超小型国際理学観測衛星ライズサット － RISESAT
RISESATプロジェクトは、当研究室が代表となり研究開発と軌道上実証に成功した代表的な国際超小型衛星プロジェクトです。RISESATは2010年に内閣府 最先端研究支援プログラム（FIRSTプログラム）において研究開発に着手した約60kgの超小型人工衛星であり、国内外10機関からの理工学実験装置を搭載しました。2019年にJAXA 革新的衛星技術実証プログラム１号機への採択を受けてイプシロンロケット4号機によって打ち上げられ、2023年3月の大気圏再突入までの約4年間、軌道上運用を行いました。
プロジェクト概要
Overview
RISESAT衛星は、高解像度マルチスペクトル観測装置HPC（High Precision Telescope）を含む3種の各1台の光学観測ペイロード（国際共同開発観測装置）、1台の放射線計測装置、1台の光通信端末、1台の工学実験カメラシステム、および各種技術実証装置を搭載し、軌道上実証を行いました。RISESAT衛星のバスシステムは、このような様々なペイロード/搭載機器に柔軟に対応し、将来の迅速な軌道上実証を実現できる標準衛星バスシステムとして研究開発され、実際にその後DIWATA衛星シリーズやALE衛星シリーズ、ELS-R衛星等の基盤システムとして活用されています。
ペイロードにはSpace Plug-and-Playインターフェースを採用し、国際連携による各国における搭載装置の研究開発と、東北大学での迅速な衛星システムインテグレーションを可能にしています。また、高解像度マルチスペクトル観測を実現するために高精度姿勢制御システムの研究開発を行い、地上の観測目標地点に向けた観測装置の長時間指向制御を実現しました。これらの最先端研究開発の成果を基に、観測バンド数630色・地上分解能約3.5mの高解像度マルチスペクトル観測技術の軌道上実証に世界に先駆けて成功し、大型衛星に勝る観測能力を実現しました。
PROJECT DATABASE
・衛星名：国際理学観測衛星RISESAT (Rapid International Scientific Experiment Satellite)
・打上日：2019年1月18日
・打上げロケット：イプシロンロケット4号機
・打上げプログラム：JAXA革新的衛星技術実証１号機
・軌道：太陽同期軌道, 軌道高度 500 km, LTDN 10時
・衛星諸元
・質量：59.3 kg
・寸法：50 x 50 x 50 cm
・運用状況：2023年3月運用終了（地球大気圏への再突入済み）
研究開発事例
RESEARCH & DEVELOPMENT
定点指向地球観測技術：Target Pointing
RISESAT衛星が搭載した高解像度マルチスペクトル観測装置HPCは焦点距離1000mmのカセグレン式望遠鏡と2台の液晶波長可変フィルタを搭載しており、420 nm～1050 nmの波長帯を1 nm分解能で観測する能力を有しています。RISESAT衛星は超小型衛星であることの特徴を活かし、衛星自体の姿勢を高精度に機敏に制御することにより、搭載観測装置の観測目標への長時間定点指向を実現しました。そのために必要となる、恒星センサをはじめとする高精度姿勢決定センサーや高性能姿勢制御電算装置等の搭載装置、および姿勢制御機能の地上評価システムの研究開発を行い、軌道上実証を実現しました。
大型衛星で用いられるプッシュブルーム方式は、軌道運動と露光時間の関係で観測分解能が定まるラインスキャン観測であるため、高分解能と長時間露光が両立できないという制約がありました。RISESAT衛星の定点指向制御技術は、軌道運動と露光時間の関係性を絶ち長時間露光を可能にすることにより、マトリクスセンサによる高空間分解能観測とマルチスペクトル観測を同時に実現しています。
定点指向地球観測 Target Pointingの軌道上実証事例
RISESAT衛星が実際に軌道上において定点指向制御を実施した際の姿勢制御の様子と、その際に取得された観測画像の例を示しています。軌道運動は北から南に日本列島を縦断しており、観測地点は仙台です。多数の波長で観測した画像から、RGBの三色を選択して重ね合わせることで可視画像を生成したものになります。地上分解能は約3.5mになっています。1秒間に7000 m以上の相対運動をしている中で、定点指向を実現していることが最大の特徴です。
月観測－光学観測装置の校正
RISESAT衛星が月面を観測対象として定点指向観測を行った際の様子を示しています。定点指向は地球表面のみに限らず、月や惑星の観測にも活用することが可能です。衛星搭載観測装置は、打ち上げ後に各種校正作業を実施する必要があり、月はアラインメント校正や放射校正の対象として利用することができます。軌道上からの観測であるため、大気の影響を受けずに天体を観測することが可能となります。
ギャラリー
Gallery
研究業績
Publications
✦ Morokot SAKAL, Toshinori KUWAHARA, Hannah TOMIO, Yu MURATA, Kosuke HANYU, Shinya FUJITA, Yuji SATO, Yuji SAKAMOTO, Shinichi KIMURA, Junichi KURIHARA, “Integration and Orbit Demonstration of Micro-Satellite Payload System Based on a Plug-and-Play On-Board Computer,” Transactions of Japan Society for Aeronautical and Space Science, Aerospace Technology Japan, 19, 5, pp. 784-793, 2021.
DOI: 10.2322/tastj.19.784.
✦ M. Imai, J. Kurihara, T. Kouyama, T. Kuwahara, S. Fujita, Y. Sakamoto, Y. Sato, S. Saitoh, T. Hirata, H. Yamamoto, and Y. Takahashi, “Radiometric Calibration for a Multispectral Sensor Onboard RISESAT Microsatellite Based on Lunar Observations,” Sensors, 21, 7, pp. 1-15, 2021.
DOI: 10.3390/s21072429.
✦ Junichi KURIHARA, Toshinori KUWAHARA, Shinya FUJITA, Yuji SATO, Kosuke HANYU, Morokot SAKAL, Yu MURATA, Hannah TOMIO, Yukihiro TAKAHASHI, Wing-Huen IP, “A High Spatial Resolution Multispectral Sensor on the RISESAT Microsatellite,” Transactions of Japan Society for Aeronautical and Space Science, Aerospace Technology Japan, 18, 5, pp. 186-191, 2020.
DOI: 10.2322/tastj.18.186.