こだま (人工衛星)

こだまは、宇宙開発事業団が開発した、日本のデータ中継衛星である。

2002年9月10日にH-IIAロケットで打ち上げられ、2017年8月5日に運用を終了した。

1. 概要
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静止衛星であり、東経90.75度のインド洋上空に占位している。低 - 中高度衛星と地上局の通信を中継することで、これら衛星の通信可能範囲を大幅に広げ、限られた地上局でも効率よくデータの送受信を行うのが目的。使用できる周波数として、従来の2-4GHz帯に加え、大容量通信に向いている26-40GHz帯を持つ。これによる最大通信容量は240Mbps以上と高速で、大容量のデータを効率よく地上局に送信できる。

運用期間中に、みどりII、きらり、だいちなどと、さまざまなミッションにおいてデータ中継を行ったほか、欧州宇宙機関の地球観測衛星Envisatと観測データの中継実験も行い相互運用・支援性の確認をした。このうち、だいちとの連携では特に成果を上げ、運用期間中に地上局が直接受信したデータの26倍を中継するなど、今後のだいちの運用にもこだまが不可欠であると報告されている。また、国際宇宙ステーションの日本実験棟「きぼう」の衛星間通信システムとのデータ中継にも使われる。

なお、情報収集衛星とのデータ中継には「こだま」は使われていない。IGSとのデータ中継には新たに、「光データ中継衛星」を2019年を目標として打ち上げることが2014年に報道された。

1.1. データ中継
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低 - 中高度の衛星は、低い軌道高度を周回するため、地上局の上空を短時間で通過してしまう。中高度で大量の情報を送信する必要がある地球観測衛星などでは、周回中にデータを圧縮しておき、地上局上空でまとめて送信するなどの手法がとられるが、本来の観測能力に対するボトルネックとなっていた。

地上局と低 - 中高度の衛星が互いの可視範囲にあるのは、軌道上の1割程度に限られている。しかし、そのはるか上空の静止軌道衛星からは、眼下の中高度衛星が飛行する軌道の6割を見渡すことが可能であり、足下の地上局に中継することによって、ほぼリアルタイムで通信可能範囲とすることができる。これは、観測衛星の実質能力を数倍に拡大できる可能性を示している。こだまは、ALOSミッション参加後、容量の嵩む画像データの99%を中継したことが報告されており、観測精度向上や期間短縮のほか、大規模災害の早期把握に大きく貢献した。

なお、空白域をなくすには最低2機による運用が必要で、こだまの場合、南北アメリカ大陸をほぼすっぽりと含む円形の地域の上空が、通信が不可能な範囲となっている。

2. 仕様
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打ち上げロケット：H-IIAロケット
打ち上げ日：2002年9月10日
打ち上げ質量：約2800kg
軌道：東経90.75度
寸法：2.2m×2.4m×2.2m
太陽電池パドル寸法：2.4m×7.3m
発生電力：2100W以上
衛星間通信アンテナ寸法：開口径約3.6m
フィーダリンク用アンテナ寸法：開口径約1.8m
設計寿命：7年
ミッション機器：Sバンド衛星間通信機器、Kaバンド衛星間通信機器、Kaバンドフィーダリング機器

3. 経過
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技術試験衛星きく6号、通信放送技術衛星かけはしを継承する、衛星間通信、データ中継システムの実験・実証機として計画された。

2002年9月10日 - 打ち上げ
　第3回アポジエンジン噴射時に推力低下発生、20Nスラスタによる追加軌道制御実施
2003年1月10日 - 定常段階移行
衛星間通信実験の実績
2003年2月17日 - 10月24日　環境観測技術衛星 みどりII
2005年9月1日 - 2009年9月10日　光通信技術衛星 きらり
2006年2月19日 - 2011年5月12日　陸域観測技術衛星 だいち
2006年4月4日 - 9月26日　欧州宇宙機関 地球観測衛星 Envisat
2009年3月3日 - 2009年6月16日　小型実証衛星1型
2009年8月18日 - 継続中　 国際宇宙ステーションきぼう
2009年9月28日 - 定常段階終了、後期利用段階へ
2017年8月5日 - 静止軌道離脱、停波し運用終了。

3.1. 当初計画
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当初はDRTS-EとDRTS-Wの2機で地球周辺軌道の全領域をカバーし、携帯電話の基地局のように2機の衛星が通信を引き継いで連続中継する計画だった。DRTS-Eは現在こだまが位置する東経90度、DRTS-Wは西経170度を予定していた。DRTS-Wの打ち上げは2002年に予定されていたが、1年前の2001年8月の宇宙開発委員会で、予算不足から1機のみの計画に変更することが了承された。DRTS-Wとして製作された衛星は予定通り2002年に打ち上げられたが、軌道上の位置はDRTS-Eが予定していた東経90度に変更され、単にDRTSと呼称することになった。2機目の衛星は地上予備機として完成させることも検討されたが、結局製作中止になった。

4. 後継衛星
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こだまの設計寿命は2009年に尽きており、後継衛星は準備されていないため、以後当面は寿命を超えての運用となる。推進薬を節約するため、2009年11月以降は衛星の南北制御を中止し、東西制御のみにする。南北制御を中止したことにより次第に軌道傾斜角が増大するため、軌道傾斜角が南北1度に達する2012年1月以降の運用は、衛星の状態を判断しながら決定される予定である。こだまの故障時に備えて、バックアップとしてNASAのデータ中継衛星TDRSを2010年4月以降に使用できるよう、準備が進められている。

JAXAでは、こだまの当初計画と同様に、2機の後継衛星をもって低軌道全体をカバーする体制を構築したい意向である。通信方法はこだまと同じKa帯電波の他、きらりで技術実証されたレーザー通信も検討されているが、いずれを搭載するか、あるいは両方を搭載するかは決定されていない。なお、当面計画されている低軌道衛星にはレーザー通信装置を搭載する予定はなく、衛星間通信を行う衛星はこだまとの通信を前提としているため、少なくともKa帯通信装置は搭載する可能性が高い。

2012年7月31日に開催された宇宙政策委員会 第1回会合の情報によれば、こだまの後継機は2015年度に民間事業者から調達する衛星でサービスを引き継ぐ方針とされている。

4.1. 光データ中継衛星
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政府は情報収集衛星用に大量のデータを迅速に中継するデータ中継衛星1号機と、これとは別予算の光データ中継衛星を導入する予定である。平成31年度の打ち上げを目指して、平成27年度予算案に関連予算の一部を盛り込んだ。光データ中継衛星はデータを電波でなく光形式で送るため、他国による妨害や傍受を防ぐことも可能になる。

5. 関連項目
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通信衛星
宇宙開発事業団
宇宙航空研究開発機構
H-IIAロケット
光データ中継衛星
NASAのデータ中継衛星TDRS
ESAのデータ中継衛星　実験用のARTEMIS、実用のEDRS
中国のデータ中継衛星天鏈1号
ロシアのデータ中継衛星ルーチ 　2011年12月11日にLuch-5Aを、2012年11月3日にLuch-5Bを打上げた。2014年4月28日にLuch-5Vを打ち上げて3機体制にした。ロシアは1980-90年代にもLuchを使ってミールなどを運用していたが、1990年代末に寿命が切れ、以後は財政難で保有していなかった。

6. 注釈
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7. 外部リンク
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