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2015 年度 実績報告書

力学系理論に基づく小惑星探査機のミッションデザインに関する研究

研究課題

研究課題/領域番号 13J05126
研究機関早稲田大学

研究代表者

小野崎 香織  早稲田大学, 理工学術院, 特別研究員(DC1)

研究期間 (年度) 2013-04-01 – 2016-03-31
キーワード軌道設計 / 宇宙工学 / 力学系理論 / 4体問題 / 不変多様体 / ラグランジュ点 / 非自律系 / ラグランジュ・コヒーレント構造
研究実績の概要

本研究は,不変多様体(チューブ)やトーラス体等の力学系に現れる様々な構造を利用して,小惑星への低エネルギーの輸送軌道の設計を行うことを目的としている.本年度は,(1)地球から月への軌道設計に取り組んでおり,太陽-地球-月-宇宙機からなる4体系における軌道設計手法を確立した.(2)燃料消費の少ない軌道の設計として軌道の最適化にも取り組んでいる.(3)また,地球から火星への軌道構築の研究にも参加しており,共著者として国内会議にて1件の発表を行っている.
主たる研究成果(1)(2)について詳細を述べる.
(1)太陽-地球-月-宇宙機からなる4体系を,太陽からの摂動を有する3体系および月からの摂動を有する3体系とみなし,それぞれの摂動系にてラグランジュ・コヒーレント構造を用いてチューブを明らかにした.チューブの構造を利用することで,2つの摂動系にて得た軌道を結合させ,4体系における軌道設計を行った.また,軌道の結合に際して,燃料消費がゼロとなるような軌道を見つけることに成功した.上記の研究成果として,国内会議にてポスター発表を2件行っている.そのうち1件にて,ベストポスター賞を受賞し研究成果が認められている.また,国際会議にて1件の口頭発表を行い,1件の発表を行っている.
(2)これまでの結合3体系における軌道設計手法では,宇宙機の出発条件および到着条件を与えた場合,燃料消費の少ない有効な軌道を与えることができなかった.そこで,チューブの構造に基づいて,地球を離れる出発軌道の集合および月へ向かう到着軌道の集合をそれぞれ求め,集合の中から出発軌道と到着軌道が滑らかにつながる軌道を見出し結合させることで,燃料消費の少ない軌道を得ることに成功した.上記の研究成果として,国内会議にて1件,国際会議にて1件の発表を行っている.

現在までの達成度 (段落)

27年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

27年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (9件)

すべて 2016 2015 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 学会発表 (7件) (うち国際学会 3件) 備考 (1件)

  • [国際共同研究] Virginia Tech(米国)

    • 国名
      米国
    • 外国機関名
      Virginia Tech
  • [学会発表] Tube Dynamics and Low Energy Trajectory from the Earth to the Moon in the Coupled Three-Body System2016

    • 著者名/発表者名
      K. Onozaki, H. Yoshimura, S. D. Ross
    • 学会等名
      6th International Conference on Astrodynamics Tools and Techniques
    • 発表場所
      Darmstadt (ドイツ)
    • 年月日
      2016-03-15
    • 国際学会
  • [学会発表] The Earth-Moon Low-Energy Transfer in the 4-Body Problem2016

    • 著者名/発表者名
      K. Onozaki, H. Yoshimura, S. D. Ross
    • 学会等名
      AAS/AIAA Space Flight Mechanics Meeting
    • 発表場所
      Napa(アメリカ)
    • 年月日
      2016-02-15
    • 国際学会
  • [学会発表] 結合制限3体問題における低エネルギーの月遷移軌道2015

    • 著者名/発表者名
      小野崎香織,吉村浩明
    • 学会等名
      第24回スペース・エンジニアリング・コンファレンス
    • 発表場所
      ことひら温泉
    • 年月日
      2015-12-21
  • [学会発表] 制限4体問題に現れる不変多様体の解析と地球-月輸送軌道の設計2015

    • 著者名/発表者名
      小野崎香織,吉村浩明
    • 学会等名
      数学・数理科学専攻若手研究者のための異分野・異業種研究交流会2015
    • 発表場所
      東京大学
    • 年月日
      2015-11-14
  • [学会発表] 制限4体問題の不変多様体と宇宙機の軌道設計への応用2015

    • 著者名/発表者名
      小野崎香織,吉村浩明
    • 学会等名
      日本応用数理学会2015年度年会
    • 発表場所
      金沢大学
    • 年月日
      2015-09-09
  • [学会発表] チューブダイナミクスとホーマン軌道による火星への軌道設計2015

    • 著者名/発表者名
      堀川真,中村友彦,小野崎香織,吉村浩明
    • 学会等名
      第59回システム制御情報学会
    • 発表場所
      中央電気倶楽部
    • 年月日
      2015-05-20
  • [学会発表] Invariant Manifolds and Space Mission Design in the Restricted Four-Body Problem2015

    • 著者名/発表者名
      K. Onozaki, H. Yoshimura
    • 学会等名
      2015 SIAM Conference on Applications of Dynamical Systems
    • 発表場所
      Snowbird (アメリカ)
    • 年月日
      2015-05-18
    • 国際学会
  • [備考] 吉村研究室ホームページ

    • URL

      http://www.yoshimura.mech.waseda.ac.jp/

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公開日: 2016-12-27   更新日: 2022-02-02  

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