2014 Fiscal Year Annual Research Report
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
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13J05126
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| Research Institution | Waseda University |
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Principal Investigator |
小野崎 香織 早稲田大学, 理工学術院, 特別研究員(DC1)
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2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 軌道設計 / 航空宇宙工学 / 力学系理論 / 制限３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 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は，不変多様体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．これまで，チューブ（不変多様体）を利用して２つの３体問題の繋ぎ合せを行う，結合された３体問題の拡張に取り組んできた（本年度の国際会議にて口頭発表１件）．しかし，結合された３体問題は３体問題の有効領域が考慮されていないので，より現実的なモデルで考えた場合に設計した軌道が定性的に異なってしまう問題点がある．この問題に対して，（１）３体問題の有効領域を考えた上で，結合された３体問題において軌道設計する，（２）現実的なモデルに近い４体問題を３体問題の摂動系とみなすことで４体問題にて軌道設計する，というアプローチをとった．以下に研究成果の詳細を記す．
（１）太陽，地球，月，宇宙機からなる４体問題を考え，２つの３体問題に近似する．４体問題と３体問題の運動方程式を比較することで太陽と月の摂動を求め，摂動が釣り合う条件から３体問題の有効領域を得た．有効領域を考慮した上で２つの３体問題の結合を行い，地球近傍から太陽-地球系のラグランジュ点L2周りに存在するリアプノフ軌道へ向かうDESTINYミッション（ISAS）の新規提案を行った．以上の研究成果として，国内発表を３件行っている．
（２）４体問題を２つの摂動を有する３体問題とみなし，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つの摂動系を結合させることで，４体問題における軌道設計が可能となった．本研究は有効領域を考慮する必要なく４体問題にて軌道設計を行うものであり，新しい軌道設計方法である．上記の研究成果として，国内の研究会にて口頭発表を１件行っている，今後，研究成果をまとめ，論文投稿を行う予定である．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
３体問題の有効領域を考慮した上で，結合された３体問題に基づく軌道設計を行うことを課題として，地球近傍から太陽-地球系のラグランジュ点L2周りに存在するリアプノフ軌道への遷移および捕捉を考えるDESTINYミッション（ISAS）の軌道の新規提案を行った．さらに，４体問題を２つの摂動を有する３体問題とみなして，有効領域を考える必要なく４体問題における軌道設計を行うことに成功した．
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| Strategy for Future Research Activity |
４体問題を２つの摂動を有する３体問題とみなして軌道設計を行う手法は新しいものであるが，燃料消費の最適化を行った低エネルギーの軌道は未だ発見できていない．そこで，従来の軌道に比べてコストが小さい低エネルギーの軌道開発を目標に研究を推進する．
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Research Products
(6 results)
