月重力解析アルゴリズムの精度と地域性の評価

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本研究費補助金により、月探査機取得画像を用いた探査機軌道決定制度の評価についての研究を行った。画像データ、軌道データは米国の月探査機クレメンタインのマルチスペクトル画像を用い、画像合成(モザイク)には宇宙開発事業団が開発したプログラムを使用した。このプログラムでは、個々の画像のマッチングに際してヘッダーファイルからのずれを自動的に検出し、表示を行う。そこで、合計8つのずれ(画像の四隅それぞれにdx、dyの二つずつ)から3つの軌道誤差(鉛直方向、進行方向、進行方向に垂直方向)と3つの姿勢誤差(ヨー軸まわり、ピッチ軸まわり、ロール軸まわり)を最小自乗計算により推定するアルゴリズムを開発した。合成画像の枚数を、進行方向(連続撮影)と進行方向に垂直方向(異軌道間モザイク)、それぞれに変えながら最適解を模索した。計算結果からはノミナルな推定軌道誤差に比べて一桁以上大きな誤差が計算された。また、追跡データの豊富な月の表側赤道域、追跡データの少ない月の表側高緯度域、重力異常の大きなマスコン、追跡データの少ない月の裏側、地上局からの視線方向が進行方向に垂直な表裏境界域、など様々な地域に対して誤差推定を行ったが、追跡データ量やジオメトリーとの相関は得られなかった。こうした計算結果を考察して、次のように解釈した。今回我々が開発したアルゴリズムには月面の地形効果が考慮されていない。従って、地形の傾斜がこのアルゴリズムではそのまま姿勢誤差となり、ひいては軌道誤差に反映されている。実際に推定されるヨー軸まわり、ピッチ軸まわりの姿勢誤差もノミナルな姿勢誤差量よりはるかにおおきい。一方、ロール軸まわりにはノミナルな誤差とほぼ同程度の推定誤差が得られている。