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大型ゴッサマー宇宙構造物システムの構築理論の確立と実現シナリオの探求

研究課題

研究課題/領域番号 18H03817
研究種目

基盤研究(A)

配分区分補助金
応募区分一般
審査区分 中区分24:航空宇宙工学、船舶海洋工学およびその関連分野
研究機関国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構 (2019-2021)
日本大学 (2018)

研究代表者

宮崎 康行  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, 教授 (30256812)

研究分担者 名取 通弘  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, 名誉教授 (00013722)
石村 康生  早稲田大学, 理工学術院, 教授 (10333626)
岸本 直子  摂南大学, 理工学部, 教授 (60450714)
上土井 大助  国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構, 研究開発部門, 主任研究開発員 (90816828)
研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2021-03-31
研究課題ステータス 完了 (2021年度)
配分額 *注記
44,850千円 (直接経費: 34,500千円、間接経費: 10,350千円)
2020年度: 14,170千円 (直接経費: 10,900千円、間接経費: 3,270千円)
2019年度: 8,190千円 (直接経費: 6,300千円、間接経費: 1,890千円)
2018年度: 22,490千円 (直接経費: 17,300千円、間接経費: 5,190千円)
キーワード大型宇宙構造システム / ゴッサマー構造物 / 構造解析理論 / 構造設計論 / 構築シナリオ / 大型宇宙構造物システム / ゴッサマー宇宙構造物 / 高精度計測
研究成果の概要

膜やケーブルといった極めて柔軟な部材から成る展開構造はゴッサマー構造と呼ばれる。本研究は、ゴッサマー構造で大型柔軟宇宙構造物を構築する方法を研究した。その結果、自己展開膜面トラスと呼ばれる構造を軌道上で複数結合したモジュール構造が有効であることを示した。また、実現に向けた技術的課題、すなわち、モーター等のアクチュエータを使わずに、安定かつ確実に展開させる方法、展開後にラッチをかける方法、膜面の折り畳み方法等について研究し、解決方法を示した。そして、この構造をソーラー電力セイル、スターシェード、SSPSに適用することを検討し、実現に向けたシナリオ(ロードマップ)を示した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

太陽光の圧力で推進する、燃料フリーの宇宙機であるソーラーセイルの高性能化や、未だ実現してない、太陽系外惑星を宇宙から直接撮像するスターシェードシステムの実現可能性の向上、そして、将来のクリーンエネルギの1つと考えられている、SSPS(宇宙で太陽光発電を行って、無線で電力を地上に伝送するシステム)の構築法について、1つの解を導いたことに社会的価値がある。また、それに必要となる、構造保存型の柔軟多体力学理論(柔軟な展開構造物と剛体から成る柔軟多体の運動を、エネルギや運動量、角運動量を保存しながら数値的に解くための力学理論)を発展させたことに学術的価値がある。

報告書

(4件)
  • 2021 研究成果報告書 ( PDF )
  • 2020 実績報告書
  • 2019 実績報告書
  • 2018 実績報告書
  • 研究成果

    (36件)

すべて 2021 2020 2019 2018 その他

すべて 雑誌論文 (5件) (うち査読あり 5件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (29件) (うち国際学会 5件) 備考 (2件)

  • [雑誌論文] Concept Design of Occulter Using Modular Self-Deployable Membrane Truss2020

    • 著者名/発表者名
      Shoichi Shitara, Seita Kataoka, Ayaka Kawashita, and Yasuyuki Miyazak
    • 雑誌名

      Proceedings of AIAA Scitech 2020 Forum

      巻: 1 ページ: 1-12

    • DOI

      10.2514/6.2020-1182

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Optimization and Demonstration of 3D Self-Assembly System of Hierarchical Modular Space Structure Using Electromagnet2020

    • 著者名/発表者名
      Torisaka, A., Hasegawa, S., Miura, S., Parque, V., Miyashita, T., Yamakawa, H. and Natori, M.C.
    • 雑誌名

      7th AIAA Space Structures Conf., AIAA SciTech 2020 Forum

      巻: 1 ページ: 1-21

    • DOI

      10.2514/6.2020-1671

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Design Method of Self-deployable Truss to Prevent Jamming of Stored Booms2019

    • 著者名/発表者名
      Momoko Fukunaga, Yasuyuki Miyazaki, Shoichi Shitara, Daiki Kousaka, Daishi Kawarabayashi
    • 雑誌名

      Proceedings of AIAA Scitech 2019 Forum

      巻: 1 ページ: 1-13

    • DOI

      10.2514/6.2019-1525

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] On Orbit Structural Performance of Hitomi (ASTRO-H)2019

    • 著者名/発表者名
      Kosei Ishimura, Kenji Minesugi, Taro Kawano, Manabu Ishida, Kazunori Shoji, and Kazuhiro Abe
    • 雑誌名

      Proceedings of AIAA Scitech 2019 Forum

      巻: 1 ページ: 1-9

    • DOI

      10.2514/6.2019-0202

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Induced Vibration of High-Precision Extensible Optical Bench during Extension on Orbit2018

    • 著者名/発表者名
      Kosei ISHIMURA, Manabu ISHIDA, Taro KAWANO, Kenji MINESUGI, Kazuhisa ABE, Takashi SASAKI, Ryo IIZUKA, Nobutaka BANDO
    • 雑誌名

      TRANSACTIONS OF THE JAPAN SOCIETY FOR AERONAUTICAL AND SPACE SCIENCES, AEROSPACE TECHNOLOGY JAPAN

      巻: 16 号: 2 ページ: 181-187

    • DOI

      10.2322/tastj.16.181

    • NAID

      130006425122

    • ISSN
      1884-0485
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] スターシェイド技術実証衛星「Euryops」における望遠鏡の概念設計2021

    • 著者名/発表者名
      藤井瞳, 中村壮児, 宮崎康行
    • 学会等名
      第21回宇宙科学シンポジウム
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] ソーラーセイルのスピン展開運動における力学的相似則2020

    • 著者名/発表者名
      多々良飛鳥,宮崎康行
    • 学会等名
      第62回構造強度に関する講演会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] スターシェード技術実証ミッション「Euryops」の概念設計2020

    • 著者名/発表者名
      中村壮児, 藤井瞳, 市村峻, 大森凜太, 宮崎康行
    • 学会等名
      第64回宇宙科学技術連合講演会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] スターシェードによる系外惑星観測とその技術実証衛星「Euryops」の検討2020

    • 著者名/発表者名
      宮崎康行, 中村壮児, 藤井瞳, 市村峻, 大森凜太
    • 学会等名
      第64回宇宙科学技術連合講演会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 柔軟構造物の展開運動における主要モードの導出2019

    • 著者名/発表者名
      柴山万優子, 多々良飛鳥, 宮崎康行
    • 学会等名
      第35回宇宙構造材料シンポジウム
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] モジュール型自己展開構造によるSSPSの可能性2019

    • 著者名/発表者名
      宮崎康行
    • 学会等名
      第5回宇宙太陽発電(SSPS)シンポジウム
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 3次元自己展開トラス構造と網を用いたデブリキャプチャデバイスの接触解析2019

    • 著者名/発表者名
      松浦颯, 河原林大思, 宮崎康行
    • 学会等名
      第63回宇宙科学技術連合講演会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 折り目剛性及びそのばらつきによる膜面構造物の展開への影響2019

    • 著者名/発表者名
      多々良飛鳥, 柴山万優子, 宮崎康行
    • 学会等名
      第63回宇宙科学技術連合講演会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 自己展開膜面トラス構造の大型膜面アンテナへの適用2019

    • 著者名/発表者名
      山田晃一郎, 設樂翔一, 宮崎康行
    • 学会等名
      第63回宇宙科学技術連合講演会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 電磁石を用いた柔軟構造の結合・分離機構2019

    • 著者名/発表者名
      佐藤陸, 宮崎康行
    • 学会等名
      第63回宇宙科学技術連合講演会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Space Demonstration of Occulter Using Self-Deployable Membrane Truss2019

    • 著者名/発表者名
      Shoichi Shitara, Seita Kataoka, Daishi Kawarabayashi, Takeru Nakamura, Taichi Murakami, Yasuyuki Miyazaki
    • 学会等名
      70th International Astronautical Congress
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 真空チャンバー内における膜面の展開挙動の3次元計測2019

    • 著者名/発表者名
      岸本直子, 鈴木脩斗, 宮崎康行
    • 学会等名
      第61回構造強度に関する講演会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 膜構造物の展開運動のモード分解2019

    • 著者名/発表者名
      柴山万優子, 多々良飛鳥, 宮崎康行
    • 学会等名
      第61回構造強度に関する講演会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 超小型衛星を用いたスターシェード技術実証とその軌道検討2019

    • 著者名/発表者名
      中村壮児, 宮崎康行
    • 学会等名
      第29回アストロダイナミクスシンポジウム
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Concept of Debris Capturing Device using Self-Extensible Boom and Net for Active Debris Removal (ADR)2019

    • 著者名/発表者名
      Daishi Kawarabayashi, Yasuyuki Miyazaki, Hayate Matsuura
    • 学会等名
      32nd International Symposium on Space Technology and Science
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Shape Sensitivity Analysis of Starshade using Self-Deployable Membrane Truss2019

    • 著者名/発表者名
      Takeru Nakamura, Shoichi Shitara, Seita Kataoka, Yasuyuki Miyazaki
    • 学会等名
      32nd International Symposium on Space Technology and Science
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Deployment Dynamics of Self-Deployable Membrane Truss2019

    • 著者名/発表者名
      Seita Kataoka, Yasuyuki Miyazaki
    • 学会等名
      32nd International Symposium on Space Technology and Science
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 宇宙太陽発電システムの構造に関する課題2019

    • 著者名/発表者名
      石村康生
    • 学会等名
      第5回宇宙太陽発電 (SSPS)シンポジウム
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 超大型宇宙構造物における結合機構に関する考察2019

    • 著者名/発表者名
      石村康生
    • 学会等名
      第35回宇宙構造・ 材料シンポジウム
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] A Study of Deployment of Membrane Stowed by Multi-Spiral Folding Lines Considering Thickness Effects2019

    • 著者名/発表者名
      Suzaki, W., Parque, V., Miyashita, T., and Natori, M.
    • 学会等名
      5th International Symp. on Solar Sailing (ISSS 2019)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 展開構造物の非線形ダイナミクスの新しいモード分解法の提案2019

    • 著者名/発表者名
      柴山万優子,宮崎康行
    • 学会等名
      第34回宇宙構造材料シンポジウム
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] スターシェードシステムに用いる自己展開膜面トラス構造の検討2018

    • 著者名/発表者名
      高坂大樹,宮崎康行,福永桃子,河原林大思
    • 学会等名
      第34回宇宙構造材料シンポジウム
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 自己展開膜面トラスを用いたスターシェードの形状2018

    • 著者名/発表者名
      設樂翔一, 宮崎康行, 中村壮児, 高坂大樹, 福永桃子
    • 学会等名
      第62回宇宙科学技術連合講演会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 円筒に巻き付けられたコンベックステープの自己伸展運動における非剥離条件2018

    • 著者名/発表者名
      福永桃子, 宮崎康行, 高坂大樹, 片岡星太
    • 学会等名
      第62回宇宙科学技術連合講演会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 自己伸展ブームを用いた立体トラスの構造特性2018

    • 著者名/発表者名
      河原林大思, 松浦颯,宮崎康行
    • 学会等名
      第62回宇宙科学技術連合講演会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 多重らせん折り膜面に関する研究2018

    • 著者名/発表者名
      須崎 航, 宮下 朋之, 名取 通弘
    • 学会等名
      第62回宇宙科学技術連合講演会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Application of Self-Deployable Truss to Starshade2018

    • 著者名/発表者名
      Momoko Fukunaga, Yasuyuki Miyazaki, Shoichi Shitara, Daiki Kousaka, Takeru Nakamura
    • 学会等名
      69th International Astronautical Congress
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] モジュール構造物の組立機構に関する検討2018

    • 著者名/発表者名
      石村 康生, 渡邊 秋人, 伊藤 祐明, 武井 祥平, 名取 通弘
    • 学会等名
      日本機械学会 2018年度年次大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 部材剛性評価に基づく伸展式光学架台の剛性設計に関する研究2018

    • 著者名/発表者名
      馬場満久, 石村康生, 河野太郎, 阿部和弘, 蒔田愛道, 前田修, 佐藤泰貴
    • 学会等名
      第60回構造強度に関する講演会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [備考] LARGE GOSSAMER SPACE STRUCTURE SYSTEM

    • URL

      https://stage.tksc.jaxa.jp/taurus/member/miyazaki/old/e/research_LGSS.html

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [備考] 大型ゴッサマー宇宙構造物システムの構築理論の確立と実現シナリオの探求

    • URL

      http://forth.aero.cst.nihon-u.ac.jp/research_LGSS.html

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書

URL: 

公開日: 2018-04-23   更新日: 2023-01-30  

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