2020 Fiscal Year Research-status Report
Development of High Reliable Optimization System for Asteroid Deflection Missions
| Project/Area Number |
19K15210
|
|---|
| Research Institution | Nagoya University |
|---|
Principal Investigator |
山口 皓平 名古屋大学, 工学研究科, 助教 (30808613)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
|
| Keywords | 小惑星衝突回避 / 軌道最適化 / 軌道制御 / 姿勢制御 / スペースガード / 宇宙推進システム / 軌道力学 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
研究計画に従い，引き続き小惑星の軌道変更手法に関する研究を進めた．特に，小惑星に宇宙機を衝突させる小惑星衝突機による軌道変更手法の効果を宇宙機軌道の関数として可視化する本研究独自のアイディアであるImpact-Geometry Map (IGM)に関連する研究に力を入れ，新たな成果の創生に励んだ．
2020年度前半は，イオンエンジンなどの低推力推進システムを搭載した宇宙機を衝突させる軌道変更手法に関する研究を継続した．IGMを応用して軌道を設計するという前年の研究成果を応用し，架空小惑星の条件をより現実に即したものとする詳細化を行ってもなお，提案手法の有用性が保たれることを示した．また，関連成果を6月の論文出版（AIAA, Journal of Guidance, Control, and Dynamics誌）及び10月の国際会議発表（71th IAC）として業績化している．
2020年度の後半においては，時間当たりの燃料消費量が多いものの短時間でより大きな推力が使用可能な化学推進で宇宙機を加速し衝突させる方法について，IGMを応用した効果の改善を提案，検証した．結果として，低推力推進機を用いる場合との比較が可能となり，小惑星衝突機として用いるべき推進システムを小惑星の軌道の形状から判別することが可能となった．本成果に関しても，2020年度中に論文として出版するに至った（Acta Astronautica誌）．
2021年度の計画は，小惑星の軌道変更ミッション設計システムの確立であり，その計画に沿った研究活動を継続するに十分な成果があったと判断する．
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
進捗状況に関しては，小惑星衝突機の研究の比重が予定よりも増えるという若干の計画修正があった．また2020年度中には，小惑星近傍に停留させた宇宙機と小惑星の間の万有引力で小惑星をけん引し軌道を変更する重力トラクタ（GT）の宇宙機構造最適化を行う予定であった．本検討は，構造最適化の手法の確立と関連論文の執筆及び投稿までを行ったものの，2020年度中の論文出版には至らなかった．よって，この検討を一部2021年度に継続して行うものとする変更を行う．ただし，これらの変更は軽微なものであることから，最終的な研究への影響は小さいと考え，おおむね順調に進展していると判断する．2019年度及び2020年度の研究は，最終年度の小惑星の軌道変更ミッション設計システムの確立へとつなげるためのものであり，最終年度の研究に繋げるための十分な成果が得られている．また，2020年度に2報の学術論文出版と1件の国際会議発表を行っており，研究成果の業績化もおおむね計画通りのペースで実施されている．
ただし，新型コロナウィルス感染症の世界的な流行のため，2020年度における国際会議出席がリモートによる参加のみとなった点は，当初の予定からの変更点といえる．
|
| Strategy for Future Research Activity |
2021年度には，これまでの研究成果を取りまとめ，小惑星の軌道変更ミッション設計システムの確立を行う．IGMを利用した小惑星衝突機の軌道最適化技術については，既に計画以上の発展が達成されている．そこで2021年度には，これまでの数値シミュレーションの条件をさらに詳細化し，結果の信頼性をより高める改良を行う．2021年度はこれに加え，宇宙機を小惑星近傍に停留させ，小惑星と宇宙機の間に働く万有引力の力で小惑星をけん引する重力トラクタ（GT）に関する検討を行う．GTの構造最適化に関しては，関連する論文の執筆と投稿を2020年度中に実施しているため，2021年度は同論文の出版に向けた作業を継続する．
以上の検討の後，IGMを応用した小惑星衝突機とGTに関する成果を統合し，あらゆる小惑星（小惑星質量，軌道，地球接近までの年数）の軌道変更・地球衝突回避ミッションを設計するためのシステム確立を行う．これまでの検討結果から，小惑星衝突機とGTの優劣比較及び用いるのに適する状況を明らかにし，最適な手法選択を行う指針を見出す．また当初の計画通り，小惑星の地球近傍を通過する領域の計算をベースにした地球衝突確率の低減度合いという指標を提案する．これまで主に用いられてきた小惑星の軌道変更距離という比較的単純なミッションの評価指標を本研究によって改善することで，より信頼性の高いミッションを設計可能なシステムの完成を目指す．
|
