この衛星は大きな期待を抱かせている ― フィンランドの宇宙産業の変革

2022年は宇宙打ち上げにとって忙しい時期だ。先週は初の完全民間宇宙ミッションが打ち上げられ、NASAとSpaceXの国際宇宙ステーションへのCrew-4打ち上げは今月後半に再スケジュールされた。より国際的な話題では、宇宙産業に新たなプレーヤーが登場している。今年、フロリダ州ケープカナベラルからSpaceXのFalcon 9ロケットで打ち上げられ、フィンランドはまもなく同国初の科学衛星Foresail-1を宇宙に打ち上げる予定だ。

フィンランドはこれまでもレーダー衛星を開発してきたが、科学的なデータを収集するのはフォアセイル1が初めてとなる。フィンランドの持続可能な宇宙研究の卓越センターが開発したこの超小型衛星は、重さ約9ポンド、金属製の牛乳パックに似ており、地球の大気圏の放射線環境に関する新たな詳細を探る。地球を覆うこの特異な領域は、さまざまな宇宙放射線場が共存する場所である。これらの放射線にさらされると、宇宙飛行士は放射線病、がんのリスク増加、変性疾患のリスクにさらされることが知られている。

この放射線帯にある衛星も大量の放射線エネルギーにさらされ、悪影響を受けてミッションが中断される可能性があります。放射線嵐は重要な部品を破壊し、充電の問題を引き起こし、衛星の完全な損失につながる可能性があります。Foresail-1 が過酷な条件に耐えることができれば、このミッションは環境をより深く理解することにつながり、運用寿命が長く、将来的に安価な衛星の製造に役立つ可能性があります。

次世代の宇宙探査は持続可能性がすべてだと、アアルト大学の電気工学助教授で、同氏のチームがミッションの計画に協力し、Foresail-1を建造したヤーン・プラクス氏は言う。それが、フィンランドが宇宙への進出を小規模から始めている理由だ。

「我々はプラットフォーム技術の限界に挑戦しています」と彼は言う。「我々はこの衛星を少なくとも5年間、さらにはそれ以上運用することを目指しています。これほど小さな衛星としては異例のことです。」

パンデミックにより、技術構築に必要な部品の入手が困難になったため、Foresail-1 の完成には約 4 年かかり、当初の打ち上げ予定日は 1 年延期しなければならなかったと Praks 氏は語る。しかし、その余分な時間により、チームはミッションの成功確率を高めるツールをさらに開発し、統合する余裕ができた。

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フォアセイル 1 の主な搭載物は粒子望遠鏡で、低軌道 (LEO) の放射線大気から放出される電子を測定するのに使用されます。2 つ目の、そしておそらくより印象的な装備は静電プラズマ ブレーキです。これは宇宙船を軌道から押し下げて大気圏で燃え尽きさせることで、宇宙ゴミになるのを防ぐ装置です。宇宙ゴミが地球の大気圏に落ちるには通常何年もかかりますが、プラズマ ブレーキを使用すると、その時間を 2 か月に短縮できます。

Foresail-1 の技術的目標の 1 つは、このプラズマ ブレーキの有用性を実証することです。プラズマ ブレーキの仕組みは、「電磁場を利用して抗力を増加させる」というものです。これにより衛星の速度が遅くなり、衛星の軌道が地球に十分近づき、最終的に大気圏で落下して燃え尽きます。

数か月の科学的観測の後、研究者はブレーキと約200フィートのテザーを使用して、衛星をさらに数十マイル下のLEOに降ろし、衛星は残りのミッション寿命の間そこに留まることになる。

フィンランドのトゥルク大学で宇宙物理学の教授を務め、粒子望遠鏡の開発を率いたラミ・ヴァイニオ氏は、新たな技術の進歩により衛星の平均サイズが縮小したと語る。「こうした衛星には、制御された方法で衛星を着陸させるのに十分なロケットエンジンや強力な推進装置が搭載されていないことが非常に多いのです。」

この新しい軌道離脱技術により、フィンランドの研究者は「地球環境のより多様な領域を調査」できるようになると彼は言う。成功すれば、燃料を使わない超小型衛星がこの操作を実証するのは初めてとなる。衛星の設計図は、将来のミッションで使用できるオープンソース プロジェクトとしても利用可能になる予定だ。

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この衛星はフィンランドにとって科学観測を行う最初の衛星だが、同国には宇宙協力の長い歴史がある。この小国は 1995 年から欧州宇宙機関の加盟国であるが、多くの大規模な国際宇宙活動において重要なパートナーとなったのはごく最近のことである。たとえば、フィンランドは世界最大の商用レーダー画像衛星の提供国であり、NASA はフィンランドの技術を利用して、火星探査ミッション「パーセベランス」に圧力センサーを提供し、赤い惑星の大気測定に役立てたこともある。

数年前に始まった小さな立方体型衛星（キューブサット）の革命は、フィンランドの研究者が独自の科学宇宙ミッションの開発に進出するきっかけとなった。多くの国民にとって、フォアセイル1号は、フィンランドの宇宙産業への明るい参入と将来の成長の兆しだ。現在の衛星の後継機はすでに開発中だ。「次のミッションであるフォアセイル2号は、2倍の大きさで、放射線帯内でキューブサットがこれまで飛行したことのない非常に困難な地域に行く予定です」とプラクス氏は言う。

現在、フィンランドには独自の宇宙機関がなく、フィンランド宇宙委員会は国家の宇宙政策と戦略のみを扱っており、ミッションの創出や開発は行っていない。プラックス氏は、新しい衛星ミッションは、多くの野心的なプロジェクトをサポートできる、より強力な機関の構築に向けた第一歩となると語る。

「フィンランド独自の宇宙計画に向かって進んでいることを願っています」とプラックス氏は言う。「独自の小規模な計画を持つことで、太陽系のさらに遠くまで到達する大型衛星を使った将来のミッションにさらに多くの材料を提供することができます。」

訂正（2022年4月18日） ：このストーリーは、ブレーキ機構で使用されるテザーの長さを60フィートから200フィートに訂正するために更新されました。誤りをお詫び申し上げます。