宇宙実験・観測フリーフライヤ
宇宙実験・観測フリーフライヤ（英語: Space Flyer Unit、SFU）は、科学技術庁宇宙開発事業団 (NASDA) 、文部省宇宙科学研究所 (ISAS)、通商産業省新エネルギー・産業技術総合開発機構 (NEDO) 、無人宇宙実験システム研究開発機構 (USEF) が共同で開発した回収・再利用可能な宇宙実験・観測システムである。
| 宇宙実験・観測フリーフライヤ（SFU） | |
|---|---|
 | |
| 所属 | NASDA,ISAS（共に現JAXA),NEDO,USEF |
| 主製造業者 | 三菱電機 |
| 国際標識番号 | 1995-011A |
| カタログ番号 | 23521 |
| 状態 | 運用終了 |
| 目的 | 工学実験 |
| 計画の期間 | 10ヶ月 |
| 打上げ機 | H-IIロケット試験機3号機 |
| 打上げ日時 | 1995年3月18日17:01 |
| 運用終了日 | 1996年1月13日(回収：STS-72) |
| 物理的特長 | |
| 本体寸法 |
直径: 4.7m 高さ: 2.8m |
| 最大寸法 | 24.4m (太陽電池パドル展開時) |
| 質量 |
打上げ時 3,846kg 回収時 3,492kg |
| 発生電力 | 3,000W |
| 主な推進器 |
23Nヒドラジン一液式OCT×8 23Nヒドラジン一液式RCS×4 3Nヒドラジン一液式RCS×12 |
| 姿勢制御方式 |
三軸姿勢制御 （ゼロモーメンタム方式） |
| 軌道要素 | |
| 軌道 | 位相同期軌道（回収時） |
| 近点高度 (hp) | 344km |
| 遠点高度 (ha) | 415km |
| 軌道傾斜角 (i) | 28.4度 |
| 軌道周期 (P) | 92.2分 |
| 搭載機器 | |
| GDEF | 気層成長基礎実験装置 |
| EFFU | 材料暴露実験装置 |
| IRTS | 宇宙赤外線望遠鏡 |
| 2DSA | 2次元太陽電池実験装置 |
| HVSA | 高圧太陽電池実験装置 |
| SPDP | 宇宙プラズマ実験装置 |
| EPEX | 電気推進実験装置 |
| MEX | 宇宙材料実験装置 |
| BIO | 宇宙生物学実験装置 |
| GHF | 傾斜型電気炉実験装置 |
| MHF | 反射型電気炉実験装置 |
| IHF | 等温電気炉実験装置 |
目的
編集再利用可能な宇宙実験観測・装置を打ち上げ、回収する事によりそのコンセプトの有効性を検証する事及び軌道上での各種実験と観測を目的とした。
運用
編集
1995年3月18日にH-IIロケット3号機でひまわり5号(GMS-5)と共に種子島宇宙センターから打ち上げられた。打ち上げは本来2月1日に予定されていたが、SFUのRCS用燃料の一部が内部リークするという不具合により延期されていた。打ち上げは成功し、高度330kmの軌道に投入された。太陽電池パドルを展開し太陽指向姿勢を確立したのち、衛星本体の軌道変換スラスタ(OCT)を用いた5回の軌道制御によって、5日かけてミッション高度である高度486kmまで上昇した。
回収は1996年1月13日にスペースシャトル・エンデバーによるミッションSTS-72で行われた。フレキシブル太陽電池パドルの折り畳みが不完全であるという不具合が衛星側に発生したため、太陽電池パドルはコマンドで分離して軌道上に投棄された。衛星本体は若田光一の操縦するシャトル・リモート・マニピュレータ・システム(SRMS)により回収され、1月20日に地球に帰還した。
特徴
編集SFUはスペースシャトルで回収することで再利用可能な人工衛星として開発された。似たような構想の宇宙機には欧州宇宙機関のEURECAがあるが、こちらは打ち上げ、回収ともにスペースシャトルで行う点が異なる。軌道上運用は3回行う予定だったが、スペースシャトルの運用費高騰のため、1度の運用で計画を終了した。
SFUの設計は、以下に挙げる二つの理由から特徴的なものとなっている。
1点目は、当機が多目的の再利用型宇宙機を目指したことにある。そのため実験機器の搭載や載せかえを効率良く行うことができるよう、モジュール化されている。全体として八角形の機体内部は8つの区画に分けられ、このうち6つが実験用スペースとして顧客に貸し出される。計画段階では将来的な顧客として宇宙に不慣れな任意の団体が想定されたため、機体には堅牢さと柔軟性の双方が要求された。
2点目は、回収時にスペースシャトルの一部となることである。回収ミッションは有人であるため、機体にはそれ相応の安全性が要求された。信頼性の確認には、機体を数学的にモデル化し、コンピューターを用いてシミュレーションするという手法が取られるが、当機においては数学モデルの徹底的な検証が要求された。また推進剤に使うヒドラジンは猛毒のため、燃料漏れを防ぐための様々な対策が施された。特にヒドラジンの凍結・融解時の体積変化による配管破裂を防ぐため、楕円配管の採用とシャトルからの電力供給による保温、シャトル全体の姿勢制御による燃料の攪拌という3重の対策がとられた。
運用についても特徴的なものとなった。運用は主にISASが担当したが、回収ミッションのためにNASDAやNASAの地上局と相模原市の宇宙科学研究所にある運用センターを回線で接続する必要が生じた。そのため、UNIXベースのSFU専用の運用システムが新たに構築された。
