| 研究課題/領域番号 |
19K15207
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| 研究機関 | 国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構 |
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研究代表者 |
須藤 真琢 国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構, 宇宙探査イノベーションハブ, 研究開発員 (80712851)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| キーワード | 月惑星探査 / 探査車 / 着陸機 / テラメカニクス / レゴリス |
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| 研究実績の概要 |
月惑星探査機の設計や制御の指針を与えるため、本研究では、月や火星の地表面で探査機（探査車や着陸機）に生じる力や沈下の関係（「地盤と機械の相互作用」）を解析し、その関係を表す数理モデルを構築することを目的とする。この目的達成のため本研究では、（A）月や火星の特有環境を模擬する実験装置の開発、（B）走行実験による地盤と車輪の相互作用モデルの構築、（C）着地実験による地盤と着陸脚の相互作用モデルの構築に取り組んでいる。以下、各項目について当該年度の研究実績の概要を記す。
まず（Ａ）において、月や火星の特有環境を模擬する実験装置を製作した。この試験装置では、真空チャンバの中に砂槽が固定されており、チャンバ内に月や火星のような真空環境をつくることが可能である。また、砂槽には、月や火星の砂(レゴリス)の機械的特性を模擬した砂であるレゴリスシミュラントが敷き詰められている。
（Ｂ）において、月や火星特有の環境で探査車の車輪が生み出す駆動力と滑りや沈下の関係を明らかにするために、車輪の走行試験装置を製作した。この試験装置を用いて、（A）で製作した真空チャンバ内に固定した砂槽で車輪の走行実験を行った。大気中および真空中で行った車輪の走行実験から、真空環境における地盤と車輪の相互作用を表すために必要な基礎データを取得した。
（Ｃ）において、着陸機の脚を用いた着地実験に向けて、着陸脚の着地を模擬する試験装置の製作を前倒しで進め、動作試験を行った。
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| 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
上述の（A）～（C）は、本研究着手当初に設定した項目であり、当初の研究項目に沿って研究を行っている。
（A）は、２０１９年度に実施予定の項目であり、当初の予定通り、月や火星の特有環境を模擬する実験装置を製作した。また、（B）は、２０１９～２０２０年度に実施予定の項目であるが、車輪の走行試験装置の製作を完了し、大気中および真空中における車輪の走行実験に着手している。この実験から、真空環境における地盤において、車輪の滑りや沈下に関するデータを取得しており、月や火星特有の環境における車輪の動作挙動が明らかになりつつある。（C）における着陸脚の着地を模擬する試験装置の製作は、２０２０年度以降に実施予定であったが、研究を進めることを通して（B）の試験装置と共通化をはかれる部分が多いことが明らかとなったため、前倒しで進め、試験装置の動作試験を完了している。
上述のことから、本研究は、研究着手当初の研究実施計画に沿っておおむね順調に進展していると考える。
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| 今後の研究の推進方策 |
今後の研究では、（B）走行実験による地盤と車輪の相互作用モデルの構築、ならびに（C）着地実験による地盤と着陸脚の相互作用モデルの構築に取り組む。
（B）について、２０１９年度に開発した車輪の走行実験装置を用いて、さまざまな実験条件で走行実験を行い、モデル化に必要なデータを蓄積することで、車輪が生み出す駆動力と滑りや沈下量の関係を明らかにする。実験パラメータとして、車輪の走行速度や滑りを変化させ、大気中および真空中において車輪が生み出す駆動力や沈下をセンサで計測する。
（C）について、２０１９年度に開発した着陸機の脚の着地実験装置を用いて、着地実験を行い、モデル化に必要なデータを取得し、着陸脚に生じる反力と滑りや沈下の関係を明らかにする。実験では、着陸脚の落下速度や横滑り速度を変化させ、大気中および真空中で脚に働く反力と沈下をセンサで計測する。また、地盤と着陸脚の相互作用を詳細に調べるために、脚の着地に伴う砂の飛散や圧縮に対して、画像処理を利用した解析等についても検討する。
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