| 研究課題/領域番号 |
22KJ0612
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| 補助金の研究課題番号 |
21J21036 (2021-2022)
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| 研究種目 |
特別研究員奨励費
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| 配分区分 | 基金 (2023)
補助金 (2021-2022) |
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| 応募区分 | 国内 |
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| 審査区分 |
小区分24010:航空宇宙工学関連
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| 研究機関 | 東京大学 |
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研究代表者 |
近澤 拓弥 (2021, 2023) 東京大学, 新領域創成科学研究科, 特別研究員(DC1)
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| 特別研究員 |
近澤 拓弥 (2022) 東京大学, 新領域創成科学研究科, 特別研究員(DC1)
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| 研究期間 (年度) |
2023-03-08 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
2,200千円 (直接経費: 2,200千円)
2023年度: 700千円 (直接経費: 700千円)
2022年度: 700千円 (直接経費: 700千円)
2021年度: 800千円 (直接経費: 800千円)
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| キーワード | ロバスト軌道設計 / 三体問題 / スイングバイ / 軌道維持制御 / 周期軌道 / 多体問題 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
宇宙機の運用にあたり位置推定誤差，制御誤差などの不確定性はミッションの成否に大きな影響を及ぼす．本研究では最適制御理論と力学系理論の両面からアプローチすることでこれらの不確定性に対してロバストかつ最適な周期軌道設計・制御手法の確立に取り組む．これまでの経験則に基づくマージンや数値計算結果によって不確定性に対処してきた流れを変え，理論的に根拠のあるロバスト性を有する手法を提案し，実際の宇宙ミッションでの適用を目指す．
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| 研究実績の概要 |
本研究では不確定性に対して「ロバスト」な軌道を設計することで、宇宙探査ミッションに内在する様々な不確定性、例えば軌道投入誤差や軌道決定誤差などに対して宇宙機を失うリスクを小さくすることを目的とし研究を遂行した。ここでは全体を通した成果部分の理論面とその応用面の大きく二つを記載する。理論面においてはこれまでは多くが決定論的な定式化に基づき設計されていた軌道維持制御問題に対して、確率論的なモデルを導入した上で目的位置における宇宙機の分散がある閾値以下となるような制御問題を考えることで、新しいタイプの制御器の設計に至った。この制御器を宇宙機の運動が繰り返される周期軌道上において適用することで、宇宙機がある一定の領域内に留まることを示した。もう一つの成果として、微小な誤差がその後の軌道に大きな影響を与えるスイングバイ問題において、その前後の関係式を表現する新たな写像を導出することで事前に多くの条件を統一的に扱うことが可能となり、結果としてスイングバイ前の不確定性を吸収し得るロバストな軌道設計手法を提案した。後者においては実際の探査ミッションの軌道設計と運用において利用され、応用面での有効性を確認することができた。従来手法においては単一の解群のみしか扱うことができなかったが、本手法が定める条件で規格化されている解群であれば扱うことが可能であるため、幅広い条件を網羅した上での軌道設計が可能となった。この観点はスイングバイを扱う他のミッションでの有効性も大いに期待される。
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