Current Topic

現在取り組んでいる主な研究テーマについて紹介します（現在更新中）。超小型ソーラー電力セイルプロジェクトとの関連も大きいので、PROJECTも併せてご覧ください。

超小型ソーラー電力セイルに向けた姿勢・軌道統合制御

ソーラー（電力）セイルの太陽輻射圧による推力の制御には、太陽方向に対するセイル面の角度、つまり宇宙機の姿勢制御が必要になりますが、一般的には太陽輻射圧は外乱トルクとしても作用することが多く、これを打ち消さなければなりません。その手段として本研究では、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。ジンバルの角度に応じて宇宙機全体の質量中心の位置を変化させることができるため、軌道変更のために必要な姿勢における外乱トルクを限りなく小さくすることができます。これにより真の意味で推進剤フリー（に近い）姿勢・軌道制御が可能になります。これを姿勢・軌道統合制御と呼び、超小型ソーラー電力セイルプロジェクトで開発する宇宙機に搭載することを考えています。本研究ではその力学・制御理論の構築、高忠実度な姿勢・軌道統合シミュレータの開発とそれを用いた理論の妥当性検証に加え、超小型ソーラー電力セイル搭載のためのハードウェア・ソフトウェア開発を行っています。

太陽-地球-月系におけるソーラー電力セイルの軌道設計

ソーラー（電力）セイルは比較的近い地球から近い領域でも非常に有用です。特に地球近傍から太陽-地球系ラグランジュ点近傍までの領域、つまり太陽、地球、月の重力が拮抗する領域を太陽-地球-月系と呼びますが、ここでは一般的な宇宙機と比べて推進剤消費を大きく抑えながら目的地（軌道）に到達し、そこに非常に長期間滞在することができます。例えば太陽-地球系L2周りの周回軌道は赤外観測に適しており、また地球-月系L2周りの周回軌道は月の裏側の観測等に適していますが、これらの目的軌道により多くのペイロードを輸送し、より多くの時間観測が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、新たな方法が求められます。本研究ではそのための理論構築と数値シミュレーションによる検証を行い、ソーラー電力セイルの有用性を示すとともに、超小型ソーラー電力セイルの航行技術実証のための候補軌道として提案しています。

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.

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月卒業）
• 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）