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大型地球観測センサを可能とする光学計測と構造制御の融合

研究課題

研究課題/領域番号 20H00280
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
研究機関東京大学

研究代表者

岩崎 晃  東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 教授 (40356530)

研究分担者 水谷 忠均  国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構, 研究開発部門, 研究領域主幹 (00401232)
木村 俊義  国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構, 研究開発部門, 上席研究開発員 (20399546)
研究期間 (年度) 2020-04-01 – 2024-03-31
研究課題ステータス 完了 (2023年度)
配分額 *注記
44,980千円 (直接経費: 34,600千円、間接経費: 10,380千円)
2023年度: 7,930千円 (直接経費: 6,100千円、間接経費: 1,830千円)
2022年度: 11,700千円 (直接経費: 9,000千円、間接経費: 2,700千円)
2021年度: 10,790千円 (直接経費: 8,300千円、間接経費: 2,490千円)
2020年度: 14,560千円 (直接経費: 11,200千円、間接経費: 3,360千円)
キーワード大型望遠鏡 / 構造制御 / 光学測定 / ストラット / 静止光学 / リモートセンシング / 地球観測 / 構造 / 光学計測 / 宇宙望遠鏡
研究開始時の研究の概要

自然災害の増加に伴い、静止軌道からの常時高分解能地球観測に期待が高まっている。しかしながら、通常の地球観測衛星と比較して60倍ほど軌道高度が高くなるため、観測機器が大型化し、高品質の画像を取得するためには、高度な構造制御が必要となる。本研究では、観測機器側に安定した光学計測の仕組みを作るとともに、構造側に高精度な制御手法を導入することで、両者の技術を融合させる、上記の課題を解決する。ミッションを行う観測の研究者およびミッションを提供する構造の研究者が、数学モデルを媒介とすることで、観測をもモデル化し、大型望遠鏡を用いた実験を通じて実証する。

研究成果の概要

自然災害の増加に伴い、静止軌道からの常時高分解能地球観測に期待が高まっていが、低軌道衛星と比較して60倍ほど軌道高度が高くなるため、観測機器が大型化し、それを対象とする構造制御の高精度化は喫緊の課題である。既有の70cmセラミック主鏡に対し、波面計測手法および構造制御手法を組み合わせて研究を行った。1m級スチュワートプラットフォームを構築し、並進制御範囲10~90μmに対し±70nm、回転制御範囲±50arcsecに対し±0.5arcsecを達成した。波面計測では、光軸傾き2arcsecの精度を達成した。組み合わせ試験では、波面収差が最小になるように制御すること、およびその再現性が検証できた。

研究成果の学術的意義や社会的意義

静止軌道からの常時高分解能地球観測においては大型望遠鏡が必要となるが、構造制御において、目標精度/基準長なる指標に対し10のマイナス8乗オーダーを達成できたことで、実現性の目途が立った。また、簡易な波面計測が可能となったことで、組み込み計測の可能性も広がった。自然災害の際に、常時観測を可能とする技術要素が確立したことで、災害・環境汚染や農林水産業などの即時性を必要とする分野でのデータ利用に貢献が期待される。

報告書

(6件)
  • 2023 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2022 実績報告書
  • 2021 実績報告書
  • 2020 審査結果の所見   実績報告書
  • 研究成果

    (9件)

すべて 2025 2023 2022 2020 その他

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 1件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (6件) (うち国際学会 1件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Evaluation of dimensional stability of metering truss structure using built-in laser interferometric dilatometer2020

    • 著者名/発表者名
      K. Kitamoto, T. Kamiya and T. Mizutani,
    • 雑誌名

      Eng. Res. Express

      巻: 2 号: 4 ページ: 045023-045023

    • DOI

      10.1088/2631-8695/abc9cf

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 人工衛星による高精度観測のための構造安定化技術2020

    • 著者名/発表者名
      水谷忠均
    • 雑誌名

      精密工学会誌

      巻: 86 号: 12 ページ: 934-937

    • DOI

      10.2493/jjspe.86.934

    • NAID

      130007950415

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • オープンアクセス
  • [学会発表] 大型光学望遠鏡システムのためのスマート安定構造の研究2025

    • 著者名/発表者名
      北本 和也, 互井 梨絵, 羽森 仁志, 水谷 忠均, 川島 高弘, 岩崎 晃
    • 学会等名
      第66回構造強度に関する講演会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] High-precision real-time displacement control for large optical system structure2023

    • 著者名/発表者名
      R. Tagai, K. Kitamoto, H. Hamori, T. Mizutani, T. Kawashima, A. Iwasaki
    • 学会等名
      Sensors and Smart Structures Technologies for Civil, Mechanical, and Aerospace Systems 2023
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 大型光学系構造の高精度リアルタイム変位制御2022

    • 著者名/発表者名
      互井梨絵, 北本和也, 水谷忠均, 岩崎晃
    • 学会等名
      2022年度精密工学会春季大会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 災害への光学センサの貢献と課題-常時静止光学衛星を中心にして-2020

    • 著者名/発表者名
      岩崎晃, 水谷忠均, 木村俊義
    • 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] 静止光学衛星の利用と概念検討2020

    • 著者名/発表者名
      木村俊義,水谷忠均,白澤洋次,佐藤世智,高橋陪夫,沖一雄,岩崎晃
    • 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] 衛星搭載用分割望遠鏡に必要な技術2020

    • 著者名/発表者名
      水谷忠均,佐藤世智,松本純,柳瀬恵一,北本和也,上野遥,草部将吾,粂田綾香,木村俊義
    • 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
  • [備考]

    • URL

      https://webpark2258.sakura.ne.jp/index.html

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書

URL: 

公開日: 2020-04-28   更新日: 2025-01-30  

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