テザー衛星のダイナミクスと制御ならびに衛星フォーメーションの研究

点击翻译按钮获取中文摘要

テザー衛星は広範囲な工学的応用が可能であることが知られている。本研究では、テザー衛星系の力学的挙動と制御の面から研究を進め、各種応用への知見を得た。平成13年度から開始した本研究は、平成15年7月末を持って修了した。この間、4つに大別されるテーマについて積極的な工学的寄与を行い、その結果は7件の論文として刊行され、さらに1件はレビューの過程にある。テーマは、(1)凧状のテザー衛星の姿勢安定(2)テザー巻取りによる軌道制御(3)スピンする系からのペイロード打ち出しによる軌道変換(4)テザー結合衛星のフォーメーションフライト特に今年度はフォーメーションフライトに関し、最終的なまとめを行った。多数の衛星が一定の幾何学的配置をもつ場合、干渉計や分散ノードを構成することができる。通常の地球周回軌道では、推進剤を使った積極制御を行わない限り、多数の衛星の配置は時間的に変動する。これに対し、テザーで連結した場合にはこれを一定に保つことが可能である。具体的には、直線状に配列した多数の衛星は、鉛直方向にすべてが配置される形状で安定する。一方、テザーで連結した系を全体的に回転させることで、衛星の相対位置を一定にしつつ、回転軸の方向を任意に定めることができる。また、回転を伴う場合には、面的な連結をする場合でも一定の相対関係を保つことができる。ただし、回転させる場合は、場合によってはテザーの張力が保たれず、形状の安定性が損なわれる場合がある。本年度の研究では、各種の配置形態に関し、安定・不安定を検討し、回転方向と回転速度に関し系全体を安定化する方策と、その範囲を明確にした。結論を定性的に述べると、回転が軌道面内で行われる場合は広い安定範囲が存在するのに対し、軌道面外の運動成分がある場合には、回転速度を高くすることが必要であることがわかった。