衛星は様々な困難に直面します。時速最大27,000マイル（約3万4,000キロメートル）で地球を周回する衛星は、宇宙の極真空と激しい温度変化に耐えながら、アンテナを地球に正確に向け直さなければなりません。しかも、打ち上げ後も、衛星はペンキ缶のように激しく揺さぶられ、耳をつんざくような騒音にさらされるのです。
この試練に備えるため、すべての衛星は打ち上げ前に入念な試験を受け、緩んだボルトがすべて締められ、すべての電気系統が完璧に機能していることを確認します。以前は、さまざまな試験のために複数の場所を巡回する必要がありましたが、英国ではオックスフォードシャーに新しく開設された国立衛星試験施設が、一箇所で衛星の包括的な健康診断を提供しています。
「業界からは、大型で複雑な衛星の試験をすべて一箇所で行えるワンストップショップが必要だという声が上がっていました」と、英国政府の資金援助を受け、ハーウェル科学イノベーションキャンパスに新施設を運営するラザフォード・アップルトン研究所の所長、サラ・ビアズリー氏は語る。「これは長年の努力の成果です。」
英国政府がNSTFに9,900万ポンド（1億2,600万ドル）を投資し、衛星試験のための「世界クラスの施設」を開発すると発表した後、2018年末に建設が開始されました。当初は2020年に運用開始が予定されていましたが、新型コロナウイルス感染症の影響などにより遅延が発生し、グランドオープンは2024年5月に延期されました。毎年複数の衛星が試験運用され、エアバスは7月に新型通信衛星Skynet 6Aの打ち上げに向けてこの施設を利用する最初の顧客となる予定です。
NSTF内には4つの試験エリアがあります。施設を可能な限り清潔に保つために防護服を着用し、中に入ると最初に目にするのは、建物全体を囲むように建てられた巨大な真空試験室です。「通り抜けられるほど大きなドアはありません」とビアズリー氏は言います。この試験室では、ポンプによって圧力を0.00001ミリバールまで下げ、宇宙の真空状態を再現できます。一方、窒素冷却システムによって温度は摂氏マイナス180度からプラス130度まで上げ下げできます。これは、軌道上で太陽光にさらされたり消えたりする衛星が経験する可能性のある極端な温度範囲です。
この校正モデルは、NSTF でテストされる衛星の一般的なサイズと形状を表しています。
写真：グレッグ・ホワイト幅7メートル、奥行き12メートルのこの真空試験室は、英国最大のものだ。あまりに大きいため、試験室を閉じるのに必要な巨大な扉は、2020年のロックダウンの数日前に船で英国に到着する前にトルコとイタリアで建造されたもので、英国の高速道路に収まる大きさの限界に達していた。ポーツマス港のゲートは、扉を船から降ろすために広げなければならなかった。「A34号線を北上してきた車列としては、平時で最大のものだった」とビアズリー氏は語る。衛星は宇宙の条件に耐えられるかを確認するため、試験室の中で数週間、あるいは数ヶ月も過ごすことになる。WIREDが訪れた際、試験室の入り口には「鉄の鶏」と呼ばれる模造衛星が誇らしげに置かれていた。これは、カルト的な人気を誇る英国の子供向けアニメ『鉄の鶏』で、月を周回する金属の巣に住むキャラクターを深く彷彿とさせるものだ。
アンテナは、40,000 個の絶縁フォーム スパイクが並べられた部屋でテストされます。
写真：グレッグ・ホワイト真空チャンバーでの試験後、衛星は振動・音響試験室へと向かいます。ここでは、打ち上げ時の極限状態を再現する2台の電磁エンジン（愛称は「ウォレスとグルミット」）で駆動する2つのパッド上で、衛星は水平方向と垂直方向に激しく振動させられます。この振動により、衛星は222キロニュートンの力にさらされます。これは、ティラノサウルスの噛みつきの4倍に相当します。衛星に少しでも緩みがあれば、これらの機械が見つけ出すのです。
音響試験では、48個のスピーカーからなる巨大な壁から、最大146デシベルのホワイトノイズが衛星に放射されます。人間にとって、これは飛行機のジェットエンジンの中に立っているようなものです。「重度の聴覚障害を患うでしょう」と、RAL Spaceのダイナミクスグループリーダー、イアン・ホースフォール氏は言います。この試験は、打ち上げ時のロケットエンジンの騒音と、軌道上への移動中に衛星が保管されるロケット上部の耐え難いほどの音量の両方を再現するように設計されています。
アンテナ試験室では、壁に埋め込まれた4万本の発泡スパイクが衛星からのノイズと電磁波をすべて吸収し、同時に部屋全体がファラデーケージのように機能して入射する電磁波を遮断します。衛星のアンテナを室内の受信機に集束させることで、数百キロメートルから数千キロメートル離れた場所を猛スピードで飛行しているにもかかわらず、軌道から地球へビームを向けることができるかどうかを検査します。
真空チャンバーの扉はイタリアとトルコで作られ、その後船で英国に運ばれた。
写真：グレッグ・ホワイトここで使用される無線ビームは非常に強力であるため、泡消火剤のスパイクが発火するのを防ぐには、部屋をほぼ完全に酸素抜きする必要があると、NSTFのプロジェクトマネージャー、マイケル・シェパード氏は語る。酸素濃度の低減に加え、この可能性を防ぐため、壁の一部は冷却されている。「酸素濃度を14%まで下げることができるので、泡消火剤は実際には燃えません」とシェパード氏は言う。「高度1万フィートにいるようなものです」
最後のテストはダイナミクス試験スイートです。これは、衛星の重心を驚異的な精度で精密に測定するプラットフォームです。衛星がロケットの先端に搭載された際に、衛星のバランスが崩れてもロケットが突然軌道から外れないことを確認することが目的です。「もう一つの目的は、衛星が分離されて軌道に乗った後、回転しないようにその特性を理解することです」とシェパード氏は言います。
振動エンジンのプラットフォームにテスト用の部品が固定されています。
写真：グレッグ・ホワイトNSTFで一連の試験をすべて実施するには、顧客の要求水準にもよりますが、合計で9ヶ月以上かかる可能性があります。RAL Spaceは当初、年間2基の衛星を厳しい試験にかけることを想定していますが、最終的には施設を拡張し、試験の合間により多くの衛星を保管できるクリーンルームを増設し、稼働する機械のベルトコンベアを増やす可能性があります。
NSTFで試験されるのは通信衛星だけではありません。エアバスに続いて、フランスのタレス・アレニア・スペース社が気象衛星「蛍光探査機」の試験を行います。さらに、欧州宇宙機関（ESA）が2029年に打ち上げ予定の「アリエル」ミッションが続きます。これは、他の恒星の周りの惑星の大気を観測するために設計された望遠鏡です。「素晴らしい計画です」とビアズリー氏は言います。「最初の3つの契約は、通信、地球、そして宇宙の最果てを観測するものです。この施設では、衛星の用途は問いません。」
この記事は、WIRED UK マガジン 2024 年 9 月/10 月号に掲載されています 。
