超小型探査機に向けた可変形状ソーラーセイルの推進剤フリーな軌道・姿勢同時制御
| Project/Area Number |
21K14345
|
|---|
| Research Category |
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
|
| Allocation Type | Multi-year Fund |
|---|
| Review Section |
Basic Section 24010:Aerospace engineering-related
|
|---|
| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
|---|
Principal Investigator |
中条 俊大 東京工業大学, 工学院, 助教 (80808618)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
|
| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
|
| Budget Amount *help |
¥3,250,000 (Direct Cost: ¥2,500,000、Indirect Cost: ¥750,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
|
|---|
| Keywords | 超小型探査機 / ソーラーセイル / 軌道制御 / 姿勢制御 / 可変形状機能 / 軌道設計 / 三体問題 / 四体問題 |
|---|
| Outline of Research at the Start |
太陽輻射圧を推進力とするソーラーセイルは，推進力の制御に姿勢制御が必要であるが，太陽輻射圧に起因するトルクが姿勢外乱にもなるため，姿勢制御のために推進剤を消費することになる．そこで，本研究では可変形状ソーラーセイルを提案する．セイルの形状を変化させることで太陽輻射圧を制御し，外乱トルクを蓄積させずに所望の推進力を得ることが可能となる．つまり，完全推進剤フリーな航行が実現できることになり，特に推進剤搭載量の制約が厳しい超小型探査機に適している．本研究では，力学・制御理論の構築と検証を行った上で，その技術実証を行う超小型深宇宙ミッションの設計を行う．
|
| Outline of Annual Research Achievements |
昨年度まではラグランジュ点近傍の軌道に注目していたが，今年度は発展的な内容として月周回軌道の制御に関する検討も並行して行った．まず，これまでの研究で概ね確立した一軸ジンバル付きの傘型ソーラーセイルの軌道・姿勢同時制御が，比較的高高度の月周回軌道の維持に応用可能であることをシミュレーションにより確認した．またより摂動環境が厳しい低高度の月周回軌道の制御手法についても検討し，一定以上の加速性能を有するソーラーセイルなら非常に長期に渡る軌道維持が可能であることを確認した．これらの内容はそれぞれ国内シンポジウム，国際会議にて発表した．
ラグランジュ点近傍の軌道については，太陽-地球系ラグランジュ点L2周りのハロー軌道間をソーラーセイルの制御により次々と遷移する軌道設計手法を考案し，計算例によりその妥当性を示した．この内容は国際会議にて発表した．
他にも，軌道・姿勢同時制御や地球-月系ラグランジュ点周りのソーラーセイル特有の新たな準周期軌道設計に関する昨年度までの研究成果を論文にまとめ，学術雑誌に投稿した．
研究期間全体を通じて，可変形状ソーラーセイルの軌道・姿勢同時制御理論の基礎部分の確立に加え，その応用ミッション策定のためのラグランジュ点近傍や月近傍の様々な軌道設計を新たに考案できたといえる．特に多数の軌道設計については推進剤フリーな軌道・姿勢制御性能を存分に活かした長期に渡る探査ミッションに資するものであり，実ミッションに応用するための基礎研究に一通り取り組めたといえる．
|
Report
(3 results)
Research Products
(19 results)
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
[Presentation] 超小型ソーラー電力セイルの開発研究と月以遠探査への応用2023
Author(s)
中条 俊大, 高尾 勇輝, 多々良 飛鳥, 中嶋 哲大, 安田 萌恵, 小林 大輝, 荒井 湧介, 渡邉 奎, 立川 璃子, 尾崎 直哉, 森 治, 宮崎 康行, 松下 将典, 杉原 アフマッド清志, 鳥居 航, 冨木 淳史, 松浦 周二, 超小型ソーラー電力セイルの開発研究RG
Organizer
第67回宇宙科学技術連合講演会
Related Report
-
-
-
[Presentation] 超小型ソーラー電力セイルによる深宇宙航行技術実証計画2022
Author(s)
中条 俊大, 高尾 勇輝, 多々良 飛鳥, 渡邉 奎, 安田 萌恵, 小林 大輝, 中嶋 哲大, 木下 幹大, 荒井 湧介, 上野 晟太郎, 森 治, 宮崎 康行, 松下 将典, 杉原 アフマッド清志, 鳥居 航, 冨木 淳史, 津田 雄一, 佐伯 孝尚, 松永 三郎
Organizer
第66回宇宙科学技術連合講演会
Related Report
-
[Presentation] 月近傍軌道放出による超小型ソーラーセイルのミッション計画と軌道設計2022
Author(s)
中条 俊大, 高尾 勇輝, 森 治, 松永 三郎, 宮崎 康行, 渡邉 奎, 船瀬 龍, 奥泉 信克, 松下 将典, 杉原 アフマッド清志, 松浦 周二, 津村 耕司
Organizer
第22回宇宙科学シンポジウム
Related Report
-
-
-
[Presentation] 超小型ソーラーセイルによる太陽-地球-月系航行ミッションの検討状況2021
Author(s)
中条 俊大, 高尾 勇輝, 森 治, 松永 三郎, 船瀬 龍, 渡邉 奎, 奥泉 信克, 松下 将典, 杉原 アフマッド清志, 松浦 周二, 津村 耕司
Organizer
第65回宇宙科学技術連合講演会
Related Report
-
-
[Presentation] 地球および月近傍におけるソーラーセイルの 利用と技術実証ミッション案2021
Author(s)
中条 俊大, 高尾 勇輝, 森 治, 松永 三郎, 宮崎 康行, 船瀬 龍, 渡邉 奎, 奥泉 信克, 松下 将典, 杉原 アフマッド清志, 松浦 周二, 津村 耕司
Organizer
第17回「運動と振動の制御」シンポジウム／第30回スペース・エンジニアリング・コンファレンス
Related Report
