| Project/Area Number |
19K15214
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Basic Section 24010:Aerospace engineering-related
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| Research Institution | Japan Aerospace EXploration Agency |
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Principal Investigator |
Ozaki Naoya 国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構, 宇宙科学研究所, 特任助教 (90836222)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2023-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥3,900,000 (Direct Cost: ¥3,000,000、Indirect Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2022: ¥650,000 (Direct Cost: ¥500,000、Indirect Cost: ¥150,000)
Fiscal Year 2021: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000)
Fiscal Year 2020: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
Fiscal Year 2019: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
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| Keywords | 軌道力学 / 確率制御 / ロバスト制御 / ミッション設計 / Uncertainty / 不確定性 / 最適制御 / 軌道最適化 / 軌道 / Trajectory / Trajectory Optimization / Stochastic Control / Stochastic Cotnrol / 不確定性評価 / 微分動的計画法 |
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| Outline of Research at the Start |
惑星探査ミッションにおいて，いかに不確定性を評価し，いかに予め対処策を施しておくかはミッションの成功率を高める上で重要な課題である．研究代表者らは，先行研究として，確率微分動的計画法(SDDP)を確立し，不確定性に対してロバストな軌道設計手法を実現した．しかし，先行研究のSDDPはガウス分布で表現可能な不確定性に限定されており，実ミッションへの適用性が乏しい．本研究では，ガウス分布以外の一般の確率分布の不確定性を扱うために，SDDPを拡張することを目的とする．また，2020年代初旬に打上げ予定の実ミッションの軌道設計問題に対して，提案手法を適用することで，その実用性・普遍性を確認する．
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| Outline of Final Research Achievements |
In deep space exploration missions, evaluating the effects of uncertainties and designing trajectories that are robust against uncertainties is one of the most important issues to improve the success rate of space missions. In this study, we established a stochastic trajectory design method for spacecraft trajectory design problems that is robust against uncertainties by using the unscented transform. To further extend the uncertainty model, a robust orbital control method considering general stochastic models such as general gamma distribution is established using planetary orbit injection as an example problem. These robust trajectory design methods were applied to actual missions to be launched by JAXA, such as MMX (Martian Moons eXploration) mission and DESTINY+ (Demonstration and Experiment of Space Technology for INterplanetary voYage with Phaethon fLyby and dUst Science) mission, and their practicality was demonstrated.
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| Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements |
軌道設計分野の研究において，不確定性が与える影響度を評価する研究は多いが，その不確定性の影響を考慮して軌道設計を行う研究は更に難易度が高く，研究例が少ない．一方，制御分野の研究においては，非線形確率制御問題を解くための手法は研究されているが，それらは制約条件・大規模最適化の観点から軌道設計問題への適用性が乏しい．本研究成果を通して，軌道設計分野において，「確率的軌道設計」という新たな研究分野が拓かれた．また，DESTINY+を始めとして，実ミッションの軌道設計に関しても，不確定性を考慮した軌道設計のニーズが加速している．本研究成果は，これらの実ミッションを実現する上でのキー技術となる．
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