研究背景・先行研究

　電波天文衛星とは宇宙用アンテナを用いて，他の惑星や銀河から放射された電波を観測する人工衛星である．これまでに日本は，電波天文衛星によりクェーサーや活動銀河核の内部構造の把握において多くの成果を挙げてきた．この電波天文衛星が100GHzを超える高周波電波の観測を行うために，衛星に搭載する大型アンテナの高い鏡面精度の達成が求められる.しかし，展開構造において展開後の形状を高精度に保証することは難しい.そこで，鏡面形状を能動的に変形させ，展開後の形状誤差を補正し，結果として高い鏡面精度を達成する形状可変鏡の研究が行われている.電波天文衛星に用いる展開式大型形状可変鏡の例として，NASAが2021年打ち上げ予定の，100THz帯電波観測を目的としたJWST がある.JWSTは主鏡と副鏡の2枚のアンテナを組み合わせたカセグレン式のアンテナシステムを搭載している.JWSTは主鏡と副鏡ともに形状可変鏡であり，極めて複雑なシステムとなっている.これに対して本研究室は，100GHz帯というJWSTより1000倍波長が長い電波観測を目指し，カセグレン式で副鏡のみを形状可変とするシステムを提案し，試作と地上検証を行っている.

SDDLでの研究成果

　本研究室では，この形状可変副鏡システムの研究をJAXAとの共同研究として2013年より行っている．現在までに形状可変副鏡のプロトタイプを製作し，鏡面の形状変形に用いるアクチュエータの個体差や熱変形を低減させた設計改善，フィードバック制御によりアクチュエータの形状制御を行うシステムの構築，アンテナ鏡面の連成特性の評価などを行い，これまで多くの学会やジャーナルに論文を発表してきた．現在は副鏡鏡面やフィードバック制御システムの改良など，さらなる高精度な鏡面形状制御に向けた研究が進んでいる．
　

発表論文

[1] H. Tanaka, H. Sakamoto, A. Inagaki, K. Ishimura, A. Doi, Y. Kono, T. Oyama, K. Watanabe, Y. Oikawa, and T. Kuratomi, “Development of a smart reconfigurable reflector prototype for an extremely high-frequency antenna,” Journal of Intelligent Material Systems and Structures, April 2015.
[2] K. Gotou, H. Sakamoto, A. Inagaki, H. Tanaka, K. Ishimura, M. Okuma, “Actuator Design for Space Smart Reflector to Reduce Thermal Distortion,” Transactions of Japan Society for Aeronautical and Space Sciences, Aerospace Technology Japan, Vol. 14, No. ists30, 2016, pp. Pc_25-Pc_31.
[3] 柏山礼興, 坂本啓, 田中宏明, 大熊政明, 石村康生, 「宇宙アンテナ形状制御機構の熱変形低減法の試作による評価」, 日本機械学会論文集, Vol. 84, No. 863, 2018, pp. 1-15.

口頭発表

[1]　田中宏明，　坂本啓，　石村康生，　稲垣章弥，　小木曽望，　池田忠繁，　古谷寛，　渡辺和樹，　及川祐，　倉冨剛，　「高精度スマート形状可変鏡試作モデルの開発」，宇宙航空研究開発機構宇宙科学研究所， 2013.
[2]　田中宏明，　坂本啓，　石村康生，　小木曽望，　池田忠繁，　古谷寛，　渡辺和樹，　及川祐，　倉冨剛，　「高精度形状可変鏡の初期実験モデルの開発」，第 60 回宇宙科学技術連合講演会，　2014.
[3]　A.Inagaki, H.Sakamoto, H.Tanaka, K.Ishimura, M.Okuma, “Experimental study of reflector shape control under various thermal conditions”, 2nd AIAA Spacecraft Structures Conference, AIAA SciTech Forum, 2015.
[4]　K.Gotou, H.Sakamoto, A.Inagaki, H.Tanaka, K.Ishimura, M.Okuma，“Actuator design for space smart reflector to reduce thermal distortion”，Transactions of the Japan society for aeronautical and space scientists, aerospace technology Japan, 2016.
[5]　R.Kashiyama, H.Sakamoto, H.Tanaka, K.Ishimura, M. Okuma，“Athermalization of deformable reflector’s actuators for radio astronomy satellites”，2018 AIAA Spacecraft Structures Conference，AIAA SciTech Forum, 2018.
[6]　大本圭祐， 坂本啓，　田中宏明，　石村康生，　大熊政明，　「宇宙アンテナ形状制御機構の駆動状態での熱変形の評価と制御」，第 62 回宇宙科学技術連合講演会，　2018.
[7]　小出紗瑛，　大本圭祐， 坂本啓，　田中宏明，　石村康生，　大熊政明，　「熱膨張律不整合を低減させた形状可変鏡の熱変形特性計測」，第 63 回宇宙科学技術連合講演会， 2019.
[8]　武田真司， 小出紗瑛，　大本圭祐， 坂本啓，　田中宏明，　石村康生，　大熊政明，「宇宙形状可変鏡における変位の連成特性に関する研究」，第35回宇宙構造・材料シンポジウム， 2019.