Research on in-space demonstration of ultra-lightweight deployable Origami array antenna

超轻型可展开折纸阵列天线空间演示研究

• 批准号: 20H00281
• 负责人: 坂本 啓
• 金额: $ 29.62万
• 依托单位: Tokyo Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
• 财政年份: 2020
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2020-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20H00281/
• 关键词: 宇宙構造物; 展開構造; 膜構造; 小型衛星; アレーアンテナ; ビームフォーミング

本研究は平織りの織物上にアンテナ素子を貼付し、折り紙技術を用いて極めてコンパクトに収納できる、これまでになく軽量・高収納率の宇宙用展開アレーアンテナを、電気的位相調整機能を持つアクティブアレーアンテナおよびリフレクトアレーアンテナをそれぞれ用いることで構造への精度要求を下げる、という独自のアプローチにより実現するものである。現状、基礎概念検証レベルにある技術を、本研究期間内で宇宙実証機搭載のレベルにまで引き上げる。これまでの衛星用アレーアンテナでは、アンテナ面の高い面精度要求から剛な支持構造が使用され軽量・小型化が阻害されてきた。本研究では、構造系と電気系の研究者が同一システムを同一拠点で基本原理解明から宇宙実証機への実装までを協業するコンカレントエンジニアリングを通じ、新たな解決を実現する。2021年度は (1)膜面アレーアンテナの構造系設計、(2)非平面に対応するアレーアンテナ電気系設計、(3) 宇宙実証機の開発、の3つに取り組んだ。アレーアンテナの方式としては、(a)アクティブアレーと(b)リフレクトアレーの2つの方式の並行開発を継続している。(1)については、(1a) アクティブアレーを膜面上に搭載した時の放射線対策、熱制御を実現する被覆を開発した。(1b)リフレクトアレーについては2層膜アンテナを試作し、収納・展開・展張を評価した。(2)については、(2a)アクティブアレーにおけるビームフォーミングを用いた非平面度補償方法を確立した、(2b)膜面リフレクトアレーの試作アンテナを電波暗室で評価した。(3)については、(3a) 本研究の膜上アクティブアレーがJAXA革新的衛星技術実証3号機における実証コンポーネントとして宇宙実証される開発を進めた。(3b)リフレクトアレーについては3Uキューブサットでの宇宙実証を目指し地上実験機を開発・評価した。

This study は plain weave り の fabric に ア ン テ ナ element child を TieFu し, folding り paper technology を い て extremely め て コ ン パ ク ト に 収 na で き る, こ れ ま で に な く 軽 quantity, high 収, の universe with a ア レ ー ア ン テ ナ を, electric 気 phase adjustment function を つ ア ク テ ィ ブ ア レ ー ア ン テ ナ お よ び リ フ レ ク ト ア レ ー ア ン テ ナ を そ れ ぞ れ Use い る こ と で tectonic へ の accuracy requirement under を げ る, と い う の alone ア プ ロ ー チ に よ り be presently す る も の で あ る. Current situation, basic concepts: 検 proof レベ レベ にある にある technology を, で space reality verification machine carried during this research period レベ レベ にまで にまで introduction げる げる. こ れ ま で の satellite with ア レ ー ア ン テ ナ で は, ア ン テ ナ surface の い high surface accuracy requirement か ら just な support structure が using さ れ 軽 quantity, miniaturization が resistance against さ れ て き た. This study で は, construct と electric 気 の researchers が same シ ス テ ム を same 拠 point で basic understanding Ming か ら universe be card machine へ の be loaded ま で す を association industry る コ ン カ レ ン ト エ ン ジ ニ ア リ ン グ を じ, new た な solve を be presently す る. 2021 annual は (1) the membrane surface ア レ ー ア ン テ ナ の structure system design, (2) the plane に 応 seaborne す る ア レ ー ア ン テ 気 ナ electricity system design, (3) the universe be card machine の 発, の 3 つ に group take り ん だ. ア レ ー ア ン テ ナ の way と し て は, (a) ア ク テ ィ ブ ア レ ー と (b) リ フ レ ク ト ア レ ー の 2 つ の way の parallel open 発 を 継 続 し て い る. (1) に つ い て は, (1 a) ア ク テ ィ ブ ア レ ー を membrane surface に carry し た ce seaborne の radiation, heat system when the royal を be presently す る coating を open 発 し た. (1 b) リ フ レ ク ト ア レ ー に つ い て は 2 membrane ア ン テ ナ を attempt し, 収 na · a · exhibition を review 価 し た. (2) に つ い て は, (2 a) ア ク テ ィ ブ ア レ ー に お け る ビ ー ム フ ォ ー ミ ン グ を with い た compensation method for the flatness を establish し た, (2 b) film surface リ フ レ ク ト ア レ ー の attempt ア ン テ ナ を waves darkroom で review 価 し た. (3) に つ い て は, this study (3 a) の membrane ア ク テ ィ ブ ア レ ー が JAXA innovative satellite technology to be the no. 3 machine に お け る card be コ ン ポ ー ネ ン ト と し て card of the universe be さ れ る open 発 を into め た. (3 b) リ フ レ ク ト ア レ ー に つ い て は 3 u キ ュ ー ブ サ ッ ト で の card of the universe be を refers し the ground be 験 machine を 発 · review 価 し た.

项目成果

非平面アレーアンテナ平面度補償のための位相調整アルゴリズムの検討

非平面阵列天线平坦度补偿相位调整算法研究

• 发表时间: 2020
• 作者: 加藤雅己;坂本啓;戸村崇;大熊政明
• 通讯作者: 大熊政明

Compact Packaging of Planar Gossamer Space Structures Using Textile Membranes

使用纺织膜的平面游丝空间结构的紧凑封装

• DOI: 10.2322/tastj.19.245
• 发表时间: 2021
• 期刊: TRANSACTIONS OF THE JAPAN SOCIETY FOR AERONAUTICAL AND SPACE SCIENCES, AEROSPACE TECHNOLOGY JAPAN
• 作者: KADONISHI Shogo;SAKAMOTO Hiraku;OKUMA Masaaki
• 通讯作者: OKUMA Masaaki

Phase Adjustment Algorithm for Deformation Compensation of Nonflat Reflectarray Antenna

非平面反射阵列天线形变补偿的相位调整算法

• 发表时间: 2021
• 作者: M. Kato;H. Sakamoto;T. Tomura;M. Okuma
• 通讯作者: M. Okuma

折り紙技術を用いた展開式・非平面膜面アレーアンテナの宇宙実証

利用折纸技术的可展开非平面薄膜阵列天线的空间演示

• 发表时间: 2021
• 作者: 坂本啓;戸村崇;白根篤史;岡田健一
• 通讯作者: 岡田健一

アレーアンテナを搭載した織物展開構造の熱設計

阵列天线织物展开结构热设计

• 发表时间: 2020
• 作者: 嶋田有登;坂本啓;大熊政明
• 通讯作者: 大熊政明