スピン型ソーラーセイルの膜面の形状と構造を考慮した姿勢ダイナミクス
| Project/Area Number |
14J04481
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| Research Category |
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 国内 |
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| Research Field |
Aerospace engineering
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
中条 俊大 東京大学, 工学系研究科, 特別研究員(DC1)
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| Project Period (FY) |
2014-04-25 – 2017-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2016)
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| Budget Amount *help |
¥2,800,000 (Direct Cost: ¥2,800,000)
Fiscal Year 2016: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2015: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2014: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
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| Keywords | 宇宙大型薄膜構造物 / スピン型ソーラーセイル / 固有振動モード解析 / 多粒子モデル / 振動制御 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
セイル膜面のダイナミクスに基づき，その形状制御に関する検討を行った．具体的には，探査機本体とセイル膜面を接続するテザーの取り付け位置を動かし，セイル膜面を強制振動させることである形状を作り出す．これによりセイル膜面にはたらく光圧を幾何学的に変化，制御することが可能となり，それをもとに光圧を利用した探査機全体の姿勢（または軌道）運動の制御が可能となる．
多粒子モデルの固有振動モードに基づいて検討を行った．ある固有振動数に近い振動数でテザーの取り付け位置を強制振動させれば，対応する固有振動モードの形状が現れる．特に光圧制御に有用であるのは，セイル膜面の振動と探査機のスピンが同期し，慣性系から見たときにほぼ静止しているように見える場合である．このとき光圧は探査機のスピン位相によらずほぼ一定となるためである．この制御が可能であることを，複数の次数の固有振動モードに関して定量的に示した．
探査機の姿勢制御の観点からは，特に最低次の固有振動モードが重要である．なぜなら非対称（線対称ではない）形状をしているため，光圧のアンバランスを作り出し，姿勢変更が行いやすいためである．また，こうした形状制御の組み合わせにより，スピン型ソーラーセイルの自由度の高い姿勢制御や軌道制御への応用も可能である．これに関する検討も行った．
以上の検討において重要な点は，連続体としてのセイル膜面のダイナミクスを，従来は閉じた境界内の定在波を表現するための固有振動モード解析という手法により整理したことである．複雑な挙動を体系的に解析，制御することができることを，スピン型ソーラーセイルを一つの題材として定量的に示せたということでもある．この考え方は連続体的な物体であれば同様に適用することが可能であり，例えばラブルパイル小惑星を粒子によりモデル化した場合の挙動解析が例としてあげられる．
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| Research Progress Status |
28年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
28年度が最終年度であるため、記入しない。
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Report
(3 results)
Research Products
(17 results)
