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多体系における低推力推進式宇宙機の重力アシスト軌道の自動設計

研究課題

研究課題/領域番号 14F04210
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分補助金
応募区分外国
研究分野 航空宇宙工学
研究機関国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構

研究代表者

川勝 康弘  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 (80373439)

研究分担者 YAM CHIT HONG  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, 外国人特別研究員
YAM Chit Hong  独立行政法人宇宙航空研究開発機構, 宇宙科学研究所, 外国人特別研究員
研究期間 (年度) 2014-04-25 – 2017-03-31
研究課題ステータス 完了 (2016年度)
配分額 *注記
2,300千円 (直接経費: 2,300千円)
2016年度: 500千円 (直接経費: 500千円)
2015年度: 800千円 (直接経費: 800千円)
2014年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円)
キーワードspace mission design / low-thrust trajectories / multi-body / optimization / gravity assists / automated design / Space orbit design / Multi-body systems / Low-thrust trajectories / Optimization
研究実績の概要

We have implemented an automatic approach for the design of low-thrust trajectories in multi-body dynamical systems. Our method is tested and demonstrated to aid the design of two future JAXA missions: DESTINY and a CubeSats mission scheduled to be launched in 2018-EQUULEUES. We expect our method will continue to serve as an important tool for mission planning and contribute in space exploration.
The search for the nominal trajectory for DESTINY is made in incremental steps of time on the Earth and the target asteroid-Phaethon's epoch starting from a ballistic trajectory with a high relative velocity. The initial guesses are then optimized in a low-thrust optimization tool-GALLOP and lowering its relative velocity to less than 1.5 km/s for the mission requirement. Trade-offs studies are performed automatically with GALLOP by solving new optimization problems at different Earth launch dates and Phaethon flyby dates. That can help us explore the trade-off of the trajectory's apogee and perigee distance, which have a significant impact on the spacecraft's power requirement.
For the mission analysis of EQUULEUS, a systematic method of generating a good set of transfer orbits in the Earth-Moon system is developed, which involves 5 main steps: forward propagation, computation of quasi-halo orbits, backward propagation, matching of forward and backward legs, and refinement of solutions. These steps are unified in a single toolbox for the ease of use and flexibility for updates. The design process can thus be done in a nearly automatic fashion with only a few user's interventions.

現在までの達成度 (段落)

28年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

28年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(3件)
  • 2016 実績報告書
  • 2015 実績報告書
  • 2014 実績報告書
  • 研究成果

    (11件)

すべて 2017 2016 2015 2014

すべて 雑誌論文 (3件) (うち国際共著 3件、 査読あり 3件、 オープンアクセス 3件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (8件) (うち国際学会 6件)

  • [雑誌論文] DESTINY+ Trajectory Design to (3200) Phaethon2017

    • 著者名/発表者名
      Sarli, B. V., Horikawa, M., Yam, C. H., Kawakatsu, Y., and Yamamoto, T.
    • 雑誌名

      Journal of the Astronautical Sciences

      巻: -

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Stochastic Differential Dynamic Programming with Unscented Transformation for Low-Thrust Trajectory Design2017

    • 著者名/発表者名
      Ozaki, N., Campagnola, S., Funase, R., and Yam, C. H.
    • 雑誌名

      Journal of Guidance, Control, and Dynamics

      巻: -

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Parallelization Impact on Many-Objective Optimization for Space Trajectory Design2016

    • 著者名/発表者名
      Schlueter, M., Yam, C. H., Watanabe, T., Oyama, A.
    • 雑誌名

      International Journal of Machine Learning and Computing

      巻: Volume 6 Number 1 号: 1 ページ: 9-14

    • DOI

      10.18178/ijmlc.2016.6.1.563

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [学会発表] Feasibility Regions of Boundary Value Problems of Low-Thrust Trajectories2016

    • 著者名/発表者名
      Yam, C. H., Campagnola, S., Kawakatsu, Y., Shing, M. T.
    • 学会等名
      26th AAS/AIAA Space Flight Mechanics Meeting
    • 発表場所
      Napa, CA, U.S.A
    • 年月日
      2016-02-14
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Low-Thrust Trajectory Design for the DESTINY Mission to 3200 Phaethon2016

    • 著者名/発表者名
      Sarli, B. V., Yam, C. H., Horikawa, M., Kawakatsu, Y.
    • 学会等名
      26th AAS/AIAA Space Flight Mechanics Meeting
    • 発表場所
      Napa, CA, U.S.A
    • 年月日
      2016-02-14
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Stochastic Differential Dynamic Programming for Low-Thrust Trajectory Design with State Uncertainty2016

    • 著者名/発表者名
      Ozaki, N., Funase, R., Campagnola, S., Yam, C. H.
    • 学会等名
      26th AAS/AIAA Space Flight Mechanics Meeting
    • 発表場所
      Napa, CA, U.S.A
    • 年月日
      2016-02-14
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] GTOC8: Results and Methods of ESA Advanced Concepts Team and JAXA-ISAS2016

    • 著者名/発表者名
      Izzo, D., Hennes, D., Martens, M., Getzner, I., Nowak, K., Hefferman, A., Campanola, S., Yam, C. H., Ozaki, N., Sugimoto, Y.
    • 学会等名
      26th AAS/AIAA Space Flight Mechanics Meeting
    • 発表場所
      Napa, CA, U.S.A
    • 年月日
      2016-02-14
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] GALLOP: A Low-Thrust Trajectory Optimization Tool for Preliminary and High Fidelity Mission Design2015

    • 著者名/発表者名
      Yam, C. H., and Kawakatsu, Y.
    • 学会等名
      nternational Symposium on Space Technology and Science
    • 発表場所
      Kobe, Japan
    • 年月日
      2015-07-04
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Many-Objective Optimization of Interplanetary Space Mission Trajectories2015

    • 著者名/発表者名
      Schlueter, M., Yam, C. H., Watanabe, T., Oyama, A.
    • 学会等名
      IEEE Congress on Evolutionary Computation (CEC)
    • 発表場所
      Sendai, Japan
    • 年月日
      2015-05-25
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Design and Operation of a Micro-Spacecraft Asteroid Flyby Mission: PROCYON2015

    • 著者名/発表者名
      Yoshihide Sugimoto, Stefano Campagnola, Chit Hong Yam, Chikako Hirose, Naoya Ozaki, Bruno Sarli, Hongru Chen, Yosuke Kawabata, Satoshi Ogura, Kaito Ariu, Ryu Funase, Yasuhiro Kawakatsu
    • 学会等名
      25th AAS/AIAA Space Flight Mechanics Meeting, AAS 15-337
    • 発表場所
      Williamsburg, VA, USA
    • 年月日
      2015-01-11 – 2015-01-15
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Launch Window and Sensitivity Analysis of an Asteroid Flyby Mission with Miniature Ion Propulsion System: PROCYON2014

    • 著者名/発表者名
      Yam, C. H., Sugimoto, Y., Ozaki, N., Sarli, B., Chen, H., Campagnola, S., Ogura, S., Kawabata, Y, Kawakatsu, Y., Nakajima, S., Funase, R., Nakasuka, S.
    • 学会等名
      65th International Astronautical Congress, IAC-14-C1.9.9
    • 発表場所
      Toronto, Canada
    • 年月日
      2014-09-29 – 2014-10-03
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書

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公開日: 2015-01-22   更新日: 2024-03-26  

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