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Ground Demonstration Experiment of a Synthetic Aperture Telescope with High Precision Formation Flight and Adaptive Optics

Research Project

Project/Area Number 21H01534
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

Allocation TypeSingle-year Grants
Section一般
Review Section Basic Section 24010:Aerospace engineering-related
Research InstitutionMeisei University

Principal Investigator

Miyamura Norihide  明星大学, 理工学部, 教授 (50524097)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 五十里 哲  明星大学, 理工学部, 主任研究員 (00802977)
横堀 慎一  東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 学術専門職員 (10898860)
中須賀 真一  東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 教授 (40227806)
川端 洋輔  東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 助教 (80803006)
Project Period (FY) 2021-04-01 – 2024-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help
¥17,550,000 (Direct Cost: ¥13,500,000、Indirect Cost: ¥4,050,000)
Fiscal Year 2023: ¥2,470,000 (Direct Cost: ¥1,900,000、Indirect Cost: ¥570,000)
Fiscal Year 2022: ¥6,760,000 (Direct Cost: ¥5,200,000、Indirect Cost: ¥1,560,000)
Fiscal Year 2021: ¥8,320,000 (Direct Cost: ¥6,400,000、Indirect Cost: ¥1,920,000)
Keywords補償光学 / 能動光学 / 宇宙望遠鏡 / フォーメーションフライング / 小型衛星 / 合成開口 / リモートセンシング / 能動工学
Outline of Research at the Start

近年、低軌道から1m近い高分解能を実現する地球観測衛星が開発されており、今後は高頻度観測が課題である。本研究では、森林火災検知などで求められる10分程度の高観測頻度と高空間分解能の両立に向けて、静止軌道周辺に超小型衛星を配置する「静止リモセン」の学術分野を切り開くことを目指し、高空間分解能の実現に求められる大口径光学系を、複数の超小型衛星によって構成する「合成開口望遠鏡」の実現手法を提案する。実現に向けたキー技術として、超高精度フォーメーションフライト、能動光学、補償光学と、これらの協調制御に着目し、要素技術の確立と「合わせ技」による合成開口望遠鏡の地上実証を行う。

Outline of Final Research Achievements

We have developed a method for creating a synthetic aperture telescope using multiple small satellites to form an optical system. This system aims to enable "geostationary remote sensing," allowing for high spatial and temporal resolution by positioning small satellites around a geostationary orbit. The key technologies involved are precise formation flight through control of satellite position and attitude, active optics for direct control of the primary mirror, adaptive optics to compensate for remaining errors by controlling the wavefront of light, and cooperative control of these technologies. In our research, we have established the fundamental technologies and successfully demonstrated a ground-based synthetic aperture telescope using a combined technique.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究では、静止軌道周辺に超小型衛星を配置することで高空間分解能と高時間分解能を両立する「静止リモセン」の学術分野を切り開くことを目指し、複数の 超小型衛星が協働して光学系を構成する「合成開口望遠鏡」の実現手法を提案した。従来、異なる研究分野であった小型衛星のフォーメーションフライトと能動光学・補償光学を合わせることで段階的に精度を高める手法を実証した。本研究により両分野の協調による学術分野を創出した点に学術的意義がある。また、本研究の成果により常時高分解能観測を実現することにより、特に災害監視等の重要な社会基盤技術の向上につながる点に社会的意義がある。

Report

(4 results)
  • 2023 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2022 Annual Research Report
  • 2021 Annual Research Report
  • Research Products

    (16 results)

All 2024 2023 2022 2021

All Journal Article (2 results) (of which Peer Reviewed: 2 results,  Open Access: 1 results) Presentation (13 results) (of which Int'l Joint Research: 6 results) Patent(Industrial Property Rights) (1 results)

  • [Journal Article] Sequential phase diversity for wavefront correction using a deformable mirror with modeling errors2023

    • Author(s)
      Norihide Miyamura, Makoto Hirose, and Seichi Sato
    • Journal Title

      Applied Optics

      Volume: 62 Issue: 30 Pages: 7931-7937

    • DOI

      10.1364/ao.497155

    • Related Report
      2023 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Alignment and Wavefront Correction for the Formation Flying Synthetic Aperture Telescope (FFSAT)2023

    • Author(s)
      Norihide MIYAMURA, Ryo SUZUMOTO, Satoshi IKARI, Shinichi YOKOBORI, Shinichi NAKASUKA
    • Journal Title

      Journal of Evolving Space Activities

      Volume: 1 Issue: 0 Pages: n/a

    • DOI

      10.57350/jesa.42

    • ISSN
      2758-1802
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] 衛星編隊飛行による合成開口望遠鏡のための面光源を用いた高精度光学システムチューニング手法2024

    • Author(s)
      中村 介,宮村 典秀,五十里 哲,鈴本 遼,中須賀 真一
    • Organizer
      日本航空宇宙学会 第55期 年会講演会
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] Phasing a synthetic aperture telescope using image-based adaptive optics2023

    • Author(s)
      Norihide Miyamura, Ryo Suzumoto, Satoshi Ikari, Shinichi Yokobori, Yosuke Kawabata, Shinichi Nakasuka
    • Organizer
      The 34th ISTS & 12th NSAT
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Active optics for a formation flying synthetic aperture telescope2023

    • Author(s)
      Norihide Miyamura, Ryo Suzumoto, Satoshi Ikari, Shinichi Nakasuka
    • Organizer
      SPIE Sensors + Imaging 2023
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 観測画像を用いた補償光学による合成開口望遠鏡 FFSAT の光学系調整手法2023

    • Author(s)
      宮村典秀,鈴本遼,五十里哲,中須賀真一
    • Organizer
      第 67 回宇宙科学技術連合講演会
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] 補償光学を応用した合成開口望遠鏡 FFSAT の光学系調整2022

    • Author(s)
      宮村典秀,鈴本遼,五十里哲,横堀慎一,中須賀真一
    • Organizer
      第 66 回宇宙科学技術連合講演会
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] Feasibility Study on Thermal Design for Synthetic Aperture Telescope Using Formation Flying Micro-satellites2022

    • Author(s)
      横堀慎一,鈴本遼,宮村典秀,五十里哲,中須賀真一
    • Organizer
      51st International Conference on Environmental Systems
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 超小型衛星フォーメーションフライトによる合成開口望遠鏡のための高精度位置・姿勢制御手法2022

    • Author(s)
      鈴本 遼, 宮村 典秀, 五十里 哲, 横堀 慎一, 中須賀 真一
    • Organizer
      第 66 回宇宙科学技術連合講演会
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] Initial Result of High-precision Control Experiments with Optical System for Synthetic Aperture Telescope Using Formation Flying Micro-satellites2022

    • Author(s)
      Ryo Suzumoto
    • Organizer
      33rd International Symposium on Space Technology and Science
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Feasibility Study on Thermal Design of Optical System for Synthetic Aperture Telescope Using Formation Flying Micro-satellites2022

    • Author(s)
      Shinichi Yokobori
    • Organizer
      33rd International Symposium on Space Technology and Science
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Alignment and Wavefront Correction for the Formation Flying Synthetic Aperture Telescope (FFSAT)2022

    • Author(s)
      Norihide Miyamura, Ryo Suzumoto, Satoshi Ikari, Shinichi Yokobori, Shinichi Nakasuka
    • Organizer
      33rd International Symposium on Space Technology and Science
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 超小型衛星フォーメーションフライトによる合成開口望遠鏡のための光学系を伴う高精度制御実験2021

    • Author(s)
      鈴本 遼
    • Organizer
      第65回宇宙科学技術連合講演会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] 超小型衛星FFにおける光学系の熱ひずみの観測性能への影響評価・改善手法の検討2021

    • Author(s)
      横堀 慎一
    • Organizer
      第65回宇宙科学技術連合講演会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] フォーメーションフライトによる合成開口望遠鏡 FFSAT の光学系調整手法2021

    • Author(s)
      宮村典秀,鈴本遼,五十里哲,横堀慎一,中須賀真一
    • Organizer
      第65回宇宙科学技術連合講演会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Patent(Industrial Property Rights)] 光の波面を補正するためのシステム、装置、方法、プログラム、及びプロ グラムを記憶した記憶媒体2023

    • Inventor(s)
      宮村 典秀、広瀬 真、佐藤 世智
    • Industrial Property Rights Holder
      宮村 典秀、広瀬 真、佐藤 世智
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Industrial Property Number
      2023-150252
    • Filing Date
      2023
    • Related Report
      2023 Annual Research Report

URL: 

Published: 2021-04-28   Modified: 2025-01-30  

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