High-accurate relative position and rotation control of multiple satellites considering orbit-attitude coupled dynamics for space interferometry

Research Project

Project/Area Number	22K18856
Research Category	Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
Allocation Type	Multi-year Fund
Review Section	Medium-sized Section 24:Aerospace engineering, marine and maritime engineering, and related fields
Research Institution	Nagoya University
Principal Investigator	稲守孝哉名古屋大学, 工学研究科, 准教授 (50725249)
Project Period (FY)	2022-06-30 – 2025-03-31
Project Status	Granted (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help	¥6,370,000 (Direct Cost: ¥4,900,000、Indirect Cost: ¥1,470,000) Fiscal Year 2024: ¥2,210,000 (Direct Cost: ¥1,700,000、Indirect Cost: ¥510,000) Fiscal Year 2023: ¥1,950,000 (Direct Cost: ¥1,500,000、Indirect Cost: ¥450,000) Fiscal Year 2022: ¥2,210,000 (Direct Cost: ¥1,700,000、Indirect Cost: ¥510,000)
Keywords	軌道力学 / 宇宙構造物 / 姿勢運動 / 軌道運動
Outline of Research at the Start	本研究で提案する手法では、軌道運動による摂動力や宇宙環境力から生じる変形、スピン姿勢運動により生じる異なる軸の連成振動といった軌道力学と姿勢力学の両方の観点がより重要となる。そこで、従来、衛星を質点として扱うことで軌道運動と姿勢運動を別々に捉えてきた衛星の運動について、本研究では軌道力学において姿勢運動も考慮できる広がりを持つ連続体として扱えるよう拡張し、柔軟構造物である伸展ブームの運動を軌道・姿勢力学の両方の観点から統一的に明らかにする。得られた軌道・姿勢運動の知見から効率的な相対並進・回転変位の制御手法を構築する。
Outline of Annual Research Achievements	本研究では複数の衛星を伸展ブームで接続し相対位置や姿勢を変更する手法について検討する。衛星を伸展ブームで接続した場合、軌道上において相対軌道と相対姿勢の運動が連成する。本研究では特に伸展ブームによる並進・回転運動の連成を考慮して、電磁コイルと地磁場からの電磁力により姿勢を制御することで相対位置と姿勢を制御する手法について検討する。本年度は、前年度の検討に引き続き衛星が姿勢スピンといった角速度をもつ場合に、衛星の姿勢運動によりブームの振動が複数の軸で連成する振動について検討した。衛星をブームで接続した系において拘束モード法によりモデルを導出しモード解析を行った。その結果、ブームの振動について、衛星の姿勢運動と軌道運動により振動モードが変化することを確かめることができた。さらに多粒子法による数値計算を実施し挙動を確認した。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned. Reason 当初の予定通り、複数の衛星をブームで接続した系において衛星の軌道運動の他に姿勢運動により生じる影響について検討した。
Strategy for Future Research Activity	より角速度が大きな姿勢スピンを行う場合の運動についての解析を実施する。