積極的な帯電によるプロペラントレス超小型衛星編隊飛行

• 研究課題/領域番号: 24560973
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 航空宇宙工学
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 山川 宏 京都大学, 生存圏研究所, 教授 (50260013)
• 研究期間 (年度): 2012-04-01 – 2015-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2014年度)
• 配分額: 4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円); 2014年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円); 2013年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円); 2012年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
• キーワード: 衛星帯電 / 軌道制御 / 帯電セイル / スペースデブリ / 帯電衛星 / ローレンツ力 / クーロン力 / 編隊飛行 / 地球接近小惑星 / 相対軌道

研究成果の概要

人工衛星における帯電現象は、放電等による機器の破損の可能性があるために、通常は回避すべき現象である。本研究では、逆に、電子ビーム等の利用により積極的に人工衛星を帯電させることで、推進力として利用する可能性を検討をした。地球周回軌道においては、帯電衛星と地球磁場との相互作用により生じるローレンツ力による微小推力は、複数の衛星の編隊飛行維持に利用する可能性があることを示した。太陽周回軌道においては、衛星と小型の小惑星の帯電によって発生するクーロン力と重力を組み合わせて小惑星の軌道を微修正することが可能であることを示した。

研究成果

• [雑誌論文] Orbital Deflection of Potentially Hazardous Asteroids Using a Coulomb Force Attractor (2014)
  • 著者名/発表者名: K. Yamaguchi and H. Yamakawa
  • 雑誌名: TRANSACTIONS OF THE JAPAN SOCIETY FOR AERONAUTICAL AND SPACE SCIENCES, AEROSPACE TECHNOLOGY JAPAN 巻: 12 号: ists29 ページ: Tr_27-Tr_33
  • DOI: 10.2322/tastj.12.Tr_27
  • NAID: 130004706688
  • ISSN: 1884-0485
  • 査読あり
• [雑誌論文] 推力スイッチングによる帯電セイル宇宙機の軌道制御に関する研究 (2013)
  • 著者名/発表者名: 山口 皓平，山川 宏
  • 雑誌名: 航空宇宙技術 巻: 12 号: 0 ページ: 79-88
  • DOI: 10.2322/astj.12.79
  • NAID: 130004551262
  • ISSN: 1884-0477
  • 査読あり
• [雑誌論文] Spacecraft Formation Flying Dynamics and Control Using the Geomagnetic Lorentz Force (2013)
  • 著者名/発表者名: Tsujii, S, Bando, M., Yamakawa, H.
  • 雑誌名: Journal of Guidance, Control, and Dynamics 巻: 36 号: 1 ページ: 136-148
  • DOI: 10.2514/1.57060
  • 査読あり
• [学会発表] Study on the Required Electric Sail Properties for Kinetic Impactor to Deflect Near-Earth Asteroids (2015)
  • 著者名/発表者名: Yamaguchi, K., Yamakawa, H.
  • 学会等名: 25th AAS/AIAA Space Flight Mechanics Meeting
  • 発表場所: Williamsburg, Virginia (USA)
  • 年月日: 2015-01-11 – 2015-01-15
• [学会発表] 小惑星探査機「はやぶさ」におけるイオンエンジン中和不良時の宇宙機帯電解析 (2014)
  • 著者名/発表者名: 村中崇信，星賢人，小嶋浩嗣，山川宏，細田聡史，西山和孝
  • 学会等名: 第11回宇宙環境シンポジウム
  • 発表場所: 大阪府立大学（大阪市・大阪府）
  • 年月日: 2014-12-10 – 2014-12-11
• [学会発表] イオンエンジンの中和不良時における荷電粒子による宇宙機汚染量評価 (2014)
  • 著者名/発表者名: 村中崇信，星賢人，小嶋浩嗣，山川宏，細田聡史，西山和孝
  • 学会等名: 第58回宇宙科学技術連合講演会
  • 発表場所: 長崎ブリックホール（長崎市・長崎県）
  • 年月日: 2014-11-12 – 2014-11-14
• [学会発表] 地球磁場および地球電場を考慮した微小スペースデブリの軌道推移に関する研究 (2014)
  • 著者名/発表者名: 増成一樹、植田有紀子、河原淳人、山川宏
  • 学会等名: 第58回宇宙科学技術連合講演会
  • 発表場所: 長崎ブリックホール（長崎市・長崎県）
  • 年月日: 2014-11-12 – 2014-11-14
• [学会発表] ローレンツ力を用いたスペースデブリ除去および衛星衝突回避手法に関する検討 (2014)
  • 著者名/発表者名: 赤司陽平、山川宏、中宮賢樹
  • 学会等名: 第58回宇宙科学技術連合講演会
  • 発表場所: 長崎ブリックホール（長崎市・長崎県）
  • 年月日: 2014-11-12 – 2014-11-14
• [学会発表] 帯電セイル衝突を用いた地球衝突小惑星の軌道変更に関する研究 (2014)
  • 著者名/発表者名: 山口皓平、山川宏
  • 学会等名: 第58回宇宙科学技術連合講演会
  • 発表場所: 長崎ブリックホール（長崎市・長崎県）
  • 年月日: 2014-11-12 – 2014-11-14
• [学会発表] 宇宙機の能動帯電を用いた軌道制御手法の推力特性の評価 (2014)
  • 著者名/発表者名: 星賢人、村中崇信、小嶋浩嗣、臼井英之、篠原育、山川宏
  • 学会等名: 第58回宇宙科学技術連合講演会
  • 発表場所: 長崎ブリックホール（長崎市・長崎県）
  • 年月日: 2014-11-12 – 2014-11-14
• [学会発表] Numerical Simulation of Spacecraft Charging for Electromagnetic Orbital Control (2014)
  • 著者名/発表者名: K. Hoshi, T. Muranaka, H. Kojima, H. Usui, I. Shinohara, H. Yamkawa
  • 学会等名: 65th International Astronautical Congress
  • 発表場所: Toronto (Canada)
  • 年月日: 2014-09-29 – 2014-10-03
• [学会発表] Numerical Simulation of Satellite Charging Control for Propellantless Orbital Control (2014)
  • 著者名/発表者名: Hoshi, K., Muranaka, T., Kojima, H., Yamakawa, H., Usui, H., and Shinohara, I.
  • 学会等名: 13th Spacecraft Charging Technology Conference
  • 発表場所: Pasadena, California (USA)
  • 年月日: 2014-06-23 – 2014-06-27
• [学会発表] 荷電粒子ビーム放出を用いた衛星帯電制御の数値シミュレーション (2014)
  • 著者名/発表者名: 星賢人、村中崇信、小嶋浩嗣、臼井英之、篠原育、山川宏
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合2014年大会
  • 発表場所: パシフィコ横浜(横浜市・神奈川県）
  • 年月日: 2014-04-28 – 2014-05-02
• [学会発表] 宇宙環境を利用した地球衝突小惑星の軌道変更に関する研究 (2014)
  • 著者名/発表者名: 山口皓平、山川宏
  • 学会等名: 日本航空宇宙学会第45期年会講演会
  • 発表場所: 山上会館、東京大学（文京区・東京都）
  • 年月日: 2014-04-10 – 2014-04-11
• [学会発表] 帯電衛星を用いたプロペラントレスな軌道制御を実現するための衛星帯電性能の解析 (2014)
  • 著者名/発表者名: 星 賢人, 村中 崇信,小嶋 浩嗣, 臼井 英之, 篠原 育, 山川 宏
  • 学会等名: 第251回生存圏シンポジウム, 平成25年度 RISH電波科学計算機実験(KDK)シンポジウム
  • 発表場所: 京都府京都大学宇治キャンパス
• [学会発表] Active Debris Removal Using the Charged Satellite (2013)
  • 著者名/発表者名: M. Nakamiya, Y. Akashi, and H. Yamakawa
  • 学会等名: 64th International Astronautical Congress
  • 発表場所: Beijing, China
• [学会発表] Study on Active Removal of Space Debris Using the Space Environment (2013)
  • 著者名/発表者名: M. Nakamiya, Y. Akashi, and H. Yamakawa
  • 学会等名: The 29th International Symposium on Space Technology and Science
  • 発表場所: 愛知県名古屋会議センター
• [学会発表] スペースデブリの除去 (2013)
  • 著者名/発表者名: 中宮賢樹、赤司陽介、山川宏
  • 学会等名: 日本機械学会2013年度年次大会
  • 発表場所: 岡山県岡山大学津島キャンパス
• [学会発表] 帯電衛星を用いたプロペラントレスな軌道制御を実現するための衛星帯電性能の解析 (2013)
  • 著者名/発表者名: 星賢人、小嶋浩嗣、篠原育、臼井英之、山川宏、村中崇信
  • 学会等名: 第57回宇宙科学技術連合講演会
  • 発表場所: 鳥取県米子コンベンションセンター「ビッグシップ」
• [学会発表] 荷電粒子ビーム放出による衛星帯電現象の解析 (2013)
  • 著者名/発表者名: 星賢人,小嶋浩嗣, 臼井英之, 篠原育, 山川宏, 村中崇信
  • 学会等名: 地球電磁気・地球惑星圏学会 第134回総会・講演会
  • 発表場所: 高知県高知大学朝倉キャンパス
• [学会発表] 荷電粒子ビーム放出による衛星帯電現象の解析 (2013)
  • 著者名/発表者名: 星賢人、村中崇信、小嶋浩嗣、臼井英之、篠原育、山川宏
  • 学会等名: 第10回宇宙環境シンポジウム
  • 発表場所: 東京都科学技術館
• [学会発表] Orbital Deflection of Potentially a Hazardous Asteroid Using Space Environment (2013)
  • 著者名/発表者名: K. Yamaguchi, H. Yamakawa
  • 学会等名: The 29th International Symposium on Space Technology and Science
  • 発表場所: 愛知県名古屋会議センター
• [学会発表] 宇宙環境を利用した地球衝突小惑星の軌道変更に関する研究 (2013)
  • 著者名/発表者名: 山口皓平、山川宏
  • 学会等名: 日本航空宇宙学会 第44期年会講演会
  • 発表場所: 東京都東京大学本郷キャンパス
• [学会発表] 宇宙環境を利用した地球衝突小惑星の軌道変更に関する研究 (2013)
  • 著者名/発表者名: 山口皓平、山川宏
  • 学会等名: 第57回宇宙科学技術連合講演会
  • 発表場所: 鳥取県米子コンベンションセンター「ビッグシップ」
• [学会発表] 宇宙環境を利用した地球衝突小惑星の軌道変更に関する研究 (2012)
  • 著者名/発表者名: 山口皓平、山川宏
  • 学会等名: 第56回宇宙科学技術連合講演会
  • 発表場所: 大分県別府国際コンベンションセンター
• [学会発表] ローレンツ力を用いたスペースデブリ除去手法に関する研究 (2012)
  • 著者名/発表者名: 赤司陽介、山川宏
  • 学会等名: 第56回宇宙科学技術連合講演会
  • 発表場所: 大分県別府国際コンベンションセンター