関西大学×福井大学×名城大学×ArkEdge Space

革新的エネルギー技術実証衛星

DENDEN-01

熱、光、電気
最先端エネルギー技術をつめこんだ次世代人工衛星

JAXA&UNISEC「学術利用及び人材育成を目的とした『きぼう』からの超小型衛星放出機会の提供プログラム (J-CUBE)」

2021年度公募選定衛星

NEWS

DENDEN-01:
The Moment of Deployment into Space Has Come!

DENDEN-01は2024年12月9日に国際宇宙ステーションから宇宙空間へ放出されました。

放出の模様はJAXAよりライブ中継(録画)でご覧いただけます。

J-SSOD#30情報 (JAXA有人宇宙技術部門)

EVENTS

イベント情報

ごあいさつ

人工衛星技術は日進月歩で進化しており、特に100 kg以下の衛星ジャンルである超小型衛星はその開発のしやすさから、サイエンス、エンジニアリング、教育、通信サービスやリモートセンシングなどの宇宙ビジネスといった多様な領域での利用が拡大しています。その超小型衛星の機能向上、信頼性を高めるための技術が必要とされており、私たちは、その課題解決に貢献するべく、革新的エネルギー技術実証衛星「DENDEN-01」を開発しました。「DENDEN-01」は、1Uサイズのキューブサットで、2024年度中にISSから放出され、地球周回軌道での運用を通じて、電源温度安定化デバイスをはじめとする複数の革新的エネルギー技術を搭載し、その性能を実際の宇宙環境下で検証していきます。

このプロジェクトは、関西大学、福井大学、名城大学そしてアークエッジ・スペース社という多様なバックグラウンドを持つチームによって支えられています。また、JAXAおよびNPO法人大学宇宙工学コンソーシアム (UNISEC) のJ-CUBEプログラムの支援を受けて、プロジェクトを進めることができました。

このホームページが、プロジェクトの進捗、成果、そして衛星開発の魅力を皆様に伝える場となることを期待しています。ご関心を持っていただきありがとうございます。引き続き、私たちの挑戦をご支援いただければ幸いです。

DENDEN-01プロジェクト

About DENDEN-01

DENDEN-01は1Uサイズの超小型衛星キューブサットであり、本衛星のサイズは100 × 100 × 113.5 mm (1U) の大きさ、太陽電池パドル展開時のサイズは309 × 210.7 × 113.5 mm、重さ1.32 kgです。基本的な機能部分は福井大学が開発した衛星教育用教材EDITベースとし、これを教材からフライトモデルにアップデートすることで、開発期間の短縮と教材としての機能強化の両面での効果を狙っています。

DENDEN-01
Key Specifications

STRUCTURE

Size

Mass

1U-CubeSat: 100 × 100 × 113.5 (Stowed) / 210.7 × 309 × 113.5 (Deployed)

1.32 kg

ELECTRIC POWER SUPPLY

Power Control Unit (PCU)

Battery input: 6 - 8.2 V
Solar cell module input: 12 - 18 V

Power Distribution Unit (PDU)

Dedicated 5 V output for CDH: 1 line
5 V output: 3 lines
Unregulated voltage output: 1 line

Battery Module

Battery: 18650 cylindrical lithium-ion battery (2S1P)
Voltage: 6 - 8.2 V
Capacity: 3500 mAh
Operable temperature: -40 〜 +60 deg C

Solar Cell

IMM-Triple-Junction solar cell (Efficiency: ~32%) (6S9P)

ATTITUDE CONTROL SYSTEM

Attitude Sensor

Actuator

MEMS 9-axis sensor (9DoF: Gyroscope, Magnetometer, Accelerometer)

Magnetic Torquers (MTQ)

COMMUNICATION SYSTEM

S-band Command

S-band Telemetry

1 kpbs PCM-PSK-PM

10, 32, 64, 115 kbps BPSK

920MHz -band Communication System

up to 1 kbps

Commercial Lithium-ion Battery Suitable for Nanosatellites and Space Applications

超小型衛星/宇宙アプリケーション用民生リチウムイオン電池

地球を周回するキューブサットクラスの超小型衛星は、衛星の熱容量が小さく、機器からの発熱も少ないため、比較的低温で安定します。この環境でも十分な特性を発揮できる民生リチウムイオン電池を搭載しています。

Imaging and Onboard Data Analysis Processing Using Compact Hyperspectral Camera

小型ハイパースペクトルカメラによる撮影およびオンボードでのデータ処理

ハイパースペクトルカメラは、2次元の画像情報と分光情報を同時に取得できるカメラであり、対象物の状態把握・分類が可能なため、農業・森林リモートセンシング等の実利用分野において有用な観測装置です。たとえば、宇宙から植物の分布や生育状況を把握し、より効率良く農地を管理することができるようになります。

搭載カメラの地表サンプリング間隔130m/pixel、観測波長帯は450〜740 nm、波長分解能は10 nm。

M02

M08

M01

M07

Our Technological Challenges on DENDEN-01

M03

M04

M05

M06

各項目を選択すると説明が現れます。

Ultra-Compact S-band Communication Device for CubeSat

キューブサット搭載に適した超小型Sバンド通信機

通信サブシステムは、地上局からのコマンドアップリンクを受信し、テレメトリ／HK／ミッションデータを地上局に送信します。コマンドアップリンク受信機はSバンドで動作し、ダウンリンク送信機もSバンドで動作します。

これまでの1Uキューブサットでは限られた電力・容積ゆえにアマチュア無線通信が一般的であり、実質高速データ通信が望めませんでした．DENDEN-01は超小型通信機を搭載し、1UキューブサットでSバンド通信の実現にチャレンジします。さらに、DENDEN-01の+Z/-Z面それぞれに1組の送信/受信用パッチアンテナが設置されており、衛星の姿勢に左右されにくく、送受信の成功確率を高める工夫がなされています。

IMM-3J Space Solar Cell Glass Array Sheet Optimized for CubeSats

キューブサット用に最適化されたIMM3J太陽電池ガラスアレイシート

DENDEN-01は3枚の展開式太陽電池パドルを有しており、−Xおよび±Y面に設置されています。展開パドルの表裏面とボディー3面(−Xおよび±Y面)の合計9面にIMM3J太陽電池ガラスアレイシートが貼り付けられています。この太陽電池は太陽光の幅広い波長を吸収することができるため高い変換効率を発揮する、シャープエネルギーソリューション社製の世界最高性能の宇宙用太陽電池です。DENDEN-01では、１アレイシートに単セルを6直配置する設計とし、1面だけでVmp = 16 V の電圧を発生させることができます。つまり，+X面以外の面で受光可能な設計により、衛星の姿勢の影響を受けにくい安定した発電能力を確保し、搭載機器の確実な動作を保証しています

Temperature-Stabilizing Device Utilizing Phase Change Material

潜熱蓄熱材の活用による電源温度安定化デバイス

地球周回するCubeSatの電源の温度はかなり低温にさらされることが分かっています。よって、安定な電力を提供するためにも、電源を低温環境下に晒さない新たな熱制御方法が必要と考えました。特に、超小型衛星では熱容量が小さく、重量や体積の制限があるために熱設計の自由度もほとんどありません。我々は、二酸化バナジウム (VO₂) を一部金属で置換した固-固相転移型潜熱蓄熱材(SSPCM)を活用することを考えました。SSPCMの活用により、電力リソースの使用を極力低減しつつ、軌道上の極端な温度変化の平準化によって、常に性能を発揮できる電源システムの実現が期待できます。

High-precise Power State Estimation

/Autonomous and High-Efficient Operations System

高精度電力状態推定と高効率自律運用システム

バッテリの特性パラメータは，温度や充放電状態など動作環境により変動します。また，適切な充電容量を維持できないと、経年劣化が増大することも知られています。動作環境状態によらず、充電容量を正確に把握し、許容範囲を逸脱しないように制御することでバッテリの健全性を担保することは衛星の安定的な運用に対してとても重要な要素となります。また、これからの大規模コンステレーションやフォーメーションフライトなどを視野に入れると、運用の自動化・自律化は欠かせない技術となってきます。

本衛星では、高精度な数値モデルを活用した将来状態予測を用いた運用計画の自動生成技術を実証します。運用計画立案時の最適化手法と制約条件を適切に設定することにより、高効率かつ安全な運用を目指します。軌道上では高精度電力状態推定を定常的に実施し、その情報を用いた安全装置も実装することで，より安全な運用を可能とします。

Perovskite-based Solar Cell Module for Space Application

宇宙用ペロブスカイト型太陽電池モジュール

地上での活用でも注目されているペロブスカイト太陽電池は、低照度での高い発電量と、宇宙線への高い耐久性、また将来的にはフレキシブル化や軽量化も可能な素材であることから、宇宙空間での活用も期待されています。これは株式会社リコーが開発したペロブスカイト太陽電池モジュールをベースに、宇宙の極限環境でも動作するよう改良したものであり、その軌道上動作試験を関西大学、株式会社リコー、JAXAの三者で実施する予定です。

Store & Forward Commnunication Demonstration Using Small Low-Power Transceiver

小型特定省電力送受信機によるS&F通信実証

海や地上に置かれた小型の送信機から衛星に向かってデータの送信を行い、衛星がそのデータを収集していくシステム(Store and Forward: S&F)の実証を行います。この通信では、大きな地上無線設備を用いることなく、パッチアンテナで送信、八木アンテナで受信するため，簡単な設備で衛星との通信、また運用をすることが実現可能となります。

Our Team.

PROJECT MANAGER

山縣雅紀

Masaki R. Yamagata

関西大学化学生命工学部・准教授

SYSTEM MANAGER

青柳賢英

Yoshihide Aoyanagi

福井大学産学官連携本部・特命准教授

SYSTEM & MISSION DESIGN DIRECTOR

宮田喜久子

Kikuko Miyata

名城大学理工学部・准教授

COMS & GROUND OPERATIONS DIRECTOR

松本　健

Takeshi Matsumoto

株式会社アークエッジ・スペース

STUDENT PROJECT LEADER

脇田悠利名

Yurina Wakita

関西大学理工学研究科

(2022-2023)

TECHNICAL ADVISERS

田中康平

Kohei Tanaka

慶應義塾大学システムデザイン・マネージメント研究科・特任講師

COLLABORATION

ご寄付のお願い

「DENDEN-01」プロジェクトは、今後の超小型衛星の発展に必要な技術を搭載し、実際の宇宙環境での性能を検証することを目指しています。革新的な固-固相転移型潜熱蓄熱材（SSPCM）をはじめ、複数の先端技術を実証し、宇宙開発の新たなステージを築き上げることが私たちの目標です。プロジェクトの成功には、適切な資金調達が欠かせません。寄附金は、衛星技術検証活動や広報、アウトリーチ活動、学生の交通費など多岐にわたる研究活動の資金源として使用されます。

ご寄附いただいた資金は、研究の発展と質の向上、そして次世代の研究者たちの成長をサポートするための貴重な資源となります。ご協力のほど、何卒よろしくお願い申し上げます。

ご支援いただける方は、関西大学募金室サイトをご参照ください。

寄付金の種目: 使途指定による寄付金

使途指定先: 化学生命工学部山縣雅紀准教授の『関西大学初人工衛星DENDEN-01』に対する研究助成

寄付申込書(研究助成用)

寄付申込書記入例

寄付申し込み先:

564-8680 大阪府吹田市山手町3-3-35

関西大学研究支援・社会連携グループ

※寄付申込書をご作成の上、上記住所宛てに送付してください。

※寄付申込書記入例をご参照の上、ご作成願います。