Abstract The Deci-hertz Interferometer Gravitational Wave Observatory (DECIGO) is a future Japanese space mission with a frequency band of 0.1 Hz to 10 Hz. DECIGO aims at the detection of primordial gravitational waves, which could have been produced during the inflationary period right after the birth of the Universe. There are many other scientific objectives of DECIGO, including the direct measurement of the acceleration of the expansion of the Universe, and reliable and accurate predictions of the timing and locations of neutron star/black hole binary coalescences. DECIGO consists of four clusters of observatories placed in heliocentric orbit. Each cluster consists of three spacecraft, which form three Fabry–Pérot Michelson interferometers with an arm length of 1000 km. Three DECIGO clusters will be placed far from each other, and the fourth will be placed in the same position as one of the other three to obtain correlation signals for the detection of primordial gravitational waves. We plan to launch B-DECIGO, which is a scientific pathfinder for DECIGO, before DECIGO in the 2030s to demonstrate the technologies required for DECIGO, as well as to obtain fruitful scientific results to further expand multi-messenger astronomy.

We describe scientific objective and project status of an astronomical 6U CubeSat mission VERTECS (Visible Extragalactic background RadiaTion Exploration by CubeSat). The scientific goal of VERTECS is to reveal the star-formation history along the evolution of the universe by measuring the extragalactic background light (EBL) in the visible wavelength. Earlier observations have shown that the near-infrared EBL is several times brighter than integrated light of individual galaxies. As candidates for the excess light, first-generation stars in the early universe or low-redshift intra-halo light have been proposed. Since these objects are expected to show different emission spectra in visible wavelengths, multi-color visible observations are crucial to reveal the origin of the excess light. Since detection sensitivity of the EBL depends on the product of the telescope aperture and the field of view, it is possible to observe it with a small but wide-field telescope system that can be mounted on the limited volume of CubeSat. In VERTECS mission, we develop a 6U CubeSat equipped with a 3U-sized telescope optimized for observation of the visible EBL. The bus system composed of onboard computer, electric power system, communication subsystem, and structure is based on heritage of series of CubeSats developed at Kyushu Institute of Technology in combination with high-precision attitude control subsystem and deployable solar array paddle required for the mission. The VERTECS mission was selected for JAXA-Small Satellite Rush Program (JAXA-SMASH Program), a new program that encourages universities, private companies and JAXA to collaborate to realize small satellite missions utilizing commercial small launch opportunities, and to diversify transportation services in Japan. We started the satellite development in December 2022 and plan to launch the satellite in FY2025.

Formation flying (FF), which employs multiple satellites to achieve missions that are difficult to be realized with a single satellite, is becoming an important technology. Considering some FF missions such as exo-planet observation missions employing occulters, or X-ray telescope/interferometer missions, in which satellites have to be aligned in a straight line toward celestial targets, this paper studies the design of two satellites' orbits and the schedule for observing multiple targets. In the proposed optimization method, the whole observation sequence will be divided into two phases: observation of the same target for several orbits, and the orbit maneuver to change observation targets. The relative orbits of two satellites for these two phases are optimized in terms of ΔV. Optimization results showed that along-track and cross-track formations require significantly small ΔV. By employing these results, the whole mission sequence to observe multiple targets is optimized by considering all the design parameters, including even target observation order. The results showed that a reasonable "Pareto-curve" was obtained in terms of total time and ΔV, including a better solution in both criteria than the ones obtained using the method in literature.