ガスパック
キューブサットミッション
ガスパック
完成したGASPACSキューブサット
ミッションタイプ技術デモンストレーション
オペレーターユタ州立大学ゲットアウェイスペシャルチーム
コスパーID1998-067TB
SATCAT番号51439
Webサイトhttps://www.usu.edu/physics/gas/projects/gaspacs
ミッション期間4ヶ月
宇宙船の特性
宇宙船の種類1Uキューブサット
打ち上げ質量1.17キログラム（2.6ポンド）
ミッション開始
発売日2021年12月21日 10:07 UTC
ロケットファルコン9 B1069.1、カーゴドラゴンC209-2
発射場ケネディ宇宙センター発射施設39A
請負業者米航空宇宙局（NASA）
展開元国際宇宙ステーション
展開日2022年1月26日 12:00 UTC ( 2022-01-26UTC12Z ) 
ミッション終了
最後の接触2022年5月21日 17:23 UTC
減衰日2022年5月22日[1] ( 2022-05-23 )
軌道パラメータ
参照システム地心軌道
政権低軌道
近点高度416キロメートル（258マイル）
遠点高度428キロメートル（266マイル）
傾斜51.6度
期間90.5分
ペイロード
実験的なエアロブーム
トランスポンダー
頻度437.365 MHz

GASPACS（Get Away Special Passive Attitude Control Satellite）[2]は、NASAが支援する1Uキューブサットで、ユタ州立大学Get Away Special （GAS）チームの学部生メンバーによって完全に開発されました。GASPACSの主なミッション目標は、1メートルの膨張式空力ブームを展開し、姿勢を受動的に安定させることでした。[3] [4] GASPACSは、学部生によって完全に開発された世界初のキューブサットであり、 Raspberry Pi Zeroをフライトコンピューターとして使用した世界初のキューブサットでもありました。 [5] [6] [7] [8]

概要

GASPACSは1Uキューブサットで、大きさは10センチメートル×10センチメートル×10センチメートル（3.9インチ）であった。[9] [10] GASPACSの主なミッションの目的は、1メートル（39インチ）の膨張式空力ブームを展開して写真を撮ることであった。[3]この特注の、この種のものとしては初めての「エアロブーム」は、USU GASチームの学部生メンバーによって設計された。[11 ] [ 4]エアロブームは、低軌道での受動的な姿勢制御、または磁気トルカーやリアクションホイールなどの他の能動的な姿勢制御形式を使用した宇宙船の重力勾配安定化の代替として設計された。[4] [12]エアロブームは矢の羽根と同様に機能した。地球の上層大気の空気分子がエアロブームに衝突し（抗力）、安定化トルクを発生させる。[13] [10] GASPACSの第二の目的は、エアロブームが受動的な姿勢制御を提供していることを確認するために姿勢の挙動を測定・分析することであった。[12]

GASPACSは、2014年にCubeSat打ち上げイニシアチブプログラムを通じてNASAに選定され、スポンサーとなりました。[14] CSLI契約はGASPACSに打ち上げサービスを提供しました。

国際宇宙ステーションから放出されたGASPACSの瞬間

GASPACSは2021年9月23日にナノラックス社に納品された。[15] 2021年12月21日、GASPACSはNASAのミッションELaNa 38の一環として、SpaceX CRS-24で国際宇宙ステーションに向けて打ち上げられた。[13] [16] [17] 1か月後の2022年1月26日、GASPACSは米国の宇宙飛行士ラジャ・チャリとトーマス・マーシュバーンによってナノラックス社のキューブサット展開装置を介してISSから展開された。[18] [19] [20]

NASAは、ISSから展開されたすべてのキューブサットに対し、展開後最低30分は起動とミッション開始を待つことを義務付けています。この必要な時間経過後、GASPACSは自律的に起動し、アンテナを展開しました。[9]展開から47分後、東京の地上局はGASPACSのビーコンの観測に初めて成功しました。[21] [22] [9]これらのビーコンには、 AX.25識別子と音声ビーコンが含まれていました。音声ビーコンは、衛星のN7GASコールサインをモールス信号で送信し、USUのスピリットソングである「ザ・スコッツマン」のデジタル版が続きました。[18] [23] [24]

国際宇宙ステーションから展開されてから18時間後、GASPACSはUSUキャンパスにあるミッションコントロール地上局の上空を通過し、衛星の膨張ブームの写真を送信し、主要なミッションの成功を確認しました。[6]展開後の数週間で、搭載加速度計からの姿勢データのいくつかのセクションがダウンリンクされ、エアロブーム機構の有効性が確認されました。[6]

GASPACS建設

GASPACSは以下のコンポーネントを利用して構築されました。[6]

ラズベリーパイゼロW

GASPACSは、ラズベリーパイをフライトコンピュータとして使用した世界初のキューブサットでした。[13] [6]ラズベリーパイは、チームが開発したPythonスクリプトを実行し、すべてのオンボードコンピューティングを実行する役割を担っていました。[25] [7]衛星の二次的なミッションは、ラズベリーパイのような安価な市販のマイクロコントローラの実現可能性をテストすることでした。[26] [27] [28]

Raspberry Pi カメラモジュール 2

Piカメラは、エアロブームの展開成功を確認するために使用されました。展開から18時間後、GASPACSはカメラが撮影した最初の写真を送信し、ブームの展開成功を確認しました。GASPACSはその後も数枚の写真を撮影しており、その多くには背景に地球が写っています。[29] [30]

カスタムインターフェースボード

USU GASチームは独自のカスタムプリント基板を設計した。この3層PCBには主要な電気部品がすべて搭載されていた。センサーには加速度計、磁力計、紫外線センサーなどがある。[6] PCBにはDF Robot Beetleも搭載されていた。[31]このBeetleはRaspberry Piが正常に動作していることを確認するためのウォッチドッグとして機能した。BeetleはPiを0.25Hzで監視し、放射線による誤動作を検知した。誤動作が発生した場合、Beetleは自動的にPiの電源をオフにし、その後再びオンにした。このプロセスは放射線による不調を正常に戻すように設計された。[32]インターフェースボードに搭載されたもう1つのコンポーネントは、AeroBoomを展開するために使用されるカスタムのバーンワイヤメカニズムだった。[33]

EnduroSatのコンポーネント

GASPACSは、バスにEnduroSatの多くのコンポーネントを組み込んでいました。EnduroSatの電力システムにはバッテリーが含まれており、太陽光パネル（太陽センサーと温度センサー付き）で充電されます。GASPACSには、通信用のEnduroSatトランシーバーとアンテナも搭載されており、1Uサイズの構造でした。[30] [6]

エアロブームペイロード

GASPACSのペイロードはエアロブームであった。[10]エアロブームは、2.2 psiaの空気で加圧されたポリフッ化ビニリデン樹脂の層で構成されていた。このチューブは編組グラスファイバーのスリーブで覆われていた。エアロブームの最外層は、フッ素化エチレンプロピレン樹脂のスリーブであった。[15]エアロブーム内の空気は宇宙空間の真空に達すると加圧され、エアロブームが展開されるまで、釣り糸で特別に設計されたエアロブームボックス内に保持されていた。[33]エアロブームを展開するために、GASPACSはニクロム焼却線回路に電流を流した。ニクロムが加熱され、釣り糸を燃やしてエアロブームを解放した。[33] [34]

ミッションステータス

北米航空宇宙防衛司令部はGASPACSをNORAD ID 51439に指定した。[35]

展開から3日後の2022年1月29日、GASPACSはYチャネルの電力喪失という大きな障害に直面しました。これにより、利用可能な電力が大幅に減少しました。GASPACSは永久充電サイクルに入り、残りの太陽電池パネルで約6時間充電した後、再起動に必要な電力に達しました。起動後、GASPACSは約1時間電源が入ったままになり、その後電力不足により停止し、このサイクルを繰り返しました。この継続的な電源サイクルにより、GASPACSが地球に送信できるデータ量が大幅に減少しました。[6]

2022年5月6日、Zチャネルの喪失が確認されました。これにより、GASPACSの利用可能な電力は再び大幅に減少しました。しかし、GASPACSは可能な限り電源投入を継続し、地上オペレーターはテレメトリデータ、写真データ、およびAX.25ビーコンのパケットを複数受信することができました。

衛星は2022年5月22日に軌道から外れた。[1]

参考文献

  1. ^ ab "GASPACS". N2YO.com . 2022年5月22日. 2022年5月25日閲覧。
  2. ^ ユタ州立大学. 「GASPACS CubeSat | プロジェクト | GAS | 物理学」. www.usu.edu . 2022年5月22日閲覧。
  3. ^ ab 「ELaNa 38 CubeSats: Small Satellites Making a Big Impact – Kennedy Space Center」. blogs.nasa.gov . 2021年12月17日. 2022年4月6日閲覧。
  4. ^ abc Zollinger, Jessica; Sojka, Jan (2015-05-12). 「CUBESATエアロブーム開発のための高高度ペイロード（HAPCAD）」ユタ州宇宙助成コンソーシアム.
  5. ^ 「世界初のRaspberry Pi搭載CubeSatが記録的な軌道を達成」Raspberry Pi . 2022年6月22日. 2022年6月26日閲覧。
  6. ^ abcdefgh SHS (2022年3月15日). 「世界初のRaspberry Pi搭載衛星」. SmartHomeScene . 2022年4月6日閲覧。
  7. ^ ab 「『ボーグキューブ』Raspberry Piが宇宙へ旅立つ」pocketmags.com . 2022年5月22日閲覧。
  8. ^ Stefanich, Logan (2022年6月5日). 「『信じられない！』USUの学部生が製作した衛星が宇宙ミッションを完了」www.ksl.com . 2022年6月7日閲覧。
  9. ^ abc 大学、ユタ州立大学 (2022年1月26日). 「ユタ州宇宙大学：GASチームの衛星がISSから正常に展開」. Utah State Today . 2022年4月8日閲覧。
  10. ^ abc 学生製作：USUの学生がNASA主催の小型衛星プロジェクトを完了、 2022年5月22日閲覧
  11. ^ Sojka, Jan; チーム、Get Away Special (2017年5月8日). 「HAPCAD、GASPACSエアロブーム展開用プロトタイプ」.ユタ州宇宙助成コンソーシアム.
  12. ^ ab "GASPACS". Gunter's Space Page . 2022年5月22日閲覧。
  13. ^ abc Stefanich, Logan (2021年12月23日). 「USUの学部生チームが衛星を宇宙に打ち上げた『可能性は無限大』」www.ksl.com . 2022年4月6日閲覧。
  14. ^ 「CUBESAT打ち上げイニシアチブ選定勧告」（PDF）。
  15. ^ユタ州立大学ab . 「GASPACS CubeSat | プロジェクト | GAS | 物理学」 www.usu.edu . 2022年4月6日閲覧。
  16. ^ 「CSLI – SpaceX Cargo Resupply Mission 24」。blogs.nasa.gov。2021年12月17日。 2022年5月21日閲覧。
  17. ^ 「世界中から来た14機の顧客ペイロードがISSに到達」Nanoracks . 2021年12月23日. 2022年5月21日閲覧。
  18. ^ ab 「USUの学生が製作した衛星が国際宇宙ステーションから打ち上げられる」KSLTV.com 2022年1月27日. 2022年4月6日閲覧。
  19. ^ Crabtree, Matt (2022年2月2日). 「USUの学部生チームが製作した衛星が宇宙に打ち上げられる」. The Herald Journal . 2022年4月8日閲覧。
  20. ^ Aggies in Space: USUのGet Away Special Satellite Deployed From the International Space Station、2022年5月22日閲覧
  21. ^ “SatNOGSネットワーク - 観測5364832”. network.satnogs.org . 2022年4月6日閲覧。
  22. ^ 「Raspberry Pi ZeroがCubeSatの宇宙ミッションを支援」Raspberry Pi . 2022年3月9日. 2022年4月6日閲覧。
  23. ^ 「USUの学生が製作した衛星が国際宇宙ステーションから展開し、地球を周回」UPRユタ・パブリック・ラジオ. 2022年1月31日. 2022年4月8日閲覧。
  24. ^ GASPACS CubeSat通信情報、USU「Get Away Special」、2022年3月18日、 2022年4月8日閲覧
  25. ^ CubeWorks、USU「Get Away Special」、2022年3月17日、 2022年4月8日閲覧。
  26. ^ Mojica Decena, Jonh (2018-04-12). 「衛星用COTSコンポーネントの放射線損傷閾値：OPAL CubeSat用Raspberry Pi Zero」学生研究シンポジウム.
  27. ^ Tung, Liam. 「この小型衛星ミッションを支えるのは、小さなRaspberry Pi Zeroだ」ZDNet . 2022年4月8日閲覧。
  28. ^ 「世界初のPi駆動衛星がミッションを完了 – Review Geek」www.reviewgeek.com。2022年6月23日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2022年6月26日閲覧。
  29. ^ 「USUの衛星、10年の開発を経て国際宇宙ステーションから展開」ABC4 Utah . 2022年4月16日. 2022年5月22日閲覧。
  30. ^ ab 「ユタ州立大学おめでとう」。EnduroSatによるCubeSat。2022年2月8日。 2022年5月22日閲覧。
  31. ^ 「世界初のRaspberry Pi搭載衛星がRaspberry Piの耐久性を証明 - DFRobot」www.dfrobot.com . 2022年6月26日閲覧。
  32. ^ “CubeWorks/watchdog at master · SmallSatGasTeam/CubeWorks”. GitHub . 2022年5月22日閲覧。
  33. ^ abc Gardiner, James (2015年5月4日). 「低軌道上のキューブサットにおける展開式放出機構としてのニッケルクロムワイヤーカッターの適性」
  34. ^ Bhattarai, Shankar; Go, Ji-Seong; Oh, Hyun-Ung (2021-07-16). 「バーンワイヤートリガーベースの保持・解放機構の機能検証のための実験用CanSatプラットフォーム」. Aerospace . 8 (7): 192. Bibcode :2021Aeros...8..192B. doi : 10.3390/aerospace8070192 . ISSN  2226-4310.
  35. ^ 「衛星GASPACSの技術詳細」N2YO.com - リアルタイム衛星追跡と予測。 2022年5月10日閲覧。
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