2024年度学院等開講科目工学院機械系

宇宙システム工学

開講元: 機械系
担当教員: 中条俊大 / 津田雄一 / 佐藤泰貴 / 小澤悟
授業形態: 講義 (対面型)
メディア利用科目: -
曜日・時限 (講義室): 火5-8 (W3-201(W321))
クラス: -
科目コード: MEC.M331
単位数: 200
開講時期: 2024年度
開講クォーター: 2Q
シラバス更新日: 2025年3月14日
使用言語: 日本語

シラバス

授業の目的（ねらい）、概要

1) 宇宙機の姿勢制御
2) 宇宙機の軌道解析と計画
3) 宇宙機・ロケットの構造動力学
について講述する。

到達目標

以下の内容の修得を目標とする。
1) 宇宙機の姿勢制御: 座標変換、姿勢表現と運動学および動力学、外乱トルク（重力傾斜トルク、太陽輻射圧トルク、電磁力トルクなど）、スピン衛星のニューテーション、重力傾斜安定衛星と制御、スピン衛星の安定化制御、三軸姿勢制御衛星の制御、姿勢変更制御などの各種姿勢制御
2) 宇宙機の軌道解析と計画: 作用圏、パッチド・コニック法、月・惑星間航行軌道、三体問題の基礎
3) 宇宙機・ロケットの構造動力学: ロケット構造体および衛星構造体に作用する荷重と力学および設計で考慮すべきこと、宇宙機に用いられる機構の設計で考慮すべきこと、柔軟展開構造物の力学の基礎

実務経験のある教員等による授業科目等

実務経験と講義内容との関連 (又は実践的教育内容)

本講義は、JAXAでの科学観測衛星や深宇宙探査機等に関する研究開発の実務経験を持つ教育担当教員や非常勤講師がその実務経験を活かし、宇宙工学についての基礎的な教育を行う。

キーワード

姿勢表現と運動学および動力学、外乱トルク、ニューテーション、重力傾斜安定、三軸姿勢制御衛星の制御、姿勢変更制御、作用圏、パッチド・コニック法、月・惑星間航行軌道、三体問題、座標変換、ロケット構造体および衛星構造体、機構設計、柔軟展開構造物

学生が身につける力

専門力
教養力
コミュニケーション力
展開力 (探究力又は設定力)
展開力 (実践力又は解決力)
この科目は、学習目標の1. 【専門力】基盤的な専門力、5. 【展開力】（実践力又は解決力）基本的な問題を解決できる力の修得に対応する。

授業の進め方

宇宙機の姿勢制御、軌道解析と計画、および構造動力学の問題に関して、複数の教員が交互に講義を行う。板書、ppt、ビデオ等を用い、適宜レポートを課す。
注意: 授業計画の順番は講師の都合により入れ替わる。

授業計画・課題

	授業計画	課題
第1回	はじめに、座標変換	座標変換
第2回	姿勢表現と運動学	姿勢表現と運動学
第3回	姿勢の動力学	姿勢の動力学
第4回	姿勢外乱トルクと安定性	姿勢外乱トルクと安定性
第5回	衛星の姿勢制御方式と具体例	衛星の姿勢制御方式と具体例
第6回	スピン飛翔体の姿勢制御	スピン飛翔体の姿勢制御
第7回	太陽光圧擾乱下の宇宙機ダイナミクス	太陽光圧擾乱下の宇宙機ダイナミクス
第8回	作用圏、パッチド・コニック法	作用圏、パッチド・コニック法
第9回	月・惑星間航行	月・惑星間航行
第10回	三体問題とラグランジュ点	三体問題とラグランジュ点
第11回	ロケットと衛星の構造（その1）	ロケットと衛星の構造（その1）
第12回	ロケットと衛星の構造（その2）	ロケットと衛星の構造（その2）
第13回	宇宙機の機構設計	宇宙機の機構設計
第14回	柔軟展開構造物	柔軟展開構造物

準備学修(事前学修・復習)等についての指示

学修効果を上げるため、教科書や配布資料等の該当箇所を参照し、「毎授業」授業内容に関する予習と復習（課題含む）をそれぞれ概ね100分を目安に行うこと。

教科書

講義資料は配布する．

参考書、講義資料等

B. Wie, Space Vehicle Dynamics and Control, American Institute of Aeronautics & Astronautics, 2008.
P.C. Hughes, Spacecraft Attitude Dynamics, John Wiley & Sons, 1986.

成績評価の方法及び基準

レポート課題（40%）および期末試験（60%）で評価する．

履修の条件・注意事項

2024年度は、2023年4月1日以降に入学した学生(23B～)は履修できません。
力学、ベクトル解析、微分を十分に取得していることが要求される。宇宙工学基礎または同等な基礎知識、および制御工学・振動学の基礎的知識を履修していることが望ましい。