「はるか」の姿勢制御

　しかし，限られた重量やコストの中で制御系を構成するためには，全ての装置を冗長にして多数決をとるようなわけにはいきません。そこで，従来からの衛星運用の経験をふまえて，衛星がなんらかの異常を検出したら自動的に定常観測を中断してセーフホールドモード(スピン安定型の制御)へ移行し，地上での人間の判断を待って再立ち上げをするという方策をとっています。

　初期運用においては，ロケットから分離されて後，地上からの支援無しにスピンダウン，太陽指向，太陽電池パネル展開を全て自動で行う必要がありました。最初に鹿児島局で衛星からの電波を受信するまでは，担当者一同，大変ドキドキしていました。残念ながら不安が的中してしまい，一部のコマンド設定に不適切な部分があったため，衛星の姿勢が予定とは異なる状態で最初の衛星受信時間を迎えてしまいました。直後の運用により無事回復できて，ホッとした次第です。

　「はるか」の姿勢制御系の設計にあたって注意したことは，観測アンテナ，太陽電池パネルといった大型の構造物が付いているということです。このような構造物は柔軟性を示すために，衛星を制御しようとすると振動が発生し，うまくいかないことがあります。そのため「はるか」では，基本的には振動を起こさないようにゆっくりと姿勢を動かすと言う方針をとりました。しかし，一方であまりゆっくりしか姿勢が動かせないと天体観測の効率が悪くなりますので，計算の上，ぎりぎりの速さに設定しました。さらに，実験的に，ロバストフィルタと呼ばれる外乱推定ロジックを追加して，さらなる性能向上の試験をしました。上図は軌道上での実験結果です。従来方式より，若干ではありますが，姿勢の静定が早くなっています。柔軟構造物を有する衛星の制御については，多くの研究者がさらに進んだ研究を行っています。しかし，「はるか」の場合はまず安全性を第一に考え，基本的には古典的な制御方法で，追加機能としてロバストフィルタを付けるという方式にしたため，華々しい違いは出ていません。これも実ミッションを成功させながら地道に技術を積み重ねていく工学実験の宿命と思います。

(橋本樹明)