「ひとみ」姿勢異常の推定メカニズムを公表

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依然として状態が確認できない状況が続いているX線天文衛星「ひとみ」について、JAXAは15日に記者発表を行い、衛星の姿勢異常の発生から物体の分離に至るまでの有力な推定メカニズムを公表した。

【2016年4月18日 JAXA

3月28日を最後に「ひとみ」との通信は途絶したままだが、それまでに得られたテレメトリデータを基にした解析から、衛星が姿勢異常を起こした原因とその後の事象について有力なメカニズムが推定された。

「ひとみ」は3月26日、活動銀河核を観測するために予定どおりの姿勢変更を行った。その際、2種類の機器を用いて姿勢を判断し制御を行うのだが、一方のスタートラッカ(STT)と呼ばれる機器が何らかの理由により想定外の動作を行ったと推定される。その結果、もう一方の慣性基準装置(IRU)と呼ばれる機器の誤差推定値が大きな値のまま保持されてしまう(本来はSTTのデータと照合し誤差を小さくする)事象が発生した。

このため、実際には衛星は回転していないにもかかわらず、姿勢制御系は衛星が回転していると自己判断してしまい、その回転を止めようとする向きにリアクションホイール(RW)が作動した結果、衛星が反対に回転するという姿勢異常が発生したと考えられる。テレメトリから、「ひとみ」が約17時間で1回転するような運動をしていたことが確認されている。

(左)正常時の「ひとみ」、(右)最後に状態が確認できた姿勢異常時の「ひとみ」
(左)正常時の「ひとみ」、(右)最後に状態が確認できた姿勢異常時の「ひとみ」。太陽電池パネル方向と太陽とが120度以上も離れてしまっていた(提供:JAXA)

「ひとみ」は太陽センサを使った姿勢判断を行わない設計のため、姿勢異常を検知できずに回転を続けたままの状態となった。さらに、姿勢異常のためにRWの回転数を調整する機構が働かなくなってしまったと推定される。これも実際のテレメトリから、RWが制限値に近い状態になっていたことが確認されている。

そこで姿勢制御系は、RWによる制御にも異常が発生したと判断し、スラスタによって姿勢を立て直すセーフホールドモードに移行したと推定される。このとき、誤った制御パラメータにより、スラスタに対して想定と異なる指示をしたようだ。このパラメータは打ち上げ後の2月28日に設定されたもので、調査の結果、不適切なものであったことが確認されている。その結果、「ひとみ」の回転がさらに加速する作用を与えてしまったと考えられている。

以上が、「ひとみ」が姿勢異常を起こし、高速回転を始めてしまったメカニズムとして推定されているものだ。そして、想定以上の回転運動によって、太陽電池パネルの一部や伸展式光学ベンチなど、速い回転に対して構造的に弱い部位が分離してしまったとみられている。

今後JAXAでは、電力と通信の確立を目指した運用とともに、回転状態と形状推定のための地上観測を続ける。また、推定のレベルにあるメカニズムと故障についての検証、さらには開発運用プロセスにおける今回の事象の原因分析を行っていく。

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