小惑星の遷移メカニズム解明とその応用による新たな深宇宙探査軌道の設計

阐明小行星转变机制并通过其应用设计新的深空探测轨道

基本信息

批准号：
15J07090
负责人：
大島健太
金额：
$ 1.6万
依托单位：
Waseda University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2015
资助国家：
日本
起止时间：
2015-04-24 至 2018-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本年度は，様々な小惑星が捕捉されており，また複数の宇宙ミッションにおいて利用が検討されている，quasi-satellite orbit(QSO)の様々な種類(ファミリー)を明らかにし，得られたQSOの工学的応用を提案した．特に，地球-月系および火星-フォボス系の円制限三体問題において，2D不安定周期QSOを分岐解析することで新たに分岐解として3D不安定周期QSOの様々なファミリーを明らかにした．得られたQSOの一つ目の応用として，3D不安定周期QSOに付随する不変多様体の相空間構造の近傍に，長期安定な3D準周期QSOが存在することを示した．すなわち，3D不安定周期QSOの不変多様体を目印に，長期安定な3D準周期QSOを効率的に探索できることを示した．長期安定な3D準周期QSOは，月やフォボス等の天体の高緯度領域の長期間の観測や探査に有用と考えられる．得られたQSOの二つ目の応用として，不安定性の弱い3D不安定周期QSOの不安定多様体によるフォボスへの着陸を提案し，その初期解析を行うことでミッションへの有用性を示唆した．従来提案されていたラグランジュ点周りの不安定性の強い周期軌道から生じる不安定多様体を用いるフォボス着陸軌道と比較して，着陸前の軌道保持が容易となる利点が考えられる．得られたQSOの三つ目の応用として，太陽の摂動を含めた空間円制限四体問題において，地球低軌道から太陽重力の摂動や月フライバイを利用して月周りの長期安定な3D準周期QSOに，1m/s以下の小さい投入マヌーバによって遷移する軌道の設計手法を提案した．投入マヌーバはミッション成功に関わるクリティカルなイベントであるため，小さい投入マヌーバによって長期安定な軌道に遷移可能な提案軌道は，燃料消費量のみならずロバスト性の観点からも有利であると考えられる．

今年，我们将阐明已捕获各种小行星并正在考虑用于多个太空任务的各种类型（系列）的准卫星轨道（QSO）。特别是在地月系统和火星火卫一系统的循环受限三体问题中，我们通过2D不稳定周期QSO的分岔分析，阐明了各种3D不稳定周期QSO作为新的分岔解。作为所获得的 QSO 的首次应用，我们证明了长期稳定的 3D 准周期 QSO 存在于伴随 3D 不稳定周期 QSO 的不变流形的相空间结构附近。换句话说，我们表明，使用 3D 不稳定周期性 QSO 的不变流形作为界标，可以有效地搜索长期稳定的 3D 准周期 QSO。长期稳定的3D准周期QSO被认为有助于对月球和火卫一等高纬度天体区域进行长期观测和探索。作为所获得的 QSO 的第二个应用，我们建议使用具有弱不稳定性的 3D 不稳定周期性 QSO 的不稳定流形登陆火卫一，并进行了初步分析以表明其对任务的有用性。与之前提出的火卫一着陆轨道相比，该轨道使用围绕拉格朗日点的高度不稳定周期轨道产生的不稳定流形，其优点是在着陆前更容易维持轨道。作为所获得的 QSO 的第三个应用，在包括太阳扰动的空间圈有限四体问题中，我们利用太阳引力和近地轨道飞越月球的扰动来解决围绕太阳扰动的长期稳定 3D 准周期问题。我们提出了一种设计 QSO 轨迹的方法，该方法通过小于 1 m/s 的小输入机动进行过渡。由于喷射机动是与任务成功相关的关键事件，因此所提出的轨道允许通过小喷射机动过渡到长期稳定轨道，被认为不仅在燃料消耗方面而且在鲁棒性。

项目成果

期刊论文数量（0）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

空間円制限三体問題におけるQuasi-Satellite Orbit

空间圆内准卫星轨道受限三体问题

DOI：
发表时间：
2017
期刊：
影响因子：
0
作者：
Kenta Oshima;Francesco Topputo;Tomohiro Yanao;山下晃平;大島健太，柳尾朋洋
通讯作者：
大島健太，柳尾朋洋

Jumping mechanisms of Trojan asteroids in the planar restricted three- and four-body problems

平面受限三体和四体问题中特洛伊小行星的跳跃机制

DOI：
10.1007/s10569-015-9609-4
发表时间：
2015
期刊：
Celestial Mechanics and Dynamical Astronomy
影响因子：
1.6
作者：
汪正元;中村正明;桂法称;Kenta Oshima and Tomohiro Yanao
通讯作者：
Kenta Oshima and Tomohiro Yanao

Global search for low-thrust transfers to the Moon in the planar circular restricted three-body problem

DOI：
10.1007/s10569-016-9748-2
发表时间：
2017-02
期刊：
Celestial Mechanics and Dynamical Astronomy
影响因子：
1.6
作者：
K. Oshima;S. Campagnola;Tomohiro Yanao
通讯作者：
K. Oshima;S. Campagnola;Tomohiro Yanao

EQUULEUS Mission Analysis: Design of the Transfer Phase

DOI：
发表时间：
2016
期刊：
影响因子：
0
作者：
K. Oshima;S. Campagnola;C. Yam;Yuki Kayama;Y. Kawakatsu;N. Ozaki;Q. Verspieren;K. Kakihara;K. Oguri;R. Funase
通讯作者：
K. Oshima;S. Campagnola;C. Yam;Yuki Kayama;Y. Kawakatsu;N. Ozaki;Q. Verspieren;K. Kakihara;K. Oguri;R. Funase

Quasi-Satellite Orbitの分岐解析とCo-Orbital Orbit間の遷移現象

准卫星轨道分岔分析及共轨过渡现象