ソーラーセイル姿勢/軌道制御系の実験的検証と設計に関する基礎研究

2006 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 17560699
• Research Institution: KYUSHU UNIVERCITY
• Principal Investigator: 外本 伸治 九州大学, 大学院工学研究院, 助教授 (80199463)
• Keywords: ソーラーセイル / 姿勢制御 / 太陽光圧 / 地上実験

Research Abstract

宇宙航空研究開発機構宇宙科学研究本部(ISAS/JAXA)で計画されているスピン展開型ソーラーセイルの姿勢/軌道制御系の実験機実証システムについて検討し,システムの製作および改良を行った.
スピン型ソーラーセイルには,セイルを展張するための剛な構造部材がないため,姿勢制御装置をこの構造部材に取り付けることはできない.そこで,ソーラーセイルの中心に取り付けたペイロードを動かすことにより,ソーラーセイル全体の質量中心を移動させ,姿勢/軌道制御トルクを発生させる方式を採用する.実験装置でも同じ機構を実現した.ソーラーセイル実験装置の質量中心を移動するために2つのステッピングモータを,ソーラーセイルの回転速度を変更するために1つのディスクモータを用い,それぞれのモータの挙動はH8マイクロコンピュータを搭載した電子回路により制御する方法を採用した.また実験装置には,ソーラーセイルの光圧中心-質量中心オフセット間距離を変更できるようにした.ソーラーセイルに生じる各軸の力およびトルクは,5分力検出器により計測するようにした.なお実験装置において,太陽光圧は,研究当初に想定していた空気の流れによる模擬方式では空気の乱れや渦の影響を強く受けるために,重力を用いた模擬方式とした.また,ソーラーセイルの加速に伴うペイロード慣性力は,カウンターバランスを用いた重力補償システムを用いて模擬するようにした.
製作した実験機実証システムを用いて,ソーラーセイルの回転速度や光圧中心-質量中心オフセット間距離などをパラメータとして,実験装置の基本的性能を確認した.