2021 Fiscal Year Annual Research Report
Development of orbital mechanics from discrete system to continuous system for space flexible structure
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20K21045
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
稲守 孝哉 名古屋大学, 工学研究科, 准教授 (50725249)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
佐藤 泰貴 国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構, 宇宙科学研究所, 准教授 (70726760)
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| Project Period (FY) |
2020-07-30 – 2022-03-31
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| Keywords | 宇宙構造物 / 軌道力学 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では宇宙柔軟構造物の挙動を軌道力学の新しい視点から検討し明らかにすることを目的とする．従来研究では柔軟多体動力学（Flexible Multi-body Dynamics）の観点から剛体と膜構造やケーブル等の柔軟構造物とが合わさった動力学としての運動解明が進められてきた．これらは容易に座屈の生成・消滅を繰り返すため，座屈の表現方法や高頻度な状態変化に起因する数値不安定性の回避が研究対象となり，連続体にはたらく軌道運動の効果はあまり考えられてこなかった．しかし，より薄く大変形する柔軟構造物では軌道運動による摂動力や宇宙環境力といった効果が比較的強くなるため，挙動理解において軌道力学の観点がより重要となる．
本研究では膜構造について，Hill方程式で表現される相対軌道運動の効果を柔軟構造物の質量要素に適用しその挙動を定式化した．さらに多粒子系モデルによるシミュレータを作成し軌道運動の効果や宇宙環境による力の効果の実装を行った。
さらに軌道運動による形状変形や振動励起を積極的に用いて小さな電力と時間の効率的な姿勢制御手法を構築した．特に宇宙環境磁場が軌道により大きく変化することに着目し，宇宙構造物に電流ループを持たせ姿勢変化を生じさせる方法について検討した．
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