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2020 年度 研究成果報告書

多体力学系の構造を用いた低推力宇宙機による惑星間ハイウェイ

研究課題

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研究課題/領域番号 18K04560
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
審査区分 小区分24010:航空宇宙工学関連
研究機関九州大学

研究代表者

坂東 麻衣  九州大学, 工学研究院, 准教授 (40512041)

研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2021-03-31
キーワード多体問題 / 低推力 / 三体問題 / 多様体
研究成果の概要

多体力学系において,人工的な加速度を付加することで低コストで惑星間移行を達成するための手法を構築した.まず,一定加速度の大きさや方向を変化させることで,人工的な平衡点と周期軌道の位置を所望の場所に制御可能なことを明らかにした.に,惑星間航行の簡単化された問題として,異なる平衡点周りの周期軌道を考え,それに付随する不変多様体の構造を利用した周期軌道間の移行法を提案した.さらに,多体力学系の制御理論として,凸最適化を用いた燃料最小軌道の設計法を構築した.提案手法により,極めて小さな推力レベルの連続加速推進を仮定した惑星間移行の基礎が構築された.

自由記述の分野

アストロダイナミクス

研究成果の学術的意義や社会的意義

2001年NASAにより打ち上げられたジェネシスミッション以来,多体力学系の性質を積極的に利用することで効率的な軌道が実現され,2体問題では実現しえない特殊かつ工学的に有用な軌道がミッションにおいて多く用いられている.しかし,これまでの多体力学系の軌道設計は天体の重力場が作る力学系の運動から条件をみたす軌道を数値的に見つけだすものであり,設計の自由度は高くなかった,そこで,設計の自由度を高めるため解析的なアプローチによって多体力学系の効果を利用した低推力宇宙機の軌道設計を行い「多体力学系の力学構造の効果を最大限利用するためには,低推力をどのように加えるのが良いのか」を明らかにすることができた.

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公開日: 2022-01-27  

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