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小型デブリの軌道上観測に関する研究

近年その数が増え、人工衛星や宇宙ステーションへの衝突が懸念される小型宇宙デブリ観測の研究を行っています。その中でも地上の望遠鏡からでは観測できない、低軌道~静止軌道にあるサブミリ~センチ級デブリの観測を目指しています。微小デブリの分布モデルの精度を高め、より正確な衝突リスク評価と衛星の防御設計を行なうこと、またセンチ級デブリの観測・軌道予測から衝突回避運用を可能とすることを目的としています。



研究の概要

近年、宇宙におけるゴミ=スペースデブリへの関心が高まっています。スペースデブリは秒速5~7kmと超高速で飛行しており、宇宙機や飛行士にとって大きな脅威であること、このままではデブリは自然増殖し、その軌道が使用できなくなると指摘されているためです。今や人工衛星は重要なインフラの一つですが、自ら作り出した脅威にさらされ始めています。デブリの観測監視、発生防止、防御、除去は我々の重要な課題です。第一研究ユニットでは、サイズの小さなデブリ観測について研究を行っています。


サブミリ級デブリ観測

0.1~数mmサイズの微小なスペースデブリ(あるいはメテオロイド)でも、宇宙機に致命的な衝突被害を引き起こす可能性があります。しかしながら、その存在量と分布はほとんど把握されていません。これは、このサイズ領域を効果的に観測する手段がなく、実測データがほとんどないことに起因しています。このような微小デブリをその場計測するためのセンサを開発しています。




宇宙ステーション補給機「こうのとり」5号機(HTV5)に搭載された宇宙環境観測装置「KASPER」



センチ級デブリ観測
センチ級デブリ観測システム
センチ級デブリ観測システム

高感度カメラによる光学観測でセンチ級以上のデブリ観測を研究しています。撮像した画像からデブリを検出し、その軌道決定を行ってカタログ化、その情報を提供することを目指します。また、この観測装置を搭載した衛星が、接近するデブリを自ら検出し衝突回避を行うことも想定しています。

これを実現するために、高感度・広ダイナミックレンジの光学素子の選定・試験、画像データ処理システムの開発、カメラシステムの開発、軌道決定方法の検討、等の要素技術の開発を行っています。