは、 PPODからの展開からほぼ2時間後、アマチュア無線技師のコールサインDK3WNによってテレメトリパケットのビーコン送信が初めて確認され、最初の大きなハードルを乗り越えました。探査機は科学コミッショニングを完了し、22日後の10月5日に完全な科学モードへのコマンド入力を受けました。3ヶ月間の科学データ取得後、2013年1月5日にミッションの完全成功を達成しました。CSSWEミッションは、バッテリーの劣化により2014年12月に終了しました。

最初の科学成果と最新の科学成果は、それぞれ2012年秋と2013年秋のアメリカ地球物理学連合（カリフォルニア州サンフランシスコ）で発表されました。 [ 18 ]そして、Geophysical Review Letters、 [ 19 ] [ 20 ] Journal of Geophysical Research、[ 21 ] Scienceなどの査読付きジャーナルに掲載されました。CSSWEは現在、2017年12月13日にNatureに掲載された論文を含む、24の査読付き科学または工学ジャーナル論文を出版しています。[ 22 ]

参考文献

  1. ^ Jonathan Brown、Riki Munakata (2008). 「Dnepr 2 Satellite Identification and the Mk.III P-POD」(PDF) . California Polytechnic State University . 2011年7月19日時点のオリジナル(PDF)からアーカイブ。 2010年7月30日閲覧。
  2. ^マクダウェル、ジョナサン。「衛星カタログ」。ジョナサンの宇宙ページ。 2013年12月20日閲覧。
  3. ^ 「NSF Award Details」 2015年7月23日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2013年3月21日閲覧。
  4. ^ 「コロラド大学プレスリリース」 。 2013年5月2日時点のオリジナルよりアーカイブ。2012年1月24日閲覧。
  5. ^ 「コロラド大学ボルダー校の小型衛星、8月14日にも打ち上げられる可能性」オリジナルより2015年1月12日アーカイブ。 2014年1月29日閲覧。
  6. ^ Li, Xinlin; Kohnert, Rick; Palo, Scott; Selesnick, Richard; Khoo, Lengying; Schiller, Quintin; Zhang, Kun; Cantilina, Jared; Bauch, Evan; Sims, Alan; Boyajian, Spencer; Valade, Trace; Buedel, Paris; Reynolds, Alexander; Johnson, Josephine (2022-08-09). 「地球磁気圏における相対論的電子測定の課題に取り組む2世代のCubeSatミッション（CSSWEとCIRBE）」 . Small Satellite Conference .
  7. ^ 「ULA NROL-36打ち上げハイライト」 。 2013年12月7日時点のオリジナルよりアーカイブ。2013年3月21日閲覧。
  8. ^ a b Li, X., S. Palo, R. Kohnert, L. Blum, D. Gerhardt, Q. Schiller, S. Califf (2013), 学生による小さなミッション達成 - 宇宙天気研究への大きな影響, Space Weather , 受理済み, DOI: 10.1002/swe.20025
  9. ^ Li, X., S. Palo, R. Kohnert (2011)、学生が全面的に設計した小型宇宙天気研究ミッション、 Space Weather、9、S04006、doi:10.1029/2011SW000668
  10. ^ Van Allen Probes Instrument Suitesアーカイブ2013-09-08 at the Wayback Machine
  11. ^ Blum, L. および Q. Schiller (2012)、「CubeSat プラットフォーム用高エネルギー粒子望遠鏡の特性評価とテスト」、AIAA/USU 小型衛星会議論文集、Frank J. Redd 学生奨学金コンペティション、SSC12-VIII-4
  12. ^ Schiller, Q. および A. Mahendrakumar (2010)、「REPTile: 地球近傍空間における相対論的粒子の測定を目的としたCubeSatミッション用の小型検出器」、AIAA/USU 小型衛星会議論文集、Frank J. Redd 学生奨学金コンペティション、SSC10-VIII-1
  13. ^ Li, X., S. Palo, R. Kohnert, D. Gerhardt, L. Blum, Q. Schiller, D. Turner, W. Tu, N. Sheiko、および CS Cooper (2012)、「コロラド学生宇宙天気実験：高度に傾斜した低地球軌道における高エネルギー粒子の差分フラックス測定」、D. Summers 他編『地球の放射線帯と内部磁気圏のダイナミクス』、Geophys. Monogr. Ser.、vol. 199、pp. 385–404、AGU、ワシントン DC、doi:10.1029/2012GM001313。
  14. ^ a b NASASpaceFlight.com Launch Summary Archived December 16, at the Wayback Machine
  15. ^ 「ULA Launch Press Release」 。 2013年12月7日時点のオリジナルよりアーカイブ。2013年3月21日閲覧。
  16. ^ 「NRO打ち上げプレスリリース」(PDF) 。 2013年2月15日時点のオリジナル(PDF)からアーカイブ。 2013年3月21日閲覧。
  17. ^ 「NROL-36 2012 CubeSatワークショッププレゼンテーション」(PDF) 。 2014年3月4日時点のオリジナル(PDF)からアーカイブ。 2013年3月21日閲覧。
  18. ^ RBSP 2012 AGU プレゼンテーションリスト
  19. ^ Blum, LW, Q. Schiller, X. Li, R. Millan, A. Halford, L. Woodger (2013), 「急速な高エネルギー電子降下を定量化するCubeSatと気球による新たな測定」, Geophys. Res. Lett., 40, 5833–5837, doi:10.1002/2013GL058546.
  20. ^ Schiller, Q., X. Li, L. Blum, W. Tu, DL Turner, JB Blake (2014), 外帯放射線帯における相対論的電子の非磁気嵐時における増強, Geophys. Res. Lett., 41, doi:10.1002/2013GL058485.
  21. ^ Li, X., et al. (2013), CSSWE CubeSatの最初の結果：2012年10月の磁気嵐中の地球近傍環境における相対論的電子の特性、J. Geophys. Res. Space Phys.、118、doi:10.1002/2013JA019342。
  22. ^ Xinlin Li、Richard Selesnick、Quintin Schiller、Kun Zhang、Hong Zhao、Daniel N. Baker、およびMichael A. Temerin (2017)、近地球空間におけるアルベド中性子崩壊による電子と中性子密度の測定、doi:10.1038/nature24642。

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