Keiichi Matsuzaki

SOLAR-C 衛星は、極紫外線 (SW: 17–21 nm, LW: 46–122 nm) にある輝線を高空間分解能高感度で分光観測する EUVST を搭載する。望遠鏡は口径 28cm 焦点距離 2.8m の軸外放物面の主鏡でスリットに結像する光学系を採用し、分光器コンポーネントは CFRP パネル鏡筒構造に配置される。海外機関が提供する分光器コンポの設計結果を ICD、熱数学モデル、構造数学モデルで提示してもらい鏡筒構造との IF 設計を確立してきた。開発を要するコンポについてはエンジニアリングモデル (EM) の開発試験を進めている。中でも日本担当の主鏡アセンブリは開発要素が高く、視野スキャンと姿勢揺れ補正を兼ねる傾動機構と焦点調整用の直動機構の上に 30cm 外径の主鏡を搭載し、打上後にロンチロックを開放して可動させるものである。BBM で駆動機構の技術実証した後、現在、主鏡アセンブリ EM の開発を進めている。フライトモデルと同材質同形状で多層膜コーティング (ドイツ担当) 実証も兼ねた主鏡 (ただし、面精度は悪い) を搭載し、駆動性能と主鏡面形状が機械環境試験前後で変化しないことを 2026 年度前半に実証する。各コンポ間の電気 IF を実証する EM 電気 IF 試験を計画しており、先行して日本担当望遠鏡電気箱 (TEB) とスイス担当 SoSpIM(太陽放射照度計) の IF 試験を 2025 年 7 月に完了した。分光器電気箱 (SEB) とカメラ等の分光器コンポ間、また TEB と SEB 間の IF 試験を 2026 年度に計画している。

This presentation reports on ongoing preliminary studies on a time management method to appropriately handle SpaceWire/RMAP communication transactions within time-slotted scheduling in Software in-the-Loop Simulation (SILS) environments for onboard software of spacecraft. In satellite systems, strict timing constraints based on Time Slot Scheduling exist when onboard software communicates via RMAP. However, existing SILS environments have limitations in accurately reproducing such real-world timing behaviors, leading to inefficiencies in actual operations despite optimal configurations in SILS. This study explores the feasibility of a time management method utilizing HLA for time-slotted communications. As an initial step, a non-HLA-dependent inter-node communication simulation was constructed, designing a custom protocol to emulate SpaceWire/RMAP communication using Socket-based methods. This protocol is based on the PCAP format, incorporating communication data types and nanosecond-precision timestamps to facilitate test data generation and analysis of communication logs. Subsequently, following the structure of satellite systems, a configuration was examined in the SILS environment in which each subsystem operates as an independent process, synchronizing time through an HLA federation. Specifically, a method of subdividing time-slots into multiple Time Advances and advancing logical time based on events such as TimeCode arrival, RMAP response processing, and slot-end prohibition periods is being evaluated preliminarily. Through these efforts, the extent to which HLA Time Management can reproduce the time-dependent behaviors unique to onboard software of spacecraft and maintain consistency with time-slotted communication models is being progressively clarified. Further studies on modeling methods and time management rules will continue towards establishing a final method.

We have been developing ISC (DH), a data handling part in integrated control system for Martian Moons eXploration (MMX). ISC (DH) consists of the SMU, MDP, and PDCU, and performs functions such as telemetry and telecommand processing, observation equipment control, data collection and processing. In addition, recording and reproduction of HK telemetry and observation data is implemented. For On-board subnetwork, SpaceWire and MIL-STD-1553B are adopted, and time-division communication control and collection of various data in the spacecraft are performed. This paper describes the results of these developments of ISC (DH).

Since satellite components are typically developed independently by different teams, interface mismatches are often discovered only during integration testing, causing schedule delays and higher costs. To address this issue in advance, we propose the Spacecraft System Simulation Protocol (SSSP), which simulates communication interfaces between components. SSSP adopts the widely used PCAP format for representing communication packets, allowing seamless integration with existing tools and flexible simulation setups. While time synchronization information can be embedded in the packet data when needed, SSSP also works without it. SSSP can be executed under precise simulation time using IEEE1516 when strict timing control is required. We demonstrate the effectiveness of SSSP through application-level communication tests and discuss its applicability to Software-in-the-Loop, Hardware-in-the-Loop, andaccelerated regression testing in spacecraft system development.

日本は米国主導の国際有人宇宙探査プログラム(アルテミス計画)に参画しており、こ の計画では月資源利用や月面有人基地建設等の月面開発を通して持続可能な月探査を 目指している。このような有人宇宙探査に係る国際的な動きに伴い、インフラとして必須となる通信や測位システムの整備に向けては国際的に協調して相互運用、共同利用する方向で調整が進められている。本講演では、日本の優位性確保と独自性のある貢献を果たすべく日本として構築すべき月通信測位アーキテクチャを示すとともに、その実現に向けた開発シナリオ、通信・測位技術開発について述べる。

高感度太陽紫外線分光観測衛星 SOLAR-C は、搭載望遠鏡 EUVST により 104 K から 107 K にわたる広い温度範囲の太陽大気を、温度の隙間なく、高い時間空間分解能で分光観測することで、(I) 大気加熱・太陽風加速機構、(II) 太陽フレアのエネルギー蓄積解放過程の解明を目指す。同時に、太陽放射照度計 SoSpIM が太陽全面からの紫外線をモニタし、EUVST の較正とともに地球大気組成への影響に関する宇宙天気研究を行う。これらの科学観測を着実に実行し成果創出の最大化を図るため、既存衛星の資産活用および自動化・省力化を前提に、科学運用・地上系の開発が進められている。SOLAR-C では「ひので」と比べて観測装置が減ることから、主任観測者 (CO) は 1 回あたり 1 名とし、CO が自身の判断でポインティングや衛星ロール角変更を含む観測プランを作成する。定常運用中は 1 日プランを毎日作成することで太陽活動の急変に対する即応性を向上させるとともに、クラウドベースの観測タイムライン作成ツールを導入することでリモート運用を実現し、CO の負担低減を目指す。フレア発生の瞬間の高速多波長観測データを取得するため、大容量データレコーダ・リングバッファ機能・高速データ伝送技術を組み合わせた新方式を検討中である。データは世界中の地上局でダウンリンクされ、相模原の宇宙研に集約されたのち、名大 SOLAR-C サイエンスセンターでの較正を経て即座に公開される予定である。

SOLAR-C 計画では、太陽の彩層やコロナの高温プラズマや太陽風がどのように形成されるのか、太陽フレアがいつどのように発生するのか、という謎に挑むため、17-122nm の 6 つの波長帯の多数の輝線を観測し、高い空間分解能（0.4 秒角）をもつ高感度撮像分光観測装置 EUVST を国際協力で開発してJAXA の小型衛星に搭載する。分光器コンポーネントの開発を担う海外協力機関や衛星バスとのインターフェース設計を ICD にまとめ、国内で開発となる駆動装置付き主鏡部、鏡筒構造、駆動部制御装置の試験評価モデルの開発と試験準備を進めている。 本講演では、観測装置全体の開発状況と国内分担コンポーネントの機能・性能に関係する要素の設計・開発・試験準備の進捗を報告する。開発モデルとしての主鏡は、形状加工・研磨・反射コーティング塗布や製作過程の光学測定を経て、支持構造や駆動機構への組み込みと光学性能試験、また駆動性能確認の終えた駆動部への組み込み後の環境試験に向けて準備が進められている。また、PFM 開発方式を採用して製造中の鏡筒構造について、汚染管理に向けた設計内容について報告する。

搭載ソフトウェア (SW) の開発環境と宇宙機シミュレータ (Sim) においてコンポーネント間のデータ通信・時刻制御のプロトコルを標準化すれば、搭載SWの開発において、自ずから高フィデリティの宇宙機Sim部品が得られる事が期待される。これにより、搭載SW開発から宇宙機システムレベル試験まで同一の試験ツール・手順が利用可能となり開発が効率化される。また、試験の再現性やカバレッジを向上が可能になり、宇宙機の信頼性の向上への寄与も期待される。

Since individual component development is carried out for spacecraft onboard equipment and ground equipment, interface issues between components may be discovered during End-to-End testing where components are integrated. To resolve such issues in advance, we propose a protocol for simulating the interfaces between components. Our proposed protocol is based on CCSDS data and wraps the protocol with added timestamp information transmitted from the components, assuming transmission over Ethernet. We will detail the proposed protocol its usefulness by creating communication applications for SpacePacket and SpaceWire protocols as pseudo-onboard software.

SOLAR-C は、2028 年度打上げ予定の次期太陽観測衛星ミッション計画である (2024 年春季年会 V227a)。SOLAR-C は近年の太陽物理学の進展を踏まえこれを更に観測的に発展させるために、極紫外線高感度分光望遠鏡 (EUVST) を搭載する。EUVST は、真空紫外線、極端紫外線の幅広い波長帯域を抜け目なく観測し、かつ高空間 (0.4 秒角)・高時間分解能 (1 秒) で観測現象に追随できる能力を持つ (2024 年秋季年会 V255a)。SOLAR-Cプロジェクトの特色は、ISAS/JAXA 全体リードの元、これまでの太陽望遠鏡の実績・知見を持つ国立天文台がEUVST の開発リードを担い、複数の海外機関によって搭載機器が開発されることである。また、日本が開発する望遠鏡構造部へ海外機器を組込む際の光学調整・性能検証は米国およびドイツにて実施される。従って ISAS主体ミッションでは初めて一つの観測装置内に海外機関とのインターフェースが複数存在し、検証計画のマネジメント手法の確立が本プロジェクトの成否を左右すると共に、将来の日本主導国際大型宇宙望遠鏡プロジェクトを見据えた上でも先駆的で重要な要素である。本プロジェクトでは既存宇宙機標準をテーラリングした「検証管理計画書」を作成し検証計画の基本方針と全体像の共通認識を示し、装置機能要求と検証機会の対応、各試験の所掌分担の明確化、基本方針から外れる検証事項の管理などを規定している。本講演では、試験検証計画の概要、特に国際共同開発における EUVST の組立および試験検証フローと計画管理の枠組みについて発表する。

高感度太陽紫外線分光観測衛星「SOLAR-C」 は、2028 年度打上げを予定し開発中の次期太陽観測衛星であり、日本天文学会、特に太陽研究者連絡会が総力を挙げて取り組む中核観測計画である。プロジェクト最新状況は、2022 年秋季年会 (M38a), 2023 年春季年会 (V242a), 2024 年春季年会 (V227a) の報告にて説明してきたが、今回の報告では前回の報告以降のプロジェクト動向を報告する。2024 年 3 月に高感度太陽紫外線分光観測衛星(SOLAR-C) プロジェクトチームが JAXA 機構プロジェクトとして発足した。2024 年 6 月に基本設計審査 (PDR)が結審し先行開発を進める極紫外線高感度分光望遠鏡 (EUVST) の望遠鏡部および望遠鏡電気箱に加えて、各海外機関が提供するコンポネントの PDR が進められている。また、衛星バスを中心とした衛星システムの基本設計が進められ、2025 年 1-3 月に衛星システムメーカ主催の PDR が予定されている。EUVST は日本の望遠鏡に対して海外機関コンポーネントを組み合わせることで、科学が要求する観測機能・性能が実現される。イプシロンロケットの搭載上限 (600kg) に合致する衛星総質量の確実な実現、増加する開発コストの抑制、スケジュールの維持、海外機関との技術調整での課題等に対応しながら、プロジェクトを推進している。なお、技術的およびプロジェクト推進上 JAXA 等各部門関係者から支援・協力を受けており、ここに感謝する。

近年、宇宙研では、ほぼ全ての宇宙機プロジェクトにおいて、宇宙機シミュレータが開発される。他方で、その開発コストが大きいことが課題となっている。我々は、宇宙機の各種開発工程で使用するプロトコルを標準化・共通化することで、宇宙機シミュレータの開発コストをミニマムにすると共に、宇宙機自体の開発コストの低減を目指している。そこで、各種の開発工程を模擬し、共通のプロトコルが適用可能なことをプロトタイプした。本発表では、その結果を示す。

This paper shows the system design and development status of the data handling system, ISC(DH), for the Martian Moons eXploration (MMX) mission. ISC(DH) consists of SMU (Spacecraft Management Unit), MDP (Mission Data Processor) and PDCU (Power Distribution Control Unit). Design and development status of the data handling system are described.

SOLAR-C 計画では、高い空間分解能（0.4 秒角）をもつ高感度撮像分光観測装置EUVST を国際協力で開発し、極端紫外線 (EUV) 領域の多数の輝線による撮像分光観測から、太陽上層大気の詳細な物理診断を行って、太陽の高温プラズマがどのように形成されるのか、太陽フレアがいつどのように発生するのか、という謎に挑む JAXA小型衛星計画である。 本講演では、EUVST の主要性能である高解像力と高感度を構成する要素、そしてその性能の検証試験の概要について報告する。解像力は、光学素子の設計や製造精度のほかに、設置精度や変形による変移、光学機構部や衛星姿勢制御の安定性、内部擾乱による微小振動などが関与して決定され、それぞれの要素を開発モデルで設計を確認し、最終的にはフライトモデルで観測装置性能を検証する。感度についても、光学要素の個々の性能を定める項目の試作確認を経て製造後のフライトモデルの効率確認を行い、感度劣化防止のために設計初期から汚染管理設計を進めた上でフライト品の汚染管理を実施する。EUVST は複数国で分担して製作する観測装置であり、国内の分担となる望遠鏡部の結像性能確認は日本で実施し、その後に組み付けられる分光器部とスリット面撮像望遠鏡の結像性能確認は米国で、また全体の装置レベルの感度確認はドイツで実施というように、検証試験を国内外で実施する計画としている。

極端紫外線 (EUV) 領域の多数の輝線による撮像分光観測から、太陽上層大気の詳細な物理診断を行って、太陽の高温プラズマがどのように形成されるのか、太陽フレアがいつどのように発生するのか、という謎に挑む JAXA小型衛星計画である。光学観測装置を複数国で分担して製作し、国内で望遠鏡部の組立・調整・試験を終えた後に、分光装置部やスリットジョー撮像装置部の組み込みや装置単体の検証試験を海外で実施する計画としている。 本講演では、2024 年初頭時点での EUVST の設計・開発検討の進捗状況について報告する。解像力の要となる主鏡部においては、排熱効率を高める熱構造設計を進め、長納期品となる主鏡材の調達に着手している。二国間のインターフェースを持つシステムで構成する主鏡部スキャン機能と画像安定化機能についてインターフェース仕様の策定と評価試験の実現性検討を実施したほか、主鏡焦点調節機構部では構造・熱設計検討を経て BBM の製作・性能試験と進めた。CFRP 表皮・アルミハニカムコアの板状パネルで構成する EUVST 主構造に関しては、衛星バスとのインターフェースや、設置される機器の組立・調整・試験手法、飛翔中や軌道上の環境条件を考慮した構造・熱設計を実施してきている。

高感度太陽紫外線分光観測衛星 SOLAR-C は、公募型小型 4 号機として 2028 年度打上げを目指し準備を進める衛星ミッション計画である。SOLAR-C は、近年の太陽物理学の進展を踏まえ、エネルギー注入と解放の間でエネルギーや物質がどう太陽大気中で輸送され、またエネルギー解放の現場で起きていることを診断することで、太陽大気・太陽風の形成やフレア・プラズマ噴出における振る舞いの仕組みやその背景にある基礎物理過程の理解を目指す。この達成のために、極紫外線高感度分光望遠鏡 (EUVST) を搭載し、太陽同期極軌道から太陽外層大気を観測する。EUVST は、彩層からコロナ・フレアプラズマまで 3 桁以上にわたる温度領域を隙間なくカバーできる広い波長帯域を観測し、かつ 10-30 倍の感度向上により高空間・高時間分解能で観測現象に追随できる能力を持つ。日本を中心に米国および欧州諸国が開発に参画し EUVST を開発する。2022 年 12 月のシステム要求審査(SRR)、その後予備設計検討を実施し、予稿投稿時点でシステム定義審査 (SDR) を受審中である。また、EUVST望遠鏡は、BBM 品開発が進み、打上げ開発工程を維持するために先行着手確認会 (8 月) を経て主鏡硝材や電子部品などの長納期部品の調達や一部基本設計に着手済みである。ロケット搭載可能な質量への適合など後を続くミッション計画にも参考になりうるレッスンズ・ラーンドが得られており、その一部についても紹介する

宇宙研では、プロトコルの標準化により、宇宙機搭載・地上機器を共通化し、開発コストを低減している。他方で、新規の機器では、嚙み合わせでインタフェース齟齬が発見される事も多い。従来の機器は原因究明の機能が限定的であり、原因解明に時間を要していた。我々は、汎用のプロトコル表示・解析ソフトウェア Wireshark に対して、固有なアドインを作成する事で、各種のユースケースの原因究明能力の向上を図った。

This paper shows the system design and development status of the data handling system, ISC(DH), for the Martian Moons eXploration (MMX) mission. ISC(DH) consists of SMU (Spacecraft Management Unit), MDP (Mission Data Processor) and PDCU (Power Distribution Control Unit). System overviews and configuration are described.

Although the relationship between satellite onboard applications and subnetworks is defined in the CCSDS SOIS, there is no specific service interface specification for the application support layer to specifically connect applications and networks. We examined the service interface for integration with onboard applications using the SpaceWire subnetwork and confirmed the role of the service interface using the onboard software stack. We confirmed the role of the service interface using the onboard software stack.

As a SmallSat grows, there is an increasing need for high-speed and high-functioning sub-networks, such as SpaceWire, to connect equipment to the OBC and store large amounts of optical image data. SpaceWire has the ability for time-sensitive delivery, fast communication, and flexible network topology construction. JAXA/ISAS has developed SIB2, a low-code user application that designs telemetry commands based on a database stored on the satellite. SIB2 has a code generation function called SIB2Generator, which outputs code that performs the behavior of telemetry commands during sender/receiver and is used as a template for user applications. On the other hand, the Application Support Layer of CCSDS SOIS is positioned between sub-networks and user applications. And then, service types are defined in the Application Support Layer, but no concrete implementation interface is specified. Therefore, we have implemented an examination of the Command and Data Acquisition Services layer using SIB2 and the SpaceWire communication stack. In the executed study, we adopted the SpaceWire RMAP Library, a class library that makes SpaceWire communication. Using this library, we have designed and developed the Application Support Layer, integrating the SpaceWire application stack based on the SIB2 database design and the user application code generated by SIB2Generator.