微小加速度を考慮した深宇宙探査機の精密軌道決定に関する研究

考虑微加速度的深空探测器精密轨迹确定研究

基本信息

批准号：
09J02269
负责人：
山口智宏
金额：
$ 1.34万
依托单位：
The Graduate University for Advanced Studies
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2009
资助国家：
日本
起止时间：
2009 至 2011
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-09J02269/
关键词：
深宇宙探査機軌道決定ソーラーセイル連続推進微小加速度

项目摘要

本研究では、電気推進やソーラーセイルなどの微小加速度を考慮した精密軌道決定技術を確立することを目的としている。具体的には軌道決定のための詳細な電気推進、ソーラーセイルのモデルを構築することで、軌道決定精度やその信頼性を高める。本年度は、小型ソーラー電力セイル実証機IKAROSの軌道追跡データを用いて微小加速度の1つである太陽輻射圧推定を行い、昨年度までに構築したソーラーセイルモデルを実データを用いて評価した。課題となっていたソーラーセイルの姿勢の不確定性を修正する新たな手法を提案し、シミュレーションとIKAROS軌道追跡データを用いてその有効性を示した。新しい手法では、ソーラーセイルの大きな太陽輻射圧を利用し、その軌道と姿勢のハイブリッド推定を行う。これにより、ソーラーセイルの航法・誘導に必要なセイル受光面の姿勢を求めることができ、軌道決定精度を向上させることができている。また、太陽輻射圧を推定する観点から、深宇宙探査機の航法を行う際の姿勢に関する検討を行い、解析的・数値的手法を用いて最適解を求めた。このシミュレーションでは、IKAROSの運用実績をもとに解析しており、現実的な制約を持った解を得ることができている。この成果は、ソーラーセイルだけでなく、太陽輻射圧を主誤差要因とするすべての深宇宙探査機に有効である。本研究成果は、将来の深宇宙探査に有用な微小加速度推進の高効率な運用を実現するためのものであり、それらの性能を活かすためには必須の技術である。これらの成果を用いることで、より少ない燃料で目的地へだ取り着くことができるようになる。

这项研究旨在建立精确的轨迹测定技术，并考虑到诸如电动推进和太阳帆等小加速度。具体而言，通过构建详细的电推进和太阳帆模型来确定轨道，可以提高轨道确定的准确性和可靠性。今年，我们使用了来自小太阳能航行示范机Ikaros的轨迹跟踪数据来估计太阳辐射压力，这是一个小加速度之一，并评估了使用实际数据构建的太阳能帆模型。我们提出了一种新方法来纠正太阳帆态度的不确定性，这是一个挑战，并使用模拟和Ikaros轨迹跟踪数据证明了其有效性。新方法利用太阳帆的巨大太阳辐射压力来对其轨道和态度进行混合估计。这允许确定帆灯接收表面的姿势，这是导航和指导太阳帆所必需的，并且可以提高轨道确定的准确性。此外，从估计太阳辐射压力的角度来看，研究深空探针导航时的态度，并使用分析和数值方法确定了最佳溶液。基于Ikaros的运营性能分析了此仿真，并可以获得具有逼真约束的解决方案。这项成就不仅对太阳帆也有效，而且对于所有主要误差是由太阳辐射压力引起的所有深空探针。这项研究的结果旨在实现微型促进推进的高效运行，这对于将来的深空探索很有用，并且是利用这些性能的必不可少的技术。使用这些结果，我们可以使用更少的燃料到达目的地。