2022 Fiscal Year Annual Research Report

人工衛星群の編隊飛行による合成開口望遠鏡のための高精度位置・姿勢制御に関する研究

Research Project

Project/Area Number	21J11890
Research Institution	The University of Tokyo
Principal Investigator	鈴本遼東京大学, 工学系研究科, 特別研究員(DC2)
Project Period (FY)	2021-04-28 – 2023-03-31
Keywords	超高精度フォーメーションフライト / 衛星編隊飛行 / 数値シミュレーション / 地上実験 / 合成開口望遠鏡 / 小型衛星 / 衛星システム設計 / 観測波長級精度
Outline of Annual Research Achievements	本研究では，観測波長以下級精度という超高精度フォーメーションフライト（衛星編隊飛行） (FF) を実現するために，観測波長級 (μm級) 精度の FF の形成と維持の制御則を構築した．そのための中心的なアイデアは，① 超高精度 FF が盛んに研究された 2000 年代初頭と比較して，現在は様々な新しい高精度コンポーネントが出現しており，それを積極的に活用すること，② 新しいコンポーネントを含めた様々なコンポーネントを組み合わせ，その精度 “梯子” をつなげることで，粗い FF 制御から最終的な観測波長以下級精度の FF を達成しようとすること，③ ミッション機器を FF 制御のためのセンサにしてしまうことで絶対距離計の不在を補う発想，つまり，ミッション機器（望遠鏡）を用いて，“質の良い観測画像” が撮影できる衛星位置・姿勢が，結果的に “制御誤差の小さい” 状態である，という，“結果整合的” な制御を提案することである．これまでに実現されている FF 制御よりもはるかに高い精度での FF 制御のフィージビリティを説得力を持って示すためにも，FFSAT (Formation Flying Synthetic Aperture Telescope) という具体的なミッションを想定し，そのシステム設計をもとに制御則を構築した．そして，数値シミュレーションに加えて光学系を伴った実験も行うことで，双方の特徴を補完した妥当性のある制御則の検証を実施した．その結果，観測波長級精度の FF の形成と維持の制御則を構築・検証することができた．つまり，m級，mm級，観測波長級(μm級) ，そして観測波長以下級精度という超高精度 FF のための制御精度 “梯子” が完成することになり，観測波長以下級精度の超高精度 FF の目処がたったと考える．また，本研究では FFSAT という具体的なミッションを想定しているが，本制御則の考え方は FFSAT 以外のミッションにも適用することが可能である．
Research Progress Status	令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
Strategy for Future Research Activity	令和4年度が最終年度であるため、記入しない。