2014 Fiscal Year Annual Research Report
天体間飛行の新たな回転座標系における表現とその応用
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13J06557
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
松本 純 東京大学, 工学系研究科, 特別研究員(DC1)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | スパイラル軌道 / 変動回転座標系 / 電気推進 / Shape-Based Strategy |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は, 座標系回転角速度が変化する変動回転座標系を用いて, 電気推進によるスパイラル軌道の設計を行うものである. 本年度は, 以下の3項目について研究を行った．
[1] 最適化手法について：2-インパルスΔVでの円軌道間遷移は，Hohmann遷移が最適であることが知られている．電気推進による低推力軌道は，このHohmann遷移の拡張とみなされる．両者は本質的に同じものであり，変動座標系で表示した形状も近いものとなる．ここから，最適軌道設計のアイデアとして，低推力軌道による最適性劣化分を，軌道の広がりの大きさで表現する，という考え方を採用することとした．なお，変動回転座標系でのHohmann遷移軌道形状は，解析的に表現できないので，軌道形状関数は，Spline補完を用いて生成した．1例として(地球->火星)，Hohmann軌道の広がり具合を0.6倍に圧縮した場合に必要なΔVは7.06 km/sであり，通常の最適化計算で求めた最適ΔVである6.99 km/sに非常に近い値となっている．本手法で，低推力軌道を，Hohmann遷移からの劣化というパラメーターを用いて，簡便に生成できるようになった．
[2] 新たな軌道指定法について：[2]では，視点を変え，軌道を指定する別の手法について検討を行った．本年は，具体的に，探査機が持つ軌道角運動量の履歴を指定するという手法を用いた．
[3] [2]に基づく3次元軌道設計への拡張：これまで，全ての軌道設計は2次元平面でおこなっていたが，[3]ではこれを3次元空間に拡張した．ここでの定式化は，[2]に基づくものである．具体的には，軌道要素の履歴を指定することで，間接的に軌道角運動量の履歴を指定している．本手法では，軌道を表現する関数を指定するだけという簡便な手法で， 3次元多周回低推力軌道を設計することができた．
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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
・最適化手法の1つを構築したため．
・3次元軌道設計の方針を定めることができたため．
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| Strategy for Future Research Activity |
過去2年間で行ってきた軌道設計法・最適化手法をまとめ，
実際のミッションで行う軌道解析に，直接応用できるスキームを構築する．
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Research Products
(1 results)
