2021 Fiscal Year Annual Research Report
Gravity Field and Orbital Mechanics within the Brillouin Sphere of a Small Body
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20K14952
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| Research Institution | Chiba Institute of Technology |
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Principal Investigator |
菊地 翔太 千葉工業大学, 惑星探査研究センター, 特別研究員(PD) (90830068)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 小惑星探査 / 重力場 / 軌道力学 / 天体内部構造 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
小惑星や彗星などの小天体近傍では、天体の歪な形状に起因する重力の不均一成分の影響が強く顕れる。特に、小天体表面近くのブリルアン球（天体の外接球の一種）の内側では、重力場の効果が卓越し、物体の運動は強い外乱を受ける。本研究では、小惑星探査機はやぶさ２が小惑星リュウグウ近傍で取得したデータに基づき、小天体重力場とその影響下にある軌道運動の実証的な解明を目指した。本研究の主要な成果は以下の3つであり、各成果を国際誌の査読論文として発表した。
【研究成果1：リュウグウ重力の推定】はやぶさ２の観測で得られたリュウグウの形状モデルを基に、多面体でモデル化された小惑星の体積分を施すことで、リュウグウ全球の重力場を計算した。この結果、リュウグウの表面重力に±20%以上の偏りがあると分かった。また、はやぶさ２から投下された人工マーカーの動きから、局所的な重力推定を行うことで、はやぶさ２着陸点付近のバルク密度に制約を与えた。
【研究成果2：はやぶさ２軌道の推定】はやぶさ２が取得した画像や測距データと、研究成果1で推定した重力モデルを基に、はやぶさ２の着陸軌道を精密に復元した。その結果、探査機が半径3.5 mの着陸目標の内側に着陸しており、着陸誤差がわずか58.6 cmであったことを明らかにした。
【研究成果3：周回軌道の安定化】研究成果1の重力モデルと、研究成果2の軌道解析を応用し、重力場と太陽光圧の相互作用で上空の周回軌道が乱れるメカニズムを理論解明した。また、この軌道理論を応用することで、軌道の乱れを抑制するために周回軌道が満たすべき条件を理論的・解析的に導出した。
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