Ion-scale interactions between space plasma and satellite magnetic fields targeting orbit control
| Project/Area Number |
21H01531
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 24010:Aerospace engineering-related
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
稲守 孝哉 名古屋大学, 工学研究科, 准教授 (50725249)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
川嶋 嶺 芝浦工業大学, 工学部, 准教授 (80794429)
杵淵 紀世志 名古屋大学, 工学研究科, 准教授 (90648502)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥17,420,000 (Direct Cost: ¥13,400,000、Indirect Cost: ¥4,020,000)
Fiscal Year 2023: ¥3,900,000 (Direct Cost: ¥3,000,000、Indirect Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2022: ¥5,070,000 (Direct Cost: ¥3,900,000、Indirect Cost: ¥1,170,000)
Fiscal Year 2021: ¥8,450,000 (Direct Cost: ¥6,500,000、Indirect Cost: ¥1,950,000)
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| Keywords | 人工衛星 / 軌道制御 / 宇宙プラズマ / 磁気トルカ / 軌道力学 |
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| Outline of Research at the Start |
本研究では，低軌道プラズマによる人工衛星の軌道摂動を解明し，プラズマによる力を利
用した複数衛星の新たな編隊飛行手法を構築する．はじめに，これまで未解明であった低軌
道プラズマと衛星の電磁コイルの相互作用に着目し，プラズマの運動量変化より生じる反作
用力の発生メカニズムを実験的に解明する．次に，慣性が小さくプラズマ力の影響を受けやすい小型衛星の軌道摂動を検討する．従来，保存力のみを考慮することが可能であった軌道摂動を非保存力であるプラズマ力でも扱えるよう拡張し，プラズマ力による相対軌道摂動を明らかにする．得られた成果より複数衛星による編隊飛行の維持手法を構築し次世代宇宙システムの創出につなげる．
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、衛星の持つ磁気モーメントと低軌道に存在する宇宙プラズマの相互作用による人工衛星の軌道摂動を解明し、宇宙プラズマによる力を利用した新たな軌道制御手法の構築を目的としている。
本年度は、実験環境を模擬したFull-PIC法による数値シミュレーションを実施し、数値シミュレーション結果と実験結果を比較してプラズマ環境における抗力の発生原理を確認した。また、プラズマ密度や流速、衛星磁気モーメントといったパラメータを設定した軌道上環境を模擬し、Full-PIC法による数値シミュレーションを行った。さらに、2年目に実施した実験結果をもとに、磁気モーメント出力時における衛星のパネル面の電位を計測し、磁気トルカから磁気モーメントを出力することで電位が上昇するかを確かめた。これにより、電子が衛星の磁場で曲げられ、イオンが衛星近傍まで侵入することを確認できた。これらの結果から、宇宙プラズマによる抗力により軌道長半径が低減する効果があり、軌道制御に用いる方法について考察を行った。また、パネルの電位変化により帯電が確認でき、これが地球磁場と作用することで、ローレンツ力により軌道面外方向にも軌道摂動を生じさせる可能性についても検討した。また、軌道上で姿勢制御用の磁気トルカが宇宙プラズマに影響を及ぼすかを確認するため、軌道上実験の準備を進めた。衛星に搭載可能な電磁コイルと、電磁コイルに電力を供給する電源系から成るシステムを構成した。
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| Research Progress Status |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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Report
(3 results)
Research Products
(5 results)
