2025/07/24 更新

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サカモト　ヒラク
坂本　啓
SAKAMOTO HIRAKU
所属
工学院 教授
職名
教授
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News & Topics

研究分野

  • フロンティア（航空・船舶） / 航空宇宙工学

論文

  • Thermal Evaluation of Flexible Graphite-Based Deployable Structures for Phased Array Antennas

    Delburg P. Mitchao, Hayashi Hiroki, Narukiyo Yasuto, Atsushi Shirane, Hiraku Sakamoto, Yasushi Nishikawa

    AIAA SCITECH 2025 Forum   2025年1月

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    記述言語：英語   掲載種別：研究論文（国際会議プロシーディングス）   出版者・発行元：American Institute of Aeronautics and Astronautics  

    DOI： 10.2514/6.2025-0620

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  • Thermal and Mechanical Design of Thin-Film Solar Arrays on Textile Origami Deployable Structures

    So Yeon Suk, Atsuki Ochi, So Tanaka, Delburg P. Mitchao, Mitsuhiko Yasuhara, Takashi Tomura, Hiraku Sakamoto, Osamu Mori, Hiroyuki Toyota, Yu Miyazawa, Shusaku Kanaya, Masanori Matsushita, Tamotsu Horiuchi, Ryota Takabe, Yuko Hisada, Rie Tokuda, Kenta Noguchi

    AIAA SCITECH 2025 Forum   2025年1月

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    記述言語：英語   掲載種別：研究論文（国際会議プロシーディングス）   出版者・発行元：American Institute of Aeronautics and Astronautics  

    DOI： 10.2514/6.2025-2659

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  • ハンズオンを用いたシステムズエンジニアリング教育の提案と実践

    山崎政彦, 坂本啓, 嶋津恵子

    日本工学教育協会論文   22 - 29   2024年12月

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    記述言語：日本語   掲載種別：研究論文（研究会，シンポジウム資料等）  

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  • 宇宙展開式の二層膜アレーアンテナ構造の試作と評価

    安原光彦, 越智淳伎, 黒川晴希, 鈴木皓大, Suk So Yeon, 戸村崇, 坂本啓

    第68回宇宙科学技術連合講演会   ( 1O10 )   2024年11月

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    担当区分：最終著者   記述言語：日本語   掲載種別：研究論文（研究会，シンポジウム資料等）  

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  • 発電・アンテナ機能を有する軽量膜展開構造物HELIOS-Rの開発と運用準備状況

    松下将典, 中川雄登, 大木春仁, 鶴谷柊朔, 高尾勇輝, 杉原アフマッド清志, 森治, 楠本哲也, 渡邊秋人, 堀利行, 伊藤裕明, 佐藤泰貴, 宮崎康行, 奥泉信克, 大月幸穂, 中川果帆, 米田大晟, 芝田朋世, 鳥阪綾子, 粂颯太, 越智淳伎, 坂本啓, 白根篤史, 岡田健一, 仙場淳彦, 青野郁也, 天川海音, 石戸大智, 清水隆貴, 河原寛奈

    第68回宇宙科学技術連合講演会   ( 1L18 )   2024年11月

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    記述言語：日本語   掲載種別：研究論文（研究会，シンポジウム資料等）  

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  • 「宇宙テキスタイル展開構造材料の原子状酸素耐性に関する研究

    田中創, 坂本啓, 赤坂大樹, 杉原アフマッド清志, 森治, 松下将典, 渡邊秋人

    第68回宇宙科学技術連合講演会   ( 4N05 )   2024年11月

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    記述言語：日本語   掲載種別：研究論文（研究会，シンポジウム資料等）  

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  • 重力傾斜安定キューブサットへの残留磁気の影響評価と対策

    豊田晃大, 粂颯太, 木谷洸一, 越智淳伎, 濟藤颯真, 安原光彦, Suk So Yeon, 坂本啓

    第68回宇宙科学技術連合講演会   ( 3N12 )   2024年11月

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    担当区分：最終著者   記述言語：日本語   掲載種別：研究論文（研究会，シンポジウム資料等）  

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  • 膜面展開アレーアンテナの軌道上でのカメラ画像からの形状推定

    木谷洸一, 坂本啓

    第68回宇宙科学技術連合講演会   ( 3N17 )   2024年11月

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    担当区分：最終著者   記述言語：日本語   掲載種別：研究論文（研究会，シンポジウム資料等）  

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  • 擾乱トルクの影響低減を目指した片翼ソーラーセイルの姿勢運動解析

    粂颯太, 坂本啓, 高尾勇輝

    第68回宇宙科学技術連合講演会   ( 4I09 )   2024年11月

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    記述言語：日本語   掲載種別：研究論文（研究会，シンポジウム資料等）  

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  • 「UNISECアカデミー」を通じた超小型衛星技術の集約と展開

    坂本啓, 北澤幸人, 川島レイ, 田中里美, 趙孟佑, 桒原聡文, 山﨑政彦, 佐原宏典

    第68回宇宙科学技術連合講演会   ( 4L03 )   2024年11月

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    担当区分：筆頭著者   記述言語：日本語   掲載種別：研究論文（研究会，シンポジウム資料等）  

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  • 折り紙構造による展開リフレクトアレーアンテナ実証機OrigamiSat-2の開発進捗

    濟藤颯真, 坂本啓, 戸村崇, 白根篤史, 岡田健一, 中山弦, 黒川晴希, 越智淳伎, 木谷洸一, 豊田晃大, Suk So Yeon, 安原光彦, 鈴木皓大, 前田陸, 粂颯太, 櫻井亮輔, 青見紘起, 岸本皐汰, 白木嵩, 船引廉人, 駒場啄舞, 田中創, 菊池洸成, 張博与, 指村智彦, 森谷元喜, Mitchao P. Delburg

    第68回宇宙科学技術連合講演会   ( 2L04 )   2024年11月

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    記述言語：日本語   掲載種別：研究論文（研究会，シンポジウム資料等）  

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  • 反射位相制御可能な宇宙用膜展開式リフレクトアレーアンテナの設計・解析

    越智淳伎, 戸村崇, 坂本啓

    第68回宇宙科学技術連合講演会   ( 1O09 )   2024年11月

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    担当区分：最終著者   記述言語：日本語   掲載種別：研究論文（研究会，シンポジウム資料等）  

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  • No Victim Left Behind: Developing a Dual-Use LEO Satellite System for Real-Time Population Mapping and Everyday Connectivity

    Takumi Ohashi, Futo Noda, Takashi Tomura, Ampan Laosunthara, Koudai Suzuki, Yuno Tanaka, Maki Kishimoto, Rie Seto, Hiraku Sakamoto, Gia Khanh Tran, Atsushi Shirane

    2024 23rd International Symposium on Communications and Information Technologies (ISCIT)   152 - 157   2024年9月

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    記述言語：英語   掲載種別：研究論文（国際会議プロシーディングス）   出版者・発行元：IEEE  

    DOI： 10.1109/iscit63075.2024.10793703

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  • Development of Multifunctional Lightweight Membrane Structure for Antennas and Power Generation on Small Satellites

    Yuto Nakagawa, Masanori Matsushita, Yuki Takao, Ahmed Kiyoshi Sugihara, Osamu Morihimura, Masahiro Fujita, Hiroaki Yoneda, Shun Yasuda, Tomoyo Shibata, Toshiyuki, Tetsuya Kusumoto, Haruhito Ohki, Kaho Nakagawa, Shusaku Tsuruya, Yukiho Ohtsuki, Sho NisHori, Hiroaki Ito, Akihito Watanabe, Sota Kume, Atsuki Ochi, Sora Kanamaru, Motoki Moritani, Hiraku Sakamoto, Atsushi Shirane, Kenichi OkadaTechnology, Ayako Torisaka, Tokyo Metropolitan UniversityFollow, Nobukatsu Okuizumi, Yasutaka Satou, Yasuyuki Miyazaki, Atsuhiko Senba

    Small Satellite Conference   2024年8月

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    記述言語：英語   掲載種別：研究論文（国際会議プロシーディングス）  

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  • Power Supply and RF Signal Routing Architecture Design for Ultralight Deployable Ka-Band Active Phased-Array Transceivers

    Hiroki Hayashi, Yasuto Narukiyo, Delburg Mitchao, Yuki Takeda, Sene Kato, So Yeon Suk, Hiraku Sakamoto, Dongwon You, Kenichi Okada, Atsushi Shirane

    Small Satellite Conference   2024年8月

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    記述言語：英語   掲載種別：研究論文（国際会議プロシーディングス）  

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  • Radiation-Tolerant Ka-Band Deployable Phased-Array Transceiver for Low-Earth Orbit Small Satellite Constellation

    Yasuto Narukiyo, Xi Fu, Dongwon You, Sena Kato, Takashi Tomura, Hiraku Sakamoto, Kenichi Okada, Atsushi Shirane

    Small Satellite Conference   2024年8月

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    記述言語：英語   掲載種別：研究論文（国際会議プロシーディングス）  

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  • Boom-Membrane Space Structure’s Incomplete Deployment After Storage in OrigamiSat-1 Ground Demonstrator 査読

    Takaomi Chubachi, Hiroshi Furuya, Hiraku Sakamoto

    AIAA Journal   62 ( 7 )   2401 - 2413   2024年7月

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    担当区分：最終著者   記述言語：英語   掲載種別：研究論文（学術雑誌）   出版者・発行元：American Institute of Aeronautics and Astronautics (AIAA)  

    This study investigates the deployment reliability of multifunctional membrane deployable space structures that can be compactly stored and deployed in a two-dimensional direction using carbon composite booms to realize the construction of thin-film solar arrays and membrane antennas. Herein, two aspects are experimentally clarified using the structural models of a nano-satellite OrigamiSat-1, which is a 1 m-by-1 m square multifunctional deployable membrane structure demonstrator. First, a measurement system is developed to quasi-statically quantify the deployment torque of the structural models that failed to complete deployment after long-term storage and fell into an undesirable equilibrium shape. The measurement results confirm that the deployment torque decreases with long-term storage of the structure, and the torque in the deployment direction becomes negative at the deployment angle of the undesirable equilibrium shape. Therefore, as the second contribution, design modifications are made to the boom and membrane, and quasi-static and dynamic deployment tests are employed to evaluate their effects. The deployment reliability evaluation method and two design updates proposed herein will contribute to future space demonstrations and the utilization of lightweight membrane deployment structures with high packaging efficiency.

    DOI： 10.2514/1.j063704

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  • Design and Evaluation of Deployable Perovskite Solar Arrays Aboard Small Spacecraft

    So Yeon Suk, Motoki Moritani, Hiraku Sakamoto, Tamotsu Horiuchi, Ryota Takabe, Yuko Hisada, Rie Tokuda, Osamu Mori, Hiroyuki Toyota, Yu Miyazawa, Masanori Matsushita, Kazuki Nagai, Atsuki Ochi, Delburg Mitchao, Yuki Takeda, Mitsuhiko Yasuhara, Soma Saito, Takashi Tomura

    ASME 2024 Aerospace Structures, Structural Dynamics, and Materials Conference   2024年4月

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    記述言語：英語   掲載種別：研究論文（国際会議プロシーディングス）   出版者・発行元：American Society of Mechanical Engineers  

    Abstract

    A self-deployable membrane structure with integrated perovskite solar arrays was developed for installation aboard OrigamiSat-2, a 3U CubeSat (10 cm × 10 cm × 34 cm) selected by the Japan Aerospace Exploration Agency’s Innovative Satellite Technology Demonstration-4 program. The textile membrane (50 cm × 50 cm), inspired by the origami flasher model, is stowed within a volume of 1U (10 cm × 10 cm × 8 cm) and deployed in orbit using composite booms. Two solar arrays, each consisting of two flexible perovskite solar cells (35.4 mm × 75 mm × 315 μm), are attached to the surface of the membrane. This paper will describe the following development activities in detail: (i) Structural prototypes of the membrane solar arrays were fabricated with dummy solar cells and cables. To ensure high packing efficiency and reliable deployment, the prototypes were subjected to a series of stowage and deployment tests. Design modifications were made based on the test results; (ii) The performance of the perovskite solar cells was evaluated by measuring their current-voltage characteristics under a solar simulator; (iii) Potential degradation in solar cell performance due to extreme space temperatures was assessed through thermal modeling and simulation. The design challenges and solutions, as well as compromises that were necessary to meet satellite requirements, may provide insights for future development of deployable power systems on small satellites.

    DOI： 10.1115/ssdm2024-121330

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  • Thermal Control of Array Antenna Transmitters Attached on Space Membrane Structures 査読

    Yuki TAKEDA, Shinji TAKEDA, Shuhei KOIKE, Kenichiro SAWADA, Masahiro FUJITA, Yuta TAKAHASHI, Motoki MORITANI, Yunosuke SAITO, Haruki HAGIWARA, Shinya TAMURA, Kazuki NAGAI, Sora KANAMARU, Dongwon YOU, Atsushi SHIRANE, Delburg MITCHAO, Masanori MATSUSHITA, Ahmed Kiyoshi SUGIHARA, Yuki TAKAO, Chihiro HATAKEYAMA, Hiraku SAKAMOTO

    Journal of Evolving Space Activities   2   1 - 13   2024年4月

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    担当区分：最終著者   記述言語：英語   掲載種別：研究論文（学術雑誌）  

    DOI： 10.57350/jesa.114

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  • Stretchable-Substrate-Impregnated Fabric: Deployable Reflectarray Antennas for CubeSats 査読

    Masato Machida, Takashi Tomura, Hiraku Sakamoto, Tomohiro Fukao

    IEEE Access   12   58562 - 58572   2024年4月

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    記述言語：英語   掲載種別：研究論文（学術雑誌）   出版者・発行元：Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE)  

    DOI： 10.1109/access.2024.3392562

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  • Space Demonstration of Two-layer Deployable Membrane Reflectarray Antenna with Popup Book Mechanism

    Hiraku Sakamoto, Takashi Tomura, Atsuki Ochi, Kazuki Nagai, Motoki Moritani, Gen Nakayama, Taichi Oshino

    AIAA SCITECH 2024 Forum   2024年1月

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    担当区分：筆頭著者   記述言語：英語   掲載種別：研究論文（国際会議プロシーディングス）   出版者・発行元：American Institute of Aeronautics and Astronautics  

    DOI： 10.2514/6.2024-1431

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  • Highly Thermal Conductive Deployable Membrane for Large Ka-band Active Phased Array Antenna

    Delburg P. Mitchao, Yuki Takeda, So Yeon Suk, Dongwon You, Atsushi Shirane, Hiraku Sakamoto, Yasushi Nishikawa, Masae Yano, Saki Abe

    AIAA SCITECH 2024 Forum   2024年1月

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    記述言語：英語   掲載種別：研究論文（国際会議プロシーディングス）   出版者・発行元：American Institute of Aeronautics and Astronautics  

    DOI： 10.2514/6.2024-0186

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  • Thermo-mechanical Evaluation of Multilayer Graphite Sheet Structures for Space Deployable Antennas

    Yuki Takeda, Delburg P. Mitchao, So Yeon Suk, Dongwon You, Atsushi Shirane, Hiraku Sakamoto, Yasushi Nishikawa, Masae Yano, Saki Abe

    AIAA SCITECH 2024 Forum   2024年1月

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    記述言語：英語   掲載種別：研究論文（国際会議プロシーディングス）   出版者・発行元：American Institute of Aeronautics and Astronautics  

    DOI： 10.2514/6.2024-0185

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  • A Ka-Band Deployable Active Phased Array Transmitter Fabricated on 4-Layer Liquid Crystal Polymer Substrate for Small-Satellite Mount

    Dongwon You, Xiaolin Wang, Hans Herdian, Xi Fu, Hojun Lee, Michihiro Ide, Carrel Da Gomez, Zheng Li, Jill Mayeda, Daisuke Awaji, Jian Pang, Hiraku Sakamoto, Kenichi Okada, Atsushi Shirane

    IEEE Access   11   69522 - 69535   2023年

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    掲載種別：研究論文（学術雑誌）  

    DOI： 10.1109/ACCESS.2023.3291814

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  • A Flexible Implementation of Ka-Band Active Phased Array for Satellite Communication

    Xiaolin Wang, Dongwon You, Xi Fu, Hojun Lee, Zheng Li, Daisuke Awaji, Jian Pang, Atsushi Shirane, Hiraku Sakamoto, Kenichi Okada

    IEEE MTT-S International Microwave Symposium Digest   2022-June   753 - 756   2022年

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    掲載種別：研究論文（国際会議プロシーディングス）  

    DOI： 10.1109/IMS37962.2022.9865668

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  • A Ka-Band 16-Element Deployable Active Phased Array Transmitter for Satellite Communication

    Dongwon You, Yuta Takahashi, Shinji Takeda, Motoki Moritani, Haruki Hagiwara, Shuhei Koike, Hojun Lee, Yun Wang, Zheng Li, Jian Pang, Atsushi Shirane, Hiraku Sakamoto, Kenichi Okada

    IEEE MTT-S International Microwave Symposium Digest   2021-June   799 - 802   2021年6月

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    掲載種別：研究論文（国際会議プロシーディングス）  

    DOI： 10.1109/IMS19712.2021.9574795

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  • Phase adjustment algorithm for deformation compensation of nonflat reflectarray antenna

    Masaki Kato, Hiraku Sakamoto, Takashi Tomura, Masaaki Okuma

    2020 International Symposium on Antennas and Propagation, ISAP 2020   495 - 496   2021年1月

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    記述言語：英語   掲載種別：研究論文（国際会議プロシーディングス）   出版者・発行元：Institute of Electrical and Electronics Engineers Inc.  

    DOI： 10.23919/ISAP47053.2021.9391208

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  • Proof-of-Concept on Misalignment Compensation for 5.8-GHz-Band Reflectarray Antennas by Varactor Diodes

    Keisuke Omoto, Takashi Tomura, Hiraku Sakamoto

    IEEE Access   9   54101 - 54108   2021年

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    掲載種別：研究論文（学術雑誌）   出版者・発行元：Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE)  

    DOI： 10.1109/access.2021.3071090

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  • A Flexible Element Antenna for Ka-Band Active Phased Array SATCOM Transceiver

    Dongwon You, Daisuke Awaji, Atsushi Shirane, Hiraku Sakamoto, Kenichi Okada

    Asia-Pacific Microwave Conference Proceedings, APMC   2020-December   991 - 993   2020年12月

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    掲載種別：研究論文（国際会議プロシーディングス）  

    DOI： 10.1109/APMC47863.2020.9331447

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  • Significance of 3U CubeSat OrigamiSat-1 for space demonstration of multifunctional deployable membrane 査読

    Kosuke Ikeya, Hiraku Sakamoto, Hiroki Nakanishi, Hiroshi Furuya, Takashi Tomura, Ryoga Ide, Ryo Iijima, Yohei Iwasaki, Keigo Ohno, Keisuke Omoto, Takashi Furuya, Teruaki Hayashi, Masaki Kato, Sae Koide, Madoka Kurosaki, Yuki Nakatsuka, Shigeaki Okuyama, Reo Kashiyama, Junya Nakamura, Wataru Nio, Tsubasa Tsunemitsu, Yutaka Yamazaki, Keisuke Taga, Britta Hohmann, Towa Amamoto, Takaomi Chubachi, Sho Tamura, Hideaki Okada, Akihito Watanabe, Nobuyoshi Kawabata, Toshiyuki Hori, Hiroaki Ito, Takeshi Kuratomi, Yuya Shimoda, Nana Hidaka, Kazuki Watanabe, Ayako Torisaka, Masahiko Yamazaki

    Acta Astronautica   173   363 - 377   2020年8月

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    掲載種別：研究論文（学術雑誌）   出版者・発行元：Elsevier {BV}  

    DOI： 10.1016/j.actaastro.2020.04.016

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  • Experiment and Analysis of Spinning Membrane Deployment Focusing on Shape Imbalance for Solar Sail 査読

    SHINTAKU Kengo, MATUNAGA Saburo, ONO Go, SAKAMOTO Hiraku, SATOH Takeshi, MORI Osamu, SHIRASAWA Yoji, OKUIZUMI Nobukatsu

    TRANSACTIONS OF THE JAPAN SOCIETY FOR AERONAUTICAL AND SPACE SCIENCES, AEROSPACE TECHNOLOGY JAPAN   12 ( ists29 )   Pc_55 - Pc_62   2014年8月

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    記述言語：英語   掲載種別：研究論文（学術雑誌）   出版者・発行元：一般社団法人 日本航空宇宙学会  

    The small solar power sail demonstrator IKAROS was developed and launched in 2010 by JAXA and deployed its large membrane successfully. Through IKAROS's on-orbit operation, one of the most critical problems was a sail's shape imbalance during the sail deployment sequence. This paper focuses on the evaluation and consideration of the sail's imbalance through high vacuum experiments using a scale-down sail model. The experimental results obtained using the specially designed rotating mechanism and a small scale model lead to a hypothesis of the reason for the IKAROS's imbalanced deployment. The experimental results are extrapolated up to IKAROS's scale, using dimensionless analyses.

    DOI： 10.2322/tastj.12.pc_55

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  • Wrapping Experiments of Piecewise Straight Fold Membrane for Large Solar Sail

    SATOU Yasutaka, FURUYA Hiroshi, SAKAMOTO Hiraku, SHIRASAWA Yoji, MORI Osamu, OKUIZUMI Nobukatsu, NATORI M. C.

    TRANSACTIONS OF THE JAPAN SOCIETY FOR AERONAUTICAL AND SPACE SCIENCES, AEROSPACE TECHNOLOGY JAPAN   12 ( 29 )   Pc_49 - Pc_54   2014年

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    記述言語：英語   出版者・発行元：一般社団法人 日本航空宇宙学会  

    Piecewise Straight Fold is proposed for large solar sail membranes to simultaneously realize the high packaging efficiency and the simple folding. The fold pattern is based on Spiral Fold to reduce the deviation of the fold line, which improve the packaging efficiency. In addition, the fold pattern consists of piecewise straight fold lines, which approximate the Spiral Fold line, in order to simplify the folding. A simple manufacturing process of Piecewise Straight Fold is developed based on the Z-fold membrane. The preliminary experimental results show the feasibility of the Piecewise Straight Fold and its simple manufacturing process, where the high packaging efficiency is also verified. The wrapping fold experiments for the solar power sail membrane is demonstrated by using the Piecewise Straight Fold. In the wrapping fold experiments, the applicability of the Piecewise Straight Fold to the solar power sail membrane is verified.

    DOI： 10.2322/tastj.12.Pc_49

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  • Deployment and steering dynamics of spinning solar sail "IKAROS" 査読

    Osamu Mori, Yoji Shirasawa, Yasuyuki Miyazaki, Hiraku Sakamoto, Mitsue Hasome, Nobukatsu Okuizumi, Hirotaka Sawada, Hiroshi Furuya, Saburo Matunaga, Michihiro Natori, Yuichi Tsuda, Takanao Saiki, Ryu Funase, Yuya Mimasu, Junichiro Kawaguchi

    Journal of Aerospace Engineering, Sciences and Applications   4 ( 4 )   79 - 96   2012年10月

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    掲載種別：研究論文（学術雑誌）  

    DOI： 10.7446/jaesa.0404.07

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  • Small-scale experiments and simulations of centrifugal membrane deployment of solar sail craft "IKAROS" 査読

    Nobukatsu Okuizumi, Azusa Mura, Saburo Matsunaga, Hiraku Sakamoto, Yoji Shirasawa, Osamu Mori

    Collection of Technical Papers - AIAA/ASME/ASCE/AHS/ASC Structures, Structural Dynamics and Materials Conference   2011年

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    掲載種別：研究論文（国際会議プロシーディングス）  

    DOI： 10.2514/6.2011-1888

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MISC

  • フレキシブル基板を搭載した宇宙展開織物膜構造の収納性

    大野奎悟, 坂本啓, 大熊政明, 岡田健一, 白根篤史, 戸村崇, YOU Dongwon

    宇宙太陽発電(Web)   5   18 - 22   2020年

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    記述言語：日本語   出版者・発行元：宇宙太陽発電学会  

    宇宙太陽発電システムは，その巨大さゆえに地上での小体積への収納と軌道上での展開が必要であり，発生電力体積比の向上が課題である．そこで本論文では織物膜とフレキシブル基板，薄膜太陽電池から構成された，収納効率の高い，折り畳み巻きつけ可能な織物膜宇宙構造を提案する．本研究では，初期検討として，織物膜宇宙構造の収納に関する，機械的・電気的な検討項目を充足する解決策の提案を行い，プロトタイプにより有効性を示した．

    DOI： 10.24662/sspss.5.0_18

    CiNii Research

    J-GLOBAL

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  • 非平面度補償5.8GHz帯アクティブリフレクトアレーの試作と評価

    大本圭祐, 坂本啓, 戸村崇, 広川二郎, 大熊政明

    宇宙科学技術連合講演会講演集(CD-ROM)   63rd   2019年

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  • Conserving finite element dynamics of gossamer structure and its application to spinning solar sail "IKAROS" 査読

    Yasuyuki Miyazaki, Yoji Shirasawa, Osamu Mori, Hirotaka Sawada, Nobukatsu Okuizumi, Hiraku Sakamoto, Saburo Matunaga, Horishi Furuya, Michihiro Natori

    Collection of Technical Papers - AIAA/ASME/ASCE/AHS/ASC Structures, Structural Dynamics and Materials Conference   2011年4月

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    記述言語：英語   掲載種別：研究発表ペーパー・要旨（国際会議）  

    DOI： 10.2514/6.2011-2181

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  • Mission report on the solar power sail deployment demonstration of IKAROS 査読

    Hirokata Sawada, Osamu Mori, Nobukatsu Okuizumi, Yoji Shirasawa, Yasuyuki Miyazaki, Michihiro Natori, Saburo Matunaga, Hiroshi Furuya, Hiraku Sakamoto

    Collection of Technical Papers - AIAA/ASME/ASCE/AHS/ASC Structures, Structural Dynamics and Materials Conference   2011年4月

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    記述言語：英語   掲載種別：研究発表ペーパー・要旨（国際会議）  

    DOI： 10.2514/6.2011-1887

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  • A spin-up control scheme for contingency deployment of the sailcraft IKAROS 査読

    Hiraku Sakamoto, Yoji Shirasawa, Daisuke Haraguchi, Hirotaka Sawada, Osamu Mori

    Collection of Technical Papers - AIAA/ASME/ASCE/AHS/ASC Structures, Structural Dynamics and Materials Conference   2011年4月

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    記述言語：英語   掲載種別：研究発表ペーパー・要旨（国際会議）  

    DOI： 10.2514/6.2011-1892

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  • Analysis of membrane dynamics using multi-particle model for solar sail demonstrator "IKAROS" 査読

    Yoji Shirasawa, Osamu Mori, Yasuyuki Miyazaki, Hiraku Sakamoto, Mitsue Hasome, Norizumi Okuizumi, Hirotaka Sawada, Hiroshi Furuya, Saburo Matsunaga, Michihiro Natori, Jun'ichiro Kawaguchi

    Collection of Technical Papers - AIAA/ASME/ASCE/AHS/ASC Structures, Structural Dynamics and Materials Conference   2011年4月

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    記述言語：英語   掲載種別：研究発表ペーパー・要旨（国際会議）  

    DOI： 10.2514/6.2011-1890

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  • Design criteria for spin deployment of gossamer structures considering nutation dynamics 査読

    Daisuke Haraguchi, Hiraku Sakamoto, Yoji Shirasawa, Osamu Mori

    AIAA Guidance, Navigation, and Control Conference   2010年8月

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    記述言語：英語   掲載種別：研究発表ペーパー・要旨（国際会議）  

    DOI： 10.2514/6.2010-8072

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共同研究・競争的資金等の研究課題

  • マルチフィジックス適応する革新的宇宙折り紙構造の設計手法構築と宇宙実証

    研究課題/領域番号：24H00358  2024年4月 - 2027年3月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  基盤研究(A)

    坂本 啓, 戸村 崇, 白根 篤史, 岡田 健一

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    配分額：48750000円 （ 直接経費：37500000円 、 間接経費：11250000円 ）

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  • 宇宙展開・形状可変無線機による災害時と平常時双方で利用可能な通信システムの研究

    研究課題/領域番号：24K00940  2024年4月 - 2027年3月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  基盤研究(B)

    白根 篤史, タン ザカン, 坂本 啓

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    配分額：18590000円 （ 直接経費：14300000円 、 間接経費：4290000円 ）

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  • 超小型衛星用の全方位ビーム走査閉曲面膜展開トランスミットアレーアンテナの創出

    研究課題/領域番号：23K26105  2023年4月 - 2026年3月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  基盤研究(B)

    戸村 崇, 坂本 啓, 白根 篤史

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    配分額：19240000円 （ 直接経費：14800000円 、 間接経費：4440000円 ）

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  • すり合わせ技術を利用したモデルベース全体最適化システム設計手法の開発

    研究課題/領域番号：22H01715  2022年4月 - 2025年3月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  基盤研究(B)

    嶋津 恵子, 坂本 啓, 山崎 政彦

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    配分額：17420000円 （ 直接経費：13400000円 、 間接経費：4020000円 ）

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  • すり合わせ技術を利用したモデルベース全体最適化システム設計手法の開発

    研究課題/領域番号：23K22984  2022年4月 - 2025年3月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  基盤研究(B)

    嶋津 恵子, 坂本 啓, 山崎 政彦

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    配分額：17420000円 （ 直接経費：13400000円 、 間接経費：4020000円 ）

    本研究の主題は，①システム化対象領域を，解決したい問題を成す部品の集合体としてどこまで構造化できるかと，②その汎用的手法を開発できるかである．
    今年度は，計画にStep1さだめたとして定めたシステム化対象領域を「システムの導入により解決したい問題を成す部品」と「それらをつなぐ構造体」として把握する方法を開発した．題材として国産の測位衛星システムであるQZSS（Quasi-Zenith Satellite System:
    準天頂衛星システム）がL1S帯を使って放送する災害・危機管理通報サービス（通称”災危通報”）の地上制御システムの開発を採用した．特にこのシステムの代表的な機能である災危通報発令地区を限定的な情報配列で表現する方法に関し，開発側視点と利用者（発令者視点と受信者視点）のそれぞれを構造化しさらに関係づけ，システムの設計に展開することに成功した．
    さらに，坂本はキューブサット（手のひらサイズ立方体小型衛星）の設計に，また山崎は地震先行電磁気現象検知衛星の探知機能に活用した．

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  • 非平面フェーズドアレイによる有指向無線の開拓

    研究課題/領域番号：20H00236  2020年4月 - 2024年3月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業 基盤研究(A)  基盤研究(A)

    岡田 健一, 戸村 崇, 坂本 啓, 白根 篤史

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    配分額：44070000円 （ 直接経費：33900000円 、 間接経費：10170000円 ）

    本研究課題は、従来、平面上に配置されていたミリ波帯フェーズドアレイアンテナを、非平面上にも配置可能とするためのものである。アレイ状に配置したアンテナ素子間の結合を計測し、各アンテナの位置推定および位相補償によるビーム形成を行う手法を明かにすることを目的とする。実際に、高精度な位相・振幅制御によるビームフォーミングと、アンテナ間結合の自律計測が可能なCMOS集積回路ICを作成し、提案手法の有効性の検討を行った。折り曲ったフェーズドアレイアンテナにおいても、提案手法を用いることで10dBの等価等方放射電力の改善を達成した。

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  • 折り紙技術を用いた超軽量展開アレーアンテナ構造の宇宙実証に関する研究

    研究課題/領域番号：20H00281  2020年4月 - 2024年3月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業 基盤研究(A)  基盤研究(A)

    坂本 啓, 戸村 崇, 白根 篤史, 岡田 健一

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    配分額：46280000円 （ 直接経費：35600000円 、 間接経費：10680000円 ）

    本研究は平織りの織物上にアンテナ素子を貼付し、折り紙技術を用いて極めてコンパクトに収納できる、これまでになく軽量・高収納率の宇宙用展開アレーアンテナを、電気的位相調整機能を持つアクティブアレーアンテナおよびリフレクトアレーアンテナをそれぞれ用いることで構造への精度要求を下げる、という独自のアプローチにより実現するものである。現状、基礎概念検証レベルにある技術を、本研究期間内で宇宙実証機搭載のレベルにまで引き上げる。これまでの衛星用アレーアンテナでは、アンテナ面の高い面精度要求から剛な支持構造が使用され軽量・小型化が阻害されてきた。本研究では、構造系と電気系の研究者が同一システムを同一拠点で基本原理解明から宇宙実証機への実装までを協業するコンカレントエンジニアリングを通じ、新たな解決を実現する。
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    2020年度は (1)膜面アレーアンテナの構造系設計、(2)非平面に対応するアレーアンテナ電気系設計、(3) 宇宙実証機の開発、の3つに取り組んだ。アレーアンテナの方式としては、(a)アクティブアレーと(b)リフレクトアレーの2つの方式を並行して開発した。(1)については、(1a) アクティブアレーを膜面上に搭載した時の放射線対策、大電流に対応する膜上ハーネス設計、を実施した。(1b)リフレクトアレーについては2層膜を収納・展開する機構を考案した。(2)については、(2a)アクティブアレーにおけるビームフォーミングを用いた非平面度補償を実験的に実施し、(2b)膜面リフレクトアレーを電磁界解析により設計した。(3)については、(3a) 本研究の膜上アクティブアレーがJAXA革新的衛星技術実証3号機における実証コンポーネントとして選定され、宇宙実証機を開発した。(3b)リフレクトアレーについては3Uキューブサットでの宇宙実証を目指し衛星システムを検討した。

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  • 超高利得・小型収納・大型展開可能なリフレクトアレーアンテナシステムの創出

    研究課題/領域番号：20H02146  2020年4月 - 2023年3月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業 基盤研究(B)  基盤研究(B)

    戸村 崇, 坂本 啓

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    配分額：17810000円 （ 直接経費：13700000円 、 間接経費：4110000円 ）

    本研究では折り紙技術による小型収納・大型展開可能な膜をアンテナにし，膜の機械的な欠点を電気的に解決することで，超高利得アンテナを実現する．展開後の膜には平面度が低い・折り目にアンテナが配置できないという二つの課題がある．能動素子で反射位相を制御しアンテナ自ら変形を電気的に補償する手法を確立する．折り目によるアンテナ配置の乱れを整える設計論を確立する．本研究課題は機械特性を電気的に補正する従来と逆のアプローチを取るものである．
    本年度は能動素子による変形補償と小型収納・大型展開構造を検討した．能動素子による変形補償ではバラクタダイオードを搭載した反射素子を設計し，バラクタダイオードへの印可電圧で面外方向の変形を補償できることを確認した．小型収納・大型展開構造では2つの膜面を一定間隔を保って収納・展開できる機構を検討した．これらの成果より国際学会2件，国内学会4件発表した．

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  • 超小型衛星による宇宙実証を利用した大型展開宇宙構造物の設計・検証法の構築

    研究課題/領域番号：17H03477  2017年4月 - 2020年3月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業 基盤研究(B)  基盤研究(B)

    坂本 啓, 古谷 寛, 中西 洋喜, 山崎 政彦

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    配分額：16900000円 （ 直接経費：13000000円 、 間接経費：3900000円 ）

    本研究は，超小型衛星を用いた軌道上実験を実施し，その小型実験の知見から大型の宇宙膜構造物の設計法を導くことを目指すものである．本研究ではそのための3つの課題を抽出しており，H30年度にそれぞれについて以下にまとめる成果を得た．
    課題(1)として，微小重力・真空環境の軌道上での膜展開・展張データを取得する技術の確立，がある．本年度，宇宙実証機OrigamiSat-1のフライトモデルの開発を完了し，打ち上げを実施した．衛星引渡しまでに，(1a) ブーム・膜複合構造の展開実験を実施し，その展開挙動・展張形状のデータを取得した．次に(1b)環境試験によりシステム全体の環境に対する信頼性を確認し，さらに通信試験により画像・動画を含むミッションデータのダウンリンク技術を検証し，打ち上げに至った．これらの開発過程で得られた知見は，今後の超小型衛星を用いた展開構造物の軌道上実証に繋がる成果である．
    課題(2)として，小型モデルによる軌道上実験結果から，大型構造の展開挙動・展張形状を予測する技術の開発に取り組んだ．相似則を空間的／時間的に緩和する手法として，動力学の時系列データをモード分解しパラメータ感度を解析する理論をまとめた．最後に，課題(3)として，本研究の宇宙実証機のために新たに開発した膜構造様式により，太陽発電衛星のような超大型発電アレーを構成する場合の課題を抽出し，特に顕著な膜面上における配線の課題の解決策を提示した．

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  • 大型高精度宇宙スマート構造システム設計のための計算機および試験検証の融合

    研究課題/領域番号：26249131  2014年4月 - 2018年3月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業 基盤研究(A)  基盤研究(A)

    小木曽 望, 田中 宏明, 岩佐 貴史, 池田 忠繁, 秋田 剛, 坂本 啓, 仙場 淳彦, 石村 康生, 荻 芳郎

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    配分額：40820000円 （ 直接経費：31400000円 、 間接経費：9420000円 ）

    本研究では，次世代の宇宙ミッションに求められる宇宙構造システムとして，環境の変化に応じて形状を変化させることができる「宇宙スマート構造システム」に着目した．そして，このシステムを実現するために不可欠な「計算機検証と試験検証とを融合した設計検証法」を確立することを目的とした．計算機検証では不確定性のある環境下での性能評価法の確立を，試験検証法では主に熱変形やその不確定性に着目した試験検証法の確立をめざした．そして，それをもとに計算機検証と試験検証とを融合した設計検証法を構築し，宇宙スマート構造システムの設計に適用するとともに，その有効性を明らかにした．

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  • ブーム・膜複合構造による展開宇宙構造物の構築

    研究課題/領域番号：25289305  2013年4月 - 2017年3月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業 基盤研究(B)  基盤研究(B)

    古谷 寛, 坂本 啓, 佐藤 泰貴, 名取 通弘, 森 治, 白澤 洋次, 奥泉 信克, 勝又 暢久, 鳥阪 綾子

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    配分額：17420000円 （ 直接経費：13400000円 、 間接経費：4020000円 ）

    ブーム・膜複合構造の特徴を生かした，ブームと膜を同時に収納ならびに展開可能な構造様式の宇宙展開膜構造を新たに提案し，その詳細な収納方法および展開挙動を明らかにするとともに，フライトモデル製作のための具体的な知見を取得した．スケールモデルを用いて，重力補償装置を用いた地上展開実験，航空機実験による微小重力展開実験，ならびに真空槽を用いた展開実験を実施し，宇宙環境における展開挙動と超小型衛星のためのフライトモデル製作のための具体的な特性を明らかにした．これらの結果をもとに超小型衛星の展開膜機能モデルを設計・製作し，提案するブーム・膜複合構造の実現性を実証した．

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  • 次世代宇宙ゴサマー構造のための設計探査法に関する研究

    研究課題/領域番号：22760623  2010年4月 - 2013年3月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業 若手研究(B)  若手研究(B)

    坂本 啓

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    配分額：4160000円 （ 直接経費：3200000円 、 間接経費：960000円 ）

    宇宙システムの概念設計の段階で，不確定性や制御系との連成を考慮して，設計者のために設計空間を可視化し，迅速な設計トレードオフ評価を補助するツールがあれば，性能・信頼性の高い宇宙膜・ケーブル構造（ゴサマー構造）システムの実現に貢献する．本研究では幾何学的非線形有限要素法を主に用い，そのような設計支援ツールの開発を目指した．具体的には以下の3つの例について，設計空間の可視化を可能にした．すなわち，(1) ソーラーセイルの一気展開制御，(2) 張力安定型リフレクタの形状推定，(3) ソーラーセイルの非同期展開，である．

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  • ゴサマー宇宙構造物の動特性同定法と振動制御法に関する研究

    研究課題/領域番号：20860037  2008年 - 2009年

    日本学術振興会  科学研究費助成事業 若手研究(スタートアップ)  若手研究(スタートアップ)

    坂本 啓

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    配分額：3289000円 （ 直接経費：2530000円 、 間接経費：759000円 ）

    膜・ケーブルを主たる構造要素とする宇宙構造物(ゴサマー構造)において,軽量・高収納率という利点を保ちつつより高機能の構造を実現することを目指し,構造系と制御系の同時設計を行うための基盤技術を確立することを目指した.以下の3点において成果を上げた.第1に膜構造の周波数応答特性を減圧環境下で実験的に計測した.第2に,ゴサマー構造の曲げ剛性を考慮しながら展開解析を行う数値モデル化手法を開発した.第3に,膜面の動的展開を可能にする姿勢制御則と構造パラメータを,数値解析を用いて同時に設計する手法の一例を示した.

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  • 膜・ケーブル宇宙構造の構造・制御の同時最適設計に関する研究

    研究課題/領域番号：07J05939  2007年 - 2009年

    日本学術振興会  科学研究費助成事業 特別研究員奨励費  特別研究員奨励費

    坂本 啓

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    配分額：1100000円 （ 直接経費：1100000円 ）

    初年度は研究計画に従い,膜面宇宙構造(以下,ゴサマー構造と呼称)の地上実験と数値解析の両方を実施し,まず地上実験によって数値解析結果の精度検証を行うことを目指した.しかしゴサマー構造の動力学を地上において観察することは非常に困難であり,2008年2月22日に筑波の低圧環境設備で実施したソーラーセイル展開実験では,数値解析結果と比較できるほど精度の良い定量データを計測することができなかった.私は就職のため当初の3年の研究計画うちの1年目終了時で特別研究員を辞退するが,今後も,この1度の低圧実験失敗で得た知見を礎として,受入れ研究者・宮崎教授との共同研究を続け,ゴサマー構造の地上実験法のひとつの手法の確立を目指していく所存である.いっぽう数値解析に関する研究では,宮崎教授の指導のもと,幾何学的非線形有限要素法の枠組みの中で新たな要素を開発し,その解析法を用いて,現在JAXA宇宙科学研究本部で検討されているソーラーセイル実証衛星の動力学シミュレーションを行った.具体的には,ソーラーセイル膜が次第に繰り出されていく機構を模擬し,「長さを変える要素」に対し「ヒンジのような幾何学的拘束」を与えるモデルを開発した.これを別のモデリング方法(多粒子モデル)での解析結果と比較し,それぞれのモデリング方法の特徴を明らかにし,さらにそれらの解析結果を実機の設計へ活かす検討を行った.この研究については近く論文を執筆・投稿する予定である.
    今後は,スケールモデルによる地上実験と,数値解析,という二つの手法をどのように組み合わせることで信頼性の高い人工衛星の設計につなげていくか,という方法論を知識化することが重要と考えている.そしてゴサマー構造の動力学の解明による制御系の同時設計へとつなげていきたい.1年間という短期ではあったが,申請書に記した研究目的へ一歩向かう成果を挙げることができた.

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