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第10回スペースデブリワークショップ (2022年11月28-30日. 主催: 宇宙航空研究開発機構研究開発部門(JAXA), 宇宙航空研究開発機構調布航空宇宙センター(JAXA)(CAC)), 調布市, 東京, The 10th Space Debris Workshop (November 28-30, 2022. Organizer: Research and Development Directorate, Japan Aerospace Exploration Agency (JAXA), Chofu Aerospace Center, Japan Aerospace Exploration Agency (JAXA)(CAC)), Chofu, Tokyo, Japan, 宇宙産業が拡大する一方で、産業の基盤である軌道環境を維持・管理する活動は未だ途上である。ミッション後の宇宙機「スペースデブリ」の処理・破棄の履行が不徹底なまために将来の開発に悪影響が生じた場合、産業全体のボトルネックとなることが懸念される。ALE とJAXA では導電性テザー(EDT:Electrodynamic Tether)を用いたPMD デバイスによる軌道離脱の技術実証を目的とした事業協同実証(J-SPARC)を行っており、足元での当該技術の実証を計画している。当EDT は、宇宙デブリに対処するアプローチであるADR（別機による事後的な処理）とPMD（自機へのデバイス搭載等による予防的な処理）のうち後者に属するものであり、軌道降下時間を大幅に短縮することが可能なため今後のスペースデブリ対策の一つとして効果的である。本講演では実証に向け開発を進めるPMD デバイスの軌道降下への影響及びミッション実現に向けた課題とこの解決策についてこれまでの検討内容について紹介する。, While the space industry is drastically expanding, there are not yet enough measures to maintain the environment on orbit which are critical to the industry. If we do not adequately address the disposals of space debris after missions, which may harm the future project, these debris could prevent the industry from developing properly. ALE and Japan Aerospace Exploration Agency (JAXA), as a part of the JAXA Space Innovation through Partnership and Co-creation (J-SPARC) project, are developing a PMD device using an Electrodynamic tether (EDT) to demonstrate the deorbit of satellites. In this project, we are planning to launch a satellite equipped with a PMD device. There are two approaches to mitigate space debris; ADR (dealing with space debris once after the mission of spacecrafts has ended, Active Debris Removal) and PMD (preventing spacecrafts from becoming space debris beforehand, Post Mission Disposal). Our developed EDT is categorized in PMD and able to significantly reduce the time required for the satellite to reenter the atmosphere. It can be utilized as a countermeasure for the prevention of space debris. This paper provides the impact of the developed PMD device for de-orbit and issues and current solutions about the coming mission., 形態: カラー図版あり, Physical characteristics: Original contains color illustrations, 資料番号: AA2230027003

第10回スペースデブリワークショップ (2022年11月28-30日. 主催: 宇宙航空研究開発機構研究開発部門(JAXA), 宇宙航空研究開発機構調布航空宇宙センター(JAXA)(CAC)), 調布市, 東京, The 10th Space Debris Workshop (November 28-30, 2022. Organizer: Research and Development Directorate, Japan Aerospace Exploration Agency (JAXA), Chofu Aerospace Center, Japan Aerospace Exploration Agency (JAXA)(CAC)), Chofu, Tokyo, Japan, JAXA 研究開発部門では推移モデルのための軌道上デブリデータベースの更新を継続して行っている。その一環としてTLE 軌道履歴をサーベイし、TLE 履歴からA/M の推定を行い、デブリ環境モデルと比較するなどしてサイズや質量を割当てている。またTLE 履歴をサーベイすることで、個々の衛星の運用終了やPMD を行ったことによる軌道変化、および衝突・破砕等による異常な変化やそのタイミングを知ることができる。そこでTLE 履歴に表れる特徴から、制御を継続している衛星か運用終了やデブリの状態であるか、さらに軌道変化が運用による制御か運用終了やPMD であるか、または衝突・破砕によるイベントかを自動判別、分類する試みを行っている。今後、それらの精度向上のために機械学習を取り入れることも検討している。, JAXA continues to update the on-orbit objects database for the debris evolutionary model. As part of the work, we survey TLE orbit histories, estimate A/M from TLE histories, and compare them to debris environment models to assign sizes and masses. By surveying TLE histories, it is possible to determine orbital changes due to the termination of operations or PMD of individual satellites, as well as anomalous changes due to collisions, etc. and their timing. We have worked to automatically identify and classify whether a satellite is still under control or out of operation, and whether the orbit change is due to operational control, PMD, or a collision event, based on the characteristics that appear in TLE histories. We are considering incorporating machine learning methods to improve their accuracy., 形態: カラー図版あり, Physical characteristics: Original contains color illustrations, 資料番号: AA2230027040

第10回スペースデブリワークショップ (2022年11月28-30日. 主催: 宇宙航空研究開発機構研究開発部門(JAXA), 宇宙航空研究開発機構調布航空宇宙センター(JAXA)(CAC)), 調布市, 東京, The 10th Space Debris Workshop (November 28-30, 2022. Organizer: Research and Development Directorate, Japan Aerospace Exploration Agency (JAXA), Chofu Aerospace Center, Japan Aerospace Exploration Agency (JAXA)(CAC)), Chofu, Tokyo, Japan, 積極的デブリ除去（Active Debris Removal, ADR）は、危険なデブリから宇宙活動の安全を確保し、持続可能な宇宙開発を実現するために有望な方法の1 つであるが、デブリを捕獲する場合等、事前にターゲットの姿勢や運動が必要になる場合がある。我々は、ADR のターゲット候補の一つである日本のH-2A ロケットの第2 段のライトカーブを望遠鏡とCMOS センサーで観測し、2 つの手法によるシミュレーションで再現しています。その1 つである光学シミュレータは、H-2A R/B のスケールモデルを用い、軌道上の天体の姿勢、運動、太陽方向などを考慮して、地上の望遠鏡で観測した光カーブを再現することができます。これまでのシミュレーションは主にこの方法で行っていたが、1 件あたりの時間がかかるため、多くのケースで実験することはできなかった。もう一つは、CG を使ったライトカーブシミュレーションツールで、ライトカーブの全体的な傾向を調べることで、実験時間を大幅に短縮する方法です。本報告では、遠方の2 地点で同時に観測されたライトカーブを用いて、このCG によるシミュレーションを行った結果を紹介する。, Active Debris Removal (ADR) is one of the most promising methods for ensuring safety and sustainable space activities from danger of debris. In order to carry out an ADR mission, the attitude and motion of the target must be determined precisely in advance. We are observing the light curve of the second stage of the Japanese H-2A rockets, one of the ADR target candidates, using telescopes and CMOS sensors, and reproducing by a two methods simulation. One method, the optical simulator uses a scale model of the H-2A R/B and can reproduce the light curve as observed by a groundbased telescope, considering the attitude, motion, and sun direction of the object in orbit. Previous simulations were mainly performed in this method, but due to the time required per case, it was not possible to experiment in many cases. The other method is a CG-based light curve simulation tool that can significantly reduce experimental time by examining the overall trend of the light curves. In this report, we present the results of this CG-based simulation using light curves observed simultaneously at two distant sites., 形態: カラー図版あり, Physical characteristics: Original contains color illustrations, 資料番号: AA2230027028

第10回スペースデブリワークショップ (2022年11月28-30日. 主催: 宇宙航空研究開発機構研究開発部門(JAXA), 宇宙航空研究開発機構調布航空宇宙センター(JAXA)(CAC)), 調布市, 東京, The 10th Space Debris Workshop (November 28-30, 2022. Organizer: Research and Development Directorate, Japan Aerospace Exploration Agency (JAXA), Chofu Aerospace Center, Japan Aerospace Exploration Agency (JAXA)(CAC)), Chofu, Tokyo, Japan, 本研究は，熱圏の長期的な密度減少に起因する軌道環境の変化が，今後の宇宙開発に与える影響について評価することを目的としている．近年問題となっている温室効果が，宇宙機が多く運用されている高度800km までの熱圏で寒冷化を引き起こし，それによる大気密度の減少が報告されている．大気密度の減少を考慮せずに長期的な軌道環境の予測を行うと，低軌道におけるスペースデブリの数や軌道寿命が過小評価される恐れがある．本研究では，JAXA と九州大学が共同開発・運用している軌道環境推移モデルを用いて，大気密度減少化における長期的な軌道上のスペースデブリ数，スペースデブリの軌道寿命，及び宇宙機やスペースデブリの衝突確率を予測する．また，軌道環境の変化に対応可能となるよう，25 年ルールを満たす高度や必要増速量，能動的デブリ除去の効果を計算し，衛星運用の安全性向上のための方策について提案する．, There is a growing concern about climate change caused by greenhouse gases. Especially, carbon dioxide has significant influences not only on the lower atmosphere but also on the upper atmosphere such as the thermosphere where space objects are orbiting. One of the problems of increasing carbon dioxide is that it reduces the density of the thermosphere, resulting in less atmospheric drag on space objects. This paper evaluates the long- term influence of decreasing the atmospheric drag on the space environment and space activities using an orbital debris evolutionary model. In this study, Jacchia-Roberts 1971 atmospheric model is used to calculate the atmospheric density. In addition, this study makes correction to atmospheric density with considering the long-term density decrease. This paper also reveals the longterm impact of density decrease on space activity by calculating the debris number transition, the extension of debris orbital lifetime, and collision probability with debris. Furthermore, this study shows the change of delta-v and the collision probability with other objects to satisfy the 25-year rule., 形態: カラー図版あり, Physical characteristics: Original contains color illustrations, 資料番号: AA2230027041

第10回スペースデブリワークショップ (2022年11月28-30日. 主催: 宇宙航空研究開発機構研究開発部門(JAXA), 宇宙航空研究開発機構調布航空宇宙センター(JAXA)(CAC)), 調布市, 東京, The 10th Space Debris Workshop (November 28-30, 2022. Organizer: Research and Development Directorate, Japan Aerospace Exploration Agency (JAXA), Chofu Aerospace Center, Japan Aerospace Exploration Agency (JAXA)(CAC)), Chofu, Tokyo, Japan, JAXA 研開部門では九州大学と共同開発してきた軌道上デブリ推移モデル（NEODEEM）を用いて軌道上環境変化の長期予測を行っている。この推移モデルには軌道上での衝突や爆破によって生じる破砕片の生成機能があり、この機能により軌道上環境における破砕片の影響の評価を行うことが出来る。また、この機能を用いる事で軌道上で生じた衝突や爆発事象のモデルによる推定を行う事も出来、昨今問題となっているASAT なども模擬的に現象を生じさせることが出来る。この報告では、推移モデルの応用の例として、これらの破砕片生成に基づく種々の解析例を紹介する。, JAXA has been evaluating the future space debris environment using debris evolutionary model named NEODEEM, developed in collaboration with Kyushu University. This evolutionary model is able to generate orbital debris generated by on-orbit collisions and explosions, and also to estimate and evaluate the impact of debris to the long time orbital environment. In addition, by using this model, ASAT event also may simulate and evaluate, which has become a problem in recent years, can also be simulated. In this presentation, various analysis examples based on this evolutionary model are introduced., 形態: カラー図版あり, Physical characteristics: Original contains color illustrations, 資料番号: AA2230027039

第10回スペースデブリワークショップ (2022年11月28-30日. 主催: 宇宙航空研究開発機構研究開発部門(JAXA), 宇宙航空研究開発機構調布航空宇宙センター(JAXA)(CAC)), 調布市, 東京, The 10th Space Debris Workshop (November 28-30, 2022. Organizer: Research and Development Directorate, Japan Aerospace Exploration Agency (JAXA), Chofu Aerospace Center, Japan Aerospace Exploration Agency (JAXA)(CAC)), Chofu, Tokyo, Japan, JAXA 研開部門デブリモデリングチームでのペースデブリインデックス検討状況について紹介する。デブリインデックスは宇宙機やミッションの環境負荷などを示す指標として関心を集め、国際的に議論や研究がなされている。モデリングチームではデブリインデックスの定義及び用途を整理し、宇宙機が環境に与える影響のうち、どのような特徴を評価すべきかまとめた。またこの結果から考慮すべき特徴を絞り込み、インデックス式の検討を行っている。インデックス式は軌道環境に対する短期的影響及び長期的影響の観点から、それぞれ定式化を検討した。またインデックスが示す値が宇宙機が軌道環境に与える影響を正しく表せているか確認するための環境評価基準についても検討行っている。本発表では検討したインデックス式に基づき軌道上の物体を評価し、上位100 位の物体が軌道環境に与える影響についての考察を紹介する。, This presentation describes the status of the Space Debris Index study by the debris modeling team of JAXA's Research and Development Directorate. The debris index which indicates the environmental impact of spacecraft or missions has been the subject of international discussion and research. The modeling team organized the definitions and applications of the debris index, and summarized which characteristics of the environmental impact of spacecraft should be evaluated. From this result, we narrowed down the features to be considered, and are working on an index formulation. The index is formulated in terms of short-term and long-term effects on the orbital environment. The environmental evaluation criteria are also discussed to confirm that the index values correctly represent the impact of spacecraft on the orbital environment. This presentation evaluates orbital objects based on the index formulas being considered by our modeling team and present a discussion of the impact of the top 100 objects on the orbital environment., 形態: カラー図版あり, Physical characteristics: Original contains color illustrations, 資料番号: AA2230027042

第10回スペースデブリワークショップ (2022年11月28-30日. 主催: 宇宙航空研究開発機構研究開発部門(JAXA), 宇宙航空研究開発機構調布航空宇宙センター(JAXA)(CAC)), 調布市, 東京, The 10th Space Debris Workshop (November 28-30, 2022. Organizer: Research and Development Directorate, Japan Aerospace Exploration Agency (JAXA), Chofu Aerospace Center, Japan Aerospace Exploration Agency (JAXA)(CAC)), Chofu, Tokyo, Japan, 微小宇宙ごみやメテオロイドが人工衛星の表面に衝突すると，イジェクタと呼ばれる二次デブリが発生する。高高度軌道では，衝突確率が低いため現時点では大きな問題とみなされていない。一方で，近年静止軌道でも太陽発電衛星等の大型構造物が検討されており，大型衛星が増え続けると衝突確率が無視できなくなる可能性がある。このため，イジェクタ発生を抑制／防止に向けた対策の１つとしてバンパ構造が提案されている。そこで著者らは，静止軌道上での大型構造物の実用化に先立ち，静止軌道での高速衝突現象の基礎的知見の蓄積を図るとともに，バンパ構造実現に向けた衝突特性の把握を計画している。具体的には，静止軌道太陽光発電衛星で使用が予想される構造材料に１ｍｍのアルミ球を衝突させた際に発生するイジェクタ量の計測実験を計画している。本講演ではこの実験計画ならびに実験結果の速報値を紹介する予定である。, When small space debris or meteoroids impact the surface of a spacecraft at hypervelocity, secondary debris called “ejecta” are generated. Currently, ejecta are not considered a major issue due to the low collision rate in high-altitude orbits. However, recently, large-scaled structures such as space solar power satellites (SSPS) in geostationary orbit (GEO), have been studied, and if the number of large satellites continues to increase, the collision rate of small debris cannot be ignored. For this reason, a bumper structure has been proposed as one of the measures for preventing ejecta. Before large-scaled structures on geostationary orbit are developed, we have an experimental plan to examine the hypervelocity collision characteristics for future design of “Bumper Structures” using space materials which might be used in the future SSPS on GEO. In this talk, quick reports of some preliminary experimental results will be addressed in advance to protection design of “Bumper Structures” against small debris impacts., 形態: カラー図版あり, Physical characteristics: Original contains color illustrations, 資料番号: AA2230027043

第9回スペースデブリワークショップ (2021年2月24-26日. 宇宙航空研究開発機構調布航空宇宙センター(JAXA)(CAC), オンライン会議), 調布市, 東京, The 9th Space Debris Workshop (February 24-26, 2021. Chofu Aerospace Center, Japan Aerospace Exploration Agency (JAXA)(CAC), Online meeting), Chofu, Tokyo, Japan, 軌道環境の有効活用を目的に、宇宙機の軌道投入可能数の許容レベルの検討を、九州大学と共同開発したデブリ推移モデルを用いて行った。特定軌道に複数の宇宙機を投入し、軌道上環境への影響を見ることで、軌道投入可能物体数（軌道投入許容量）を評価する。本講演では投入軌道、投入機数等の差異による軌道投入許容量の検討結果を示す。図１には凡例に示す各高度に3000 機の宇宙機の投入の有無によるLEO（Low Earth Orbit:高度200～2000km）を通過する物体の個数（Effective Number）の差異を示している。高度800km までは大気抵抗の影響で投入物体（および生成されたデブリ）が落下することで長期間の影響は抑制されるが、軌道上残存物が多い高度800～1000km では顕著な物体の増加が見られる。, For the purpose of effective utilization of the orbital environment, the environmental capacity tolerance of insertions is studied using an orbital debris evolutionary model, developed in collaboration with Kyushu University. By inserting multiple spacecraft into a specific orbit regime and observing the impact on the orbital environment, the number of spacecraft that can be inserted into orbit (orbit insertion capacity tolerance) is evaluated. In this presentation, the results of studying the orbit insertion capacity tolerance due to differences in orbital regime, the number of inserted spacecraft, etc. Fig.1 demonstrates the difference in Effective Number of objects in LEO (Low Earth Orbit: altitude 200 to 2000 km) with and without 3000 spacecraft inserted into various orbital regimes. At altitudes below 800 km, natural decay due to the atmosphere may suppress the impact of insertions (and the generated debris). At altitudes between 800 and 1000 km, however, a remarkable increase in objects can be observed because of the many orbital residuals., 形態: カラー図版あり, Physical characteristics: Original contains color illustrations, 資料番号: AA2130003011, レポート番号: JAXA-SP-21-001