Mission Study in "Water" Microropulsion Systems for the Future Sustainable Space Utilization

2022 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 20KK0322
• Research Category: Fund for the Promotion of Joint International Research (Fostering Joint International Research (A))
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Research Field: Aerospace engineering
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: Koizumi Hiroyuki 東京大学, 大学院新領域創成科学研究科, 准教授 (40361505)
• Project Period (FY): 2021 – 2022
• Keywords: 宇宙推進 / エンジン / 水 / 超小型衛星 / 電気推進

Outline of Final Research Achievements

For sustainable space utilization, a satellite model incorporating atmospheric drag compensation and collision avoidance maneuvers, which are key elements to suppress debris increase, was developed and the role of the micropropulsion system was analyzed. The analysis targets a 6U CubeSat for earth observation with four modes. The time fraction of each mode was determined by a balancing equation, and the present net value of the mission was obtained by linking the mission time to the annual revenue. A global sensitivity analysis was performed on this output to evaluate the importance of the propulsion system. The results showed that the important parameters vary greatly depending on the altitude, indicating that the research and development of the propulsion system cannot be separated from the mission itself, or that the appropriate propulsion system for each mission varies greatly.

Free Research Field

宇宙推進工学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

宇宙工学は、多岐の分野を統合して１つの目的に挑む、総合工学である。このため必然的に多数の専門分野が内包され、その縦割構造が巨大なあるいは長期のミッションの障害となっていた。特に、独自性／専門性が高い人工衛星のエンジン（推進系）研究はその典型例の１つである。しかし、民間の宇宙利用が本格化し衛星数が激増する今、持続可能な宇宙開発のためには、分野を超えた解析、それに基づく研究が不可欠である。この背景の中で、本研究は、超小型推進系を軸として衛星のライフサイクル価値に焦点をあて、人工衛星だけでなくその経済価値に焦点をあてた解析を実施し、推進系の価値を再定義し、今後の更なる宇宙利用に貢献する。