2022 Fiscal Year Annual Research Report
持続可能な宇宙利用開発のための小型「水」推進系におけるミッションスタディ
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20KK0322
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
小泉 宏之 東京大学, 大学院新領域創成科学研究科, 准教授 (40361505)
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| Project Period (FY) |
2021 – 2022
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| Keywords | 小型宇宙推進機 / 水 / プラズマ / 小型衛星 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
近年、小型宇宙機の利用数は急増し大きな発展が期待されている。一方で、廃棄／故障した宇宙機や部品のうち軌道上に残り続けるもの（デブリ）は、その衝突が宇宙機に壊滅的なダメージを与えるため、宇宙利用の持続可能性を脅かしている。今後、持続的な宇宙利用を続ける鍵は，衛星廃棄，衝突回避，能動的デブリ除去である．この中で、前者２つは現在の宇宙技術で原理的には即時実施が可能であるが、最後者はいまだ技術的な目処が立っていない。このため、前者２つの対策によってデブリ増加を確実に抑止することが現時点での優先課題である。
本研究の目的は、このような状況に対して、高い環境適合性をもつ「水」を推進剤とした小型統合推進系の利用方法を深めることである。このために、昨年度に実施した最新の小型宇宙機／推進機の利用・技術動向の整理および衛星廃棄への影響検討に基づいて、小型推進機を搭載した超小型衛星のミッションモデルを構築した。このモデルには、衛星廃棄の主原動力である大気抵抗あるいは推進機によるその補償と、莫大な数のデブリを生み出す衝突の推進機による回避を組み込んだ。また、これまで多くの研究が、推進機、衛星、あるいはミッションといった局所的な最適化にとどまること多かったのに対し、衛星利用を利用する観点からの経済的な指標を取り入れ、衛星利用全体を模擬した。この結果、最終的な経済指標には、超小型衛星にかかわる膨大なパラメータがすべて影響を与えることになる。これら影響をフェアに判定するグローバル感度解析を導入するため、時々刻々の衛星状態を模擬する詳細モデルに加えて、平均値による高速計算を可能とする簡易モデルを構築した。これによって、超小型推進機が有する膨大な各パラメータが、衛星利用価値にどのように影響を与えるかを明らかにできるようになった。
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