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宇宙プラズマと衛星磁場のイオンスケール相互作用の解明に基づく軌道維持機能の創出

研究課題

研究課題/領域番号 21H01531
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
審査区分 小区分24010:航空宇宙工学関連
研究機関名古屋大学

研究代表者

稲守 孝哉  名古屋大学, 工学研究科, 准教授 (50725249)

研究分担者 川嶋 嶺  芝浦工業大学, 工学部, 准教授 (80794429)
杵淵 紀世志  名古屋大学, 工学研究科, 准教授 (90648502)
研究期間 (年度) 2021-04-01 – 2024-03-31
研究課題ステータス 完了 (2023年度)
配分額 *注記
17,420千円 (直接経費: 13,400千円、間接経費: 4,020千円)
2023年度: 3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円)
2022年度: 5,070千円 (直接経費: 3,900千円、間接経費: 1,170千円)
2021年度: 8,450千円 (直接経費: 6,500千円、間接経費: 1,950千円)
キーワード宇宙プラズマ / 人工衛星 / 軌道制御 / 磁気トルカ / 軌道力学
研究開始時の研究の概要

本研究では,低軌道プラズマによる人工衛星の軌道摂動を解明し,プラズマによる力を利
用した複数衛星の新たな編隊飛行手法を構築する.はじめに,これまで未解明であった低軌
道プラズマと衛星の電磁コイルの相互作用に着目し,プラズマの運動量変化より生じる反作
用力の発生メカニズムを実験的に解明する.次に,慣性が小さくプラズマ力の影響を受けやすい小型衛星の軌道摂動を検討する.従来,保存力のみを考慮することが可能であった軌道摂動を非保存力であるプラズマ力でも扱えるよう拡張し,プラズマ力による相対軌道摂動を明らかにする.得られた成果より複数衛星による編隊飛行の維持手法を構築し次世代宇宙システムの創出につなげる.

研究成果の概要

本研究では、低軌道プラズマによる人工衛星の軌道摂動を解明し、プラズマによる力を利用した複数衛星の新たな編隊飛行手法を構築する。はじめに、これまで未解明であった低軌道プラズマと衛星の電磁コイルの相互作用に着目し、プラズマの運動量変化より生じる反作用力(プラズマ力)の発生メカニズムを実験的に解明する。本検討は、クーロン力によるイオンの反射など、プラズマを粒子単位で考慮する挙動を扱う点で独自のものである。本研究では実験とシミュレーションによりプラズマによる反作用力の発生原理を明らかにする。

研究成果の学術的意義や社会的意義

最近、衛星の小型化と複数機化が急速に進み、複数機による新たな宇宙システムの構築と展開が喫緊の課題となっており、推進機の小型化が検討されている.本研究で扱った「電磁コイルにより力を生む」ことにより新たな軌道制御手法が構築できれば、これまで軌道制御が難しかったより小型の衛星についても軌道制御により編隊飛行やコンステレーションに応用することができ、多地点同時観測や継続的観測を長期間可能とする新たな宇宙システムへの展開が期待できる。

報告書

(4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
  • 研究成果

    (5件)

すべて 2023 2022 2021

すべて 学会発表 (5件) (うち国際学会 2件)

  • [学会発表] Patched bang-bang control for spacecraft attitude stabilization during magnetic plasma drag in-orbit demonstration2023

    • 著者名/発表者名
      Park Ji Hyun, 稲守 孝哉, 宇佐見 海渡, 吉川 英儀, 山口 皓平 , 川嶋 嶺
    • 学会等名
      第67回宇宙科学連合講演会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] Drag Force Augmentation of Magnetic Plasma Deorbit Method for Nanosatellites2023

    • 著者名/発表者名
      R. Kameyama, R. Kawashima, and T. Inamori
    • 学会等名
      Plasma Application and Hybrid Functionally Materials
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 宇宙プラズマと磁気トルカの相互作用による現象を用いた小型宇宙機の軌道制御への応用2022

    • 著者名/発表者名
      宮本 岳瑠, 稲守 孝哉, Ji Hyun Park, 川嶋 嶺
    • 学会等名
      第66回宇宙科学技術連合講演会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] Magnetic plasma drag demonstration mission for nanosatellite orbit control2022

    • 著者名/発表者名
      J. Park, T. Inamori, H. Masuda, T. Miyamoto, T. Noro, K. Nagai, K. Kinefuchi, R. Kawashima, K. Yamaguchi
    • 学会等名
      The 33rd International Symposium on Space Technology and Science
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 磁気トルカと地球低軌道プラズマの相互作用から生じる力の実験研究2021

    • 著者名/発表者名
      増田裕明,稲守孝哉,Park Ji Hyun,川嶋嶺,杵淵紀世志,山口皓平
    • 学会等名
      第65回宇宙科学技術連合講演会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書

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公開日: 2021-04-28   更新日: 2025-11-21  

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