三体力学系における運用の不確定性に対してロバストな周期軌道設計および軌道制御手法

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今年度は超小型探査機の軌道設計への適用を前提とし、分散に着目した確率最適制御を用いた周期軌道の軌道維持手法の構築と目標とする周期軌道への遷移軌道問題を主として研究を遂行した。前者では実際の運用時に生じ得る軌道投入誤差、軌道制御や軌道決定誤差などの不確定性を確率的事象とみなし、最小燃料消費量でそれらの誤差の広がりを抑える制御手法を提案した。軌道の周期性に合わせた制御を行うことで誤差の分散がある範囲に収まることを理論とシミュレーションの両面から確認を行い、その有効性を示した。この研究成果は33rd International Symposium on Space Technology and Scienceにて発表を行った。後者では目標とする周期軌道への軌道遷移問題を扱い、非線形性が強い月のスイングバイからスタートするという問題設定の下研究を遂行した。打ち上げ条件が大きく変化する場合において、その条件変更を不確定性とし、これらに対するロバスト性向上が取り組んだ課題である。スイングバイ運用時に使用されるB-planeとスイングバイ前後の軌道パラメータの写像を組み合わせることで、時間的制約がある中で低い計算コストで軌道設計が完了される新しいツールの提案を行った。理論面の成果は日本航空宇宙学会主催の宇宙科学技術連合講演会において発表した他、実際に打ち上げられた超小型探査機EQUULEUSの軌道設計、運用においても一部で用いられた。実際の運用においても有効性を示すことができ、現在この成果に関して発表に向けた準備を進めている。