きく6号
名称:技術試験衛星VI型「きく6号」/Engineering Test Satellite-VI(ETS-VI)
小分類:技術開発・試験衛星
開発機関・会社:宇宙開発事業団(現 宇宙航空研究開発機構(JAXA))/郵政省通信総合研究所(CRL)/日本電信電話株式会社(NTT)
運用機関・会社:宇宙開発事業団(現 宇宙航空研究開発機構(JAXA))/郵政省通信総合研究所(CRL)/日本電信電話株式会社(NTT)
打ち上げ年月日:1994年8月28日 (種子島宇宙センター)
運用停止年月日:1994年8月28日
打ち上げ国名・機関:日本/宇宙開発事業団(現 宇宙航空研究開発機構(JAXA))
打ち上げロケット:H-II
打ち上げ場所:種子島宇宙センター(TNSC)
国際表記番号:1994056A
きく6号は、21世紀に必要となる「2t級静止三軸姿勢制御型の実用衛星」の技術基盤を確立するために開発されました。そのため、前回のきく5号に比べて、4倍近い重量の大型衛星(2t)になりました。また、高度衛星通信の軌道上実験のための通信系実験機器や、衛星の高性能化のための技術や、機器などを実証するバス系実験機器を搭載しました(バスとは衛星本来の機能を果たすためのものです)。さらにきく6号を打ち上げる、H-IIロケットの能力確認も目的としていました。
通信系実験では、マルチビーム方式の固定通信、移動体通信、衛星間通信、光通信などの実験をおこないました。
バス系ではニッケル水素バッテリの実証や、太陽幅射圧による姿勢外乱の推定とソーラセイルによる姿勢制御実験、宇宙環境の観測などをおこないました。
1.どんな形をして、どんな性能を持っているの?
翼のような形の太陽パドルを持つ直方体(約3.0m x 2.0m x 2.8m)の形をしています。本体の大きさは約2m×3m×3mですが、太陽電池パドルやアンテナを広げると、南北方向約30m、東西方向約9.3m、地球方向約9.3mの大きさになります。
重量は約3.8t(打ち上げ時)/静止衛星軌道上初期約2tです。
姿勢制御方式は、三軸姿勢制御方式を採用しています。
また、今まで静止軌道への投入に使用していた、固体燃料の軌道変更用ロケット(アポジロケット)のかわりに、液体燃料の軌道変更用エンジン(アポジエンジン)を初めて採用しています。
2.どんな目的に使用されるの?
実験システム、きく6号は1990年代の通信・放送分野の要求に適合する「2トン級実用静止三軸衛星のバス技術の開発」と、将来、実用衛星に必要となる高度な衛星通信の技術開発をおこなうことを目的とされました。
3.宇宙でどんなことをし、今はどうなっているの?
きく6号は、1994年8月に打ち上げられましたが、アポジエンジンの不具合によって静止軌道への投入は断念されました。
4.このほかに、同じシリーズでどんな機種があるの?
きく、きく2号、きく3号、きく4号、きく5号、きく7号(おりひめ・ひこぼし)、きく8号があります。
きく6号
出典: フリー百科事典『ウィキペディア(Wikipedia)』 (2025/05/02 00:08 UTC 版)
技術試験衛星VI型 「きく6号(ETS-VI)」 |
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アンテナ部エンジニアリングモデル
(NTT技術史料館展示品) |
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所属 | NASDA, CRL, NTT |
主製造業者 | 東芝 |
公式ページ | 技術試験衛星VI型「きく6号(ETS-VI)」 |
国際標識番号 | 1994-056A |
カタログ番号 | 23230 |
状態 | 運用終了 |
目的 | 2t級静止3軸衛星バス技術の確立 高度衛星通信技術の実証 |
設計寿命 | 3年(ミッション機器) 10年(バス機器) |
打上げ場所 | 種子島宇宙センター大崎射場吉信射点 |
打上げ機 | H-IIロケット試験2号機 |
打上げ日時 | 1994年8月28日16:50 |
運用終了日 | 1996年7月9日 |
物理的特長 | |
本体寸法 | 3 m × 2 m × 2.8 m |
最大寸法 | 30 m × 9.3 m × 7.8 m (太陽電池パドル及びアンテナ展開時) |
質量 | 3.8 t(打ち上げ時) 2 t(静止軌道上初期) |
発生電力 | 4.1 kW 以上 |
主な推進器 | 2kN二液式アポジエンジン 50N一液式ヒドラジンスラスタ×4 1N一液式ヒドラジンスラスタ×16 イオンエンジンXIES×4 |
姿勢制御方式 | 3軸姿勢制御 (ゼロモーメンタム方式) |
軌道要素 | |
周回対象 | 地球 |
軌道 | 静止軌道(予定) 準回帰軌道 |
静止経度 | 東経153.8度(予定) |
高度 (h) | 約36,000km(予定) |
近点高度 (hp) | 8,562.4km |
遠点高度 (ha) | 38,681.9km |
軌道半長径 (a) | 30,000.3 |
離心率 (e) | 0.50199 |
軌道傾斜角 (i) | 13.145度 |
軌道周期 (P) | 861.9分 |
回帰日数 | 3日 |
搭載機器 | |
LEM | 打上環境測定装置 |
TEDA | 技術データ取得装置 |
NiH2 | ニッケル水素バッテリ搭載実験装置 |
EHT | 電熱式ヒドラジンスラスタ搭載実験装置 |
ACSE | 姿勢制御系搭載実験装置 |
FMC | 固定通信及び移動体通信用実験装置 |
SIC | Sバンド衛星間通信用機器 |
KSA | Kaバンド衛星間通信機器 |
OCE | Oバンド通信用機器 |
LCE | 光通信基礎実験装置 |
出典[1] |
きく6号(技術試験衛星VI型、英語: Engineering Test Satellite - VI、ETS-VI)は通信技術の発展及び大型静止衛星の技術実証を目的とした人工衛星。宇宙開発事業団(NASDA、現JAXA)、郵政省通信総合研究所(CRL、現NICT)、日本電信電話(NTT)が共同で開発した。開発費用は450億円(打ち上げ費用は別途190億円)[2]。
1994年(平成6年)8月にH-IIロケット2号機によって打ち上げられたが、衛星のアポジ推進系の不具合で静止軌道での運用は断念され3日回帰の楕円軌道での運用となった[3]。予定していた多くの通信実験等は実施され、1996年7月に運用終了した。
概要
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1982年初頭、日本電信電話(NTT)がISDN戦略の下で進めていたINSS構想をはじめとし、2t級静止衛星の需要が高まっていた。これを受け、2t級静止衛星技術の確立と、後に日米衛星調達合意によってかけはし(COMETS)とN-STARに分割されることとなった実験用静止通信衛星4号(CS-4)で用いる衛星通信技術の実証実験、その他将来必要となる高度な衛星通信技術の実証実験を目的として考案されたのが技術試験衛星VI型「きく6号(ETS-VI)」である。
開発は1986年に開始された[1]。当初は1992年の打ち上げを予定していたが[4]、H-IIロケットの開発遅延によって2年延期された。
目的
- 2トン級静止三軸姿勢制御型実用衛星の技術基盤の確立
- 将来の実用大型衛星で必要となる各種バス系技術(ニッケル水素バッテリ、電熱式ヒドラジンスラスタ等)の軌道上実験
- 将来の高度情報化社会や宇宙活動のための固定通信及び移動体通信技術や衛星間通信技術の開発及び軌道上実験
- H-IIロケットの性能確認
運用
- 1987年(昭和62年)、基本設計開始[3]。
- 1993年(平成5年)、プロトフライトモデル(PFM)完成[3]。
- 1994年(平成6年)
- 8月18日、ロケットの打上げ作業が実施され、H-IIロケットのメインエンジンは点火したが、地上系の問題で固体ロケットブースター(SRB)が着火せず打ち上げは延期された[5]。
- 8月28日(日本時間)
- 16:50、H-IIロケット2号機で種子島宇宙センターから打ち上げられ、所定の軌道(静止トランスファ軌道)に投入された[6]。
- 第2周回、太陽センサ系に異常が生じ(地上からのコマンドに誤りがあったことが原因)、アポジエンジン噴射を実施予定だったが、第4周回に計画変更[7]。
- 第4周回(8月30日 6:13[2])、アポジエンジン噴射を実施。しかし、推力が計画値の10%に留まり、異常と判断され8分後(6:21)に地上からのコマンドにより噴射停止[7]。原因は推薬弁のピストンの摺動不良だと推定された。
- 第7周回(8月31日 13:58)、再度アポジエンジンを噴射するが、推力は変わらず10%程度だった。停止・噴射(14:12、14:19)を繰り返したところ、3回目に停止ができなくなり低推力での燃焼が継続するようになる[7]。
- 第8周回、継続的な低推力を利用して近地点高度を上げるような姿勢制御を実施[7]。
- 9月1日、酸化剤が枯渇し燃焼が停止[2]。アポジ推進系を分離[3]。
- 第12周回(9月3日)、太陽電池パドルとアンテナを展開[7]。3.5m径アンテナで展開完了を示すラッチセンサが作動しなかったが、加速度センサやCCDカメラから展開が完了していると判断された[8][注釈 1]。静止軌道用の太陽指向クルージングモード(15分/1回転)を確立し、搭載機器のヘルスチェックや一部のバス系実験機器の実験を開始した。
- 12月15日、定常運用移行。
- 12月16日、NTT野比局(横須賀市)で衛星電波を捕捉[8]。
- 1995年(平成7年)6月8日、NASAの上層大気観測科学衛星UARS(高度600km)との衛星間通信に成功[2]。筑波局がきく6号を中継してSバンドでUARSの観測データを取得する双方向通信で、7月14日までに7パスで実験を実施した[9]。
- 1996年(平成8年)
軌道
- ロケット分離直後[7]
- 遠地点 36,388km、近地点 250km、軌道傾斜角28.5°、周期 10時間43分
- アポジ推進系分離直後
- 近地点 7,800km、軌道傾斜角13°
- 3日5周回準回帰軌道(1994年11月29日時点)
- 遠地点 38,681.9km、近地点 8,565.4km、軌道傾斜角13.145°、周期 14時間21.9分(861.9分)
- 予定していた静止軌道
- 東経153.8°、軌道傾斜角0°
楕円周回軌道への対応
静止軌道用の制御プログラムでは投入された楕円軌道での電力確保には限界があり、また通信実験に必要な全周に渡る地球指向姿勢の確保も不可能であった。このため、急遽楕円軌道用に新たな制御プログラムを設計・製作し、地上検証を行った上で衛星にアップロードした。予定していた実験を最大限行うためにはアポジ推進系分離時の軌道では不適であり、安定した通信実験を行うために回帰性をもつ軌道が要求された。また、機器の劣化を防ぐためヴァン・アレン帯内に位置する近地点の高度をできるだけ引き上げる必要もあった。これらの条件から近地点高度8,600km、回帰日数3日の軌道が決定され、1994年11月の1ヶ月間、遠地点において姿勢制御スラスタを1回30分から40分間連続噴射させる軌道制御が21回にわけ実施された。
- NTTが予定していた通信実験は、静止衛星用で追尾能力のない固定局全国9局を使用するものであったため、通信は3日に1回、ビーム幅によってKa帯で2分、C帯で6分、S帯で15分と短く、またドップラー効果が影響して高速伝送は不可能となった。アンテナ性能など装置の評価は実施された[8]。
- ヴァン・アレン帯を通過する準回帰軌道で運用されることによって、放射線の被曝量が静止軌道と比べて約10倍[8]と大幅に増大した。この被曝量は従来の機器劣化予測データベースの範囲を超えるものであり、機器の劣化予測は非常に困難なものとなった。このため、日本原子力研究所の協力のもと太陽電池に対する放射線評価試験を急遽実施し、その劣化予測から発生電力を予測した。
定常運用
バス系の実験としては技術データ取得装置(TEDA)による宇宙環境測定、ニッケル・水素充電池の宇宙実証実験、日本初となる電熱式ヒドラジンスラスタの軌道上実験が行われた。また、姿勢制御実験として、衛星の大型化によって柔軟化する構造のパラメータ同定技術や柔構造制御技術を確立する柔構造付着物実験、ソーラーセイルによって太陽光圧を利用して姿勢外乱を制御する外乱推定制御実験、アンテナの駆動情報からフィードフォワード制御によって高精度な姿勢制御を行う実験が行われた。
通信実験は軌道の特性から3日毎に行われ、地上の模擬衛星局やアメリカ航空宇宙局(NASA)のUARSとの衛星間通信実験をはじめとし、Sバンド・Kaバンド・Oバンドの通信・伝搬実験、世界に先駆けた衛星-地上局間の光通信実験等が行われた。
設計
衛星・バス機器
- 推進系[10]
- LAPS(二液式アポジ推進系)
- 2,000N級(NTO(四酸化二窒素)/N2H4(ヒドラジン)、AKE)
- 総推力:5.4×104 N・S
- 比推力:320秒
- 50N級×4基
- LAPSは初めての純日本製アポジ推進系であり、主要コンポーネントは全て自主技術で開発された。燃料のN2H4(無水ヒドラジン)は従来主流であったMMH(モノメチルヒドラジン)と比べ比推力が10秒高く、重量にして40kgの効率化となる(搭載燃料は1,800kg)。燃料のN2H4(無水ヒドラジン)・酸化剤のNTO(四酸化二窒素)共にLAPSとH-IIロケットの姿勢制御ガスジェット用として量産化が研究され、初めて国産に成功したものが使用された[11]。
- 打ち上げ前のアポジ推進系の射場充てん作業確認などの目的で、きく6号の下部構造モデルを利用し、ダミー燃料として水を充填したみょうじょう(VEP)がH-IIロケット1号機に搭載され1994年2月4日に打ち上げられている[12][13]
- 2,000N級(NTO(四酸化二窒素)/N2H4(ヒドラジン)、AKE)
- IES(イオンエンジン装置)
- 23.3mN×4基(うち2基は冗長系)
- 比推力:2,906秒
- 消費電力:1570.8W
- 南北軌道制御に使用
- RCS(ガスジェット装置)
- 0.87Nヒドラジンスラスタ×8系統×2基
- 比推力:210秒
- 東西軌道制御と回転制御に使用
- LAPS(二液式アポジ推進系)
- 電源系
- 太陽電池パドル
- 南北方向に展開
- バッテリ
- ニッケルカドミウム
- 35AH×32セル×4台
- ニッケル水素バッテリ(実験機器)
- 16セル直列、35AH
- ニッケルカドミウム
- 太陽電池パドル
通信機器
- 通信アンテナ[3]
- TTC(テレメトリ・コマンド系) Sバンドアンテナ1(アンテナタワー先端に設置)、2,048bps
- 実験機器
- FMC(固定通信および移動体通信用実験機器、Fixed and Mobile Satellite Communications Equipment)
- 30Ghz/Cバンドアンテナ(主反射鏡直径2.5m)
- 20GHz/Sバンドアンテナ(主反射鏡直径3.5m)
- LCE光学部(光通信基礎実験装置、Laser Communication Equipment)
- SICアンテナ(Sバンド衛星間通信用機器、S-band Intersatellite Communication Equipment)
- KSAアンテナ(Kバンド衛星間通信用機器、K-band Intersatellite Communication Equipment)
- FMC(固定通信および移動体通信用実験機器、Fixed and Mobile Satellite Communications Equipment)
アポジ推進系不具合の原因
アポジエンジンの噴射が意図通りに実施できなかったのは、燃料噴射量を調整するピストンを押さえているバネに横ずれを防ぐための機構が設計されておらず、ロケット打ち上げ時の振動によってこのバネの位置が動き、推薬供給弁が適切に開かなかったことが原因と結論付けられている[2]。当時の日本には真空の宇宙空間での摺動に関して摩擦や潤滑への知見が乏しく、十分な試験設備も保有できていなかったとされており[14]、設計ミスではあるが予見困難だったと宇宙開発委員会特別調査委員会で評価されている[2]。
成果
当初予定していた全ての通信試験を計画通りに実施することはできなかったものの、多くの通信実験は実施され[9]、その成果はかけはし(COMETS)、きらり(OICETS)、きく8号(ETS-VIII)[1]、N-STAR[15]等に引き継がれた。TEDAによる放射線測定ではヴァン・アレン帯外帯における放射線強度の変動という新知見の発見を行なった[2]。
脚注
注釈
- ^ 後にラッチセンサの作動がテレメータ経由で確認された。太陽照射の動きに伴う温度変化によるものとみられている
出典
- ^ a b c CRL 1997.
- ^ a b c d e f g “失敗百選-技術試験衛星「きく6号」静止軌道投入失敗”. www.sydrose.com. 2025年4月22日閲覧。
- ^ a b c d e 芦田, 成生; 田中, 俊輔; 北原, 弘志; 金森, 康郎 (1995). “技術試験衛星vi型 (きく6号) 衛星バスの開発”. 日本航空宇宙学会誌 43 (502): 601–610. doi:10.2322/jjsass1969.43.601 .
- ^ “昭和62年版(1987) 科学技術白書 ┗ 施策編 第3部 政府の施策 ┗ 第5章 科学技術振興基盤の強化 ┗ 11. 科学技術関係審議会などの活動状況 ┗ (4) 宇宙開発委員会 | 科学技術・イノベーション白書検索”. whitepaper-search.nistep.go.jp. 2025年4月22日閲覧。
- ^ “日本宇宙開拓史|第8章 つまずきのはじまり”. www.sf-fantasy.com. 2025年4月20日閲覧。
- ^ “技術試験衛星VI型「きく6号」(ETS-VI)”. 宇宙航空研究開発機構. 2021年12月23日閲覧。
- ^ a b c d e f g h i 高畑, 博樹; 小西, 久弘; 池田, 正文; 伊藤, 崇 (1997). “技術試験衛星ⅵ型(きく6号)運用概要”. 情報通信研究機構研究報告 43 (3): 367–376. doi:10.24812/nictkenkyuhoukoku.43.3_367 .
- ^ a b c d 『季刊国際衛星通信時代 (45)』国際衛星通信協会、1997年10月、6-11頁 。
- ^ a b 『ITUジャーナル = Journal of the ITU Association of Japan 26(2)』日本ITU協会、1996年2月、48-60頁 。
- ^ 田中, 俊輔; 北原, 弘志; 金森, 康郎; 鈴木, 良昭 (1994). “Ets-Ⅵの概要”. 情報通信研究機構研究報告 40 (2): 117–124. doi:10.24812/nictkenkyuhoukoku.40.2_117 .
- ^ 『石川島播磨技報 = Ishikawajima-Harima engineering review 31(3)(179)』石川島播磨重工業技術開発本部管理部クロスワークス、1991年5月、162-167、183-185頁 。
- ^ 東芝ビジネスエキスパート株式会社ビジネスソリューション事業部 編『『東芝レビュー』47(9)(519)』東芝技術企画部、1992年9月、677-681頁 。
- ^ 『『月刊経済』41(5)(507)』月刊経済社、1994年5月、90頁 。
- ^ “JAXA 施設設備BOOK 2014年4月発行”. JAXA. 2025年4月24日閲覧。
- ^ “AIAA 衛星通信フォーラム Space Japan Review 10 - 11 No.43 October / November 2005 SJR No.43|衛星余話 「きく6号に携わって」”. satcom.jp. 2025年4月22日閲覧。
参考文献
- “第17回 宇宙開発委員会(臨時会議)”. 文部科学省 (1895年8月30日). 2025年4月22日閲覧。
- 宇宙開発委員会 (1985年8月). “大型静止衛星の開発について[報告]|昭和60年8月 宇宙開発委員会第二部会”. 文部科学省. 2025年4月22日閲覧。
通信総合研究所季報
- CRL (1994年). “Vol.40 No.2 技術試験衛星Ⅵ型(ETS-Ⅵ)搭載機器及び地上施設 特集”. www.nict.go.jp. 2025年4月19日閲覧。, J-STAGE
- CRL (1997年). “Vol.43 No.3 技術試験衛星Ⅵ型(ETS-Ⅵ)通信実験 特集”. www.nict.go.jp. 2025年4月19日閲覧。, J-STAGE
関連項目
外部リンク
- 技術試験衛星VI型「きく6号(ETS-VI)」(JAXA)
- きく6号 (JAXA宇宙情報センター) - ウェイバックマシン(2010年5月16日アーカイブ分)
- 宇宙航空研究開発機構資料編
きく6号 (ETS-VI) (NASDA)
出典: フリー百科事典『ウィキペディア(Wikipedia)』 (2022/02/24 01:43 UTC 版)
「イオンエンジン」の記事における「きく6号 (ETS-VI) (NASDA)」の解説
技術試験衛星。南北制御用25mN級イオンエンジンXIESを搭載。アポジモーターの不調で静止軌道投入を断念。動作試験を行う。1994年(平成6年)8月28日打ち上げ。
※この「きく6号 (ETS-VI) (NASDA)」の解説は、「イオンエンジン」の解説の一部です。
「きく6号 (ETS-VI) (NASDA)」を含む「イオンエンジン」の記事については、「イオンエンジン」の概要を参照ください。
- きく6号のページへのリンク