高知工業高等専門学校を中心とする10高専(高知高専、群馬高専、徳山高専、岐阜高専、香川高専、米子高専、新居浜高専、明石高専、鹿児島高専、苫小牧高専)が開発した超小型衛星KOSEN-1がJAXAのイプシロンロケット5号機により、2021年11月9日9時55分16秒(日本標準時)に打ち上げられました。
このKOSEN-1衛星は、2018年12月にJAXAの革新的衛星技術実証2号機に搭載する衛星の実証テーマに選定され、50名を超える高専生を中心に2年半かけて開発されたもので、3つの新しい宇宙技術実証が予定されています。今回、最初の技術実証となる衛星の心臓部に市販のLinuxマイコンボードを使うという先進的な宇宙技術実証に成功しました。
この技術実証では、超小型で低消費電力となるLinuxマイコンボードを、衛星の心臓部となるOBC(Onboard Computer)に使用し、常時衛星で運用するという先進的な技術実証を行い、OBCと連動した搭載カメラによる地球の写真撮影にも成功しました。
2022年3月16日に取得されたKOSEN-1衛星が撮影した日本上空の画像データ
(搭載した広角カメラによるもので、右下斜め方向に九州、四国、紀伊半島が見られる)
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木星電波観測技術実証衛星KOSEN-1のCG(提供:JAXA)
KOSEN-1衛星は、大きさが10センチ四方の立方体(1U)を縦に二つ重ねた超小型サイズ(2Uのキューブサットで寸法は10cm×10cm×23cm)で、重量は2.6kgとなっています。
このKOSEN-1衛星では、木星電波観測技術実証衛星として、下記のような2Uのキューブサットにおける新しい3つの宇宙技術の実証を目指しています。
(1) 超小型Linuxマイコンボード Raspberry Pi CM1ベースのOBCの宇宙実証
(2) デュアルリアクションホイールによる超高精度姿勢制御の宇宙実証
(3) 木星電波観測用6.6m長ダイポールアンテナ展開技術の宇宙実証
今回、キューブサットと呼ばれる超小型衛星の心臓部のコンピュータ(OBC)に、市販のLinuxマイコンボードを使うことにより、高度な衛星用ソフトのプログラミングを初心者にも学びやすいプログラミング言語のPythonで行うことを可能とし、多くのプログラム開発者が分散してソフト開発ができることを実証することができました。
このOBCは、超小型で低消費電力となるLinuxマイコンボードのRaspberry Pi Compute Module 1 (CM1)を使うことにより、LinuxのOS上での膨大なリソースを使うことが可能となりました。また、市販のCM1ボードを使うことにより、OBCのハード的なシミュレーションも容易に行うことができるようになりました。このOBCのソフト開発においては、CM1ボードを使って開発するプログラムをインターネット上で共有することにより、各ミッションのソフト開発が行われました。この方法により、多くの高専生が参加する新しい分散型OBCソフト開発が実現できました。
また、マイコンボードのRaspberry Piを活用した作品やアイデアを競う「みんなのラズパイコンテスト2021」に、KOSEN-1チームとして「ラズパイ衛星KOSEN-1」というタイトルで応募し、155件の応募の中、最高賞のグランプリ賞に匹敵する特別賞を2021年11月23日に受賞しております。
【注記】
Linux:コンピュータを動かす基本ソフト(OS)
Raspberry Pi: 世界的に広く普及している教育や産業用のLinuxベースのマイコンボード
KOSEN-1衛星の心臓部のコンピュータとなるOBC(OnBoard Computer)基板を持つ
KOSEN-1衛星開発チームの高知高専・宇宙科学研究部・学生
「みんなのラズパイコンテスト2021」において「ラズパイ衛星KOSEN-1」で特別賞を受賞
【参考資料】
(1)JAXAホームページ:
・木星電波観測技術実証衛星「KOSEN-1」インタビュー記事
https://www.kenkai.jaxa.jp/kakushin/interview/02/interview02_16.html
・JAXA革新的衛星技術実証2号機/イプシロンロケット5号機特設サイト
https://fanfun.jaxa.jp/countdown/kakushin2-epsilon5/index.html
・JAXA革新的衛星技術実証2号機
https://www.kenkai.jaxa.jp/kakushin/kakushin02.html
(2)YouTube:JAXA革新的衛星技術実証2号機/イプシロンロケット5号機
フライトシーケンスCGの紹介 https://youtu.be/pLghraclhXs
(3)新居浜高専ホームページ:文部科学省「宇宙航空人材育成プログラム」に採択されました
https://www.niihama-nct.ac.jp/2020/07/22/entry-topics-19090/
(4)高知高専ホームページ:
・第1回全国高専宇宙コンテストで優良賞を受賞
http://www.kochi-ct.ac.jp/news/archives/688
・10高専が開発した「超小型衛星KOSEN-1」の打ち上げ成功について
http://www.kochi-ct.ac.jp/news/archives/649
・国立高専初の人工衛星KOSEN-1のJAXAイプシロンロケットによる打ち上げ予定について
http://www.kochi-ct.ac.jp/news/archives/607
・JAXAのホームページにKOSEN-1衛星のインタビュー記事が公開されました
https://www.kochi-ct.ac.jp/news/archives/581
・文部科学省「宇宙航空人材育成プログラム」に採択されました
https://www.kochi-ct.ac.jp/news/archives/468
・高知高専・群馬高専を中心とする10高専による超小型衛星がJAXA革新的衛星技術実証2号機に搭載される実証テーマに選定されました
https://www.kochi-ct.ac.jp/news/archives/247
(5)「みんなのラズパイコンテスト2021」発表、「特別賞」は小型ラズパイ衛星
https://project.nikkeibp.co.jp/pc/atcl/19/06/21/00003/110400290/?P=4