地球との通信に依存しない自律的な宇宙航法へ一歩 -超小型X線衛星NinjaSatによるX線パルサー航法の実証-

2026-03-03 理化学研究所,東京理科大学,京都大学,広島大学,千葉大学

理化学研究所、東京理科大学、京都大学、広島大学、千葉大学の国際共同研究グループは、超小型X線衛星「NinjaSat」を用い、X線パルサー航法の実証に初めて成功した。かにパルサーの約33.8ミリ秒周期のX線パルスを観測し、波形の鋭敏さを指標にベイズ最適化で軌道を推定。その結果、GPSに依存せず約30~50kmの精度で自己位置を特定できることを確認した。軌道面と天体位置関係により精度は変動するが、多くの期間で安定した測位が可能だった。超小型検出器でも深宇宙での自律航法が実現可能であることを示し、将来的な完全自律探査に道を開く成果である。

地球との通信に依存しない自律的な宇宙航法へ一歩 -超小型X線衛星NinjaSatによるX線パルサー航法の実証-
パルサーから放射されるX線パルスを利用して測位を行うNinjaSat(想像図)
©RIKEN、NASA/CXC/SAO、気象庁(図を改変)

<関連情報>

NinjaSatによるX線パルサー航法の軌道上実証 In-orbit demonstration of X-ray pulsar navigation with NinjaSat

Naoyuki Ota, Takuya Takahashi, Toru Tamagawa, Tomoshi Takeda, Teruaki Enoto, Takao Kitaguchi, Wataru Buz Iwakiri, Yo Kato, Masaki Numazawa, Tatehiro Mihara, Hiromitsu Takahashi, Chin-Ping Hu, Yuanhui Zhou, Keisuke Uchiyama, Yuto Yoshida, Syoki Hayashi, Arata Jujo, Sota Watanabe, Amira Aoyama, Satoko Iwata, Kaede Yamasaki, Soma Tsuchiya, Yosuke Nakano, Takayuki Kita, Mayu Ichibakase, Hiroki Sato, Hirokazu Odaka, Tsubasa Tamba, Kentaro Taniguchi
Journal of Astronomical Telescopes, Instruments, and Systems  Published:17 February 2026
DOI:https://doi.org/10.1117/1.JATIS.12.1.018002

Abstract

We demonstrate the pulsar navigation capability of a CubeSat X-ray observatory, NinjaSat, equipped with two sets of gas multiplier counters (GMCs). GMCs are sensitive to the 2 to 50 keV band with an effective area of 16cm2 per module at 6 keV. We verified the timing accuracy by observing Crab Pulsar and confirmed that a stable timing measurement performance is stable within 100μs. To demonstrate the pulsar navigation, we applied a method that optimizes orbital parameters to maximize the significance of the pulse profile of X-rays from a pulsar using “Significance Enhancement of Pulse-profile with Orbit-dynamics (SEPO).” We observed Crab Pulsar with an exposure time of ∼100ks at different epochs and analyzed the data downlinked to the ground. By comparing the optimized orbit with the satellite position derived from Global Positioning System data, we quantitatively evaluated the pulsar navigation performance. The results showed that the position component along the Crab line of sight was consistently constrained within ∼40km, and the range of three-dimensional error varied between 27 and 370 km depending on the observation epoch. We demonstrate the feasibility of applying a CubeSat-class X-ray observatory to pulsar navigation and also provide the first experimental verification that the accuracy of the SEPO method depends on the seasonal geometry between the orbital plane and the pulsar direction.

0302航行援助施設
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