東京科学大学(科学大)、宇宙航空研究開発機構(JAXA)、cosmobloomの3者は3月6日、3者による超小型衛星ミッション「超小型ソーラーセイルによる姿勢・軌道統合制御」(PIERIS)が、JAXAの「産学官による輸送・超小型衛星ミッション拡充プログラム」(通称:JAXA-SMASH)の第2回公募において、フィージビリティ・スタディ(ミッション実現性の検討)フェーズに選定され研究を進め、その成果が審査を通過して衛星開発フェーズへの移行が決定したことを受け、超小型ソーラーセイル「PIERIS」の開発がスタートしたことを共同で発表した。

  • ソーラーセイルによる軌道変更のイメージ

    ソーラーセイルによる軌道変更のイメージ(出所:JAXA ISAS Webサイト)

同成果は、科学大 工学院 機械系の中条俊大准教授、科学大 総合研究院 量子航法センターの渡邉奎特任助教、JAXA 宇宙科学研究所(ISAS)の宮崎康行教授、cosmobloomの福永桃子代表取締役、科学大 理学院 物理学系の谷津陽一准教授、科学大 工学院 機械系の中西洋喜准教授、同・工学院 電気電子系の戸村崇助教らの共同研究チームによるもの。詳細は、3月18日に東京で開催される「超小型衛星利用シンポジウム2025」にて発表される予定だ。

ソーラーセイルは、太陽光の「太陽輻射圧」という極めてわずかながら物体を押す力を巨大な帆(セイル)で受けることで、推進や軌道制御を行う宇宙機で、原理的には、推進剤フリーで半永久的に軌道変更(制御)が可能となる。JAXAが2010年に打ち上げ現在も運用中の、惑星間を航行する世界初のソーラーセイル(小型ソーラー電力セイル実証機)として知られる「IKAROS」もその1つだ。

ソーラーセイルが加減速(太陽から離れる/近づく)を切り替えるには、太陽方向に対する姿勢を切り替える(姿勢を制御する)ことで実現する。しかし、それが姿勢運動に影響する外乱トルクも生じさせる。一般的に、深宇宙において外乱トルクにより蓄積する宇宙機の角運動量を打ち消すためには、推進剤を消費してスラスタからガスを噴射する必要がある。ソーラーセイルにもスラスタを装備すれば姿勢制御は安定するものの、それではソーラーセイルの長所が失われてしまう。実際に、IKAROSも太陽輻射圧による外乱トルクの影響を受けたことが確認されており、ソーラーセイルによる本格的な深宇宙探査を実現するためには、この課題の解決が不可欠と考えられている。

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