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柔軟エアロシェルと柔軟翼航空機を利用した火星突入&表面探査計画の検討
パラフォイル検討チームコアメンバー 安部隆士、山田和彦( JAXA) 、平木考儒(九工大)、東野伸一郎(九大)
<これまでのまとめ>
システムの成立性を検討→実現にむけたパラフォイル型探査機に関する鍵技術の抽出
1)パラフォイル機の揚抗比の向上→ 密閉型パラフォイルを提案
2)展開型プロペラ推進器の開発→ N型の折りたたみプロペラが候補
3) GPS なしでの位置同定→ 慣性航法と画像による位置速度情報を組み合わせた手法が有力
1)密閉型パラフォイルについて(JAXA,九工大担当)( H22 年度研究費 500 千円) <今後の計画>
翼幅 2m 程度の密閉型パラフォイルの試作を開始 →曳航試験で揚抗比を測定予定(JAXA担当)小型の密閉型パラフォイルを試作. →小型気球実験展開挙動を把握する予定(九工大担当)
2)展開型プロペラ推進器について(九工大担当)( H22 年度研究費 50 千円) N型折り畳みプロペラの試作を開始 →まずは,展開試験を実施する予定 →その結果踏まえて,改良したもので,真空槽や風洞での推力測定を行う.
3)慣性航法と画像よる位置速度情報による位置同定手法(九大担当) ( H22 年度研究費 520 千円) シミュレーションにより,GPSが使えない環境では本手法が有力であることを確認 →地上システムで画像マッチングによる位置速度の同定方法の構築(UAVで取得した画像などを利用) →搭載システムに実装し,UAV等による飛翔実証試験を行う.
曳航試験のイメージ
N 型折り畳みプロペラ
火星探査用パラフォイルに関する試験内容(九工大)
展開
展開実験
実験高度 50 m
展開時間 1~3 s
パラフォイル
展開時動圧
50 Pa(火星展開時と同等)
試験機重量 2 kg
プロペラ直径
1[m]
最大翼弦長 0.26[m]
回転数 4000[rpm]
バルーン
パラフォイル展開
試験機投下
展開式プロペラ プロペラ試作
1/4サイズプロペラ直径 0.25[m]
最大翼弦長 0.065[m]
材料アルミ,ケミカルウッド展開機能の確認
製作
密閉型パラフォイル
位置同定システムの開発経緯(九大)火星探査用のパラフォイルの姿勢制御について
PPG 機の姿勢制御については,安定性が高く大きな問題ではない. ←九大の UA Vによる飛翔実証済(地球上ではあるが)
<技術的課題>GPS を使えない環境での位置同定システムの構築.
*母船や地表にある発信源から電波航法→可視領域が短く不適*慣性航法をベース案として検討を行う. → PPG 機の飛行シミュレーションにより位置同定の精度を検討 加速度情報のみで位置推定は困難. 速度情報や粗い位置情報があれば,位置同定精度が劇的に向上
画像マッチングにより速度や位置情報を取得できないか?
* NASA の火星表面画像* Google Mars* UAV で取得した画像* Google Earth などを利用し,地上システムでマッチング手法の開発を進める.搭載可能なリソースで実現できるかも含めて検討中.また, UAVでの飛翔実証にむけて搭載機器の開発も開始.
位置同定シミュレーション加速度情報のみ
+速度情報
+粗い位置情報
推定正解
ノイズを含んだ Google mars の画像の一部を,元の画像から位置を特定
UAV で取得した画像の位置を Google Earth 画像から特定