複数の抑制方法を組み合わせることによる大型宇宙構造物の熱変形補正効果
Abstract
著しい温度推移に見舞われる過酷な宇宙環境の中で数々のミッションを遂行する宇宙構造物は，大型になるほど部材の微小変形が大きな問題となりうる．2006年に打ち上げられたETS-VIIIでは，衛星が地球の影に入り太陽光が遮られた際に，搭載している大型展開アンテナの温度が約200度低下するとともに，地球への通信ビームに指向変動が観測された．この現象は，大型展開アンテナを構成する部材に熱変形が生じたためと考えられている．ETS-VIIIは，ビームの形状が広域であったためミッション遂行には問題がなかった．しかし，このような熱変形は通信用衛星のみならず，大型宇宙構造物全般において大きな課題となる．これを踏まえて，先行研究では，1モジュールの解析モデルを用いて，展開完了時の部材角度と熱変形補正の関係を検証した．その結果，モジュール内に配置される斜部材の角度がわずかに上に凸となって展開が完了する場合に，モジュールの中央頂点が補正できることがわかった．本稿では，大型展開アンテナと同様の14モジュールに解析モデルを拡張し，①展開完了時の斜部材の角度を変更する，②合成線膨張係数の値を設計変更する，③展開用バネの位置を調整する，という3つの熱変形抑制手法を組み合わせた場合の熱変形補正効果を検証する．
As the sizes of space structure increase, the radio wave transmissions will become more susceptible to small structural deformations. In this study, the Large Deployable Reflector (LDR) mounted on the ETS-VIII communications satellite is used as an example in which radio wave transmissions to the Earth were affected by thermal transition during periods of Earth eclipse. Moreover, a means to suppress thermal deformation is proposed and demonstrated numerically by using a combination of fine tuning the angle of the diagonal member, adjusting combined CTE and force control. As a result, it was confirmed that the combination of several means is important for large and flexible space structure to suppress deformation.