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第2回 積み上げられた自信、「おれに任せろ」

地球を見つめる星を造って 第2回 積み上げられた自信、「おれに任せろ」

重さ250kgにも及ぶ、2mもの大型アンテナを有するAMSR2のセンサユニットが1.5秒に1回という高速で回転する。こんな状況で衛星の姿勢が揺れたり、他の機器に影響は無いのだろうか、そんな質問をぶつけられた「しずく」姿勢系担当の星野はこともなげに答えた。「絶対大丈夫です、影響が出ないように造ったし、試験も万全のものをやりました。万が一の故障時にも、完全なFDIR(後述)が働くので安全です!」この自信はどこから来るのだろう。

それは、「だいち」で軌道上5年以上にわたる運用で実証された実績に裏打ちされ、「しずく」の徹底的な試験の結果得た自信だった。こういう星野にも苦難の時期があった。開発のスケジュール遅れ、どうやってそこからグループ員の意識をあわせ直して、ここに至ったか、星野裕毅の話を聞いてみよう。


星野 裕毅
「しずく」姿勢系担当

写真:「しずく」姿勢系担当 星野 裕毅

火中の栗を拾ってプロジェクトへ

小笠原:
星野さんの、入社からこれまでに至る経歴をお話し下さい。
星野:
私は、多くの宇宙の技術者が「宇宙にあこがれて・・・」という入社動機を語る中で、全く違った動機で会社に入ったのです。本当にやりたかったのは「白もの家電、特に炊飯器」でした。まあご飯食べるのが大好きだったから(笑い)。
でも、配属の時に「宇宙の方が自分の時間が持てるぞ」という先輩の言葉にひかれてここにやってきました。結果はなかなか自分の時間が取れなくなってしまいましたけど。

最初は技術試験衛星「きく7号」、その後地球観測衛星「だいち」、金星探査機「あかつき」は打ち上げ前までやりました。その後が「しずく」です。

「しずく」は開発の途中から飛び込んだ衛星でした。そのころ姿勢系作業が大幅に遅れて、スケジュール的に間に合わないという事態に追い込まれていたのです。3年ほど前です。そんな時期でした、自分が「しずく」に加わったのは。
小笠原:
そんな大変な時に、火中の栗を拾うようにプロジェクトに入ったのには訳があるのですか?
星野:
少し個人的なことになるのですが、「だいち」を担当していた時に非常にお世話になった方がいたのです。「だいち」の時は、その方のアドバイスに随分助けられました。その方が私に「しずく」を助けてくれないかと言うお話をされたんです。実情がわかっているだけに悩みました。そう、2,3日考えたかな、でも出した答えは「これをやらなくちゃ、男じゃない!」というものでした。
小笠原:
それからどうやって立て直していったのですか?
星野:
まず、実現可能なスケジュールをたて直しました。あわせて新たなスジュールをもって、JAXAに何度も説明に行って、遅れによって失いかけた信頼の確保に努めました。正直に実情を知ってもらって、現実的対策を受け入れてもらうことを粘り強くやりました。この間、自分自身が体調を崩しかけたこともありました。

メンバーには、すぐ “つっ走ってしまう” 自分に良くついてきてくれたと感謝しています。こうやって、打ち上げの1年前くらい前にようやく先が見えてきたでしょうか。
写真:振動試験前に恒星センサの確認をする、NEC東芝スペースシステムの検査員。繰り返し試験が行われた。
振動試験前に恒星センサの確認をする、NEC東芝スペースシステムの検査員。繰り返し試験が行われた。

小笠原:
安心できたのは、打ち上がってからですか?
星野:
いえ、もっと前。2011年11月に種子島に搬入してからは安心しましたね。あんなに試験もやったのだから、あとは心配ないと。
小笠原:
星野さんにとって一番嬉しかったのはどんな時ですか?
星野:
実は打ち上がった後も、姿勢系は初期の動作確認期間が長いんです。2ケ月も続きます。姿勢系を構成する機器が多くて、それを動作させるためのコマンドも非常に多いのです。

2ヶ月近くかかった最後の作業、これは7月5日、FDIR(後述)の “しきい値” を初期運用の状態から定常状態の値に戻すというものでした。この作業が無事終わった時、JAXAのSC(サテライト・コンダクタ:衛星運用の責任者)が立ち上がって「長きにわたってやり続けた姿勢系の動作確認が今日で最後になりました。星野さん始めみなさんご苦労様でした」と言ってくれたのです。
「星野さん一言どうぞ」と言われましたが、私は何を言ったか全く覚えていません。ただ “うるうる” してたことだけを覚えています。そして拍手、なんと全員で万歳までしたのです。JAXAの方も他のメーカの技術者も一緒に。本当に今までの苦労が報われた瞬間でした。

衛星の揺れを止めろ

小笠原:
話を技術的なチャレンジに移しましょう、重さ約250kgもある、AMSR2の回転部が1.5秒で回転する、それなのに衛星がびくとも揺れない、それって大変なことだと思いますが。
星野:
回転するものが持っている大きな角運動量を打ち消すために、逆に回転するモーメンタムホイールという機器が、高速で回って、回転部の角運動量をキャンセルしています。(この機器はAMSR2制御ユニットの中にあります)

でも、これだけだとまだ微妙に残った角運動量や重心のずれで衛星の姿勢が少し揺れます。そこで登場するのがOBM(質量中心調整機構)と呼ばれる4個のおもりを精密に動かせる機構です。
これがなかなか優れもので、mm単位でおもりの位置を微調整することでバランスをとってその揺れを押さえてくれるのです。この作業を私たちがやりました。

バランスがちゃんととれたところにおもりがくると、今までがたついていた姿勢センサの値がぴたっと止まります。こうやって、抑え込んだのです。近くこの成果は学会でも発表しようと用意をしています。
図版:AMSR2角運動量キャンセル図(模式図)
AMSR2角運動量キャンセル図(模式図)

星野:
でも、万が一、このホイールが止まったりしたらどうなるか、そこからがFDIRの出番です。FDIRは(Failure Detection Isolation and Recovery )の略で、日本語では「故障検知、分離、及び再構成機能」という長い言葉で表される機能です。

この機能は「しずく」が初めてではありません。「だいち」に実際に搭載されたものの応用、というか基本はそのままです。万が一、角運動量をキャンセルしているホイールが止まったとしましょう。そうすると衛星自体が回転を始めてしまいます。
その直後はどうすることもできませんが、回転部は摩擦によって回転が落ちてくると、衛星自体の回転も次第に収まってきます。そのころあいを地球センサやジャイロセンサが見ていて、再び地球を捉える姿勢への復帰を行います。これがFDIRの一つの機能です。

この機能は、15年ほど前の「みどり」から「だいち」に至る何機もの衛星で使われ、実績のある、しかもどんな場合でも働く頑強な機能なのです。
図版:姿勢系構成図
姿勢系構成図

小笠原:
「しずく」が機能を受け継いだのは「だいち」からだけなのですか?
星野:
いえいえ、恒星センサを使って姿勢を決めていく機能は、月周回観測衛星「かぐや」から引き継いだものです。一方、カーナビなどにも使われるGPSレシーバ(衛星搭載型)を用いた軌道上位置決定と、姿勢決定への積極的利用は、NECとしては今回初めて搭載した機能です。
小笠原:
要求では位置の決定精度が300m以内とありましたが?
星野:
実際にはもっとずっと良く、軌道上位置を決めています。衛星が自分の軌道上の位置を精度良く決めて、それを使って先までの軌道位置を内部で予測して、この値を積極的に使うことが出来るということは、衛星の自律化/自動化にとって大きな前進といえるものです。
小笠原:
「しずく」はA-Trainという軌道に投入されることに特徴がありますが、軌道投入の制御はどうでしたか?
星野:
ここも、軌道上で実績のあるロジックを使った制御なので、全く心配はしていなかった。もう何機もの衛星で使っていましたから。
小笠原:
軌道投入が予定より早くできたことで、データの公開も予定より早くできましたが、初画像取得のときの感想はいかがでしたか?
星野:
初画像の時は、その場にいなかったこともあり、たんたんと過ぎた感じです。こうやって絵(画像)を出すことが、広く国民の役に立つ、「しずく」のこと知らない人にも画像ならちゃんと説明できる、国民の税金を使ってやっているわけですからこの視点は忘れちゃならない、そう思うんです。
これが「しずく」でちゃんと実現できて嬉しかった、というより正直ほっとした。そんな気持ちでしたね。
小笠原:
今後の GCOM-C1(気候変動観測衛星) に向けての期待や、思いについて最後に伺います。
星野:
写真:今後の抱負を語る星野
今後の抱負を語る星野
C1もやる予定です。私はまずは「段取り屋」として・・・実は、メンバーからは「AOCS隊長!」(AOCSは姿勢軌道制御系の頭文字)と呼ばれてるんです。ですからこれからも隊長でやってきたいと思っています。

「しずく」は本当にいい子で、軌道上で現在まで何の問題も起こしていない。この流れを是非次へ続けたい、メーカですから。それが私の思いです。
小笠原:
「しずく」これから5年の運用は大丈夫ですね、星野さん。
星野:
大丈夫です。

1.5秒で回る回転部の作り出す大きな角運動量、それをキャンセルし続けるモーメンタムホイール、万が一に備えたFDIR、シミュレータでいつも見慣れた情景。それが高度700kmの上空で今も進行中だ。

星野は思う、その姿をいつも浮かべるのが“姿勢屋”である自分の仕事だと。

万が一、衛星のどこかに何か異常が発生しても、その知らせを聞いた時の星野の自信にあふれた返事が聞こえるようだ。
「安心してください、この場合はFDIR機能が完全に働いて、数時間後には衛星は安全なモードに入っていますから・・・・」

取材・執筆 小笠原雅弘 2012年8月1日

星野 裕毅(ほしの ひろき)

NEC東芝スペースシステム 主任
1997年東芝入社、2007年NECへ転籍、同年NEC東芝スペースシステムへ出向。2009年よりGCOM-W1姿勢軌道制御系担当

写真:星野 裕毅