小型X線太陽分光計キューブサット
 MinXSS宇宙船の太陽に面した側。2枚のヒンジ付き太陽電池パネルは展開状態です。科学機器の開口部は上部付近に見えます。巻尺型アンテナは写真の上端を超えて伸びています。宇宙船の最終統合後に撮影された画像です。 | |
| ミッションタイプ | 太陽物理学、宇宙天気、近宇宙研究 |
|---|---|
| オペレーター | CU / LASP |
| コスパーID | 1998-067HU |
| SATCAT番号 | 41474U |
| Webサイト | lasp |
| ミッション期間 | 飛行モデル1: 6か月（計画）、11.66か月（実績）飛行モデル2: 5年（計画）、10年（実績） |
| 宇宙船の特性 | |
| 宇宙船の種類 | 3Uキューブサット |
| メーカー | CU / LASP |
| 打ち上げ質量 | 3.5163キログラム |
| 乾燥質量 | 3.5163キログラム |
| 力 | 消費電力: 8.0 W (サイエンスモード) 5.3 W (セーフモード) 2.8 W (フェニックスモード)最大発電量: 19 W |
| ミッション開始 | |
| 発売日 | 2015年12月6日 08:44:57 UTC ( 2015-12-06UTC08:44:57Z ) |
| ロケット | アトラス V 401 |
| 発射場 | ケネディ宇宙センター |
| 請負業者 | ユナイテッド・ローンチ・アライアンス |
| 入隊 | 2016年5月16日 |
| ミッション終了 | |
| 最後の接触 | 2017年5月6日 02:37:26 UTC |
| 減衰日 | 2017年5月6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 | 402キロメートル（250マイル） |
| 遠地点高度 | 402キロメートル（250マイル） |
| 傾斜 | 51.65度 |
| 期間 | 92.69分 |
| エポック | 2016年7月4日[ 1 ] |
| 楽器 | |
| 改造されたAmptek X123シリコンドリフト検出器太陽位置センサー（SPS）、X線光度計（XP） | |
小型X線太陽分光計（MinXSS）キューブサットは、科学ミッションを担って初めて打ち上げられたアメリカ航空宇宙局科学ミッション局キューブサットである。 [ 2 ]このキューブサットは、コロラド大学ボルダー校の学生が中心となり、同校の航空宇宙工学科学科や大気宇宙物理学研究所、サウスウエスト研究所、NASAゴダード宇宙飛行センター、国立大気研究センターの高高度観測所の教授、科学者、エンジニアによる専門的な指導と協力を得て設計、構築、運用された。このミッションの主任研究者はトーマス・N・ウッズ博士で、共同研究者はアミール・カスピ博士、フィル・チャンバーリン博士、アンドリュー・ジョーンズ博士、リック・コーナート、シンリン・リー教授、スコット・パロ教授、スタンレー・ソロモン博士である。学生リーダー (プロジェクト マネージャー、システム エンジニア) は James Paul Mason 博士で、彼はその後 MinXSS の 2 番目の飛行モデルの共同研究者になりました。
MinXSSは、Orbital ATK Cygnus CRS OA-4貨物補給ミッションの一環として、 2015年12月6日に国際宇宙ステーションに向けて打ち上げられた。 [ 3 ]打ち上げ機は、ユナイテッド・ローンチ・アライアンス社のアトラスVロケットの401構成であった。CubeSatの相乗りは、NASA ELaNa -IXの一環として組織された。国際宇宙ステーションからの展開は、2016年5月16日にNanoRacks社のCubeSat展開装置によって達成された。 [ 4 ]宇宙船のビーコンは、その後まもなく世界中のアマチュア無線家によって受信された。 [ 5 ] [ 6 ]宇宙船の運用開始は2016年6月14日に完了し[ 7 ]、それ以来、太陽フレアの観測がほぼ継続的に行われている。[ 8 ]大気抵抗が高度とともに指数関数的に増加するため、ミッションの最終週には高度が急速に低下した。 MinXSSからの最後の交信は、2017年5月6日2時37分26秒（UTC）に、オーストラリアのアマチュア無線技師から行われた。当時、宇宙船の一部の温度はすでに100℃を超えていた。（300℃を超える温度が観測されたことは、太陽電池パネルが切断されたことを示しており、この交信は崩壊の直前であったことを示唆している。）[ 9 ]ミッション全体にわたる科学データは公開されている。[ 10 ]
ミッション目標
MinXSSミッションは、約0.5 keV（25 Å）から30 keV（0.4 Å）までの太陽軟X線スペクトルを、約0.15 keVのFWHMスペクトル分解能で測定することです。太陽電磁スペクトルのこの部分は、太陽フレアによる最大の増強が起こると予想されている場所です。[ 11 ]また、地球の電離層の化学にも重要な影響を与えます。それにもかかわらず、これまでの測定は、低解像度の広帯域か、高解像度だが非常に狭い帯域通過でした（下の図を参照）。[ 12 ] [ 13 ]比較的最近開発された小型シリコンドリフト検出器により、MinXSSによる測定が可能になりました。MinXSSデータは、特に活動領域や太陽フレアにおける太陽コロナを調査する手段となり、地球の上層大気、とりわけ電離層、熱圏、中間圏のモデルへの入力として使用されます。
MinXSSは、ブルーキャニオン・テクノロジーズ社製のXACT姿勢決定・制御システム（ADCS）の初飛行でもあります。XACTは、キューブサット向けに市販されている数少ない3軸ADCSの一つであり、仕様を上回る性能を発揮しています。[ 14 ]これは、宇宙船にとって重要な技術が小型化され、商用化されたことを示しています。
科学機器
MinXSSに搭載されている主要な科学機器は、改造されたAmptek X123シリコンドリフト検出器です。この機器は宇宙環境に適合するように改造されました。[ 13 ]具体的には、電子基板の最も高温になる部品に熱伝達パッドを配置し、熱伝導のための伝導性熱経路を確保しました。大気中では電子機器は対流冷却できますが、真空中での動作には伝導による冷却が必要であり、そのため伝導経路の改良が必要です。さらに、光子飽和の可能性を低減し、視野を±4度に制限するために、検出器の前面にタングステン製の小さな開口部が取り付けられました。最後に、検出器に到達する光電子の数を減らすために、検出器の前にベリリウムフィルターが追加されました。
二次科学機器として、X線光度計（XP）と太陽位置センサー（SPS）の2つがあります。XPは、X123の前にある2つのベリリウムフィルターの合計とほぼ同じ厚さのベリリウムフィルターを前面に備えた単一のフォトダイオードです。XPの目的は、X123の軌道上相互較正を提供することです。つまり、X123のスペクトルの合計は、XPの測定値とほぼ等しくなるはずです。SPSは、2.4秒角の精度を持つ高精度太陽センサーで、可視光を観測する平面4素子ダイオードで構成されており、軸外信号減衰を補正して、X123とXPの光軸に対する太陽の位置に関する詳細な情報を提供することを目的とします。
すべての機器は、米国国立標準技術研究所のシンクロトロン紫外線放射施設（SURF III）で校正されました。[ 12 ] [ 15 ]
飛行前テスト
CubeSat は大型宇宙船ミッションに比べて要求が緩いにもかかわらず、MinXSS は航空宇宙産業の標準とされるものと同じ厳格なテストを受けた。X123 主要科学機器は 2 回の観測ロケット飛行で完全に飛行資格が取得された。[ 12 ] [ 16 ]ベンチでのサブシステムレベルおよびシステムレベルのテスト (室温の空気中) に加えて、システムは熱真空チャンバーサイクルテスト、熱バランステスト、振動テスト、エンドツーエンドの通信テストも受けた。[ 13 ]ミッションシミュレーションは熱真空サイクル中およびベンチで、現実的な軌道日射量と日食期間で自動的に電源が切り替えられる太陽電池アレイシミュレータを使用して実行された。これにより、宇宙船が軌道上で電力がプラスになることが保証された。
コミュニケーション
宇宙船は巻尺型アンテナとAstroDev Li-1無線機を搭載しています。宇宙船は定期的にビーコンを発信し、その信号はアマチュア無線の機器で受信できます。通信仕様は以下の通りです。 [ 17 ]
アマチュア無線家が記録したビーコンは、MinXSSチーム（KISS形式）に送信され、全体的なデータ収集に貢献することができます。[ 17 ]
軌道上での成功
展開された宇宙船にとって最初の重大なハードルは、地上との通信を確立することです。これは、コロラド州ボルダーの MinXSS 地上局への最初の通過で達成されました。[ 18 ]科学ミッションであるミッションの成功は、有用な科学的測定の受信によって決まります。MinXSS のファーストライトについては、コロラド州ボルダーで開催されたアメリカ天文学会の第 47 回太陽物理学部門会議で記者会見とポスター発表が行われました。 [ 19 ] [ 20 ] [ 21 ] MinXSS ミッションの最初の数週間で、 40 回を超えるGOES C クラスと 7 つのM クラスの太陽フレアが発生し、それらの観測結果は分析のために地上にダウンリンクされました。それらの分析の結果は、今後発表されるいくつかの査読付き論文の主題となります。また、MinXSS は、ブルーキャニオンテクノロジーズ XACT 3 軸姿勢決定および制御システム (ADCS) の初飛行でした。仕様では11秒角の指向精度であったのに対し、8秒角（1シグマ）の指向精度を達成し、優れた性能を継続的に発揮した。 [ 14 ]
後続ミッション（MinXSS-2）
2機目のMinXSS宇宙船は最初のMinXSS宇宙船と並行して建造されました。MinXSS-2は、以下の点を除いてMinXSS-1と同一です。
- （１）X線分光計の改良版であるAmptek X123-FastSDDとMinXSS-1のX123-SDDの比較
- （２）MinXSS-1で使用されたプレリリースバージョンではなく、現在市販されているハードウェアを使用したBCT XACTのアップグレードバージョン。
- （３）飛行中の「ハードリセット」電源サイクル用の回路の追加
- （４）MinXSS-1で使用されたLi-1無線機ではなく、AstroDev Lithium-2無線機を使用すること。
- （５）マイナーソフトウェアアップデート。
MinXSS-2は、 Spaceflight Industries社のSSO-A SmallSat Expressミッション[ 22 ]からSpaceX社のFalcon 9 [ 23 ]を使用して放出される予定です。打ち上げは2018年12月3日に行われ、MinXSS2は軌道上に放出されました。MinXSS-2の軌道は、高度約575km、 LTDN午前10時30分を周回する極軌道で、太陽同期軌道です。ミッション寿命は推定4年です。
MinXSS-2は、2016年の太陽物理学技術および科学機器開発（H-TIDeS）プログラムの下で、NASAによって2年間の資金提供を受けるために選ばれました。[ 24 ] MinXSS-2では、海軍研究所からの科学的関与も加わり、ハリー・ウォーレン博士が共同研究者として加わりました。
受賞歴
MinXSSは、ユタ州ローガンで開催された第30回AIAA/USU小型衛星会議において、2016年のAIAA小型衛星ミッション・オブ・ザ・イヤーに選ばれました。[ 25 ] [ 26 ]
プロジェクトアーキテクチャ
MinXSSプロジェクトは、コロラド学生宇宙天気実験CubeSatをモデルに構築されました。このCubeSatは、コロラド大学ボルダー校の航空宇宙工学科学科でジョセフ・R・タナー氏が主導する大学院プロジェクトコースの基盤となりました。同学科の学生は、修士論文を完成させるか、大学院プロジェクトコースを2学期受講するかを選択できます。通常、各同時プロジェクトには10～20人の学生が関わります。CSSWEとMinXSSは、大気宇宙物理学研究所の専門家の力を大きく活用しました。2018年3月8日現在、40人の大学院生、5人の学部生、2人の高校生がこのプロジェクトに取り組んできました。約40人の専門家が、設計レビューでのフィードバックの提供からフライトソフトウェアの作成まで、さまざまなレベルの関与で貢献しています。
参考文献
- ^ Celestrak NORAD CubeSat TLE
- ^ 「キューブサットで科学を実現する：枠にとらわれない思考」 NationalAcademies.org . 2020年10月25日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2016年8月9日閲覧。
- ^ 「MinXSSキューブサット、太陽の軟X線を観測するためISSへ打ち上げ」 NASA.gov 2015年12月4日. 2016年8月9日閲覧。
- ^ 「MinXSSキューブサット、太陽の軟X線を研究するためにISSから展開」 NASA.gov 2016年5月16日. 2016年8月9日閲覧。
- ^ 「MinXSS 20:26 UTC 437.345mhz 9K6 テレメトリ間隔9秒、日本上空で強い信号」 Twitter 2016年8月9日閲覧。
- ^ 「MINXSSとNODeS 02:57 UTC 2016年5月17日」YC3BVGブログ。2016年8月9日閲覧。
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- ^ 「MinXSSキューブサット、太陽の軟X線を研究するためにISSから展開」 NASA.gov 2016年10月6日. 2016年10月7日閲覧。
- ^ 「小型X線太陽分光計（MinXSS） » MinXSS-1が軌道離脱」 lasp.colorado.edu 2017年5月8日. 2017年5月8日閲覧。
- ^ 「小型X線太陽分光計（MinXSS）データとHAM無線」 lasp.colorado.edu 2017年5月8日閲覧。
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- ^ Moore, Christopher S.; Woods, Thomas N.; Caspi, Amir; Mason, James P. (2016年7月18日). Den Herder, Jan-Willem A.; Takahashi, Tadayuki; Bautz, Marshall (編). 「小型X線太陽分光計（MinXSS）キューブサット：分光計の特性評価技術、分光計の性能、そして太陽科学の目標」 . Proc. SPIE . Space Telescopes and Instrumentation 2016: Ultraviolet to Gamma Ray. 9905 : 990509. arXiv : 1608.05115 . Bibcode : 2016SPIE.9905E..09M . doi : 10.1117/12.2231945 . S2CID 119191940 . 2016年8月9日閲覧。
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- ^ 「軌道上での初日、大成功！」 MinXSSホームページ。2016年5月17日。 2016年8月9日閲覧。
- ^ Kohler, Susanna (2016年6月). 「2016 SPD: Day 1」 . AASNova . 2016年8月9日閲覧。
- ^ Patel, Neel V. (2016年6月2日). 「NASAが太陽による死から私たちを救うために使用している4つの技術」 Inverse . 2016年8月9日閲覧。
- ^ Caspi, Amir; Woods, Thomas N.; Warren, Harry P.; Chamberlin, Phillip C.; Jones, Andrew; Mason, James P.; McTiernan, James M.; Moore, Christopher S.; Palo, Scott E.; Solomon, Stanley C. (2016年5月31日). 「小型X線太陽分光計（MinXSS）キューブサットの科学的目標と初観測光分析」アメリカ天文学会SPD会議第47号. 47 : #3.06. Bibcode : 2016SPD....47.0306C . 2016年8月9日閲覧。
- ^ “Spaceflight Prepares Historic Launch of More Than 70 Spacecraft Aboard SpaceX Falcon 9” . spaceflight.com . 2018年8月6日. 2021年3月22日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2018年9月10日閲覧。
- ^ 「Spaceflight gears up for dedicated Falcon 9 launch」SpaceNews、2018年8月6日。 2018年9月10日閲覧。
- ^ 「MinXSS-2がNASAの資金提供対象に選ばれました！」 Twitter 。2016年12月11日閲覧。
- ^ 「MinXSSは@SmallSatの今年のミッションです！投票していただき、このようなエキサイティングで成功したミッションを実現してくださった皆様に感謝します」。Twitter 。2016年8月11日閲覧。
- ^ 「MinXSSがSmall Sat Conferenceで年間最優秀ミッション賞を受賞」 CU Aerospace Engineering Sciences 2016年8月16日. 2016年8月26日閲覧。
外部リンク
