小さな衛星に大きな展開の հնար
日本の宇宙計画は、オリガミに着想を得た別の宇宙機を軌道に送り込んだ。今回は、収納時の約25倍まで反射面アンテナを展開できるよう設計された10センチのCubeSatだ。
OrigamiSat-2 と名付けられたこの衛星は、JAXAの革新的衛星技術実証プログラムの一環として4月23日に打ち上げられた。ニュージーランドからの打ち上げ約53分後、Kakushin Rising ミッションは8機の小型衛星を、地球上空約540キロの太陽同期軌道へ投入した。
この大きなミッションには、地震検知、海洋観測、多波長撮像などに関連する複数の実験ペイロードが載っている。しかし OrigamiSat-2 が際立つのは、宇宙飛行における最も古い工学上の制約の一つ、つまり大きな機能構造をごく小さな打ち上げ容積にどう収めるか、に取り組んでいるからだ。
なぜオリガミは宇宙工学に何度も戻ってくるのか
宇宙でのオリガミの価値は見た目ではない。経済性と機械的な利点にある。打ち上げは高価で、容積は限られており、平たく畳めて、軌道到達後に確実に展開できる機器には明確なメリットがある。特にCubeSatでは、エンジニアは1立方センチメートルまで無駄なく使わなければならない。
JAXAの最新デモ機は、日本の工学における折り畳み概念の長い系譜の上にある。元記事は、1970年に三浦公亮博士が展開可能な宇宙構造の研究の中で開発したミウラ折りを挙げている。このパターンは後に日本のスペースフライヤーユニットに搭載され、収納された太陽電池パネルが軌道上で展開された。
この系譜が重要なのは、基本問題が今も変わっていないからだ。衛星には、打ち上げフェアリングが都合よく収めてくれる以上に大きなアンテナ、ソーラーセイル、パネル、センシング面が必要になる。折り畳み戦略は、コンパクトなペイロードを運び、のちにずっと大きな稼働システムへ変える方法を提供する。
OrigamiSat-2 が試していること
OrigamiSat-2 は、打ち上げ時に折り畳まれ、軌道到達後に展開される二層膜を使う。収納状態では本体はわずか10センチ角で、1ユニットのCubeSatに相当するサイズだ。展開後、その反射面アンテナは大きく広がる。
反射面アンテナを採用する意味は、通信・観測性能がより大きな開口で向上しがちだからだ。小型衛星では、機体サイズとミッション能力の間で常にトレードオフが生じる。展開式アンテナはその折り合いを緩める助けになる。
JAXA は実質的に、非常に小さく低コストのプラットフォームが、宇宙でははるかに大きな宇宙機のように振る舞う機器を搭載できるのかを試している。成功すれば、この方式は、打ち上げ時のコンパクトさと軌道上での大きさの両方が重要な、将来の通信ペイロードや他の展開システムの設計に影響を与える可能性がある。
