超小型衛星用の高精度姿勢制御系の設計とシステム解析

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東京大学中須賀研究室で開発中の超小型衛星PRISMの伸展ブームを19年度無重量フライト試験により展開実験し、その伸展のダイナミクスを確認したが、20年度はそれに基づいてPRISMのフライトモデル(FM:実際に軌道上にうちあげるモデル)の開発を実施した。特に、伸展時の振動の減衰状況、伸展後のブームの長さの再現性、伸展時の周囲に与える衝撃力などが、無重量フライト試験により得られた重要な知見であり、それらを適切に伸展ブームFMの設計に反映した。このPRISMは、2009年1月23日、種子島宇宙センターよりH-IIAにより軌道上への打ち上げに成功し、初期運用を経て、ブーム展開を実施、所定の性能を得たことが確認され、設計の妥当性が検証された。また、伸展ブームの長さ等の不確定性を除くためにCMOSをモーターで前後してフォーカシングを行う機構についても、上記の試験結果を元に必要なストローク長などを検討し、設計・製作を実施した。PRISM打ち上げ後の軌道上実験においても、フォーカス機能により30mを上回る解像度の画像が撮れ始めており、設計・製作の妥当性が検証されている。非常に高精度の姿勢安定度が要求される超小型位置天文衛星Nano-JASMINEについては、その姿勢制御にとって重要な要素であるスターセンサーのソフトウエアの研究を行った。具体的には、スターセンサーが捉えた複数の星を使った同定アルゴリズムの開発、スターセンサーの星を追従しながらジャイロのバイアスを推定するためのカルマンフィルターの開発、および、星をスターセンサーの画面内で動かないように制御するフィードバック制御アルゴリズムの検討を実施し、Nano-JASMINE姿勢制御系の開発に反映した。