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2016 年度 実績報告書

超小型衛星の宇宙実験による軌道上における宇宙エレベータの運動解析

研究課題

研究課題/領域番号 15H02224
研究機関静岡大学

研究代表者

能見 公博  静岡大学, 工学部, 教授 (20325319)

研究分担者 青木 義男  日本大学, 理工学部, 教授 (30184047)
山極 芳樹  静岡大学, 工学部, 教授 (30220255)
研究期間 (年度) 2015-04-01 – 2019-03-31
キーワード超小型衛星 / 宇宙テザー / 宇宙ロボット
研究実績の概要

テザー伸展技術は山極(静岡大),昇降機移動技術は青木(日本大)が担当し,超小型衛星として能見(静岡大)が取り纏める体制で進めた。以下に,各技術の研究実績を記載する.
・テザー伸展(山極担当):初年度に選定したリール方式の制御方法を構築した.これと並行して耐宇宙環境性能を持つ試験機を設計開発し,テザー伸展制御に関する地上実験評価を行った.また,軌道上のテザー伸展に関する実験的挙動解析は困難であるため,初年度に用いた力学定式化によるシミュレーションを用いて評価した.
・昇降機移動(青木担当):初年度に開発した試作機によるテザー上移動性能の評価を継続して実施し,その結果を踏まえて宇宙環境を考慮した試験機の開発した.ここでは,実ミッションを想定した電気システムなども搭載し,宇宙機仕様とした.そして地上模擬環境において,昇降機のテザー上移動に関する評価検証を行った.
・超小型衛星(能見担当):初年度に開発した試作機を用いて,とくに親衛星と子衛星の結合機構について,ロケット打ち上げ環境に耐えること,および確実に分離できることを地上実験により評価検証した.また姿勢制御に関して,制御則を実装した機能評価を行った.また本衛星のキー技術について,とくにテザー伸展(バネによる放出初速度,テザー伸展抵抗)および昇降機の動作(テザー上移動速度,移動精度)について,地上模擬環境における評価検証を行った.
なお、宇宙分野で比較的大きい国際会議「International Symposium on Space Technology and Science」において、本開発衛星のセッションが設けられた。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

テザー伸展技術は山極(静岡大),昇降機移動技術は青木(日本大)が担当し,超小型衛星として能見(静岡大)が取り纏める体制で進めたことにより,各分担内容を確実に実行していくことができた。各担当部分については,宇宙環境仕様の試験機を設計開発,製作できたことから,打ち上げ機に向けて統合していくこと,そして統合試験を実施していくことにより,宇宙実験を実施できる見通しである.
ただし,打ち上げロケットの確保がまだできていない.遅くとも三年目までには打ち上げロケットを確保,それに合わせた打ち上げ機開発が必要となるため,三年初めは打ち上げロケットの確保を行う.これを受けて打ち上げ機を開発することとなる.なお、本研究において開発する超小型衛星のミッションはテザー伸展が必須となるが、テザーは宇宙デブリ発生抑止の観点から危険性を内包しており、NASAのガイドラインでは厳しい要求が記載されている。これを考慮しつつ打ち上げロケットを確保することが重要となる。

今後の研究の推進方策

初年度および二年目の研究開発を円滑に進めることができたことから,当初計画通りに,テザー伸展技術は山極(静岡大),昇降機移動技術は青木(日本大)が担当し,超小型衛星として能見(静岡大)が取り纏める体制で進める.以下に,各技術の研究開発計画を記載する.
・テザー伸展(山極担当):初年度および二年目にテザー伸展方式を検討,装置試作を行い実験評価を実施してきている.これらの結果を踏まえて,宇宙実験実施を目的とした打ち上げ機に搭載可能なテザー伸展装置およびテザー伸展方法を確定,打ち上げ機搭載装置を開発する.また打ち上げ機搭載装置については地上実験により評価検証を行い、テザー伸展方法については,これまでに構築してきた力学定式化によるシミュレーションを用いて評価検証を行う.
・昇降機移動(青木担当):初年度および二年目に試作機および試験機を開発,テザー上移動性能の評価を継続して実施してきている.その結果を踏まえて,実ミッションを想定した電気システムを搭載した打ち上げ機仕様を確定し,製作する.そして地上模擬環境において,打ち上げ用昇降機のテザー上移動に関する評価検証を行う.
・超小型衛星(能見担当):初年度および二年目に開発した試作機および試験機の結果を踏まえ,さらに電気システムなどを含めた宇宙仕様の打ち上げ機を開発する.本研究後半になったので,打ち上げロケットを早期に確定し,ロケットからの要求を踏まえた超小型衛星仕様を確定する.その仕様を受けて超小型衛星を製造,共同研究者と蜜に連携してテザー伸展装置および昇降機とのインターフェースを調整して完成させる.
なお,本年度は超小型衛星打ち上げ準備を完了させるため,研究費は打ち上げロケットとの調整および打ち上げ機製作を主要とするため,これらの予算は研究代表者へ配分することした.

  • 研究成果

    (26件)

すべて 2017 2016 その他

すべて 雑誌論文 (6件) (うち査読あり 5件、 オープンアクセス 1件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (19件) (うち国際学会 9件、 招待講演 2件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Study about the Simultaneous Deployment Performance of the Cables from GEO Station at the Space Elevator Construction2017

    • 著者名/発表者名
      Tao, K, Yamagiwa, Y., Ishikawa, Y. and Otsuka, K.,
    • 雑誌名

      Acta Astronaitica

      巻: TBD ページ: TBD

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Space Experiments on Basic Technologies for a Space Elevator Using Microsatellites2016

    • 著者名/発表者名
      Yoshiki Yamagiwa, Masahiro Nohmi, Yoshio Aoki, Yu Momonoi, Hirotaka Nanba, Masanori Aiga, Takeru Kumao, Masahito Watahiki
    • 雑誌名

      Acta Astronautica

      巻: TBD ページ: TBD

    • DOI

      http://dx.doi.org/10.1016/j.actaastro.2016.12.022

    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Obayashi Corporation’s Space Elevator Construction Concept2016

    • 著者名/発表者名
      Ishikawa, Y., Tamura, T., Otsuka, K., Horiike, T., Iwaoka, T., Masui, N., Katsuya Hamachi, K., Katsuyama, Y., Aoki, Y., Yamagiwa, Y., Inoue, F. and Omoto, E.
    • 雑誌名

      Journal of British Interplanetary Society

      巻: 69-6/7 ページ: 227-239

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 学科統合型の初年次教育の試み2016

    • 著者名/発表者名
      中村文紀,青木義男
    • 雑誌名

      大学教育と情報

      巻: 2015-4 ページ: 32-36

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Study on Dynamic Response of FRP Float for Light Seaplane2016

    • 著者名/発表者名
      Yoshio Aoki, Akihisa Tabata, Goichi Ben, Ryo Goto
    • 雑誌名

      Journal of Civil Engineering and Architecture

      巻: 10-2 ページ: 175-182

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 金の卵としての「宇宙エレベーター」2016

    • 著者名/発表者名
      青木義男
    • 雑誌名

      マーケティングホライゾン

      巻: 11 ページ: 28-30

  • [学会発表] STARSシリーズ衛星によるテザーシステムの宇宙実験2017

    • 著者名/発表者名
      能見公博
    • 学会等名
      7th UNISEC Space Takumi Conference
    • 発表場所
      東京都目黒区・東京工業大学
    • 年月日
      2017-03-03 – 2017-03-03
    • 招待講演
  • [学会発表] STARS-II(GENNAI)とSTARSプロジェクトの展望~高松から浜松へ~2017

    • 著者名/発表者名
      能見公博
    • 学会等名
      第16回信州衛星研究会並びにGPM相乗り衛星打ち上げ3周年記念講演会
    • 発表場所
      長野県長野市・信州大学
    • 年月日
      2017-02-28 – 2017-02-28
    • 招待講演
  • [学会発表] 宇宙エレベーター建設における静止軌道上からのケーブル同時展開の制御と挙動について2017

    • 著者名/発表者名
      田尾公希,山極芳樹,大塚清敏,石川洋二
    • 学会等名
      2016年度宇宙輸送シンポジウム
    • 発表場所
      神奈川県相模原市・宇宙科学研究所
    • 年月日
      2017-01-20 – 2017-01-20
  • [学会発表] テザー小型衛星におけるテザー伸展挙動解析2017

    • 著者名/発表者名
      佐藤勝治,山極芳樹,石川洋二,大塚清敏,田尾公希
    • 学会等名
      2016年度宇宙輸送シンポジウム
    • 発表場所
      神奈川県相模原市・宇宙科学研究所
    • 年月日
      2017-01-20 – 2017-01-20
  • [学会発表] 乗客が受ける加速度に応じた遊戯機械安全装置に関する一考察2017

    • 著者名/発表者名
      青木義男
    • 学会等名
      技術講演会 2016年度昇降機・遊戯施設等の最近の技術と進歩
    • 発表場所
      東京新宿区,日本機械学会会議室
    • 年月日
      2017-01-19 – 2017-01-19
  • [学会発表] Development of Microsatellites for Verifying the Basic Technologies of Space Elevator in Space2016

    • 著者名/発表者名
      Yamagiwa, Y., Nohmi, M., Aoki, Y., Momonoi, Y., Nanba, H., Aiga, M., Kumao, T. Watahiki, M. Otshuka, K. and Ishikawa, Y.,
    • 学会等名
      67th International Astronautical Congress,
    • 発表場所
      Guadalajara Convension Center, Guadalajara, Mexico
    • 年月日
      2016-09-29 – 2016-09-29
    • 国際学会
  • [学会発表] Impact of Ascending and Descending Climbers on Space Elevator Cable Dynamics,2016

    • 著者名/発表者名
      Ishikawa, Y., Otsuka, K. Yamagiwa, Y. and Doi, H.
    • 学会等名
      67th International Astronautical Congress,
    • 発表場所
      Guadalajara Convension Center, Guadalajara, Mexico
    • 年月日
      2016-09-29 – 2016-09-29
    • 国際学会
  • [学会発表] Study about the Performance for Simultaneous Deployment of the Cables from GEO Station under the Space Elevator Construction,2016

    • 著者名/発表者名
      Tao, K., Yamagiwa, Y., Otsuka, K. and Ishikawa, Y.,
    • 学会等名
      67th International Astronautical Congress,
    • 発表場所
      Guadalajara Convension Center, Guadalajara, Mexico
    • 年月日
      2016-09-29 – 2016-09-29
    • 国際学会
  • [学会発表] 軌道エレベータ衛星STARS-Eの試作機開発2016

    • 著者名/発表者名
      能見公博,山極芳樹,青木義男
    • 学会等名
      第60回宇宙科学技術連合講演会
    • 発表場所
      北海道函館市・函館アリーナ
    • 年月日
      2016-09-09 – 2016-09-09
  • [学会発表] STARS-Eテザー移動機構の設計とBBMの評価試験2016

    • 著者名/発表者名
      角田智寛, 横田隼, 青木義男
    • 学会等名
      第60回宇宙科学技術連合講演会
    • 発表場所
      北海道函館市函館アリーナ
    • 年月日
      2016-09-09 – 2016-09-09
  • [学会発表] 宇宙エレベーターにおける静止軌道上からのケーブル同時展開建設方法の最適化について2016

    • 著者名/発表者名
      田尾公希,山極芳樹,大塚清敏,石川洋二
    • 学会等名
      第60回宇宙科学技術連合講演会
    • 発表場所
      北海道函館市函館アリーナ
    • 年月日
      2016-09-09 – 2016-09-09
  • [学会発表] テザー伸展実証超小型衛星‘STARS-C’の開発およびフライトモデルの性能検証2016

    • 著者名/発表者名
      相賀雅紀,熊王丈留,綿引雅一,山極芳樹,能見公博
    • 学会等名
      第60回宇宙科学技術連合講演会
    • 発表場所
      北海道函館市函館アリーナ
    • 年月日
      2016-09-09 – 2016-09-09
  • [学会発表] Mission Plan and Development of Space Orbital Elevator Demonstration Satellite SATRS-E2016

    • 著者名/発表者名
      M. Nohmi, Y. Yamagiwa, and Y. Aoki
    • 学会等名
      ISEC 2016 Space Elevator Conference
    • 発表場所
      Museum of Flight, Seatle, USA
    • 年月日
      2016-08-19 – 2016-08-19
    • 国際学会
  • [学会発表] Dynamic Response Analysis of CFRTP Cylindrical Member for Front Collision of Automobiles2016

    • 著者名/発表者名
      Kazuyuki Ishiwata, Yoshio Aoki et. Al.
    • 学会等名
      Canada-Japan-Vietnam Workshop on Composite
    • 発表場所
      Vietnam,Ho Chi Minh City,Pullman Saigon Centre
    • 年月日
      2016-08-08 – 2016-08-08
    • 国際学会
  • [学会発表] 宇宙テザー基礎技術実証超小型衛星STARS-Cの設計開発2016

    • 著者名/発表者名
      相賀雅紀,熊王丈留,綿引雅一,山極芳樹,能見公博
    • 学会等名
      2016年度電子情報通信学会宇宙航行・エレクトロニクス研究会
    • 発表場所
      茨城県つくば市・筑波宇宙センター
    • 年月日
      2016-06-24 – 2016-06-24
  • [学会発表] Experimental Study of a Prototype Climber for the Partial Space Elevator2016

    • 著者名/発表者名
      Shun Yokota, Tomohiro Kakuta, Darren Coste and Yoshio Aoki
    • 学会等名
      Proceedings of 5th International Conference on Tether in Space
    • 発表場所
      Michigan University, Ann Arbor, MI, USA
    • 年月日
      2016-05-26 – 2016-05-26
    • 国際学会
  • [学会発表] Space Experiments of Basic Technologies of Space Elevator by Using Microsatellites,2016

    • 著者名/発表者名
      Yamagiwa, Y., Nohmi, M., Aoki, Y., Momonoi, Y., Nanba, H., Aiga, M., Kumao, T. and Watahiki, M.
    • 学会等名
      The Fifth International Conference on Tether in Space,
    • 発表場所
      Michigan University, Ann Arbor, MI, USA
    • 年月日
      2016-05-26 – 2016-05-26
    • 国際学会
  • [学会発表] Study about the Simultaneous Deployment Performance of the Cables from GEO Station at the Space Elevator Construction,2016

    • 著者名/発表者名
      Tao, K., Yamagiwa, Y., Otsuka, K. and Ishikawa, Y.,
    • 学会等名
      The Fifth International Conference on Tether in Space,
    • 発表場所
      Ann Arbor, USA
    • 年月日
      2016-05-26 – 2016-05-26
    • 国際学会
  • [学会発表] Past Results and Future Plans for Tether Technology Demonstration in STARS Project2016

    • 著者名/発表者名
      M. Nohmi
    • 学会等名
      Fifth International Conference on Tethers in Space
    • 発表場所
      Michigan University, Ann Arbor, MI, USA
    • 年月日
      2016-05-24 – 2016-05-26
    • 国際学会
  • [備考] 静岡大学STARSプロジェクト

    • URL

      http://stars.eng.shizuoka.ac.jp/

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公開日: 2018-01-16  

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