Current Topic

現在取り組んでいる主な研究テーマを紹介します（更新中）。超小型ソーラーセイルプロジェクトとの関連も大きいため、PROJECTも併せてご覧ください。

超小型ソーラーセイルに向けた姿勢・軌道統合制御

ソーラーセイルの太陽輻射圧による推力を制御するには、太陽方向に対するセイル面の角度、すなわち宇宙機の姿勢制御が必要です。一般に太陽輻射圧は外乱トルクとしても作用するため、これを抑制する手段が求められます。本研究ではその一つとして、セイル展開部にジンバルを有するシステムを提案しています。ジンバル角度に応じて宇宙機全体の質量中心位置を変化させ、軌道変更に必要な姿勢における外乱トルクを極力小さくします。これにより、推進剤フリー（に近い）姿勢・軌道制御が可能となります。本研究では力学・制御理論の構築、高忠実度姿勢・軌道統合シミュレータの開発、およびそれを用いた理論検証を行っています。

超小型ソーラーセイル「PIERIS」の研究開発

準備中。

太陽-地球-月系におけるソーラーセイルの軌道設計

ソーラーセイルは惑星間だけでなく、比較的地球に近い領域でも有用です。地球近傍から太陽-地球系ラグランジュ点近傍まで、すなわち太陽・地球・月の重力が拮抗する領域（太陽-地球-月系）では、一般的な宇宙機と比べて推進剤消費を抑えつつ目的軌道に到達し、長期間滞在できます。例えば、太陽-地球系L2周りの軌道は赤外観測、地球-月系L2周りの軌道は月裏側観測等に適しており、より多くのペイロードを輸送し長時間観測できることが期待されます。一方、軌道設計は四体問題の中で微小な太陽輻射圧を効果的に利用する複雑な問題であり、新たな手法が求められます。本研究では理論構築と数値シミュレーションを通じてソーラーセイルの有用性を示し、超小型ソーラーセイル航行技術実証ミッションの検討に応用しています。

Grant

ここには代表的な研究費のみ記載しています。それ以外のものについてはresearchmapをご覧ください。

科研費

• 若手研究, 超小型探査機に向けた可変形状ソーラーセイルの推進剤フリーな軌道・姿勢同時制御, 2021年度-2023年度.
• 若手研究, 高機能小天体探査システムのための粉体-高速噴射ガス連成挙動の解明, 2019年度-2020年度.

共同研究

• 産学官による輸送・超小型衛星ミッション拡充プログラム, 超小型ソーラーセイルによる姿勢・軌道統合制御, 2023年度-2026年度.
• 宇宙工学委員会戦略的研究開発費（工学）, 深宇宙航行ミッションの実現に向けた超小型ソーラーセイルの開発研究, 2025年度.
• 宇宙工学委員会戦略的研究開発費（工学）, 超小型ソーラー電力セイルの開発研究, 2022年度-2024年度.

Thesis Topic

過去の卒業研究のテーマを紹介します。

修士

• 2024年度
• ソーラーセイルを用いたセーフモードイベントにロバストな軌道設計（荒井 湧介）
• ハイブリッドソーラー電力セイルによる月遷移軌道から月低軌道への軌道設計（大上 耕平）
• 2024年度（9月修了）
• 一軸ジンバルを有するソーラーセイルの角運動量管理に関する研究（中嶋 哲大）
• 2023年度
• 可変形状機能を有するソーラーセイルの角運動量制御に関する研究（木下 幹大）
• 小惑星近傍におけるソーラーセイルの軌道制御に関する考察（安田 萌恵）

学士

• 2024年度
• 月スイングバイとソーラーセイルを利用した惑星間脱出軌道設計（座間味 栄馬）
• 2023年度
• 地球低軌道における超小型ソーラーセイルの姿勢制御の実現性検討（川口 雄生）
• 地球周回太陽同期軌道におけるソーラーセイルのOn-Offスイッチング制御による軌道高度上昇に関する考察（白石 響）
• 2022年度
• 超小型ソーラー電力セイルの角運動量管理を考慮した惑星間軌道設計と性能評価に関する考察（荒井 湧介）
• 一軸ジンバルを有するソーラー電力セイルのトルクフリー姿勢における推進効率の調査（上野 晟太郎）
• 2021年度
• ハロー軌道間の低エネルギー遷移軌道設計と特性調査（安田 萌恵）