SELENE レポート－システムプロトフライト試験－／中澤

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SELENEレポート～システムプロトフライト試験～
中澤

暁

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（要旨）打上げまで半年に迫った月周回衛星SELENEの進捗状況について報告する．観測センサーなどの単体の製造は完了し，衛星組立後の電気性能試験，音響試験，振動試験，熱真空試験などの試験を無事乗り越えてきた．
準備は着々と進められており，現在は衛星を射場に輸送する前の最終チェックであるシステムプロトフライト試
験最後の電気試験を行っている．軌道上で不具合を出さないために，地上試験で出来る限り潜在する不具合を洗い出すことを目指している．

1.はじめにアンテナなど様々な機器が搭載されており，一般に複数のメーカーがそれぞれを製造する．各々が図面通り

いよいよ月周回衛星SELENEの打上げが半年後に迫に製造した物を持ち寄って組み立てて，すんなり上手った．探査計画のプロポーザルから関わっているメン

くいけばこの４つのステップで打上げられるが，なかバーにとっては10年越しであり，ようやくである．

なかそうはいかない．とくに観測機器の性能は衛星に

現在，筑波宇宙センターにおいて，射場に輸送する

組んだ状態でないと正しく評価できない．機器完成後前の最終チェックであるシステムプロトフライト試験に改修が必要となった場合には，大きな後戻りになっの終盤を迎えている．本稿ではこれまでの進捗についてしまうため，ステップ２）とステップ３）を繰り返て報告する．

して，製造途中段階で機器同士を接続して試験を行う
ことがリスク低減に有効である．SELENEもこの開発

2.SELENEの開発シナリオステップを取り込み，機器完成前にシステム噛合試験
を実施した．

一般的に科学衛星は以下のステップで開発される．
１）衛星のミッション目標から必要な機能・性能・イ

3.SELENEの特徴

ンターフェイス条件（仕様）を決めて図面を作成し，２）機器毎に開発・製造した後，試験で機能・性能を個々のミッションは過去の本誌で紹介されたので省確認し（単体試験と呼ぶ），略するが，SELENEは月周回軌道において15のミッシ

３）衛星を組み立てて最終確認を行い（システム試験

ョンを行う．この状況は乗合バスに例えることができと呼ぶ），

る．15人の乗客が，それぞれ好きな道具をもって乗車４）ロケットに載せて打ち上げる．

するところを想像して頂きたい．この15人は目的地に現在，SELENEはステップ３）の終盤に来ている．

着くと銘々が好きなことを行う．その結果，方位磁石衛星には，観測センサーから電源バッテリや通信用
1. 宇宙航空研究開発機構

で北を探そうとしている人の隣の人が強い永久磁石をもっていたり，遠くの微弱なラジオ番組を聞きたいの68

日本惑星科学会誌 Vol.16.No.1,2007に前の人が強力な電波を出していたり，望遠カメラで撮影しようとしているがバスが揺れて写真が撮れなかったりすることがある．つまり別の機器によって邪魔をされてしまうことが発生する（干渉と呼ぶ）．
SELENEのようにセンサが多いほど観測に必要な条件が多くなり，センサが高感度になるほど条件が厳しくなる．結果として，干渉が発生しやすくなる．そこで，それぞれの観測条件（要求事項）をあらかじめ示し合い，要求事項に関する調整や可能な対策の検討を行い，設計・製造に反映する必要がある．しかし，干渉の有無は設計確認や単体試験だけでは充分な確認はできないため，衛星全体を組んだ状態で試験して確認することが重要である．
SELENEでも機器の製造途中段階から，全機器を接続した，電気的干渉確認試験，システムEMC試験，システム磁気試験，マイクロフォニック試験（微小振動の確認）などの干渉確認を行ってきた．

4.システムプロトフライト試験
図 1： フルコンフィギュレーションの SELENE（質量特性計測時）．打上げ時の質量とモーメントを計測している．子衛星２機（リレー衛星，VRAD 衛星）も衛星上部に搭載されている．

前述のステップ３）のシステムプロトフライト試験（以下，システムPFT）は，射場輸送前の最終確認試

図 2： 熱真空試験前の準備をしている様子．向かって左側の衝立は月面からの赤外輻射を模擬するためのヒータパネルである．奥にはφ13m スペースチャンバーが見える．

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験であるが，SELENEでは２回に分けて実施した．シて大きなうなり音が発生する．そのたびに衛星が壊れ

ステムPFT前半では，開発当初より課題であったシス

ないか不安になるが，やはり単体の振動試験で確認さテムEMC試験と電気的I/Fの確認を実施した．その結れてきており，何の問題もなくパスすることが出来た．

果，これまでの検討と対策が実を結び，従来の衛星以上に低ノイズな環境が達成されていることが確認された．

4.4 熱真空試験
宇宙空間では真空断熱により衛星の太陽側と反対側

システムPFT前半で，大きな課題が無く機器改修なで100℃以上の温度差が発生する．さらに月周回軌道

ど必要ないことを確認した後に，機器単体は最終工程

では，月面からの強烈な赤外輻射を受ける．システムである基板コーティングなどを行った．以降にシステ

熱真空試験において，ヒータや放熱板などによる熱制ムPFT後半の主な項目と結果について述べる．

御が設計通り行われ，各機器が所定の温度範囲に収まっていることを確認するとともに，衛星全体の熱解析

4.1 初期電気性能試験

モデルのコリレーションを行う．

この試験の目的は，(1)衛星組立状態で機器の機能・電源ON時の基板突入電流増加などが見られたが，性能に問題ないことを確認すること，(2)最後に行う最大きな問題なく試験を完了できた．衛星の熱解析モデ

終電気性能試験と比較するための初期データを取得す

ルは，この試験結果を用いてさらにコリレーションをること，である．機器毎に順次試験を行った結果，オ行い，軌道上温度予測解析の精度を向上させた．

ンボードソフトの不具合などが見つかったが，大きな課題なく次の試験に進むことができた．

4.5 最終電気性能試験
一連の環境試験（音響・振動・衝撃・熱真空）実施

4.2 音響試験

後に各機器の機能・性能に変化がないことを確認する．

この試験の目的は，打上げ時に衛星周囲を覆ってい初期電気性能試験で取得したデータから変化が無いこるロケットフェアリングから受ける音圧とその音圧にとと，射場に輸送する前の最終確認を行う．現在も試よる振動を受けても問題ないことを確認することであ験を実施中である（07年1月末 現在）．

3る．防音壁に囲まれた反響室（容積1600m ）に衛星をシステムPFT後半では特に大きな問題なく進んでい設置し，巨大なスピーカにより打上げ時と同じ音圧をる．しかし，単体試験や過去のシステム試験において与える．衛星外部に搭載された機器はこの音響によって大きな加速度（振動）を受けることになる．
防音壁の外にいるとほとんど何も分からず，あっという間に試験は終了した．各機器とも単体振動試験をクリアしてきており，何の問題も発生しなかった．

4.3 振動試験
音響と同様に衛星は打ち上げ時にロケットからも大きな振動を受けるため，衛星を振動台に載せて加振す
る．試験はＸＹＺ各軸ごとに行い，打上げ時と同条件の振動を周波数をスイープさせて与える．
振動周波数が衛星の固有振動数と一致すると共振し

図 3： 観測機器データ解析中の様子（システム熱真空試験時）．各機器それぞれに状態監視とデータ解析を行っている．衛星の温度状況に合わせて進行するため，昼夜の区別無く試験が行われた．

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日本惑星科学会誌 Vol.16.No.1,2007

は多くの不具合が発生しており，それぞれについて原具合が発生するたびに，原因究明と対策処置に多くの因を究明し対処してきた．現在順調なのは，その努力時間と労力が費やされるが，今不具合が見つかって良の結果と思いたい．

かったと思い直し，処置に当たっている．

5.不具合について

6.おわりに衛星開発において「一生懸命つくっても不具合（バ現在，最終電気性能試験が終わろうとしている．衛グ）は潜んでいる．打ち上げてから不具合が見つかっ星が地上にある間に万事を尽くして，打上げを迎えたても対処のしようがないため，地上試験で出来る限りい．本稿が皆さんに読まれる頃には，種子島への輸送

潜在する不具合を洗い出し，対処して打上げに臨む」

作業が始まっているだろう．

ことが重要である．
勿論，図面ミスや極性ミスなど確認不充分なために発生する不具合（“浅い不具合”）の弁護をするものではない．このような不具合は設計段階，初期の試験で枯らしておかなければならない．しかし，ある条件下でしか発生しない不具合などは図面通りにものを作っても発生しうるものである（“深い不具合”）．このような不具合は，設計や製造で完全に防ぐことは困難で，実運用を想定して厳しい試験や念入りな試験を実施していないと見つけることができない．
軌道上で不具合が発生しても，人が行ってテスターを当てるわけにもいかず，情報が限られるため充分な調査は困難である．潜在している不具合は地上にある間に炙り出しておかなければならない．
電化製品も車も，出荷後に不具合が発生するから良くないのであって，出荷前に見つけて処置すればよい．
不具合は出荷前（＝打上げ前）にとことん出しておくに限る．そのためには想像力を働かせ，軌道上で有り得る厳しい条件を洗い出して周到な試験計画を立てておくことが非常に重要である．この数年でつくづく痛感した．
軌道上で不具合が発生しても困らないよう，衛星では一般にバックアップ機能や対策を施してある．しかし，「準備している不具合は発生しない，準備していない不具合が発生する」のが世の常である．しかし裏を返して，想定をすればするだけ不具合が発生しなくなることを示唆していると思いたい．試験において不