超小型探査機に向けた可変形状ソーラーセイルの推進剤フリーな軌道・姿勢同時制御

超小型航天器变形太阳帆无推进剂同步轨道及姿态控制

• 批准号: 21K14345
• 负责人: 中条 俊大
• 金额: $ 2.08万
• 依托单位: Tokyo Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K14345/
• 关键词: 超小型探査機; ソーラーセイル; 軌道制御; 姿勢制御; 可変形状機能; 軌道設計; 三体問題; 四体問題

まず，前年度に検討を開始した，一軸ジンバル付きの傘型ソーラーセイルの軌道・姿勢同時制御に関する検討をブラッシュアップした．所望の軌道制御を実現するために適切な姿勢を平衡点（トルクフリーな姿勢）とするジンバル角の解析解を導出し，リアクションホイールを組み合わせた制御則の構築と安定性解析，セイルの変形などのモデル誤差の影響の評価，推進剤フリーなアンローディングの方法の考案と検証を行った．さらに，軌道・姿勢同時制御の制御フローを具体化し，太陽-地球系ラグランジュ点周りの周期軌道におけるあるミッションシナリオの中での制御の成立性をシミュレーションにより確認した．この内容は国際会議にて発表した．また，前年度に引き続き，超小型ソーラーセイル探査機によるミッション設計に資する，太陽-地球系および地球-月系ラグランジュ点周辺の（準）周期軌道に関する解析を行った．特に，地球-月系ラグランジュ点周辺において，ソーラーセイルの積極的な姿勢制御を取り入れることで初めて成立する，月の裏側の観測に適した新たな軌道を見出し，その設計法の考案と特性調査を行った．従来研究では月の裏側近傍に滞在するには非常に大きなソーラーセイルが必要であるとされてきたが，姿勢制御を積極的に行えば小さなソーラーセイルでも軌道が成立することを示した．他にも，学術雑誌に投稿した前年度の研究成果が掲載された．

まず, the previous year's に検検をstarted した, one-axis ジンバル Pay きのumbrella type ソーラーThe セイルの track and posture simultaneously control the に关する検検撒ブラッシュアップした. The desired orbit is controlled and the balance point is the appropriate posture (トルクフリーposing Potential) Analytical solution of とするジンバル angle is derived, リアクションホイールを combination Stability analysis of the structure and stability of the control system, and the influence of the error of the control systemの evaluation 価, promote the examination of the method of 剤フリーなアンローディングの and the practice of 礜证を行った.さらに, orbit and posture simultaneous control のcontrol フローを materialization し, sun-earth system ラグランジュPoint cycle りの cycle Orbital におけるあるミッションシナリオの中でのcontrolのEstablishment をシミュレーションによりconfirmationした.このcontentはInternational conferenceにて発 tableした．また, the previous year's に lead き続き, the ultra-small ソーラーセイル detector machine によるミッション design に子する, too Sun-Earth system およびEarth-lunar system ラグランジュpoint circle 辺の(quasi) periodic orbit に关するanalytic を行った． Special, earth-moon system ラグランジュpoint circle 辺において, ソーラーセイルのpositive posture control をtake り 入れることでThe beginning of the establishment of the new track, the test of the design method, and the investigation of the characteristics of the project were carried out. Come and study the moonlight inside and outside the moon. It is very necessary to study the moon. It is necessary to study the moon.きたが, posture control をactive に行えば小さなソーラーセイルでもtrack がEstablishment することをshow した. He also contributed to the academic journal and published the research results of the previous year.

项目成果

Attitude Orbit Integrated Control of Solar Sail with Single Axis Gimbal Mechanism

单轴万向机构太阳帆姿态轨道综合控制

• 发表时间: 2023
• 作者: Chujo Toshihiro;Watanabe Kei;Takao Yuki
• 通讯作者: Takao Yuki

可変形状機能によるソーラーセイルの軌道・姿勢同時制御とセイル構造システムの設計

利用变形函数同步控制太阳帆轨迹与姿态及帆结构系统设计

• 发表时间: 2021
• 作者: Tanaka Tomoki;Hirano Hirohiko;Ohara Yuki;Nishimoto Misa;Iijima Katsuya;中条 俊大
• 通讯作者: 中条 俊大

Synodic Resonant Halo Orbits of Solar Sails in Restricted Four-Body Problem

受限四体问题中太阳帆的共振晕轨道

• DOI: 10.2514/1.a35324
• 发表时间: 2022
• 期刊: Journal of Spacecraft and Rockets
• 影响因子: 1.6
• 作者: Chujo Toshihiro;Takao Yuki
• 通讯作者: Takao Yuki

平面円制限四体問題におけるソーラーセイルの地球-月系L1/L2周りの周期軌道

太阳帆绕地月系L1/L2的周期轨道在平面圆受限四体问题

• 发表时间: 2021
• 作者: 中条 俊大;高尾 勇輝
• 通讯作者: 高尾 勇輝

ソーラーセイルの姿勢制御に基づいた地球-月系L2周りの小さな準周期軌道

基于太阳帆姿态控制的绕地月系L2小准周期轨道

• 发表时间: 2022
• 作者: Chujo Toshihiro;Watanabe Kei;Takao Yuki;中条 俊大
• 通讯作者: 中条 俊大