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[jamsat-bb:8152] AO-40の現状報告とサン・アングル関連の情報@AMSAT-bb
JF6BCC 今石です。
AO-40 プロジェクトチームの DB2OS から AMSAT-bb に、AO-40 の現況につい
ての報告があがっていました。サイズの関係で邦訳文のみ記載します。原文は
AMSAT-bb またはこちらをご覧下さい。
http://www.amsat.org/amsat/archive/amsat-bb/48hour/msg03675.html
> From: Peter Guelzow
> Subject: [amsat-bb] AO-40: Hibernation #1 - Sun Angle & Attitude
> Date: 2001/04/25 02:54:27
皆さん。
AO-40 は見込み通りに推移しています。4/23現在までの姿勢の測定結果は以下
の通りです。
Orbit alon alat
----------------------
202 142 *
203 138 *
204 136 *
205 133 *
206 132 *
207 128 14 **
208 127 *
209 125 *
210 121 *
211 119 *
212 116 *
213 114 *
214 - -
215 109 *
216 106 11 **
217 - -
218 102 *
219 - -
220 98 *
----------------------
* センサの停止数から ALON を測定
** ガメラ画像から ALON/ALAT を測定
１周期（近地点）毎に -2.43 の ALON 変化。
> RMS fit: 0.52?
# これどういう意味ですか？。
姿勢変化の見積もりと温度測定結果
姿勢 | 電池温度(摂氏) | タンク温度(摂氏) | パネル温度(摂氏)
Orbit lon/lat SA | Main2 Aux1 Aux5 | MMH-3 N204+ NH3-2| IHU EPU 2-5
-----------------+------------------+-------------------+-------------------
200 -41 | 29.8 33.1 21.1 | 19.3 17.3 31.8 | 9.4 19.9 9.0
201 -43 | 31.1 35.1 21.9 | 19.9 18.6 33.1 | 10.0 21.2 7.1
202 141 16 -46 | 33.8 37.1 22.6 | 20.6 19.3 35.7 | 10.0 21.9 1.8
203 139 15 -48 | 35.1 39.0 23.2 | 21.2 20.6 37.1 | 10.0 22.6
204 136 15 -51 | 36.4 39.7 23.9 | 21.2 21.2 38.4 | 10.0 23.2 -2.5
205 134 15 -53 | 37.1 41.0 23.9 | 21.2 21.2 39.0 | 10.0 23.2 -4.5
206 131 14 -55 | 37.7 41.7 23.9 | 21.2 21.2 39.7 | 9.4 23.2 -6.4
207 129 14 -57 | 37.7 41.7 23.2 | 20.6 20.6 39.7 | 8.7 22.6 -8.4
208 126 14 -60 | 37.1 41.0 21.9 | 19.9 19.3 39.0 | 8.1 21.9 -10.4
209 124 13 -61 | 37.1 40.4 21.9 | 18.6 17.9 38.4 | 6.7 20.6 -13.7
210 121 13 -63 | 36.4 40.4 21.2 | 18.4 17.3 38.4 | 6.1 19.9 -15.0
211 119 13 -65 | 35.7 39.7 20.6 | 16.6 16.6 37.7 | 5.4 19.3 -17.0
212 117 12 -66 | 35.7 39.0 20.6 | 16.6 16.0 37.7 | 4.8 18.6 -18.3
213 114 12 -67 | 35.1 39.0 19.3 | 15.3 15.3 37.1 | 4.1 17.9 -19.6
214 112 12 -67 | 35.1 39.0 19.9 | 15.3 14.7 37.1 | 4.1 17.9 -19.6
215 109 11 -67 | 35.1 39.0 20.6 | 16.0 14.7 37.1 | 4.1 17.9 -19.6
216 107 11 -67 | 35.1 39.0 20.6 | 16.0 14.7 37.1 | 4.1 17.9 -19.0
217 104 11 -66 | 35.1 39.0 19.9 | 16.0 14.7 37.1 | 4.1 18.6 -18.3
218 102 10 -65 | 35.1 39.0 20.6 | 16.0 15.3 37.1 | 4.8 18.6 -17.6
219 99 10 -64 | 35.1 39.0 20.6 | 16.6 15.3 37.1 | 4.8 18.6 -16.3
220 97 10 -63 | 35.7 39.0 21.9 | 17.3 16.0 37.7 | 6.1 19.9 -13.7
以下はまだ
228 78 7 -45 | 2001-04-29 | |
-----------------+------------------+-------------------+--------------------
ALONの変化率 -2.428/近地点
そのうち歳差運動による変化 -0.161/近地点
未知の力による変化 -2.267/近地点
以下は G3RUH から提供された情報です。
- - - - -
「１回目の冬眠の調査結果（あるいは「カメラは死んだか？」）
by James Miller G3RUH 2001/4/24
要約
１回目の冬眠 (2001年１〜２月) 中、AO-40 のサン・アングルはおよそ 60 度
程度で、心配されていた 90 度近くへは至らなかった。このおかげでカメラは直
射日光で撮像素子を焼損せずに済んだ。この調査は太陽電池パネルの温度測定結
果を基本にしている。姿勢変更に働いた「未知の効果」についてはまだ原因を特
定できていない。
はじめに
IHU-2 の写真画像の品質は現在かなり劣化していて、何が起こったかの調査が
必要だ。可能性として、１回目の冬眠中（「冬眠」については別記参照）にサン
・アングルが 80 度を超えカメラを焼損させたのかも知れない。
過去の状況
サン・アングルの測定結果（別記）によれば、１回目の冬眠の直前の衛星の姿
勢は 258/-15 付近であることを示している。これは、黄道上での１回目の冬眠
の最中に９０度のサン・アングルによってカメラが焼損するかもしれないと言う
心配を否定するものだが、当時はこれは現実に心配されていた。
１回目の冬眠は 1/8〜4/5 の 12 週間と予測されていたが、驚いたことにこれ
はわずか７週間後の 2/24 に終了した。この結果、我々は「未知の現象」が発生
したことに直面した。
サン・アングルの測定は、１回目の冬眠の終了後ただちに開始され、姿勢は
208/-26 だった。これも黄道面に横たわる形であり、サン・アングル 90 度とな
る位置を通過したかも知れない。
The Wisdom of Hindsight
# 何て訳すのがいいのかな…。「後からわかったこと」？。
２回目の冬眠は状況が困難ではなく、この問題を理解するのに適切だった。２
回目の冬眠中、地球センサからの情報で全ての周期で、また IHU-2 カメラデー
タを時々利用して ALON を測定することができた。また、スピン中のフェーズ３
衛星での基礎的な常識とは反する現象を発見した。AO-40 のスピン軸の方向は
inertial space (慣性空間？) 中で動いていたのだ！。測定結果は ALON 値が
-2.46/近地点の割合で、「未知の効果」により変化していることを示していた。
この ALON 値の変動は、１回目の冬眠中にも起こっていたと考えるべきだ。そ
してこの未知の効果は、時間の経過によって姿勢は変化しないと言う仮定のも
とに、サン・アングル変化を使って姿勢を決定しようとすることは、誤った結果
をもたらすことにつながる。つまり、１回目の冬眠以降、姿勢は常に変動してい
て、黄道面に常に居たわけではなく、サン・アングル 90 度になる危険を回避で
きた可能性があると言うことだ。
温度の測定
さて、１回目の冬眠中、最もサン・アングルが悪かった状態はどんなものだっ
たのか、直接の測定なしに姿勢を見積もることができるのだろうか。
衛星の温度を見れば可能だ。太陽電池パネルの温度センサが、サン・アングル
を知るのにもっとも適切だろう。１回目の冬眠中 (Orbit 89-149)、我々は近地点
直後の MA 0-18 と言うごく限られたチャンスにしか、テレメトリデータを得ら
れなかった。食は MA=5 で終わり、MA < 15 の位置にある時には、地球からの放
射熱が大きく影響していたため、太陽電池パネルからの温度データ取得は単純な
事ではなかった。
この膨大な観測データを扱うために、私(James)は、オービット毎にもっとも
テレメトリ受信の困難な MA 89〜149 のデータ（VP9MU アーカイバから取得可能
なものから) をチェックするプログラムを作成し、2〜5 の４枚の太陽電池パネ
ルの温度の平均値を算出した。
この結果、１回目の冬眠の最悪期 (Orbit 113-127) の、地球と食の位置から
可能な限り離れた位置でのパネル温度は -11〜-13 度であることが判明した。
温度からサン・アングルを計算する
この温度データからサン・アングルは計算可能なのか？。サン・アングルが測
定不能となる +45 度以上の領域では、直接に調整したデータが存在しないこと
を思い出して欲しい。
しかしながら、我々は、２回目の冬眠時に特性が把握できたサン・アングルと
太陽電池パネル温度の関係データを持っている。違いは、１回目のサン・アング
ルは正の値（衛星上面から日が当たる）、２回目は負の値であると言うことだ。
ここで、太陽電池パネルの温度特性が、サン・アングル「゛゜ロ」を境に対称
的であると言う、大胆な仮定をしてみよう。つまり、太陽電池パネルが太陽熱を
受ける量は、サン・アングルが正負どちらにあっても同じだと言うことだ。これ
は完全な仮定とは言えないが、さほど違うとも言えないはずだ。
２回目の冬眠中、太陽電池パネルの温度は、サン・アングル -60 度において
-11〜-13 度だった。このことから、１回目の冬眠中の最悪なサン・アングルも
+60 度程度だったと言えるだろう。この式は IHU-1 カメラ（訳注：IHU-2 ？）
と、大事な SCOPE カメラとが、ともに太陽光でのダメージを受けていないこと
を意味することになる。
実際には何が起きたのか？
１回目の冬眠中の姿勢変化データから、このような推論を行うことができる。
Orbit 120 付近での +60? 度のサン・アングルとは、ALAT +7? 程度であると推
測できる。ALAT 値を、冬眠の開始時と終了時の値を元に同様に推測してみると、
このような姿勢変化となる。
| Orbit SA alon alat
------+-------------------------
Entry | 89 46 241 7
Nadir | 120 60 227 7
Exit | 149 46 214 7
------+-------------------------
１回目の冬眠中の姿勢変化
このデータからは別のこともわかる。ALON の変化率は -0.435/近地点である
し、通常の歳差運動による ALON の変化は -0.161/近地点であるから、未知の
効果による姿勢変化は -0.274/近地点であったことになる。
これを２回目のデータと比較してみよう。
観測された 本来の 未知の
姿勢変化 姿勢変化 姿勢変化 回転数
ALON ALON ALON
Orbits ?/p ?/p ?/p rpm
-----------------------------------------------
89-149 -0.44 -0.161 -0.274 17.60
202-218 -2.45 -0.161 -2.289 2.05
-----------------------------------------------
直感的に、ALON の変化率が回転数に逆比例していることがわかるだろう。
実際に、最後の２項目はそれを証明している。
全ては、ほんの限られた、太陽電池パネルの温度データを基礎にしている。
これは素晴らしい「後知恵」ではないか？。
Homily (説教？)
この調査は、半年近くも軌道上にありながら、我々はまだ AO-40 とともに
勉強中であることを明確に説明している、多くのことがらが未調整であり、無
意味とも思える膨大なテレメトリデータを解析した後でなければ、時にはそれ
を説明することができない。
マニュアルを見るだけでは答えは見つからない。マニュアルがある訳ではな
い。我々は事象があるたびに、まさにマニュアルを書いているのだ。
補足資料
「冬眠 Hibernation」
サン・アングルが 45 度以上となり、サン・センサーが機能せず、マグネト
ルキングによる姿勢制御ができなくなる時期を指す言葉。衛星は不適切にサン
・アングルによる冷却に耐えなくてはならず、持ちこたえられなくなるほど悪
化しないことを望むほかない。今までに、冬眠は２回あった。
Hib. Date Orbits
---------------------------
1 2001 Jan/Feb 89-149
2 2001 Apr 202-228
---------------------------
「サン・アングル」
太陽の方向と衛星のスピン赤道面とがなす角度のこと。０度の時、太陽電池
は最大の輻射を得ることができ、90 度であれば太陽は衛星の上面または下面を
照らし、太陽電池には光が全く当たらない。衛星制御の目的はサン・アングル
を +- 45 度以内に保つことにあるが、必ずしも可能ではない。
サン・センサは、上記の角度の範囲内で、この角度を測定する素子。
「スピン中の衛星」
角運動量保存の法則は、外部からトルクが加わらない限り、慣性によってス
ピン軸が固定され動かないことを示す。フェーズ３衛星では、この外的要因と
なるのは、おそらくマグネトルカの動作によるトルクのみ。これ以外に姿勢変
更が起きるのであれば、他に外的な力が加わっているはず。
姿勢の方向は、モーメンタムホイールなどによる慣性重量の移動によっても
変更することができる。
「テレメトリ・アーカイバ」
以下の URL からテレメトリ取得が可能。データを送るには zip で圧縮した
上で ao40-archive@amsat.org へ。
ftp://ftp.amsat.org/amsat/telemetry/ao40
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