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超小型人工衛星の設計開発 軽量化による歪み抑制と強度維持の両立が解決課題

PROITERES稼働イメージ図 大阪工業大学 宇宙推進工学研究室の皆さん

PROITERES組立内部
[写真左:PROITERES稼働イメージ図] [写真右上:大阪工業大学 宇宙推進工学研究室の皆さん] [写真右下:PROITERES組立内部]


2010年より、大阪工業大学と産学連携で超小型人工衛星の設計・開発に取り組んでいます。
その一つの形が、人工衛星"PROITERES"です。2012年9月にインド宇宙研究機関(ISRO)の相乗り衛星として打ち上げに成功しました。

人工衛星は打ち上げることが最終目的ではなく、通信、地球・宇宙観測、探査、実験等、衛星からのデータを高度利用することが目的です。
では、いくつも打ち上げられるのかというと、費用面において厳しい制約があります。人工衛星の打ち上げ費用はその重量に応じて決定するため、大型になればなるほど打ち上げ費用が莫大なものになります。
そこで、コストダウンが重要な課題となってきます。その技術的解決方法が"軽量化"です。

PROITERESプロジェクトは、大型人工衛星を用いるほど鮮明な情報を必要としない観測対象において、小型人工衛星を多く打ち上げ、多面的に情報収集をする目的で旗揚げされました。

また、このPROITERESは、世界初動力エンジン搭載小型人工衛星であります。
詳しくは、大阪工業大学のホームページ≫人工衛星プロジェクト PROITERES へどうぞ。

山本金属は、骨組みや枠、伸展アーム、エンジン内部の制御機器ケース、ロケットへの固定台座、側面の太陽光パネル台座(CFRP)等を製作しました。
軽量化への追求
人工衛星は、打ち上げ費用の制約で"軽量化"によるコストダウンが非常に重要です。"軽量化"するためには、出来るだけ材料を薄く・細くする必要があります。しかし、そこには2つの課題があります。"強度維持"と"加工歪み抑制"です。

強度維持
ただ軽量化するだけでは、打ち上げ時の衝撃や宇宙空間での圧力に耐え得る構体は出来ません。
そこで、設計シミュレーション技術を高度化し、どのような加工を施せば軽量化しつつ強度を維持出来るのかを研究することで、この2つを両立させることに成功しました。

加工歪み抑制
軽量化する際に、必ず課題となるのが加工歪みです。その歪みによる僅かな隙間が、人工衛星にとって致命的となるのは火を見るより明らかです。何故歪むのか、現象を把握した上で問題を論理的に考えることによりこの課題を解決しました。
応力による歪み抑制のために素材から見直し、さらに、応力を中和しつつ加工する工法を開発しました。
サティシュ・ダワン宇宙センターより打ち上げ写真
サティシュ・ダワン
宇宙センター
[インド宇宙研究機関
(ISRO)提供]
 本プロジェクトの詳細は、大阪工業大学のホームページをご覧ください。

 ≫人工衛星プロジェクト PROITERES


大阪工業大学では、本プロジェクトである"電気推進ロケットエンジン搭載小型スペースシッププロジェクト"を手段とし、広範な工学技術の開発・実践を通じて、高度な研究・教育活動を目指されています。

以下、PROITERES開発に携わった諸研究室および担当教授を紹介いたします。


姿勢制御機器設計担当・エンジン設計担当・全体統括担当
   宇宙推進工学研究室 田原 弘一 教授

構造設計担当
   材料実験力学研究室 西川 出 教授
   機能材料工学研究室 上辻 靖智 准教授

熱設計担当
   材料設計工学研究室 上田 整 教授

通信・運用担当
   知的ネットワーク研究室 熊本 和夫 准教授

ソフト・ハードウェア設計担当
   知能ロボット研究室 小林 裕之 准教授
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