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Mitigation of thermal interface uncertainty for CubeSat and proposal for operational planning method with thermal constraints

Research Project

Project/Area Number 20K04920
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Review Section Basic Section 24010:Aerospace engineering-related
Research InstitutionMeijo University

Principal Investigator

Miyata Kikuko  名城大学, 理工学部, 准教授 (00733156)

Project Period (FY) 2020-04-01 – 2024-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help
¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Fiscal Year 2022: ¥650,000 (Direct Cost: ¥500,000、Indirect Cost: ¥150,000)
Fiscal Year 2021: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
Fiscal Year 2020: ¥2,730,000 (Direct Cost: ¥2,100,000、Indirect Cost: ¥630,000)
Keywords超小型人工衛星 / 宇宙機熱設計 / 運用計画 / 熱伝導 / 宇宙システム / 超小型衛星
Outline of Research at the Start

真空環境下での熱伝達には多くの不確定性があり,特に小型で熱容量の小さいCubeSatなどでは,その不確定性が全体の機器温度に大きな影響を与えます.しかし,世界的にこの側面に対する研究は遅れています.本研究では,不確定性の要因の推定し,熱・機械的パラメータのばらつきが少ない機械インターフェイスを提案・適用することにより不確定性低減を目指します.また,その不確定性が低減された機器を用いて,温度制約条件を満たしながら,ミッション要求を最大限に満たすような運用計画立案手法を提案します.

Outline of Final Research Achievements

This study proposed ways to reduce the spacecraft temperature uncertainties and improve the satellite temperature simulator model management system. This technique will lead to shorten the development period, reduce the development cost, and achieve efficient operations planning. This study proposes the system design and verification method to reduce the uncertainties and a novel autonomous spacecraft operations planning method. The proposed method includes both hardware-related measures and software-related measures. The methods are verified numerically and experimentally, and the actual space experimentation will be performed shortly.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本成果は,宇宙機熱設計・状態推定において,不確実性を低減するハードウエアとソフトウエアの対策を提案,それらの対策を効果的に融合させる手法を提案した.これらの成果を実装することにより,超小型宇宙機システムの開発期間の短縮,高機能化,運用時間の拡大などが見込まれる.これらの成果を発展させていくことは,今後の宇宙利用拡大,しいては関連する人々の生活の向上に役立っていくことにつながる.

Report

(5 results)
  • 2023 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2022 Research-status Report
  • 2021 Research-status Report
  • 2020 Research-status Report
  • Research Products

    (34 results)

All 2024 2023 2022 2021 2020 Other

All Journal Article (4 results) (of which Peer Reviewed: 4 results,  Open Access: 3 results) Presentation (27 results) (of which Int'l Joint Research: 5 results) Remarks (3 results)

  • [Journal Article] Proposal for Shape Memory Alloy Positioning Actuator using Electric Parameter Based Controller2023

    • Author(s)
      Miyata Kikuko、Kawazoe Yuta、Hara Susumu
    • Journal Title

      IEEJ Journal of Industry Applications

      Volume: 12 Issue: 2 Pages: 153-154

    • DOI

      10.1541/ieejjia.L22000583

    • ISSN
      2187-1094, 2187-1108
    • Year and Date
      2023-03-01
    • Related Report
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    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Feasibility study of low-temperature operable electric power supply for CubeSats using passive thermal control with VO2-based solid?solid phase change material2023

    • Author(s)
      Yamagata Masaki R.、Wakita Yurina、Tsuruda Yoshihiro、Miyata Kikuko
    • Journal Title

      Thermal Science and Engineering Progress

      Volume: 37 Pages: 101601-101601

    • DOI

      10.1016/j.tsep.2022.101601

    • Related Report
      2022 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Model-Based Efficient and Safe Spacecraft Operations Planner Focusing on Battery State Management2022

    • Author(s)
      Miyata Kikuko、Takaki Arata、Hara Susumu
    • Journal Title

      IEEJ Journal of Industry Applications

      Volume: 11 Issue: 3 Pages: 447-457

    • DOI

      10.1541/ieejjia.21006980

    • NAID

      130008118826

    • ISSN
      2187-1094, 2187-1108
    • Year and Date
      2022-05-01
    • Related Report
      2021 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Establishment and Practical Results Report of the Spacecraft Thermal-Design Hands-on Training Program for General Public2021

    • Author(s)
      MIYATA Kikuko、TOMIOKA Kota、YAMAOKA Kazutaka
    • Journal Title

      Journal of JSEE

      Volume: 69 Issue: 2 Pages: 2_75-2_80

    • DOI

      10.4307/jsee.69.2_75

    • NAID

      130008006345

    • ISSN
      1341-2167, 1881-0764
    • Related Report
      2020 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] 潜熱蓄熱材を活用した電源温度安定化デバイスと軌道上実証のための1UキューブサットDENDEN-01の開発2024

    • Author(s)
      脇田悠利名, 宮田喜久子, 青柳賢英, 山縣雅紀
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      第17回宇宙ユニットシンポジウム
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  • [Presentation] 革新的エネルギー技術実証 1U キューブサット DENDEN-01 の開発2023

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      山縣 雅紀, 脇田 悠利名, 松本 健, 宮田 喜久子, 青柳 賢英
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      第 60 回関西・中部支部合同秋期大会
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  • [Presentation] 1U CubeSat Denden-01の熱設計と評価について2023

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      宮田喜久子, 山縣雅紀, 脇田悠利名, 青柳賢英
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  • [Presentation] 超小型人工衛星の効率的な運用計画立案に対する精密バッテリモデルの適用2023

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      佐藤優真, 山縣雅紀, 鶴田佳宏, 宮田喜久子
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  • [Presentation] VO2 系PCM を活用した超小型衛星用電源 の熱制御および搭載を想定した PCM ブロ ック組成の検討2023

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      脇田 悠利名, 宮田 喜久子, 鶴田 佳宏, 山縣 雅紀
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      第 44 回日本熱物性シンポジウム
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  • [Presentation] VO2 系潜熱蓄熱材を活用した宇宙機用電源とその軌道上実証のためのキューブサ ットDENDEN-01 の開発2023

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      山縣 雅紀, 脇田 悠利名, 宮田 喜久子, 青柳 賢英
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      第44回日本熱物性シンポジウム
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  • [Presentation] 超小型人工衛星のバッテリ充電率制約を考慮した運用計画の立案手法に関する研究2023

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      佐藤 優真, 鶴田 佳宏, 宮田 喜久子
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  • [Presentation] 固-固相変化型潜熱蓄熱材を用いた受動的熱制 御システムおよびその宇宙機への実装検討2023

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      脇田悠利名, 宮田喜久子, 鶴田佳宏, 山縣雅紀
    • Organizer
      第13回 CSJ化学フェスタ2023
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  • [Presentation] Temperature Stabilization Device’s Design and Implementation Method for Nanosatellite System2023

    • Author(s)
      Kikuko Miyata, Masaki Yamagata
    • Organizer
      74th International Astronautical Congress
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      2023 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 固-固相転移型潜熱蓄熱材を活用したキューブサット用電源のための熱制御およびその実装検討2023

    • Author(s)
      脇田 悠利名, 宮田 喜久子, 鶴田 佳宏, 山縣 雅紀
    • Organizer
      日本機械学会 2023年度 年次大会
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      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] Improvement of Thermal Contact Resistance Model for Thermal Design of Nano-Satellites2023

    • Author(s)
      Yuta Kawazoe, Kikuko Miyata
    • Organizer
      The 34th International Symposium for Space Technology and Science, and the 12th Nano-Satellite Symposium
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    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 固-固相転移材料を活用した高信頼性宇宙機用電源の検討とその低温特性評価2022

    • Author(s)
      脇田 悠利名, 宮田 喜久子, 鶴田 佳宏, 山縣 雅紀
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      日本機械学会 2022年度年次大会
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  • [Presentation] 民生二次電池の内部抵抗に基づく超小型衛星搭載バッテリーの状態推定の最適化2022

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      山本 悠史, 青木 竜也, 宮田 喜久子, 鶴田 佳宏, 山縣 雅紀
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      日本機械学会 2022年度年次大会
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      2022 Research-status Report
  • [Presentation] Low-temperature operatable electric power supply for CubeSats using VO2-based phase change material2022

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      Yurina Wakita, Kikuko Miyata, Yoshihiro Tsuruda, Masaki R. Yamagata
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      13th Asian Thermophysical Properties Conference
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    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 超小型衛星用電源の熱制御に適した潜熱蓄熱材およびその実装方法の検討2022

    • Author(s)
      脇田悠利名, 宮田喜久子, 鶴田佳宏, 山縣 雅紀
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      第43回日本熱物性シンポジウム
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  • [Presentation] 固-固相転移材料を用いた宇宙機用蓄熱ブロックの最適化とその保温特性評価2022

    • Author(s)
      脇田悠利名, 宮田喜久子, 鶴田佳宏, 山縣雅紀
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      第59回日本航空宇宙学会中部・関西支部合同秋期大会
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  • [Presentation] 潜熱蓄熱材を活用した超小型衛星用電源の受動的熱制御の提案とその材料検討2022

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      脇田悠利名, 宮田喜久子, 鶴田佳宏, 山縣雅紀
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      第31回スペース・エンジニアリング・コンファレンス(SEC'22)
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  • [Presentation] 潜熱蓄熱材の活用による電力不要の宇宙機用電源熱制御システムの提案2022

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      脇田悠利名, 宮田喜久子, 鶴田佳宏,山縣雅紀
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      第15回宇宙ユニットシンポジウム
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  • [Presentation] 宇宙機用低温作動電源実現のための 潜熱蓄熱材の適用可能性の検討2021

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      脇田 悠利名, 鶴田 佳宏, 宮田 喜久子, 山縣 雅紀
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      第58回日本航空宇宙学会関西・中部支部合同秋季大会
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  • [Presentation] 電流休止法による民生二次電池の内部抵抗評価とその超小型衛星用電源の軌道上特性推定への適用2021

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      青木 達也, 宮田 喜久子, 鶴田 佳宏, 山縣 雅紀
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      第58回日本航空宇宙学会関西・中部支部合同秋季大会
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  • [Presentation] 太陽中性子およびガンマ線観測衛星SONGSの開発状況2021

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      宮田喜久子, 山岡和貴, 田島宏康, 松下幸司, 渡部豊喜
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      Kikuko Miyata, Yusuke Ogawa, Masaki Yamagata
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      72nd International Astronautical Congress
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  • [Presentation] 電流休止法を用いた民生電池の内部抵抗評価および超小型衛星用電源の軌道上特性推定2021

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      青木 達也, 松山 哲也, 宮田 喜久子, 鶴田 佳宏, 山縣 雅紀
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      日本機械学会2021年度年次大会
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  • [Presentation] 軌道上材料曝露試験のための低温作動電源実現可能性の検討2021

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      脇田 悠利名, 遠藤 大地, 鶴田 佳宏, 宮田 喜久子, 山縣 雅紀
    • Organizer
      日本機械学会2021年度年次大会
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  • [Presentation] Lecture Series for Encouraging Commercial Space Utilization for the General Public2020

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      Kikuko Miyata, Kota Tomioka, Kazutaka Yamaoka, Hidetaka Tanaka, Hiroyasu Tajima
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      71st International Astronautical Congress
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    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] キューブサットに利用する民生用電池の特異的な低温挙動と種々の内部抵抗診断法による検証2020

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      松山哲也,中村和弘,鶴田佳宏,宮田喜久子,山縣雅紀
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  • [Presentation] キューブサット用電源の軌道上特性分析に用いる民生用リチウムイオン電池の内部抵抗評価法の検討2020

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      松山哲也,中村和弘,鶴田佳宏,宮田喜久子,山縣雅紀
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  • [Remarks] 名城大学理工学部交通機械工学科航空宇宙機シ ス テ ム 研究室

    • URL

      https://www1.meijo-u.ac.jp/~kmiyata/asel/index.html

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  • [Remarks] 名城大学理工学部交通機械工学科航空宇宙機システム研究室

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      https://www1.meijo-u.ac.jp/~kmiyata/asel/index.html

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  • [Remarks] 名城大学理工学部交通機械工学科航空宇宙機システム研究室

    • URL

      http://www1.meijo-u.ac.jp/~kmiyata/asel/index.html

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Published: 2020-04-28   Modified: 2025-01-30  

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