System List
System Diagram
Mission System
・リニアトランスポンダ
・π/4シフトQPSK送信機
・カメラ系(CAM)
Bus System
・通信系(FMR/CW)
・データ処理系(C&DH)
・センサ系(SG)
・電源系(EPS)
・構造(STR)・熱系

System

System Diagram

下図はNEXUSがどのような構造,システムで動いているかをまとめたシステムダイヤグラムと呼ばれるものです.人工衛星のシステムは一般的に,「ミッションシステム」と「バスシステム」の2つに大きく分けることができます.ミッションシステムはその衛星の目的となる系統で人工衛星によってその都度変わります.バスシステムは人工衛星の基礎的な系統で,通信・データ処理・センサ・電源・構体(熱)の5つにさらに分けることができます.

System Diagram

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Mission System


    【リニアトランスポンダ(Liner Transponder)】
    NEXUSではリニアトランスポンダと呼ばれるアマチュア無線中継器を搭載します.トランスポンダ(Transponder)はTRANSmitter(送信機)とresPONDER(応答機)を合わせた造語で, 一般的に地上からの問いかけに応じて,返答を投げ返してくれるものです.JAMSATの方々に独自に開発を進めていただいております.このリニアトランスポンダを用いてアマチュア無線資格を持つ沢山の方々に運用を楽しんでいただこうと進めています.






    【π/4シフトQPSK送信機(π/4 Shift QPSK Transmitter)】
    NEXUSではπ/4シフトQPSK送信機を搭載します.この送信機は,日大の人工衛星SEEDS/SPROUTに搭載している通信機よりも早い通信速度である38400bpsの通信機です.JAMSATの方々に独自に開発を進めていただいております.この送信機を用いれば宇宙からより多くのデータを送ることができ,画像データや衛星テレメトリを得ることができます.日大の今後の衛星開発の幅を広げることになります.






    【カメラ系(CAM:Camera Sub System)】
    NEXUSでは地球をカメラによって撮影します. 撮影できる画像は最大1920×1080ピクセル(FHD)であり,その画像データを様々な変調方式でダウンリンクします.画像データやSGシステムからのセンシングデータをもとに衛星の姿勢決定をすることが一つの目標となっています. またアマチュア無線運用の一環として画像データをSSTV送信に用いることを考えています. カメラシステムは,カメラモジュール及びデータを一次保存するためのFIFO,システムの制御を行うためのマイコン,データを保存するためのFEPROMからなります. 私たちの手で地球および宇宙空間の写真を撮影することは,NEXUSメンバの衛星を作るうえでのインセンティブになっています.






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Bus System

【通信系(FMR/CW)】

通信系は,地上局からのアップリンクの受信,各サブシステムへの命令伝達,ハウスキーピングデータの送信,ダウンリンクデータの送信などを行います.


Communication System

Communication System


●FMR(Flight Management Receiver Sub System)

FMRは地上局から送られてきたコマンドを受信し,他のサブシステムへ割り振る役割を担当しています.FMRから各サブシステムへ送られるコマンドは,最上位の命令信号となり,衛星動作に大きく影響します.したがって,NEXUSではSEEDS-Ⅱ,SPROUTの運用を通して安定した動作を続けているシステム設計を継承し,同様の仕様としています.

●CW(Continuous Wave Sub System)

本サブシステムでは以下の二つの機能を有します.

(1)衛星のHKデータのテレメトリデータをモールス信号として送信

SGサブシステムから,衛星のHKデータを受け取り,各モードに応じたテレメトリデータを,モールス信号で送信する機能を有しています.

[初期モード] アンテナ展開後,アップリンクが通るまで,衛星のバス電圧のみを送信する.

[通常モード] 常用するCWのモードであり,基本的なHKデータを送信します.

[省電力モード] バス電圧がある一定の敷居値を下回ったときに,電力の消費を抑え,必要最低限のデータを送信します.

[カスタムモード] コマンドの備考データに準じたデータを任意に送ることができます.

(2)アンテナ展開 (FMR1とCWからの2信号による展開-2インヒビット-)

FMRとCW及びRTCサブシステムからの信号により,衛星に備え付けられている送受信用のアンテナ(4系統)を展開します.


【データ処理系(C&DH:Command & Data Handling Sub System)】

衛星内部では,温度や電圧などのハウスキーピングデータのほか,カメラで撮影した画像データや衛星の角速度などの情報がFEPROMに蓄えられるようになっています.それらのデータ保存/管理/ダウンリンクを行っているのが,C&DHです.また,ミッション機器であるリニア・トランスポンダの状態監視やπ/4シフトQPSK送信機の利用もC&DHで処理しています.


【センサ系(SG:Sensor Group Sub System)】

本サブシステムは,かつてHouse Keeping Data(HK Data)として,衛星各部の温度並びに,電池電圧,電流,太陽電池の発電電流のセンシングを行っていたSG1. 姿勢データとして角速度並びに地磁気のセンシングを行っていたSG2.以上の二つのSGを統合したサブシステムです.


【電源系(EPS:Electric Power Supply Sub System)】

NEXUSには太陽電池パネルが取り付けられ,日照時は全システムに電力を供給しながら,バッテリーの充電を行います. また,電源を管理しているマイコンを搭載しており,電力状況を監視し,電源を制御します.


【構造・熱系】

●構造系(STR:Structure)

NEXUSはCubeSatであり,このCubeSatには,重さ1kg~1.5kg,一辺10cmの立方体に衛星を収めるという制約があります.また今後ロケットによる打上げを想定しています.それゆえ,打上げる際に考慮されるべき「打上げ時の環境条件」と「インタフェース条件」を満たすことが要求されます.ロケットからのインタフェース条件や剛性・加速度荷重・ランダム振動・環境条件などの構造的要素に加え,アウトガス・中空構造のエア抜きなど,材料・材質一つ一つに細心の注意を払わなければなりません.


NEXUS構造図

NEXUS構造図


NEXUS展開図

NEXUS展開図


●熱系

打上げ時から運用終了時までに至る熱環境に対し,搭載機器の温度を許容温度になるように設計しなければなりません.地球周回の衛星は地上と違って,過酷な温度環境(100℃以上~-100℃以下)に晒されます.よって搭載機器および構造に対し熱的な配慮をする必要があります.宇宙空間では真空下のため対流がないので,熱伝達および熱伝導を考慮して機器配置の決定や構体表面をコーティングするなどして対策します.

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