船瀬 龍

Earth observation satellites can improve the flexibility of observation sites by having “maneuverability,” and low-thrust obtained by ion thruster will be a promising method for orbital change for micro-satellites. Designing low-thrust trajectories for these satellites is a multi-revolution and multi-objective (time/fuel-optimal) optimization problem, which usually requires high computational cost to solve numerically. This paper derives an analytical and approximate optimal orbit change strategy between two circular orbits with the same semi-major axis and different local time of ascending node, and proposes a graph-based method to optimize the multi-objective criteria. The optimal control problem results in a problem to search a switching point on the proposed graph, and mission designers can design an approximate switching point on this graph, by using two heuristic and reasonable assumptions that 1) the optimal thrust direction should be tangential to orbit and 2) the optimal thrust magnitude should be bang-bang control with an intermediate coast. Finally, numerical simulation with feedback control algorithm taking thrust margin demonstrates that the proposed method can be applicable in the presence of deterministic and stochastic fluctuation of aerodynamic disturbances.

We propose thrust vector management by correctly positioning the thruster on a spacecraft by thrust vector measurement to decrease unwanted torque of thrust vector misalignment. A ground test was performed to measure 2-dimensional ion current distribution of 10W-class miniature ion thruster by electrostatic probe. The thrust vector measurement test showed that the thrust vector inclining angle was 1.4^º from the geometrically symmetric axis of the thruster. The thruster was positioned on the first interplanetary micro-spacecraft: PROCYON after redesigning thruster bracket. Thrust vector estimation in the initial on-orbit operation of 6.5 hours showed that thrust vector passes through within 5mm of the PROCYON's center of gravity.

エンセラダスの南極付近から噴出するプリュームの発見は,氷衛星の内部海の海水や海中の揮発性成分や固体成分の直接サンプリングの可能性を示した大きなブレイクスルーであるといえる.これまでカッシーニ探査によって,プリューム物質は岩石成分と相互作用する液体の内部海に由来していることが明らかになったが,サンプリング時の相対速度が大きいこと,質量分析装置の分解能が低いことなどの問題があり,内部海の化学組成や温度条件,海の存続時間など,生命存在の可能性を制約できる情報は乏しい.本論文では,エンセラダス・プリューム物質の高精度その場質量分析とサンプルリターンによる詳細な物質分析を行うことで,内部海の化学組成の解明,初期太陽系物質進化の制約,そして生命存在可能性を探ることを目的とする探査計画を提案する.本提案は,"宇宙に生命は存在するのか"という根源的な問いに対して,理・工学の様々な分野での次世代を担う若手研究者が惑星探査に参入し結集する点が画期的であり,我が国の科学・技術界全体に対しても極めて大きな波及効果をもつ.

原始太陽系円盤を構成していた初期物質を探るためには,惑星形成時の熱変成の影響を免れた小惑星・彗星・惑星間塵といった小天体の研究が不可欠である.なかでも木星のラグランジュ点付近に存在するトロヤ群小惑星は,小惑星と彗星の間をつなぐ天体であり,原始太陽系円盤の物質分布や微惑星の成長・移動プロセスを調べる上で重要なターゲットである.本稿では,日本が世界に先駆けて実証したソーラー電力セイル技術を用いたトロヤ群小惑星探査ミッションを提案する.この探査は(1)トロヤ群小惑星の詳細な物質組成や熱史・衝突史を調べることで,その起源と進化を明らかにする, (2)惑星間塵の空間分布を測定することで,彗星・小惑星からの生成率や軌道進化に関する理解を深め,その結果を他の惑星系に応用する, (3)惑星間塵の影響の少ない小惑星帯以遠からの宇宙赤外線背景放射観測によって,宇宙初期に形成された第一世代の星を調べる,という科学目標をあわせ持つ,惑星科学・天文学・宇宙工学の融合ミッションである.

Small satellites, especially pico or nano-class satellites, which can be developed in a very short period and at very low cost, are considered to provide good opportunities for technology demonstration in a space environment. Based on the success of the first pico-satellite XI-IV, which was intended to establish the basic technologies required for this class of satellites, Intelligent Space Systems Laboratory (ISSL) at the University of Tokyo developed its second pico-satellite XI-V with the mission to demonstrate new space technologies such as the verification of copper indium gallium di-selenide (CIGS) thin-film solar cells in space. The pico-satellite bus verified by XI-IV was used for this mission, so that the satellite was completed within as short a development period as one year. XI-V was launched on October 2005 and has been successfully conducting its missions. In this paper, following the introduction of the pico-satellite bus system and its demonstrated results on XI-IV, the details of the missions and on-orbit experimental results of XI-V are described.

2003年6月30日,東京大学中須賀研究室が開発した超小型衛星CubeSat-XI(1kg,10cm立方)がロシア連邦プレセツクより高度820kmの太陽同期軌道に打ち上げられた.その後,当初の予想を超え1年以上の長期にわたり順調に動作し,バス機器の軌道上実証,画像取得・ダウンリンクなどの実験を行って大きな成果を収めた.この衛星は学生の手作りにより開発された衛星で,その第一の目的は宇宙工学教育であるが,民生品をベースに低コスト・短期に衛星を提供することによる新しい宇宙開発を試行することをその先の目的としている.本論文では,CubeSat-XIの概要と軌道上実証の成果を述べ,その開発経験や成果を踏まえ,宇宙開発の低コスト化・短期開発化を目指した小型・超小型衛星開発のあり方を論じる.