鯨生態観測衛星

鯨生態観測衛星（くじらせいたいかんそくえいせい、英:Whale Ecology Observation Satellite - WEOS）は千葉工業大学の小型衛星。鯨の生態を地球規模で観測することが目的。愛称は観太くん。日本初の大学衛星だった。

概要 1992年、林友直教授が中心となり、学生を含めた研究が発足する。1998年2月にADEOS-IIのピギーバック衛星として選ばれる。2001年11月に愛称が一般公募により「観太くん」に決定。2002年12月14日、宇宙開発事業団のH-IIAロケットのピギーバック方式により打上げられ、高度800kmの太陽同期準回帰軌道に投入された。一辺50cmの立方体で、重量は50kg。重力傾度姿勢安定化システムを採用し、3mのマストを地球の反対方向に展開する。

計画 当初は鯨にブローブ（発信機）を装着させる計画であった。このブローブは鯨の潜水時に圧力、温度、音響などを記録し、浮上時にはGPS測定で位置情報を記録、これらの情報を400Hz帯の電波で送信する機能を持っていた。プローブからの電波は衛星が受信し、衛星が日本上空を通過する際に地上局にデータ送信を行うはずだった。

しかし、結局鯨にプローブを取り付けることができず、かわりにツキノワグマ、モンゴルの草原を走る馬など陸上動物を観測したサイエンスZERO 2008年10月11日放送「宇宙が身近に！ ～小型衛星 次々登場～」NHK教育テレビ。打上げから5年後の2008年の春に運用を終了した。

軌道上実証と運用成果 WEOSの姿勢制御系は、3軸地磁気センサ、1軸の磁気トルカ、先端に3kgの質量を付けた3mの伸展マスト、制御ソフトウェアで構成され、磁気トルカでロケット分離後のタンブリングを減衰させた後、マストを伸展して重力傾度による地球指向姿勢へ移行する方式であった。伸展マストは火工品やモーターを使わず、ヒーターで拘束紐を溶断し、ロータリーダンパで速度を制御しながら約60秒で伸展する設計であった。

ロケット分離直後には3軸とも約0.35rpmの回転が測定され、その後に磁気トルカによるデタンブリング制御を行い、地磁気センサとSバンド受信レベルを確認してマストを伸展した結果、通信アンテナを取り付けた面が地球を指向する安定点で重力傾度姿勢が成立した。定常運用時のSバンド受信レベルと地上試験時のアンテナパターンは整合し、重力傾度法による姿勢制御と運用に必要な通信回線の成立が確認された。

WEOSを利用した野生ツキノワグマの追跡試験では、首輪型送信機を装着した1個体を40日間追跡し、衛星が可視となった195回の通過のうち42回でGPS測位データの送信に成功し、通過あたりの成功率は21.5％、1日あたりの送信成功回数は平均1.02回であった。40日間のうちデータ送信が全くできなかった日は13日あったが、連続して送信できなかった例は3例ですべて2日間にとどまり、追跡期間中に長期間連続するデータ空白は生じなかった。送信機を固定して行った試験では、平坦地で18回の衛星通過のうち13回、山地では9回のうち2回でGPS測位データの送信に成功し、山地での成功回数は平坦地より低かった。森林や山地での利用時には、地形による衛星可視時間の短縮が送信成功数の低下要因と考えられ、野生個体の試験でも平均約1回/日の送信が維持された。

設計上の耐用年数は約2年とされていたが、WEOSは実際には5年間余にわたり運用された。運用5年目には、ニッケル・カドミウム二次電池の過放電・過充電を防ぐ保護回路が制御不能となって充電できなくなったことに加え、太陽電池から機器へ直接給電する機能を備えていなかったことが運用上の問題となった。搭載機器の低価格化を図るため、WEOSでは部品の95％に民生品が用いられた。姿勢検出用の3軸地磁気センサにも民生用方位計を転用し、地磁気データの差分計測時間を地上局から変更できる構成としていた。

脚注

出典

参考文献