小惑星周りの準周期軌道のダイナミクス

围绕小行星的准周期轨道的动力学

基本信息

  • 批准号:
    15J06932
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 1.79万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    日本
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for JSPS Fellows
  • 财政年份:
    2015
  • 资助国家:
    日本
  • 起止时间:
    2015-04-24 至 2018-03-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

小惑星は重力が微小であるため,小惑星近傍での宇宙機の運動に対して,太陽光圧が相対的に大きな外乱として寄与する.更に,小惑星は一般的にいびつな形状をしているため,重力が不均一に作用する.加えて,このような環境では宇宙機の軌道・姿勢運動が互いに強くカップリングする.これらの外乱源とカップリング効果により,小惑星近傍での宇宙機の軌道・姿勢運動は強く乱される.そこで,本研究ではこのような強環境下でも,安定な軌道・姿勢運動を達成するような運動解を解析している.平成28年度の研究では,小惑星周りの強摂動環境下で,太陽に対する宇宙機軌道・姿勢の幾何関係が一定となるように,太陽同期軌道と太陽追尾姿勢運動を同時に達成する手法を見出した.平成29年度は,この解析を推し進めて,軌道・姿勢カップリングの安定性を定量的に評価する手法を確立した.安定性評価は以下の3つの段階で行った.(I)太陽光圧と歪な重力場の影響を受ける軌道運動をラグランジュの惑星方程式で定式化し,系の固有値を用いて太陽同期軌道の安定性を解析的に評価した.(II)次に,太陽光圧と重力によるトルクの影響を受ける姿勢運動を線形化オイラー方程式で定式化し,太陽追尾姿勢運動が安定となる条件を解析的に導出した.(III)非線形な軌道・姿勢カップリング運動の運動方程式に基づいて,有限時間リアプノフ指数(FTLE)を計算して安定性を評価した.これらの解析的・数値的プロセスより,外乱が強く,軌道・姿勢カップリング効果が大きい小惑星周りの環境下でも,軌道と姿勢の条件を正しく設計すれば安定な運動が実現できることが示された.本手法を用いると,燃料を用いずに,自然に軌道・姿勢運動を長期間安定に保てるため,小惑星探査において宇宙機の軽量化や長寿命化につながる.
Small planet は gravity が tiny で あ る た め, small planet nearly alongside で の universe machine の movement に し seaborne て, sunlight 圧 が phase of seaborne に big き な outside disorderly と し て send す る. More に, small planet は general に い び つ な shape を し て い る た め, gravity が heterogeneity に role す る. Add えて, <s:1> ような, ような, environment で,, space machine <s:1>, orbit, posture, motion が, mutual に, に, strong くカップリ, グする, グする. The effect of the external random source とカップリ とカップリ グ グ is によ される, a small planet is close to the orbit of the で <s:1> space machine <e:1>, and the postural movement is <s:1> strong く random される. そ こ で, this study で は こ の よ う な strong environment で も, settle な orbit, posture movement を reached す る よ う な motion solution を parsing し て い る. Pp.47-53 28 year の research で は, small planet weeks り で の is strong, dynamic environment, the sun に す seaborne る cosmic machine, orbit position, masato is の geometry が certain と な る よ う に, the sun in the same period orbit と rear-ended を posture movement at the same time に reach す る way to を see a し た. 29 annual は, pp.47-53 こ の parsing を push し into め て, orbit, posture カ ッ プ リ ン グ の stability を に of quantitative evaluation of 価 す る gimmick を establish し た. The stability evaluation is 価 価. The following is で 3 で で levels で lines った. (I) the sun 圧 と slanting な gravitational の を by け る orbit を ラ グ ラ ン ジ ュ の planet equation で demean し, inherent numerical を is の with い て period orbits the sun の に evaluation of the stability を analytic 価 し た. に, (II) times the sun's rays 圧 と gravity に よ る ト ル ク の を by け る posture movement を linear change オ イ ラ ー equation で demean し, sun rear-ended が posture movement stability と な る conditions を analytic に export し た. (III) nonlinear な orbit, posture カ ッ プ リ ン グ の motion equation に base づ い て, finite time リ ア プ ノ フ index (FTLE) を computing し て stability を review 価 し た. こ れ ら の parsing, the numerical プ ロ セ ス よ り, outside the strong が く, orbit, posture カ ッ プ リ ン グ unseen fruit が big き い small planet weeks り の environment で も, orbital と posture is の conditions を し く design す れ ば settle な movement が be presently で き る こ と が shown さ れ た. This technique を い る と, fuel を い ず に, natural に を, orbit position, movement between the long-term stability and に bartender て る た め, small planet probe に お い て universe machine の 軽 quantitative や long life change に つ な が る.

项目成果

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专利数量(0)
Stability Analysis of Coupled Orbit-Attitude Dynamics Around Asteroids Using Finite-Time Lyapunov Exponents
使用有限时间 Lyapunov 指数对小行星周围轨道-姿态耦合动力学进行稳定性分析
  • DOI:
    10.2514/1.g003879
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Shota Kikuchi;Yuichi Tsuda;Makoto Yoshikawa;Jun’ichiro Kawaguchi
  • 通讯作者:
    Jun’ichiro Kawaguchi
Orbit-Attitude Coupled Dynamics of Solar Sail Spacecraft around Small Bodies
太阳帆航天器绕小天体轨道姿态耦合动力学
  • DOI:
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Shota Kikuchi;Yuichi Tsuda;Jun’Ichiro Kawaguchi
  • 通讯作者:
    Jun’Ichiro Kawaguchi
小惑星近傍での軌道・姿勢運動のカップリング効果を利用した内力トルクによる安定化
利用小行星附近轨道和姿态运动的耦合效应通过内扭矩进行稳定
  • DOI:
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    菊地 翔太;津田 雄一;川口 淳一郎
  • 通讯作者:
    川口 淳一郎
Purdue University(米国)
普渡大学(美国)
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
Stabilization Strategy of Delta-V Assisted Periodic Orbits around Asteroids Based on an Augmented Monodromy Matrix
基于增广单向矩阵的Delta-V辅助小行星周期轨道稳定策略
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ホールスラスタの周波数特性解析
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  • 发表时间:
    2015
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  • 作者:
    菊地 翔太;津田 雄一;川口 淳一郎;市丸智裕,山本直嗣,伊藤 匠,中島秀紀,竹ヶ原春貴,渡邊裕樹,栗木恭一,大須賀弘行,民田太一郎
  • 通讯作者:
    市丸智裕,山本直嗣,伊藤 匠,中島秀紀,竹ヶ原春貴,渡邊裕樹,栗木恭一,大須賀弘行,民田太一郎
次世代小天体サンプルリターンミッションの工学検討状況
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  • DOI:
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
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  • 通讯作者:
    次世代小天体サンプルリターンWG
Analysis of Autonomous Rendezvous Docking and Sample Transfer Technology for a Space Probe in the Jupiter Trojan Region
木星特洛伊区域空间探测器自主交会对接与样品传输技术分析
  • DOI:
    10.1109/tmtt.2017.2769652
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
  • 影响因子:
    4.3
  • 作者:
    Y. Takao;S. Kawasaki;T. Chujo;S. Kikuchi;Kazuaki Ikemoto;S. Kitao;Hideki Kato;O. Mori;高尾 勇輝;川﨑 繁男;中条 俊大;菊地 翔太;池本 和晃;北尾 啓;加藤 秀樹
  • 通讯作者:
    加藤 秀樹
火星衛星探査計画MMXにおける母船着陸候補地域の検討状況
火星卫星探测工程MMX母船候选着陆区考虑情况
  • DOI:
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    和田 浩二;中村 智樹;宮本 英昭;松本 晃治;平田 成;菊地 紘;逸見良道;菊地 翔太;倉本 圭;諸田 智克;小川 和律;巳谷 真司;岡田 尚基;尾川 順子;池田 人;竹尾 洋介;松本 祐樹;大野 剛;吉川 健人;安光 亮一郎
  • 通讯作者:
    安光 亮一郎

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    $ 1.79万
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    Grant-in-Aid for General Scientific Research (B)
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