TX078 宇宙通信技術とナビゲーション

 スペースコミュニケーションテクノロジーの発展速度が速まってきています。キャッチアップ情報としてご一読ください。

1.宇宙通信とナビゲーション Space Communications and Navigation

Tracking and Data Relay Satellite (TDRS)

追跡データ中継衛星(TDRS)群は、大西洋、太平洋、インド洋に分布する多数の静止衛星(第一世代、第二世代、第三世代)で構成されています。ハッブル宇宙望遠鏡、国際宇宙ステーション、全球降水観測衛星 Terra Aqua など25以上のミッションにほぼ連続的にベントパイプ情報中継サービスを提供しています

TDRSは、ニアスペースネットワークの政府所有部分の宇宙セグメントで構成されています。 TDRSは、地上施設(ニューメキシコ州ホワイトサンズと太平洋のグアム島にある)と地球同期軌道下の軌道衛星との間にほぼ一定の通信リレーリンクを提供できます。TDRS Characteristics

下から、1stGeneration, Second G and thirds G Tracking Data Relay Satellite (TDRS)

2.NASAの月探査機、航法信号の試験で記録更新へ

NASA Moon Mission Set to Break Record in Navigation Signal Test

by Danny Baird for GSFC News
Greenbelt MD (SPX) Jun 03, 2022

Artemisミッションが月へ向かい、NASAが火星への長い航海を計画する中、新しいナビゲーション能力が科学、発見、人類探査の鍵となります。NASAの商用月ペイロードサービス構想を通じて、テキサス州シーダーパークのファイアフライ・エアロスペース社は、月のマーレ・クリシウム盆地に実験ペイロードを運搬する予定です。NASAのLunar GNSS Receiver Experiment(LuGRE)ペイロードは、地球の全地球衛星測位システム(GNSS)信号を使用した強力な新しいLunar (月) ナビゲーション機能を初めて月でテストします。

Earth’s Global Navigation Satellite System
地球観測衛星システム

GNSSとは、地球上で位置・航法・測位に利用されている衛星群のことです。GPSは、アメリカ宇宙軍が運用するGNSS衛星で、多くのアメリカ人が日常的に利用しているものです。

「この場合、私たちはGNSSが意図したことの限界を押し広げています。つまり、地上、航空、海上ユーザーにサービスを提供するために構築されたシステムの範囲を、急速に成長している宇宙分野も含むように拡大しています」と、NASAの宇宙通信・ナビゲーション(SCaN)プログラムの政策・戦略コミュニケーション副ディレクター、J・J・ミラー氏は述べています。”これは、アポロミッションの間に利用可能であったものの精度と弾力性を大幅に改善し、より柔軟な装備と運用シナリオを可能にします。”

LuGREはイタリア宇宙庁(ASI)と共同で開発され、GPSとヨーロッパのGNSSコンステレーションであるガリレオの両方から信号を受信し、それらを使用して月への移動中および月面で初めてGNSSによる位置修正を計算します。

メリーランド州グリーンベルトにあるNASAゴダード宇宙飛行センターのLuGRE主任研究員のジョエル・パーカー氏は、「地球に近い宇宙ミッションは、そのナビゲーションと時間管理に長い間GNSSに依存してきました」と語っています。「近年、NASAと国際社会は、宇宙サービスボリューム(ペイロード)事業で、これらの技術を使用することにより、今まで可能と考えられていたものの限界を押し広げてきました。」

GNSSスペースサービスボリュームのミッションは、高度約1,800マイルから22,000マイルで、地球の反対側にあるGNSS衛星から地球の端を越えてこぼれる信号を受信します。最初のスペース・サービス・ボリュームの実験は、新しいミレニアムの幕開けの頃に行われました。それ以来、スペース・サービス・ボリュームの数多くのミッションが、GNSSを使用して確実に航行しています。

2016年、NASAの磁気圏マルチスケール・ミッション(MMS)は、地球から43,500マイルという記録的な距離でGPSを運用的に採用しました。そして2019年、MMSは地球から116,300マイル、つまり月までのほぼ半分の距離でGPSによる位置固定を行い、自らの記録を更新しました。

このような極端な高度では、ミッションは非常に感度の高いGNSSレシーバーを必要とします。LuGREミッションでは、宇宙サイバーセキュリティと衛星航法セキュリティソリューションを専門とするイタリアの会社Qascomが開発し、ASIが資金提供した特殊な弱信号受信機を使用する予定です。

LuGREチームは現在、今年11月の着陸船「Firefly “Blue Ghost”」への搭載に向けて、ペイロードの試験を行っています。打ち上げ予定日は2024年で、フロリダ州のケープカナベラルからSpaceX社のFalcon 9ロケットで打ち上げられる予定です。

数週間の月への飛行中、LuGREはGNSS信号を収集し、異なる高度や月周回軌道で航法実験を行う予定です。着陸後、LuGREはアンテナを展開し、12日間のデータ収集に入りますが、ミッションが延長される可能性もあります。NASAとASIは、地球にダウンリンクされたデータを処理・解析し、その結果を公開します。

「LuGREは、高高度GNSSの能力を拡大するために設計された長いミッションの中で最新の取り組みである」とイタリア宇宙機関のLuGRE共同研究者であるファビオ・ドビスは述べています。「私たちは、月での運用可能なGNSSシステムの基礎となる最先端の実験を開発したのです。」

LuGREミッションは、NASAが将来の月探査で高高度GNSSの運用を開始する計画であるのと同様に、月周辺および月上でのGNSSベースのナビゲーション能力のさらなる開発のきっかけとなることを目指しています。NASAとASIは、GNSS信号の相互運用性を確保することを目的とした国連のフォーラムであるGNSS国際委員会を通じて、この作業の結果を宇宙社会に提供する予定です。また、これらの能力は、協調的なネットワークを統合し、シームレスな月面通信とナビゲーションサービスを実現するアーキテクチャであるルナネットの構築に向けた重要な足がかりとなるものです。

商用月ペイロードサービスプログラム責任者のジェイ・ジェンキンス氏は、「我々が商業ベンダーから調達している月着陸船は、多くの革新的な新技術と、月面に安価にアクセスして実験を行う機会を提供しています」と述べています。「LuGREは、政府と産業界が探査の目標で一致団結したときに達成できる進歩の一例です。」

NASA本部のSCaNプログラムは、宇宙政策指令-7のガイダンスの実施を担当する主要な組織であり、より高い軌道やそれ以降のcislunar space(月と地球の間のスペース)での宇宙活動や科学のためのGPSサポートの要件を開発するようNASAに指示しているため、新しい宇宙活動のためのGNSSの新しい用途を開発することが優先事項となっています。


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Best regards,
Shoichi Sugiyama, Ph.D.

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