High-accurate relative position and rotation control of multiple satellites considering orbit-attitude coupled dynamics for space interferometry

空间干涉测量中考虑轨道姿态耦合动力学的多卫星高精度相对位置和旋转控制

• 批准号: 22K18856
• 负责人: 稲守 孝哉
• 金额: $ 4.08万
• 依托单位: Nagoya University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-06-30 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K18856/
• 关键词: 軌道力学; 宇宙構造物; 軌道運動; 姿勢運動

近年、コンステレーションやフォーメーションフライトといった複数の衛星によるミッションが検討され、宇宙干渉計など様々なアプリケーションが期待されている。これらの達成には複数の衛星における相対位置と相対姿勢を調整、維持することが重要となる。これまで、相対位置の制御にはスラスタを用いた軌道制御手法が検討されてきた。本研究では複数の衛星を伸展ブームで接続し相対位置や姿勢を変更する手法について検討する。伸展ブームによりミッションに必要な相対位置や相対姿勢の維持を行う。衛星を伸展ブームで接続した場合、軌道上において相対軌道と相対姿勢の運動が連成する。本研究では特に伸展ブームによる並進・回転運動の連成を考慮して、電磁コイルと地磁場からの電磁力により姿勢を制御することで相対位置と姿勢を制御する手法について検討する。今回扱う構成で精度を高めるためには軌道運動による摂動力や宇宙環境による影響から生じる変形、スピン姿勢運動により生じる異なる軸の連成振動といった軌道力学と姿勢力学の両方の観点がより重要となる。そこで、従来、衛星を質点として扱うことで軌道運動と姿勢運動をそれぞれ捉えてきた衛星の運動について、本研究では軌道力学において姿勢運動も考慮できる広がりを持つ連続体として扱えるよう検討する。今年度はHillの方程式で表現される相対軌道運動における伸展ブームの運動の定式化と数値シミュレーションによる、衛星とブームがスピンしている場合の挙動について検討した。

In recent years, the number of satellites in the world has been increasing, and the number of satellites in the world has been increasing. To achieve this goal, the satellite positions are adjusted and maintained. The control of the relative position is discussed in the middle of the discussion. In this study, we discuss the methods of satellite extension, satellite position and satellite attitude adjustment. The stretch is necessary to maintain the relative position and posture. The satellite is extended, connected, and moved relative to each other in orbit. In this study, we consider the connection between the extension and return motion, the electromagnetic force and the geomagnetic field, and the method of controlling the relative position and posture. The accuracy of the composition of the orbit is high. The dynamics of the orbit and the influence of the cosmic environment are important. The vibration of the axis is important. In this study, orbital mechanics and postural motion of satellites are considered. This year, Hill's equations are expressed in terms of relative orbital motion, expansion, and motion.

项目成果

姿勢・軌道の連成振動を考慮した宇宙用伸展ブームの挙動解析

考虑姿态与轨迹耦合振动的空间伸缩臂行为分析

• 发表时间: 2022
• 作者: 坂口友太，稲守孝哉，山口皓平