Terrain-machine interaction models in lunar and Martian environment for basis of space probe development

2021 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 19K15207
• Research Category: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Basic Section 24010:Aerospace engineering-related
• Research Institution: Japan Aerospace EXploration Agency
• Principal Investigator: Sutoh Masataku 国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構, 宇宙探査イノベーションハブ, 研究開発員 (80712851)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: 月惑星探査 / 探査車 / 着陸機 / テラメカニクス / レゴリス

Outline of Final Research Achievements

In this research, the terrain-machine interaction models in the lunar and Martian environment were developed. These models express the relationship between force and sinkage for rovers and landers. Regarding the motion behaviors of rovers, the drawbar pull was modeled as a function of the slippage. As it was found that the parameters of the function are almost constant regardless of the atmospheric pressure, it was concluded that the pressure does not have significant impact on the motion behaviors of the rovers. Regarding the motion behaviors of landers, using the models developed, the force acting on their landing legs can be estimated for given landing speed and sinkage. These findings contribute to enhance the understanding of the motion behaviors of the rovers and landers on the lunar and Martian surfaces.

Free Research Field

航空宇宙工学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究の成果は、「月や火星特有の環境が地盤と機械の相互作用に及ぼす影響」という問いの解明に寄与するものである。特に真空中の地盤における機械の挙動を学術的観点から扱った報告例は少なく、本研究で構築した数理モデルは、当該分野において先駆的なものである。
また、現在、農業機械や建設機械の自動・自律化に関する研究が盛んに行われている一方で、月や火星の地盤で生じる現象は十分に解明されておらず、地上技術を宇宙開発に応用するためのボトルネックとなっている。本研究から得られた知見やモデルは、このボトルネックの解消に貢献し、地上技術の宇宙開発への応用を推進するとともに、地上技術の発展につながるものであると考える。