摂動を利用した天体間の軌道移行に関する研究

利用摄动研究天体间的轨道转变

• 批准号: 11J01838
• 负责人: 田中 啓太
• 金额: $ 0.83万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2011
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2011 至 2012
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-11J01838/
• 关键词: Parking orbits; Transfer trajectories; The libration points; Sun-Earth system; Earth-Moon system; Stable/Unstable manifolds; Solar radiation pressure; Low-continuous thrust; 軌道; 低推力推進; 三体問題; Halo軌道; Manifold

背景.ラグランジュ点(L点)とは,主従2つの天体の引力とそれらが相対運動を行うことによって生じる遠心力が釣り合う点を指す.時間に依らず天体と常に一定の位置関係を保つことができるという特性を持ち,これまで宇宙空間における通信や観測の拠点として注目され活用されてきた.昨今においては,それらが地球の重力圏外に位置する点であることに着目し,深宇宙探査の拠点,即ち宇宙港としての可能性も検討され始めている.目的.地球-月(EM)系及び太陽-地球(SE)系のL1点とL2点に対し,それらの近傍で宇宙機を維持できる軌道,あるいはそれらを起点・終点とする軌道移行法を議論し,宇宙探査の拠点としてのL点利用の得失を論じる.成果(1).太陽光圧を用いた維持軌道の設計.太陽輻射圧を利用したL点近傍周期軌道について,制御則の定式化と数値計算による実証を行った.ここでは2種類の制御方法を立案している.一つは,宇宙機の姿勢を能動的に変化させて太陽輻射圧による加速の大きさと方向を制御する方法,もう一つは姿勢ドリフト運動を利用し受動的に制御する方法て"ある.後者の場合,軌道維持に必要な制御量が0で済むという大きなメリットがある.成果(2).EM L1/L2とSE L2間の軌道移行.EM L1/L2を出発し,SE L2に至る軌道を得た.1-インパルス軌道,2-インパルス軌道など軌道形状を予め仮定し,それぞれについて最適化軌道を求め,必要な制御量,飛行時間,出発ウインドウの大きさの比較検討を行った.加えて,月スイングバイを用いることで制御量を削減できるという仮説について考え,この正当性を数値的に実証した.成果(3).EM L1/L2からの地球重力圏脱出.EM L2を出発し,地球の重力圏外へ脱出する軌道について,どのようにすれば最も効率良く脱出速度を増加させることができるか検討した.結果として,太陽摂動を用いて地球付近を通過するように誘導し近地点で推力加速を与えて地球重力圏を脱出する方法を提案し,EM L2から直接脱出する場合と比べて,大幅な効率の向上を望めることを数値的に示した.

背景：拉格朗日点（L点）是指两个天体的引力和相对运动产生的离心力平衡的点。无论时间如何，都可以与天体保持恒定的位置关系。它一直备受关注，并被用作外层空间通信和观测的基地。最近，人们注意到这些点位于地球引力场之外，并开始考虑将它们用作深空探索基地，即太空港的可能性。 用途：地月（对于EM）系统和日地（SE）系统的L1和L2点，找到一个可以将航天器维持在它们附近的轨道。芮将讨论以这些点为起点和终点的轨道转移方法，并讨论以L点作为空间探索基地的优点和缺点。结果（1）：利用太阳辐射压力设计维持轨道。在L点附近的轨道上，我们制定了控制律并通过数值计算进行了验证。这里，我们测试了两种类型的控制方法。一种方法是主动改变航天器的姿态来控制由于太阳辐射压力而产生的加速度的大小和方向，另一种方法是利用姿态漂移运动来被动控制，后者的一个很大的优点是量。维持轨道所需的控制为 0.结果 (2).EM L1/L2和SE L2之间的轨迹过渡获得了从EM L1/L2开始到达SE L2的轨迹形状，例如1-脉冲轨迹和2-脉冲轨迹，并且针对每个轨迹进行了优化。我们计算了所需的控制量、飞行时间和出发窗口的大小。此外，我们考虑了利用月球绕转可以减少控制量的假设，并通过数值验证了其有效性。证明了这一假设的结果 (3) EM。从L1/L2逃逸地球引力场。我们研究了如何最有效地提高离开EM L2并逃逸出地球引力场的轨迹的逃逸速度。结果，我们发现我们提出了一种方法通过利用扰动引导物体经过地球附近并在近地点提供推力加速度来逃离地球引力场，我们希望与直接逃离 EM L2 相比能够实现效率的显着提高。

项目成果

Design of the Martian Satellites Rendezvous Mission via the Combination of Martian Aerocapture and Solar Perturbation Effect

火星捕获与太阳摄动效应相结合的火星卫星交会任务设计

• 发表时间: 2011
• 作者: Keita Tanaka and Jun"ichiro Kawaguchi;Keita Tanaka
• 通讯作者: Keita Tanaka

TRANSFER AND STABILIZATION IN L2 SMALL HALOS VIA LOW CONTINUOUS THRUST

通过低连续推力在 L2 小光晕中转移和稳定

• 发表时间: 2012
• 作者: Keita Tanaka and Jun"ichiro Kawaguchi

A Design of Small Circular Halo Orbits

小圆晕轨道的设计

• 发表时间: 2012
• 作者: 川西敬仁;高見沢圭佑;藤井孝史;浜田弘一;有田正志;高橋庸夫;小山元道;Keita Tanaka and Jun"ichiro Kawaguchi
• 通讯作者: Keita Tanaka and Jun"ichiro Kawaguchi