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宇宙大型膜面上の通信システム構築を目指した電波-構造同時最適設計手法の構築

研究課題

研究課題/領域番号 18K04562
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
審査区分 小区分24010:航空宇宙工学関連
研究機関東京都立大学

研究代表者

鳥阪 綾子  東京都立大学, システムデザイン研究科, 准教授 (70449338)

研究分担者 宮下 朋之  早稲田大学, 理工学術院, 教授 (20329080)
山川 宏  早稲田大学, 理工学術院, 名誉教授 (00097263)
研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2021-03-31
研究課題ステータス 完了 (2020年度)
配分額 *注記
4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円)
2020年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2019年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
2018年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
キーワードstructure-microwave / SMA antenna / wrinkle reduction / reflection of microwave / optimization designing / 平面アンテナの構造最適化 / 薄膜展開膜 / 平面アンテナの適応構造化 / SMP / SMA / ヘルスモニタリング / 航空宇宙工学 / 宇宙インフラ
研究成果の概要

本課題は①~④を大型宇宙軽量構造およびマイクロ波の分野横断型の設計指針を提示する事ができたと考える.①超軽量構造の代表である膜面構造の皺の低減条件を突き止めた.②皺の低減化手段として,皺のばしのアクチュエータと自身の形状モニタリングを同時に行うSMAアンテナの提案と実証を行った.③実際の衛星への高周波通信システムの搭載にあたっては構造と電波の相互干渉を考慮に入れた設計視点と相互のフィードバックが設計段階から必要である点を実例を用いて示した.④パッチアンテナの軽量化を,誘電体の配置問題と捉えなおして電波の経路をコントロールする方針がアンテナ特性の大幅なゲイン値向上に繋がる可能性を示した.

研究成果の学術的意義や社会的意義

大型宇宙構造物の代表格である膜面や薄板上に搭載された通信素子を含む構造について,剛性を確保しつつ電波特性の劣化を防ぐ両立性を目指し,本課題では搭載膜面の皺の低減といった構造の検討から構造部材が電波特性に及ぼす影響まで精査し,構造と電気系を同時に取り扱う事による大型軽量構造とマイクロ波の分野横断型の設計に必要な設計上の着眼点を導きだした.その必要性はSMAアンテナなどのハードウェアを提案・製作,または実際の衛星への搭載を例にして実証された.これは宇宙に限らず地上技術に対しても新しい観点である事で社会的意義が大きい.

報告書

(4件)
  • 2020 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2019 実施状況報告書
  • 2018 実施状況報告書
  • 研究成果

    (19件)

すべて 2021 2020 2019 2018

すべて 雑誌論文 (6件) (うち国際共著 4件、 査読あり 6件) 学会発表 (13件) (うち国際学会 7件)

  • [雑誌論文] Electromagnet-Based Three-Dimensional Self-Assembly System for Hierarchical Modular Space Structures2021

    • 著者名/発表者名
      Torisaka Ayako、Hasegawa Shoichi、Miura Satoshi、Parque Victor、Miyashita Tomoyuki、Yamakawa Hiroshi、Natori M. C.
    • 雑誌名

      Journal of Spacecraft and Rockets

      巻: 58 号: 2 ページ: 472-485

    • DOI

      10.2514/1.a34884

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Shape optimization of a three-dimensional membrane-structured solar sail using an angular momentum unloading strategy2021

    • 著者名/発表者名
      Miura Satoshi、Saito Kazuki、Torisaka Ayako、Parque Victor、Miyashita Tomoyuki
    • 雑誌名

      Advances in Space Research

      巻: 67 号: 9 ページ: 2706-2715

    • DOI

      10.1016/j.asr.2020.12.036

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Packaging of thick membranes using a multi-spiral folding approach: Flat and curved surfaces2021

    • 著者名/発表者名
      Parque Victor、Suzaki Wataru、Miura Satoshi、Torisaka Ayako、Miyashita Tomoyuki、Natori Michihiro
    • 雑誌名

      Advances in Space Research

      巻: 67 号: 9 ページ: 2589-2612

    • DOI

      10.1016/j.asr.2020.09.040

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Leg-circle transformable wheel for improved runnability of a lunar rover2020

    • 著者名/発表者名
      Torisaka Ayako、Eguchi Kohei、Miura Satoshi、Parque Victor、Miyashita Tomoyuki
    • 雑誌名

      Journal of Intelligent Material Systems and Structures

      巻: 32 号: 9 ページ: 1013-1023

    • DOI

      10.1177/1045389x20952545

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Significance of 3U CubeSat OrigamiSat-1 for space demonstration of multifunctional deployable membrane2020

    • 著者名/発表者名
      Ikeya Kosuke、Sakamoto Hiraku、et.al (37/38)
    • 雑誌名

      Acta Astronautica

      巻: 173 ページ: 363-377

    • DOI

      10.1016/j.actaastro.2020.04.016

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Development of shape monitoring system using SMA dipole antenna on a deployable membrane structure2019

    • 著者名/発表者名
      Torisaka A.、Hayashi D.、Kawasaki S.、Nishii N.、Terada Y.、Yokoyama S.、Sakamoto H.
    • 雑誌名

      Acta Astronautica

      巻: 160 ページ: 147-154

    • DOI

      10.1016/j.actaastro.2019.04.007

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Reduction of Patch Antenna Dielectrics by Topology Optimization and Influence on Radio Wave Characteristics2021

    • 著者名/発表者名
      A.Torisaka
    • 学会等名
      The AIAA Science and Technology Forum and Exposition (Scitech2021)
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Transformable spacecraft2020

    • 著者名/発表者名
      Y.Sugawara, T,Chujo, Y.Kubo, Y.Sato,M.Otsuki, R.Ikeda, M.Fujita, K.Sawada, K.Tsumura, S.Matsuura, T.Kotani, A.S Sugihara, A.Torisaka, O.Mori, S.Kawasaki, J.Kawaguchi
    • 学会等名
      71st IAC2020
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] トランスフォーマー宇宙機の検討状況2020

    • 著者名/発表者名
      菅原 佳城,中条 俊大,久保 勇貴,杉原 アフマッド 清志,森 治, 佐藤 泰貴, 剱持 伸朗,大槻 真嗣,松浦 周二,津村 耕司,小谷 隆行,池田 宏太郎, 澤田 健一郎,鳥阪 綾子,川﨑 繁男,川口 淳一郎
    • 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] 光学観測高度化に向けた高精度構造・材料システム統合2020

    • 著者名/発表者名
      小木曽望, 田中宏明 他 (15番目/35名)
    • 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] 高精度変位計測装置の実証計画について 2020年度2020

    • 著者名/発表者名
      石村康生,河野太郎,田中広明,小木曽望,宮下朋之,土居明広,福家英之,田村誠,鳥阪綾子,山崎真穂,小幡奏天,安田優也
    • 学会等名
      大気球シンポジウム
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] トランスフォーマー宇宙機のミッション検討状況2020

    • 著者名/発表者名
      中条俊大, 菅原佳城,トランスフォーマー宇宙機の実現とその応用に関する研究WG
    • 学会等名
      10th UNISEC Space Takumi Conference for Practical Study of Problem Finding and Solving in Space Systems
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] Optimization and demonstration of 3D self-assembly system of hierarchical modular space structure using electromagnet2020

    • 著者名/発表者名
      A.Torisaka, S.Hasegawa, S.Miura, V.Parque, T.Miyashita, H.Yamakawa, M.C.Natori
    • 学会等名
      The AIAA Science and Technology Forum and Exposition (Scitech2020)
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 固体化マリンレーダに用いる民生用高出力GaN増幅器と宇宙ICETによるSpace-by-wirelessシステムの展開2020

    • 著者名/発表者名
      林 大介 、鳥阪 綾子 、宮城 祥吾 、吉田 巧 、山本 隆彦 、吉田 賢史 、西川 健二郎 、川﨑 繁男
    • 学会等名
      第20回宇宙科学シンポジウム
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] A Study of Angular Momentum Unloading Strategy of Reaction Wheel by Solar Radiation Pressure Using Membrane Structure2019

    • 著者名/発表者名
      Kazuki SAITO, Ayako TORISAKA , Victor PARQUE, Satoshi MIURA, Tomoyuki MIYASHITA
    • 学会等名
      ISSS 2019
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Runnability Improvement of the moon rover with leg-circle transformable wheel2019

    • 著者名/発表者名
      Ayako Torisaka, Kohei Eguchi, Satoshi Miura, Victor Parque, Tomoyuki Miyashita
    • 学会等名
      30th International Conference on Adaptive Structures and Technologies(ICAST2019)
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Study on in-plane and out-of-plane deformation considering elastic plasticity of membrane2019

    • 著者名/発表者名
      Ayako Torisaka, Kohei Ogawa,Satoshi Miura,Victor Parque,Tomoyuki Miyashita,Hiroshi Yamakawa
    • 学会等名
      AIAA Scitech 2019 Forum
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Development of shape monitoring system using SMA dipole antenna on a deployable membrane structure2018

    • 著者名/発表者名
      A. Torisaka, D. Hayshi, S. Kawasaki, N. Nishii, Y. Terada, S. Yokoyama, H. Sakamoto
    • 学会等名
      69th International Astronautical Congress
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] SMA材を用いた膜上構造物の形状センシング2018

    • 著者名/発表者名
      鳥阪綾子,西井直輝,林大介,川崎繁男
    • 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 実施状況報告書

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公開日: 2018-04-23   更新日: 2022-01-27  

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