SELENE レポート

～月周回衛星かぐやの運用と解析～／山本233

SELENEレポート～月周回衛星かぐやの運用と解析～

山本 幸生

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（要旨）月周回衛星「かぐや（SELENE）」に搭載された観測機器の運用とデータ解析の概要について説明する．
運用は計画立案と状態監視に大別されており，観測機器チームは与えられた条件を元に事前に観測計画を練り，想定通り動作しているか状態監視を行う．
複数の観測機器が個々に立案した計画のマージ作業や整合性チェックは衛星システムと呼ばれるチームが行い管理している．取得したデータは，JAXAが保有するアンテナから運用系のシステムと解析系のシステムへとそれぞれ伝送される．観測機器チームは解析系のシステムからデータを取得し各々解析を行い，最終的に公開系と呼ばれるL2DBシステムに登録し，公開の準備を進める．

1. はじめに広く理解した上で，常に観測機器がより良い状態で観測できるように意識して行動している．衛星が死んだ場合には「The Moon Race」という言葉がある．これはアメ観測は一切できずプロジェクトとしては失敗である．一方

リカとソ連が冷戦を繰り広げていたさなか，月探査を衛星が生きていたところで観測データが全く取れていない

通じて各々の技術力の高さを誇示していた時代のこと

状況では，プロジェクトは成功したとは言えない．そのたである．あれから30年以上経過し，日本を始めとしてめ衛星システムと観測機器チームは常に連携して運用を行

中国，インド，アメリカによって再び月探査ブームがっていく必要がある．
衛星の運用は「計画立案」と「状態監視」の2つに大別繰り広げられている．
その中でも日本が打ち上げる「かぐや」はアポロミされる．観測機器チームが自分たちの欲しいデータを取る

ッション以後，最大の月探査ミッションとして位置付ためには，衛星の軌道や太陽高度などを考慮した上で，観けられている．13 ヶ月の運用期間を経て，「かぐや」

測機器を適切なタイミングで適切なモードに設定する必要が地球へと送信する科学データは生データで5テラバがあり，この作業を計画立案と呼ぶ．一方状態監視では，イトを超える．この大容量データを得るために必要な立案した通りに動作している事の確認を始め，不測の事態運用や地上系のシステムについて説明する．に陥っていないかどうかを確認し，必要であれば適切なモードに変更するなどの処置を行う．

2. 観測機器運用

観測機器に指令を送るためのデータを「コマンド」といい，観測機器から送られてくるデータを「テレメトリ」と衛星を運用する場合には，衛星全体を管理する「衛呼んでいる．地上のアンテナから衛星が見えない場合には星システム」と呼ばれるチームが組織される．このチコマンドを送信することができないため，通常衛星は指定

ームは衛星をよく理解し，一方で観測機器のことも幅時刻にコマンドを発行する「タイムライン」と呼ばれる機

1. 宇宙航空研究開発機構

能を備えている．
「かぐや」において「計画立案を行う」

宇宙科学研究本部

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日本惑星科学会誌 Vol.16.No.3,2007
表 1： ミッションデータのデータ伝送量

データ種別

観測機器
LISM

高速データ

LRS
HDTV

低速データ

XRS
GAP
MAP
UPI
LALT

コンポーネント / モード
TCステレオ視観測時
MISP
低速（常時観測）
高速（波形伝送モード）
高速低速
常時観測常時観測
常時観測
常時観測
常時観測

最大データレート
3.3Mbps
3.4Mbps
0.014Mbps
176kbps
492kbps
7.97Mbps
100kbps
32.768kbps
24.756kbps
49.152kbps
49.152kbps
N/A

備考

HK として出力ということは「観測機器へのコマンドをタイムラインてその他の観測機器データと続く（表1参照）．
「かぐ上に計画する」こととほぼ同意である．

や」ではこれらの観測機器をデータ量の観点から「高衛星の都合上観測できない期間の計画の禁止や，行速データ」と「低速データ」と分類している．NHKってはいけない動作を誤って立案することを未然に防製作のハイビジョンカメラ（HDTV）も搭載されてぐために，観測機器チームは運用要求言語と呼ばれる

おり高速データに分類されるが，常時観測は行わず，衛星運用に特化した特別な言語を用いて運用計画を立発生データ量としては他の観測機器へ大きく影響を与案する．各観測機器から提出された運用計画を衛星シえない予定である．

ステム側でまとめコンパイルすることによって，全体として矛盾のない計画を作り上げる．

観測機器がデータを取得する際に，常に日本のアンテナと衛星間で通信が取れるとは限らない．この期間テレメトリは観測機器が正常に動作しているかを確を非可視と呼び，非可視期間中のデータについてはミ認するための「House Keepingテレメトリ（HK）」

ッションデータレコーダ（MDR）と呼ばれる記録装と観測機器の観測データである「ミッションデータ」

置に記録される．アンテナと衛星の間の通信が確立さに分類される．HKには観測機器の温度や電圧，観測れると，運用者によるMDRの再生操作を行い，非可機器の動作モードの他に，衛星の姿勢情報など，運用視中の観測データが地上へと送信される．MDRの再に必要な情報が含まれている．これらの情報はQuick

生を行っている最中も観測機器は観測を行っているた

Look（QL）と呼ばれるテレメトリを可視化して表示

め，地上では非可視中のデータと可視中のデータが同するソフトウェアを用いて確認を行う．
「かぐや」の時に受信されることになる．

通常運用ではこのQLを用いて24時間体制で状態監視

低速データに分類される機器についてはデータ容を行い，何か問題があった場合には，衛星システムか量が少ないため，可視・非可視中の全てのデータがら観測機器チームへと連絡する体制が整備されている．

MDRに記録される．高速データに分類される機器についてはデータ容量が大きすぎるため，非可視中のみ

3. ミッションデータのデータをMDRに格納し，可視中のデータについてはMDRに格納しない．したがって可視中にトラブル

ミッションデータの多くはLISMと呼ばれる地形カで通信が途絶えた場合，観測中のデータについては失メラ（TC）やマルチバンドイメージャ（MI）の画像われることになり，別の観測機会をまって再度観測すデータである．次いでレーダサウンダ（LRS），そしるなどの処置が必要となる．

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送とレートバッファ伝送の2つの方式がある．

4 アンテナ

テ レ メ ト リ を 可 視 化 す る ソ フ ト ウ ェ ア をQuickLook（QL）と呼んでいるが，リアルタイム伝送とレ

これまで旧宇宙科学研究所（ISAS）が行ってきたートバッファ伝送を区別するために，リアルタイム伝科学衛星では，ISASの保有する臼田局と内之浦局の送を利用して表示することをQL，レートバッファ伝アンテナを主戦力として用いてきた[1]．
「かぐや」は送を利用して表示することをDelay Look（DL）と呼旧宇宙開発事業団（NASDA）とISASの共同プロジ

ぶこともある．

ェクトとして開始されているため，他の科学衛星と異観測機器のデータを取得しようと考えた場合，「デなり，双方が所有するアンテナを始めから利用するこータ取得日はいつか」「対象観測機器は何か」「データとを前提に地上システムが開発されている．コマンドレコーダーに入るか，入らないか」「利用するアンテの送信，HKの取得については全てのアンテナを利用ナ局はどれか」「QLかDLか」「HKかミッションデーすることが可能であり，観測データの受信についてはタか」を指定する必要がある．これらはISASが開発臼田局と内之浦局のアンテナが利用可能である．そのしたSDTPと呼ばれる専用プロトコルを利用して取得

他，NASAのDSN局を利用してコマンドの送信，HKすることができ，ソフトウェア開発用にC言語で記述テレメトリを取得する事が可能となっている（表2参されたライブラリが存在する．

照）．

6 解析系/公開系
5. テレメトリ伝送方式
これまでのISASが開発してきた科学衛星の場合，観測機器の運用ではリアルタイム性を要求されるこ運用者と解析者は同一のことが多いため，上記のとが多々ある．データの伝送量が多すぎて速度的に間SDTPライブラリを利用してQLソフトウェアをまずに合わない場合には，データを部分的に捨ててもよい開発し，そのソースコードを流用するなどして解析デので，常に最新のデータを表示したいという要求であータの取得ソフトウェアの開発を行っていた．しかしる．一方データ解析を行う場合には，取得する時間は「かぐや」では運用と解析は完全に切り離され，デー多少かかっても構わないので，完全なデータセットをタ解析を行うものはSDTPライブラリを用いたソフト求めることが多い．これらの要求に答えるために，地ウェアを開発しなくとも，通常のメールを用いた解析

上システムのデータ伝送方式として，リアルタイム伝系システムを利用することでデータを取得することが

表 2： かぐや使用地上局

所 属
JAXA
相模原
JAXA
新GN局（国内）
JAXA
新GN局（海外）NASA DSN

局 名臼 田
内之浦
沖 縄
増 田
勝 浦
サンチャゴ
マスパロマスパース
マドリッド
ゴールドストーン
キャンベラ

表 記
UDSC
USC
OKN
MSD
KTU
SNT
MSP
PRT
MAD
GDS
CAN

コマンド
○
○
○
○
○
○
○
○
○
○
○

HK
○
○
○
○
○
○
○
○
○
○
○

ミッションデータ○○－－－－－－－－－

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可能となっている．
解析系は処理レベルに応じてL0/1システム, L2DB

謝辞システムと大別される．L0/1システムを利用することにより，観測機器が出力したフォーマットのまま観測データの取得が可能である．L0/1システムの内部

本稿を書くに辺り，「かぐや」ミッションを支えてくれている関係者の皆様に感謝致します．

ではSDTPを用いて運用系からデータを取得しており，ユーザに対してはメールベースでデータの検索や取得が可能なインターフェースを提供している．

参考文献

L2DBシステムは観測機器チームが解析した結果得られた中間データや最終データを登録するためのシ[1] 金尾美穂, 2003,遊星人 vol. 12,108．

ステムである．L0/1システムで取得したデータを観[2] NAIFホームページ

測機器チームが解析し，予め定められた形式でL2DBシステムに登録する．最終的に公開されるデータはL2DBに登録されたデータの一部であり，「かぐや」の公開データを利用したいと考える人はウェブサイトを通してダウンロードすることができる．
「かぐや」では「小惑星探査機はやぶさ」でも提供した「SPICEカーネル」を提供する[2]．
「SPICEカーネル」はNASAが開発した衛星の位置情報や姿勢情報，さらには観測機器の視野などを統合管理するためのツールであり，これを利用することにより解析者は月面上のフットプリントや，太陽の方向などを正確に簡単に取り扱うことができる．

7. 将来に向けた準備
いよいよ打ち上げが間近となり緊張感が高まる中，着々と準備が進められている．観測機器チームは数年に渡る設計・開発・試験を乗り越え，ようやくここまで辿り着いた．打ち上げ後の運用も決して楽なものではないが，真っ先に取得したデータを解析できるという楽しみを胸に頑張っている．取得したデータを２年後に世界中に発信し，恒久的な人類の遺産として残すためにも，ミッション終了まで気を抜く事はできない．

http://naif. jpl. nasa. gov/naif/