ドラッグフリー技術の検討状況 2006.5.11 JAXA 石川 毅彦 光共振型とドラッグフリー 衛星A 衛星B 反ドラッグA ミラーA (フィードバック有り) 反ドラッグB ドラッグA 距離一定 ミラーB (フィードバック無し) 重力(波)A 重力(波)A 重力(波)A重力(波)B 重力(波)A重力(波)B 重力(波)B 便宜上、 重力(波)・ドラッグ:右から 人工的な力:左から 表す 必要となる要素技術 ☆測距 ・浮遊ミラーと衛星間の相対位置 静電容量 or 光学式 ・浮遊ミラー間距離(FP干渉計から?) ☆アクチュエータ 1)非接触浮遊ミラー移動機構 ー 初期の浮遊ミラー位置の設定 ー 浮遊ミラー間距離の調整 2)スラスター ドラッグフリーのため微小な推力を発生させるスラスター 非接触浮遊ミラー移動機構 • 使用する力 ×磁力 衛星が持つ磁気モーメント、惑星間の磁気、などによる雑音 が懸念される。 クーロン力 100kgの浮遊ミラーの位置制御に十分か? 非接触浮遊ミラー移動機構 150mm -10KV 1cm 電極(6) 浮遊ミラー 10mg 浮遊ミラー 金属コート 地上でのクーロン力による 位置制御(浮遊) 検討の前提 • 衛星(1台)重量 ・・・1000kg • 浮遊ミラー重量 ・・・100kg(φ1m) (石英(2.6g/cm3)とすると厚さ約130mm) • 衛星にかかる推力・・・約40μN (歌島氏提案の軌道による) → 浮遊ミラー移動に必要な力 約4μN 地上での浮遊位置制御との比較 地上 浮遊物質量(m) 加速度(a) 電極間距離(L) 10(mg) 9.8(m/s2) 1(cm) 浮遊物の電荷(Q) 10-10(C) 制御電圧(V) 104(V) QV ma L DECIGO 100(kg) 107倍 4×10-8(m/s2) 10-9倍 15(cm) 10倍 QVを地上の1/10 にできる。 クーロン力で制御可能の見通し 帯電量の制限の有無? ドラッグフリー今後の検討課題 • 測距機能 調査/トレードオフ • ドラッグフリースラスタ(μNスラスタ) 調査 JAXAでの大気球を利用したドラッグフリー実験 5/27 #1実験実施予定 特定領域(申請中)の課題 1.目的 FP-DECIGOに必要なドラッグフリー/ミラーの フィードバック制御について基礎的な技術開発を 行う。 2.研究項目 – ドラッグフリー用センサー・アクチュエータの開発 – 地上シミュレータによる動作のデモ 特定領域研究(提案内容) • ドラッグフリー用センサー・アクチュエータの開発 ※試作、単体機能試験 ★測距センサー ☆ミラー非接触位置制御アクチュエータ ☆スラスター ※成果をDECIGOーPF及び川村先生の地上シミュレーターへ供給(FY22) • 地上シミュレータによる動作のデモ ☆ドラッグフリー/初期位置決め(ロックアクイジション)/proof Mass間距 離及びアライメント調整 ・1D/2Dシステム(地上研究) 地上シミュレータ Proof Mass位置決め/アライメント (磁場/静電場) 位置検出(干渉計or静電容量式変位計) Proof Mass Proof Mass Electrodes(4) Thruster Electrodes(4) Thruster Thruster Base Thruster 空気浮上orベアリング
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