ローゲインアンテナはなぜ重要なのか：宇宙機のアンテナについて

金木犀@火箭迷 @kin_mokusei

私が把握している、今日の「あかつき」運用の流れと現状。1.金星周回軌道投入のため、スラスタを吹いた。この時点で探査機は正常だった。噴射開始時刻はAM8:49、噴射時間は720秒。

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2.地球から見て金星の裏側での噴射だったので、通信出来ない状態でスラスタをふかした。つまり「あかつき」側にプログラムを送って、自動でやったということ 3.噴射が正常に行われたかどうかは、衛星が通信不可帯を抜けないと判らない

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4.通信不可帯を抜ける時刻を過ぎても、「あかつき」との通信が回復しなかった 5.AM10:28、電波受信。ついで通信回復。ただしこれは低利得アンテナ（LGA、通信速度の遅いアンテナ）なので、計画通りではない。本来なら高利得アンテナ（HGA、通信速度の速いアンテナ）を使うはず

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6.その後、通信速度を回復すべく中利得アンテナ（MGA、通信速度も通信可能な角度もそこそこのアンテナ）に切り替えようとするもできなかった。今はLGAでの通信を行い、衛星のテレメトリデータを降ろしているところ。＜イマココ

金木犀@火箭迷 @kin_mokusei

「あかつき」の通信アンテナの種類と特徴。高利得アンテナ（ハイゲインアンテナ（HGA）、通信速度：速、通信可能角度：狭）、中利得アンテナ（ミドルゲインアンテナ（MGA）、速度、角度：中）、低利得アンテナ（ローゲインアンテナ（LGA）、通信：遅、角度：広。サバイバル性に富むアンテナ）

金木犀@火箭迷 @kin_mokusei

ローゲインアンテナによる通信の利点と不利点。利点：通信可能角度が広いので、探査機が姿勢を崩していても通信が確立できる可能性が大きい 不利点：通信可能角度が広いだけに、通信確立後の衛星の位置決めの精度が悪くなる

金木犀@火箭迷 @kin_mokusei

アンテナ特性の話：アンテナは特定の方向に強く電波を発する性質があり、これを「指向性」と呼ぶ。同じ出力のアンテナなら、指向性を高めると特定の方向では通信速度が速くなるが、受信可能な範囲は狭くなる。指向性を落とすと通信速度が遅くなるかわりに、受信可能な範囲は広くなる。（続く）

金木犀@火箭迷 @kin_mokusei

アンテナの能力は、使用可能な電力（出力）と指向性に依存する。さきほどのツイートで「同じ出力のアンテナなら」と仮定したのはこのため。使用目的を考えて出力と指向性と利得（ゲイン）のバランスを考えるのが、アンテナ設計者の腕の見せ所。（終）

金木犀@火箭迷 @kin_mokusei

ローゲインアンテナはなぜ重要なのか：先ほどのツイートで書いたとおり、LGAの特徴は「通信速度が遅いが受信可能範囲が広い」ことだ。これが何を意味するかというと、探査機が正常な姿勢でなくなってしまったときにも通信がつながる可能性が高いということだ。（続く）

金木犀@火箭迷 @kin_mokusei

ローゲインアンテナはなぜ重要なのか：（承前）地上にいるスタッフが衛星の状態を把握する手段は、電波通信を通してデータを得ることだけである。なので、探査機が異常を起こした時は、探査機の発する電波によって位置を確認した後、地上から「お前今どんな状態だよ」と電波で問いかけるとになる。続く

金木犀@火箭迷 @kin_mokusei

ローゲインアンテナはなぜ重要なのか：（承前）なので、まずは探査機の電波が受からないとどうしようもないのである。異常を起こしているわけだから、どこにいるかも判らない。電波だけが頼りである。（続く）

金木犀@火箭迷 @kin_mokusei

ローゲインアンテナはなぜ重要なのか：（承前）LGAは通信可能角度が広いので、精度は悪くとも「この辺にいる」と把握するための灯台になる。精度を出すためには、地球上の二箇所以上の場所から、同時に電波発信源を測ればいい。三角測量の原理である。（続く）

金木犀@火箭迷 @kin_mokusei

ローゲインアンテナはなぜ重要なのか：（承前）で、場所が判ったら、地上からの問いかけ（復旧運用）である。通信速度は遅いので、一回に聞ける質問は少ない。「のぞみ」や「はやぶさ」で行った通称「1bit通信」は、この復旧運用の手法である。（続く）

金木犀@火箭迷 @kin_mokusei

ローゲインアンテナはなぜ重要なのか：（承前）質問に対して「Yes」なら電波を停め、「No」なら電波をON（逆もある）、つまり、1回に聞ける回答は「Yes or No」の1bit。なので1bit通信なのだ。時間はかかっても、探査機の状態が把握できる。これが重要なことなのだ（続く）

金木犀@火箭迷 @kin_mokusei

ローゲインアンテナはなぜ重要なのか：（承前）探査機の状態が把握できないと、具体的な不具合箇所の特定や、復旧手順が考えられない。むろん想像で補う部分もあるのだろうが、それは少ないにこしたことはない。つまり、LGAは探査機と地上を結ぶ命綱なのである（続く）

金木犀@火箭迷 @kin_mokusei

ローゲインアンテナはなぜ重要なのか：（承前）通信可能角度の広さと、通信速度は遅くとも状態把握に必要なデータは降ろせ、更にこちらから数は少ないが命令を送ることも出来る。探査機のサバイバル性を高めるため、LGAは非常に重要なアンテナなのである。「のぞみ」の経験はここに生きている（終）

KGN @KGN_works

モールス信号がなぜ未だに重要なのか、ということにもつながる。音声情報が届かなくても、スイッチのオンオフだけでモールス信号を形成し情報を伝えられる。最後の切り札として常に用意されるべき手段。 RT @kin_mokusei ローゲインアンテナはなぜ重要なのか