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力学系理論を用いたラグランジュ点近傍軌道設計手法の実環境モデルへの適用

Research Project

Project/Area Number 13J02343
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Research Field Aerospace engineering
Research InstitutionJapan Aerospace Exploration Agency (2014)
The Graduate University for Advanced Studies (2013)

Principal Investigator

杉本 理英  独立行政法人宇宙航空研究開発機構, 宇宙科学研究所, 特別研究員(PD)

Project Period (FY) 2013-04-01 – 2015-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2014)
Budget Amount *help
¥1,800,000 (Direct Cost: ¥1,800,000)
Fiscal Year 2014: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2013: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Keywords制限3体問題 / 力学的平衡点 / 周期軌道 / Multiple-Shooting法 / 楕円制限3体問題 / ラグランジュ点近傍軌道 / 軌道維持 / 太陽地球系実モデル
Outline of Annual Research Achievements

26年度は円制限三体問題から楕円制限三体問題への拡張に取り組み,楕円制限三体問題において周期軌道の設計アルゴリズムを構築した.設計された周期軌道から基準軌道を選定し,同軌道の維持手法についてまとめ,実モデルへの適応まで完成させた.
楕円制限三体問題は,主要2天体が共重心周りを楕円軌道で公転する中で,質量を無視できる第3体の運動を取り扱うモデルである.従って,2天体の公転軌道を円軌道と仮定している円制限三体問題より現実的な力学モデルである.楕円制限三体問題は時刻依存性を持つために,円制限三体問題において設計される周期軌道であるハロー軌道と異なり,軌道の状態量のみでなく力学モデル自体が閉じている必要がある.したがって,多周回で位置・速度・時刻を復元するような軌道を設計することで周期軌道を設計した.一方で,系を閉じるために軌道の周期に制約が加わり,L点近傍に周期軌道を設計する場合は必要周回数が多くなり必然的に軌道周期が長くなることが分かった.力学的平衡点近傍は軌道運動が非常に不安定であり初期値依存性が強いので, 長期間にわたる軌道を設計することは数値的に困難である.このような問題を解決するために,Multiple-Shooting法を用いることとした.Multiple-Shooting法は一般に,一つながりの軌道をいくつかの節に分割し,制約付き非線形最適化問題を解くことで軌道設計を可能にする手法である.本研究では通常の手法から一歩踏み込み,それぞれの軌道節を線形化することで,ロバストな設計手法の確立に成功した.
また,不安定な軌道を長期間安定させるために,基準軌道近傍の力学的特性を明らかにした.フィードバック制御で不安定な挙動を示す誤差成分を取り除くことで,軌道を近傍に安定させる手法は特に有効で,同手法が詳細力学モデルにおいても成立することが示された.

Research Progress Status

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(2 results)
  • 2014 Annual Research Report
  • 2013 Annual Research Report
  • Research Products

    (7 results)

All 2015 2014 2013

All Presentation (7 results)

  • [Presentation] First Year Operation of a Micro-Spacecraft Asteroid Flyby Mission: PROCYON2015

    • Author(s)
      Yoshihide Sugimoto
    • Organizer
      International Symposium on Space Technology and Science
    • Place of Presentation
      兵庫県神戸市
    • Year and Date
      2015-07-04 – 2015-07-10
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] Design and Operation of a Micro-Spacecraft Asteroid Flyby Mission: PROCYON2015

    • Author(s)
      Yoshihide Sugimoto
    • Organizer
      25th AAS/ AIAA Space Flight Mechanics Meeting
    • Place of Presentation
      Virginia, USA
    • Year and Date
      2015-01-11 – 2015-01-15
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] An Asteroid Flyby Mission Design for HAYABUSA2 Piggy-Back Explore : PROCYON2014

    • Author(s)
      Yoshihide Sugimoto
    • Organizer
      The 24th Workshop in JAXA Astrodynamics and Flight Mechanics
    • Place of Presentation
      神奈川県相模原市
    • Year and Date
      2014-07-28 – 2014-07-29
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] Application of Dynamical Systems Theory to Trajectory Design around A Collinear Lagrange Point in Full Model2014

    • Author(s)
      Yoshihide Sugimoto
    • Organizer
      The 24th Workshop in JAXA Astrodynamics and Flight Mechanics
    • Place of Presentation
      神奈川県相模原市
    • Year and Date
      2014-07-28 – 2014-07-29
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] Orbit Maintenance Maneuver for Lagrange Point Missions using Dynamical Systems Theory in Sun-Earth ER3BP2014

    • Author(s)
      杉本理英
    • Organizer
      2nd IAA Conference on Dynamics and Control of Space Systems
    • Place of Presentation
      Rome, Italy
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] Multi-Revolution Orbit Design in Sun-Earth Elliptic Restricted 3-Body Problem2013

    • Author(s)
      杉本理英
    • Organizer
      The 29th International Symposium on Spaoe Technology and Science
    • Place of Presentation
      愛知県名古屋市
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] Orbit Maintenance Method for Orbits around Sun Earth L2 in ER3BP2013

    • Author(s)
      杉本理英
    • Organizer
      The 23rd Workshop on JAXA Astrodynamics and Flight Mechanics
    • Place of Presentation
      神奈川県相模原市
    • Related Report
      2013 Annual Research Report

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Published: 2014-01-29   Modified: 2024-03-26  

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