Study on orbits of spacecraft around asteroids

• Material Type: 規格・テクニカルリポート類
• Title: Study on orbits of spacecraft around asteroids
• Author/Editor: 歌島, 昌由; Utashima, Masayoshi
• Author Heading: Utashima, Masayoshi
• Publication, Distribution, etc.: 宇宙開発事業団
• Publication Date: 1997-12-26
• Publication Date (W3CDTF): 1997
• Alternative Title: 小惑星周りの宇宙機軌道に関する研究
• Periodical title: NASDA English Translation
• Pages: 1-31
• Subject Heading: 小惑星観測宇宙機; 凍結軌道; 太陽放射圧; 扁平度影響; 極軌道; 高分解能観測; 軌道維持; 回転運動; 太陽面天空軌道; 特性化角速度; 観測精度; 規則運動; 軌道予測; asteroids observation spacecraft; frozen orbit; solar radiation pressure; oblateness effect; polar orbit; high resolution observation; orbit maintenance; rotational motion; solar plane sky orbit; characteristic angular velocity; observation accuracy; regular motion; orbit prediction
• Target Audience: 一般
• Note (General): 出版タイプ： NA; 本論文は全球的小惑星高分解能観測の小惑星周り軌道に関する研究の第1段階を示した。サイズ(最大半径)が100km以下で、軌道半径が1.5AU(天文単位)〜3AUである総ての小惑星を本研究の対象とした。小惑星の軌道は円で近似した。小惑星の不規則形状による著しい不安定性を避けるため、宇宙機軌道の高度を小惑星半径の2倍以上に制限した。最初に、太陽放射圧のみを摂動とする場合に実現される凍結軌道の実現可能領域を研究した。2種類の凍結軌道があり、1つは、半径が20〜50kmの小惑星の軌道面内で、もう1つは、半径2〜3kmの小惑星の太陽天空面軌道で実現可能である。軌道面内軌道は高度が高く、高分解能観測には不適当である。高度を低くすると小惑星の扁平効果を大きくし、凍結軌道が破れる。操作によって扁平由来の軌道変化を相殺することにより、凍結軌道を持続できる。小惑星半径の3倍の長半径を有する軌道において1年間を通して軌道を維持するためには、約100m/sが必要である。小惑星の全球的観測に適する極軌道を研究した。極軌道は扁平効果が消失するメリットがある。極軌道は偏心を0にするだけで維持され、1年間の必要な速度増は1m/sである。極軌道は、観測、燃費および運用の観点で優れている。結論として、半径100km以下の小惑星周りの軌道を実現するためのガイドラインを次項に示した。(1)半径が2〜3km以下の小惑星では太陽天空面凍結軌道が第1番目の候補であり、期待分解能は1〜10cmのオーダである。(2)半径が2〜3km以上の小惑星では極軌道が第1番目の候補であり、期待分解能は10cm〜1mのオーダである。半径が2〜3km以下の小惑星の回転は、安定軸周りの規則運動ではないが、これによる太陽天空面凍結軌道への影響は無い。さらに、半径10km以上の小惑星の回転では安定軸周りの規則運動が期待できる。これらの小惑星へは極軌道の選択が適している。; This paper presents the first step of the study on orbits around asteroids, primary purpose of which to observe asteroids globally with high resolution. In this paper, all the asteroids, whose sizes (maximum radii) are below 100 km and whose orbit radii are between 1.5 AU (Astronomical Unit)-3 AU, are the objects for the study. The orbits of asteroids were approximated to be circular. The altitude of the spacecraft's orbit was limited to be greater than 2 times of the radius of the asteroids in order to avoid radius to avoid the significant instability due to the irregular shape of asteroids. At first, the feasible region of the frozen orbit, which can be realized in case that the solar radiation pressure alone is the perturbation, was studied. There exist two kinds of frozen orbits, one is the orbit in the orbital plane of the asteroid and feasible for the asteroid's radius 20-50 km, the other one is the solar plane-of-sky orbit and feasible for the asteroid's radius below 2 or 3 km. The orbit in orbital plane is not adequate for the observation with high resolution because of the large altitude. By lessening the altitude, the effects of the asteroid's oblateness became large, and the frozen orbit is broken. It is possible to maintain the frozen orbit by canceling the orbital change due to the oblateness by maneuvers. About 100 m/s is necessary for orbital maintenance during one year in the orbit with 3 times asteroid's radius. The polar orbit, which is adequate for the global observation of asteroids, was studied. The polar orbit has the merit that the effects of the oblateness disappear. The maintenance of the polar orbit requires only making the eccentricity zero, and the necessary velocity increment for one year maintenance is less than 1 m/s. The polar orbit is superior in the sense of observation, fuel cost, and operations. As a conclusion, the guide line for realizing the orbit around asteroids whose radii are 100 km is as follows. (1) For asteroids whose radii are less than 2 or 3 km, the solar plane-of-sky frozen orbit is the first candidate. The expected resolution is order of 1-10 cm. (2) For asteroids whose radii are larger than 2 or 3 km, the polar orbit is the first candidate. The expected resolution is order of 10 cm-1 m. Though the rotation of the asteroids whose radii are less than 2-3 km might not be regular motion around the stable axis, the solar plane-of-sky frozen orbit is not affected by that. Moreover, the rotation of the asteroids whose radii are larger than 10 km is expected to be the regular motion around the stable axis. Then the selection of the polar orbit for those asteroids is adequate.; 資料番号: AA0001393000; レポート番号: NASDA-ETR-970003; レポート番号: NASDA-TMR-960002
• Data Provider (Database): 国立情報学研究所 : 学術機関リポジトリデータベース（IRDB）（機関リポジトリ）; https://irdb.nii.ac.jp
• Original Data Provider (Database): 宇宙航空研究開発機構 : 宇宙航空研究開発機構リポジトリ