[mathjax]
<対象>
<企画意図>
<実施方法>
その際、「結」プロジェクトのサイト、ブログ、軌道情報サービス(http://odweb.tksc.jaxa.jp/odds/main.jsp)を活用してもらい、受信してもらいます。
軌道情報提供サービスのサイトを使う際には、TLEという、人工衛星の軌道を教えてくれるデータが必要です。それはhttp://operationitf-2.blogspot.jp/p/tle.htmlからとってください。1、2日単位で変わってしまうので、こまめにこれを行ってください。衛星の電波を二週連続で受信できる時に受信してもらい、一周にかかる時間を測ってもらいます。この際、親御さんにも協力してもらってこの作業を行います。
そして、それらのデータを用いて、速度を計算してもらいます。
これは、観察日記をつけなくてもサイトを見ればデータが手に入れられるため、最悪の場合やらなくてもいいのですが、自由研究であるので、実際に自分で電波を受信してもらった方が、より人工衛星を身近に感じてもらえます。
場合によっては受信できるタイミングが夜遅い時間になってしまうこともあるため、その場合は各家庭で適宜サイトのデータを活用してもらいます。
1,で集めてもらったデータを用います
データの数が多ければ多いほど信憑性は増すので、なるべくたくさんデータを使ってもらうのがいいと思います。
(発展版)このデータをエクセルを使って整理してもらいます。これは中学生向けです。エクセルの勉強にもつながります。ただ、これは本来の目的からそれてしまうため、あくまで余裕があったら、で大丈夫です。
ITF-2は、高度約400㎞のところを周回しています。従って、一周の距離は、地球の半径約6400㎞に400kmを足して計算してください。
例
一回目:87分
二回目:84分
三回目:97分
平均値:89分
速さ=2×3.14×(6400+400)㎞ ÷ (89 × 60)秒 ≒ 7.997 ㎞/秒
軌道情報計算サービスの使い方
始めの画面で、「衛星位置計算」をクリックします。
次に出てくる画面で、「日本」を選択し、自分の住んでる県を選びます。
そして、「条件詳細決定」→「TLEを入力」とクリックすると、衛星名とTLEを入力できる画面があるので、衛星名を「ITF-2」としてTLEとともに入力してください。
この操作をやっても下記の写真のページに飛べなかった場合は、もう一度観測地を選択して「計算開始」をクリックしてください。
上の写真のようにランプがつくとき、電波は受信できます。
<対象>
<企画意図>
<実施方法>
ダウンリンク解析用シート
Morse Input(黄色セル)にデコードしたセンサデータを入力。
→各種パラメータの値が変換され、下表のテレメトリ(青色セル)に各値が出力されます。
参考ページ:ITF-2ダウンリンク情報
CWテレメトリデータフォーマット:https://drive.google.com/file/d/0B6LAb7EchaE-d1BsZmp3V01DVHM/view
※電波を受信する時に衛星がある方向にアンテナを向ける必要があり、その際に周りの人にアンテナをぶつけてしまう恐れがあるので、受信の際は周りに人がいないことを確認してください。
モールス信号一覧
日本アマチュア無線連盟:http://www.jarl.org/Japanese/A_Shiryo/A-C_Morse/morse.htm
JAXAの衛星位置情報公開ページ:http://odweb.tksc.jaxa.jp/odds/main.jsp
ここから現在の衛星の位置がわかる。
そのためには下記のページからITF-2のTLEの取得が必要。
ITF-2のTLEが載っているページ:http://operationitf-2.blogspot.jp/p/tle.html
<対象>
<企画意図>
<実施方法>
1, ドップラー効果の公式を授業で習得する。 \begin{align} f' = \frac{cf}{c-v_s} \end{align}
2, 2次元に拡張したドップラーを考える。 \begin{align} f' = \frac{cf}{c-v_s\cos\theta} \end{align}
図 2次元でのドップラー効果
注
1, 衛星の本来送信している周波数と、実際に観測する周波数(f')から衛星の速度(v_s)を計算する。
上の式から(v_s)を求める。 \begin{align} v_s = \frac{c}{\cos\theta}\left(1-\frac{f}{f'}\right) \end{align} 2, 衛星の高度(400km)から、運動方程式を用いて衛星の速度を計算する。 \begin{align} ma = -\frac{GMm}{r^2} \end{align} 求めた速度から、観測するべき周波数を計算する。 \begin{align} f' = \frac{cf}{c-v_s\cos\theta} \end{align} 上の式から(f')を求める。
周波数などITF-2の詳細は以下のサイトから得られる。
参考数値
<対象>
小学生、中学生
<企画意図>
ゲーム的要素を取り入れて受信を促進し、楽しんで宇宙を身近に感じてもらう
<実施方法・ゲームルール>
<例1>
<例2>
<対象>
高校生
<企画意図>
衛星内部の仕組みを学ぶ機会を作る
<実施方法>
(参考)