ΔV による絶対軌道の可観測化と自律的深宇宙軌道決定に関する応用

摘要

超小型人工衛星の技術発展に伴い、近年数多くの超小型深宇宙探査ミッションや超小型人工衛星のコンステレーションが提案されている。将来的には超小型深宇宙探査機による低コストで高頻度な深宇宙探査が行われると考えられる。深宇宙探査にとって軌道決定は必要不可欠な技術であるが、現在用いられている軌道決定の技術はDeep Space Network などの深宇宙用地上局に大きく依存している。深宇宙用地上局は数が限られており、また、高コストであるので、地上局ベースの軌道決定は低コストで高頻度な深宇宙ミッションを行うことの大きな足かせとなる。これらの問題を解決するのが自律軌道決定であり、将来の深宇宙探査において非常に重要な技術となる。深宇宙での自律軌道決定の観測量として様々なものが提案されている。それらの内の一つは光学航法であり、光学観測によって宇宙機から天体までの方向情報を得ることで軌道決定を行う手法である。光学航法については多くの実証や研究がなされており、小惑星へのフライバイやランデブードッキング時の相対軌道決定などに応用されている。3) 7) 一方で、HillとBorn(2007)はLiAISON Navigation という複数の宇宙機間の相対レンジやレンジレートのみを用いて絶対軌道を自律的に決定する手法を提案している。2)LiAISON Navigation では宇宙機の運動が第三天体の強い影響を受ける場合に、重力場に非対称性が生まれるため可観測になることが示されている。しかし、二体問題で運動を行う場合は重力場が対称であるため、軌道の大きさや形、軌道の相対的な角度については可観測だが、軌道の絶対的な方向は不可観測になり用いることができない。