0419 ISDPメモ

ISDP

英語で衛星設計をする授業をとりはじめたのでメモ
このレクチャーは航空宇宙を勉強していない人向けなのでレベルはそこまで高くないですが、いざノーヒントで聞かれるとすぐに出てこなかったのでいい復習になりました。あと英語で航空宇宙を勉強できるのは本当に貴重な経験です。

宇宙開発は難しい！

質量：mass

宇宙にいるために必要なこと→ 高く・速く

微小重力：microgravity

流体を動かすのが難しくなる。常にpressurizationが必要になる。
例）無重力で濡れタオルを絞っても水が抜けない
人体にも影響

真空：vacuum

heat transferにおいて問題になる（対流・伝導が起こらない）
cold welding 2つの金属が近づくと、間に全く物がないので、金属結合ができてしまう。
例）展開するアンテナが付着して展開しなくなった
outgassing：気体漏れ

電力：power

多くのものを運べないので、発電量も限られる
1.0 m^2のソーラーパネルでできることは？ 1400W
→電子レンジ、トースターなどと同じぐらいの電力
これが木星だと、、、距離は5倍になるから得られるのは5Wだけ！
これが冥王星だと、、、距離は40倍になるから得られるのは0.6Wだけ！
→小さいLEDを光らせるぐらいの電力
したがって、深宇宙探査のためには、ソーラーパネルに頼らない衛星設計が必須！

温度：Temperature

寒暖差が非常に大きい
例）衛星の片面だけ温度が非常に高くなったり低くなったりする

デブリ：Micrometeoroids & Debris

違う軌道で動いていたら相対速度は10km/s以上にも
→ 弾丸よりも速い
狭い範囲にとてつもない運動エネルギー
Kessler Syndrome: いつ起こるかわからない。
「デブリが宇宙機に当たる→デブリが発生する→さらにデブリが当たりやすくなる」という悪循環が始まって、cascading effect（カスケード現象）が起こる現象。
最悪のケースの場合、低軌道でこれが起こるとどこにもロケットを打ち上げることができなくなる。

Radiation & Charged Particles

UV Radiation
→ component degradation
例）ソーラーパネルの発電効率が落ちる

Solar Wind, Cosmic Rays
→ Charging
例）グラウンドがないので電荷がたまる
→ Sputtering：low mass but high velocity 表面を傷つけることがある。
例）天体観測衛星の鏡の表面が傷ついて正常な観測ができなくなる
→ Single Event Phenomena：電子機器に荷電粒子が衝突→電子機器の信号が変わったりする。実際にはあまり起こっていない。
例）制御などに悪影響。

宇宙でできること

communications
→ typically commercial
代替案→宇宙本当に必要？
Terrestrial communications
Undersea cables
例）
Indium：電話
Starlink：衛星によるインターネット
静止軌道（GEO）→ずっと同じ場所に衛星がいる
コンステレーション→何個も衛星が回っている

position, navigation & timing
a.k.a (also known as) Global Navigation Satellite System（GNSS)
Not only for navigation!
timingは非常に大事！高速で移動しているため、相対性理論を考慮しなければならないときがある。高速で移動しているために時間を補正しなければならない。例えば、ATMでの時間の管理はGNSSの衛星から得ている。

remote sensing & earth observation
Traditionally government (e.g. Landsat), Becoming commercial (e.g. Axelspace)
商用衛星が盛んになってきている。

考慮しなければならないこと
Timing
Resolution
EM Spectrum

代替案
Drones, aircraft

コンステレーション衛星によって、何回も航空機を飛ばして少しずつ撮影していた上空からの映像が高頻度で撮影できるようになる。

science & exploration
知識・理解を広げる
有人・無人ミッション
無人の問題
・火星のような遠い場所では信号の往復に非常に長い時間がかかる
・壊れたらだれも直せないので、探索が遅い
→有人だと無人よりも圧倒的に速く動くことができる

有人の問題
・人が帰ってくることを考えなければならない
・生命維持装置が必要

データ収集
・リモートセンシング
・その場での(in-situ)サンプル収集
・サンプルリターン
→一番良い機器でサンプルを分析することができる！

education & training
学生ミッション
Cubesat
Cansat

military
"Space is the ultimate high ground"
Reconnaissance：偵察
Anti-Satellite：衛星を破壊　試験中に大量のスペースデブリが発生。
Space Weapons??

resource utilization
Concepts/ Proposals Only

他の応用
Space Tourism
Space Burials
Space Art
Orbital Servicing
etc...