2021 Fiscal Year Annual Research Report
Research on in-space demonstration of ultra-lightweight deployable Origami array antenna
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20H00281
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| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
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Principal Investigator |
坂本 啓 東京工業大学, 工学院, 准教授 (40516001)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
戸村 崇 東京工業大学, 工学院, 助教 (10803992)
白根 篤史 東京工業大学, 科学技術創成研究院, 准教授 (40825254)
岡田 健一 東京工業大学, 工学院, 教授 (70361772)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | 宇宙構造物 / 展開構造 / 膜構造 / 小型衛星 / アレーアンテナ / ビームフォーミング |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は平織りの織物上にアンテナ素子を貼付し、折り紙技術を用いて極めてコンパクトに収納できる、これまでになく軽量・高収納率の宇宙用展開アレーアンテナを、電気的位相調整機能を持つアクティブアレーアンテナおよびリフレクトアレーアンテナをそれぞれ用いることで構造への精度要求を下げる、という独自のアプローチにより実現するものである。現状、基礎概念検証レベルにある技術を、本研究期間内で宇宙実証機搭載のレベルにまで引き上げる。これまでの衛星用アレーアンテナでは、アンテナ面の高い面精度要求から剛な支持構造が使用され軽量・小型化が阻害されてきた。本研究では、構造系と電気系の研究者が同一システムを同一拠点で基本原理解明から宇宙実証機への実装までを協業するコンカレントエンジニアリングを通じ、新たな解決を実現する。
2021年度は (1)膜面アレーアンテナの構造系設計、(2)非平面に対応するアレーアンテナ電気系設計、(3) 宇宙実証機の開発、の3つに取り組んだ。アレーアンテナの方式としては、(a)アクティブアレーと(b)リフレクトアレーの2つの方式の並行開発を継続している。(1)については、(1a) アクティブアレーを膜面上に搭載した時の放射線対策、熱制御を実現する被覆を開発した。(1b)リフレクトアレーについては2層膜アンテナを試作し、収納・展開・展張を評価した。(2)については、(2a)アクティブアレーにおけるビームフォーミングを用いた非平面度補償方法を確立した、(2b)膜面リフレクトアレーの試作アンテナを電波暗室で評価した。(3)については、(3a) 本研究の膜上アクティブアレーがJAXA革新的衛星技術実証3号機における実証コンポーネントとして宇宙実証される開発を進めた。(3b)リフレクトアレーについては3Uキューブサットでの宇宙実証を目指し地上実験機を開発・評価した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
宇宙航空研究開発機構の革新的衛星技術実証3号機搭載の宇宙実証コンポーネントの公募に本研究を含む提案が採択され、2022年の宇宙実証機打上げに向けてフライト機を開発できた。さらに、革新的衛星技術実証4号機に搭載されるキューブサット宇宙実証機の提案準備も順調に進み、具体的な宇宙実証計画を立案できている。
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| Strategy for Future Research Activity |
宇宙実証の機会が具体的に決まると、関わる研究者・学生たちのモチベーションが顕著に向上する傾向がある。本事業では、アクティブアレー方式、リフレクトアレー方式の両方でそれぞれ宇宙実証計画を進めており、基礎レベルの研究から宇宙実証レベルの開発までを今後とも並行して進め、活発な活動を維持したい。
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[Presentation] On-Orbit Demonstration of Innovative Multifunctional Membrane Structure for Ultra-Lightweight Solar Arrays and Array Antennas by 3U CubeSat OrigamiSat-12021
Author(s)
H. Sakamoto, H. Furuya, H. Nakanishi, A. Watanabe, N. Kawabata, T. Hori, H. Ito, T. Kuratomi, Y. Shimoda, N. Hidaka, K. Watanabe
Organizer
Small Satellite Conference
Int'l Joint Research
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