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新凍結軌道による超低高度衛星の軌道保持

 野田篤司氏を中心とする私達のグループは、2006年秋から、イオン・エンジンの連続噴射によって大気抵抗をキャンセルして超低高度を飛行する衛星(以下、超低高度衛星と呼ぶ)の検討を開始した。超低高度として、200km前後の高度を想定していた。検討の始めに考えていた利点は、例えば高度800kmの衛星に搭載した光学カメラ(分解能1m)を超低高度衛星に搭載すれば、25cmの分解能を実現できる、という事だった。更に考えて行くと、アクティブ電波センサーにおいて、高度を下げるという事は、大きな意味がある事に気付いた。単純なレーダーでは、対象物との距離の4乗に比例する電力が必要となる。ALOS 等の地球観測衛星に搭載されている合成開口レーダ (SAR) では、高度の3乗に比例する電力が要求される。高度を 1/4 にすれば、必要な電力は 1/64 にまで小さく出来る事を意味する。このような利点に気付いた我々は、何とか高度200km程度の飛行を実現させたいと考えるようになった。

 我々は始めに、200km付近の大気密度を調べて、どの程度の推力を連続して出せれば飛行できるか、その際、年間どの程度の燃料が必要か、を検討した。その結果、高度180km程度までは可能性があるとの結果を得た。

 その頃、ヨーロッパが、GOCE という超低高度を飛ぶ衛星の計画を進めている事を知った。GOCE は地球重力場を精密に観測する科学衛星であり、大気抵抗を完全にキャンセルする事を要求されていた。そのため、Drag-Free システムという複雑なシステムを搭載する事になっている。これは、時々刻々の非保存力(大気抵抗や太陽輻射圧)を精密に検出し、イオン・エンジンの推力を微調節して、非保存力を完全に打ち消し、衛星があたかも重力場のみに従って運動するようにするものである。
 日本においては、Drag-Free システムの経験はない。将来の色々な科学ミッションには、必要となってくるシステムであると思うが、我々が考えている超低高度衛星には、大気抵抗を時々刻々完全にキャンセルする必要はないと考えていた。通常の地球観測ミッションを想定すれば、Drag-Free システムは必須ではない。そこで、それを用いないで超低高度を飛行させる事を考えた。

 平均高度(軌道1周間の高度の平均)をある幅に保持する事は、当然必要である。もう一つ気になっていたのが、軌道の形の保持、離心率の保持である。地球観測衛星では、「凍結軌道」というものが、採用されている。「凍結軌道」というのは、地球重力場の非球対称性を利用した、離心率ベクトルがほぼ固定される軌道であり、本ブログのこの記事にもう少し詳しく記している。軌道1周間の高度変化が固定されるため、地表の観測には都合が良い。超低高度衛星でも、「凍結軌道」を実現できるかを先ず考えた。

 そこで、離心率ベクトルに作用する外乱(超低高度衛星では新たに大気抵抗が加わる)を考察することで、離心率ベクトルの安定な釣り合い点である「新凍結離心率ベクトル」を見出した。従来の凍結離心率ベクトルは中立安定なのに対し、新凍結離心率ベクトルは自然にそこに収束する正の安定性を持つ。そのため、単に平均高度を保持するだけで、平均離心率ベクトルは新凍結離心率ベクトルに収束する。更に、新凍結離心率ベクトルは、従来の凍結離心率ベクトルよりも絶対値が小さい。つまり円軌道に近い。2006年12月頃、この点まで検討が進んだ。この「新凍結離心率ベクトル」を実現する軌道を「新凍結軌道」と呼ぶ事にした。Drag-Free システムを使わずに、簡単な制御則で超低高度軌道を保持できる見通しが得られた。

 その後、実証衛星を打ち上げよう、という方向に話が進んだ。実証衛星に搭載するイオン・エンジンに、細かいスロットリング機能を持たせるのはコスト的に問題である。その時、イオン・エンジンの専門家の長野氏が、オンオフ制御で軌道保持できないか、と提案された。頻繁なオンオフ制御は、イオン・エンジンの寿命に心配があったが、放電電源は常時オンとし、ビーム電源のオンオフで推力のオンオフを実現する事で寿命問題は解決した。ハードウェアとしては問題ない事が判り、STK/Astrogator を使ってシミュレーションする事にした。

 新凍結軌道の保持制御では、単に平均高度をある範囲に保持するだけで良い。平均高度をある程度正確に簡単に知る方法は、GPS受信機から得られる接触軌道要素を1周回分集めて単純に平均する事である。この事から、オンとオフの各期間は、軌道周期の整数倍に制限すべしという制約が出て来る。この制約は、平均離心率ベクトルにノイズ的な動きを生じさせない点でも有効である。ここまでの検討で、オンオフ制御の制御則が決まり、シミュレーションを行なった。その結果、オンオフ制御でも全く問題なく、新凍結軌道の保持ができる事が判った。

 2007年10月29日に札幌で開催された宇宙科学技術連合講演会にて、『新凍結軌道による超低高度衛星の軌道保持』というタイトルで講演した。以下、その時に使用したプレゼンテーション資料を掲げる。

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by utashima | 2007-10-31 20:57 | 宇宙機の軌道設計/ 解析 | Trackback | Comments(8)

宇科連2007(札幌)

 2007年10月29日~31日に札幌コンベンション・センターで開催された「第51回宇宙科学技術連合講演会(略称、宇科連)」に出席した。私の講演は10月29日(月)だったので、前日の日曜日に出かけ、29日の講演を済ませてすぐに帰路につき、深夜0時頃に帰宅した。

 昨年の小倉での宇科連は、9月に発症した腰痛から回復してそれ程間のない時期だったので、心配だった。今回も、2週間位前から軽い腰痛が再発し、出発までには直さねばと気掛かりだった。再発の原因は、気温の急激な低下だったように思う。それを機に、暖かい布団に変えた。1日おきに整形外科に通ったが、1週間経っても改善せず、先生に話して、飲み薬を貰った。この薬が効いたのか、腰痛はかなり軽減した。しかし、その薬の副作用で胃が荒れたため、宇科連に出かける2,3日前から飲まなかった。出張中も幸い腰痛が悪化する事はなく、無事に講演の任務を果たす事ができた。

 宇科連は、丁度10年前の1997年10月にも札幌で開催されていた。その時も参加したが、会場がどこだったか、覚えていなかった。ネット検索で見つけたこのサイトを見ると、「かでる2・7(北海道立道民活動センター)」という北海道庁の隣のビルで行なわれていた。今回の会場である札幌コンベンション・センターは、当時は存在しなかったのであろう。今回参加してみて、広くて良い会場と思った。今まで宇科連を開催した場所の中で、最も良い会場と言っても良いのではないかと思う。

 泊まったホテルは、赤レンガ庁舎(重要文化財 北海道庁旧本庁舎)と時計台の中間付近にあった。10年前に来た時、赤レンガ庁舎は見ていなかったので、29日の朝、そこを訪れてから、会場のコンベンション・センターに出かけた。

 下の写真は、赤レンガ庁舎の正門からの眺めである。
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 次の2つの写真は、赤レンガ庁舎の庭園の紅葉である。とても綺麗だった。今回の出張では、美味しいものを食べに行く体力がなかったが、この景色を観る事ができて満足。
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 今回の私の講演は、『新凍結軌道による超低高度衛星の軌道保持』というタイトルのものであり、先日、読売新聞の夕刊に掲載された記事の軌道保持に関するものである。私の講演の概要は、別の記事として本ブログに掲げる予定である。
by utashima | 2007-10-30 21:18 | イベント | Trackback | Comments(4)

私の囲碁学習を振り返って

 このブログの2006年12月17日の記事に、以下のコメントを頂いた。
Commented by 堕落 at 2007-10-09 19:13
  囲碁はどうやったらうまくなるのだろうか
Commented by utashima at 2007-10-09 19:55
  負けた後で、原因を考える事ではないでしょうか。
Commented by 堕落 at 2007-10-22 02:21
  それがよく分からないんですよ。
  とほほ

 私が今まで、どのように囲碁の練習をして、4段になったか、このブログに殆ど書いていない事に気付いた。思い出せる範囲で、ここに、それを記載し、上記のコメントへの回答としたい。

 私が初めて碁石に触ったのは、九州大学に入学して、当時福岡に住んでいた兄の家に同居させてもらった時である。兄は、多分5~6級程度の力だったと思う。シチョウで私の石が取られて驚いた記憶がある。強くなりたいと思い、大学の囲碁サークルに入れて貰った。しかし、私のような超初心者は他には居なく、仲間も出来ず、すぐに止めてしまった。

 次に囲碁に接したのは、東京大学の大学院に入った時である。私が入った研究室は、教授を始め、囲碁の強い人が多かった。そこで、もう一度、囲碁に挑戦してみようと思った。研究室の人達の実力は、2,3級~3,4段位だっただろうか。はっきりとは覚えていない。私は、何目も石を置いて、相手をして頂いた。その研究室での2年間で、3級程度まで上達した。この時期に購入したのが、以下の定石事典である。

    石田芳夫著 『基本定石事典 上下』  日本棋院発行 昭和50年12月(上下合わせて3800円)

当時の私の生活費と比べても、かなり高い本である。大学院時代は、ただ対局をするだけで、あまり振り返る事をしなかったと思う。定石事典も、その頃は大して役に立っていない。

 大学院を2年で卒業し、宇宙開発事業団に入社してから、殆ど囲碁をする事はなかった。入社2,3年目頃、職場の課で囲碁大会をする事が何度かあった程度である。

 本格的に囲碁を再開したのは、インターネットで対局できるようになってからである。自分と同程度の力の人と対戦し、勝率が高くなったら、自分の級位を上げる事を繰り返して、現在の4段まで来た。この時、以前とは違って、対局後に自分の手を振り返る事を行なった。勝った時はあまりしなかったが、負けた時は、敗着を見つけるまで検討し、対策も考えた。特に、序盤で大きく不利になった時は、定石を知らなかった場合が多く、対局後に、上記の定石事典を開いて、次の対局では、同じ間違いをしないように心がけた。定石事典は、最初から読むのは良い方法とは言えないであろう。自分の知らない定石を相手に打たれて困った時、それを読むと効果的である。偶に、相手が嵌め手を打って来たと判る事もある。

 インターネット対局を始めた当初は、囲碁の解説書も沢山読んだ。ざっと数えても20~30冊読んでいる。その中で、最も棋力の向上に寄与したと思うのは、以下の3部作である。

   景山利郎著 『アマの碁ここが悪い① 布石の要点』 1988年
   景山利郎著 『アマの碁ここが悪い② 定石の前後』 1988年  
   景山利郎著 『アマの碁ここが悪い③ 打ち込み』 1989年


この3部作を読んだ後、確実に勝率が良くなった記憶がある。その後も、不調になると、この本を読み返したりしたものである。

 最近は、対局後に振り返る事が少なくなった気がする。WWGoの有料会員になると、対戦した棋譜を再現できるサービスがあるので、局後の考察には便利であろう。今はまだ無料会員。どうしようかな。
by utashima | 2007-10-22 20:12 | 囲碁 | Trackback | Comments(0)

無線 LAN の AirStation のファームウェア更新

 今日(2007年10月14日)、日経サイトで、バッファローの無線 LAN ルータの一部に脆弱性があるという事を知った。私もバッファローの AirStation を使っているが、脆弱性が見つかったものではなかった。念のためにバッファローのサイトを見ると、私が使っている機種の新しいファームウェアが公開されていた。早速、ダウンロードして、更新した。簡単に出来た。

 バッファローからのニュース・メールを毎回受けているが、殆ど読む事無く廃棄していた。これからは、ファームウェアの更新情報だけでも、確認するようにしたい。
by utashima | 2007-10-14 14:57 | パソコン | Trackback | Comments(0)

マンホールの蓋

 2007年10月8日(体育の日)は、朝から小雨模様。今読んでいる本がとても面白くなって来て、そのまま読み進めるのが勿体無い気分になった。傘を差して、ちょっと散歩に出かけた。

 家の前の6m道路に出た所で、或る事に初めて気付いた。道路にあるマンホールの蓋に、スペースシャトルの絵が描かれている。下の写真である。今まで、マンホールの蓋を、気を付けて見ていた訳ではないが、以前にはこのような図柄ではなかったように思う。家内も、このマンホールの蓋には気付いていた。
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 この近所は、全て同じ図柄のものかな、と思い、いつもの散歩コースを歩いてみた。スペースシャトルの図柄の蓋は、私の家の前に一つしかなかった。近所にあった他の蓋を以下に紹介する。下は、この付近に最も多かったもの。真ん中の図柄が何を表わすのか不明。
[追記(2007年11月9日)]
  「駅からマンホール」さんからのトラックバックにより、旧県章と判りました。有難う御座いました。
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 下の写真は、1つだけ見つかった。真ん中の図柄の意味するものは、やはり不明。つくば市の市章ではないようだ。
[追記]kagawaさんのコメントにより、茨城県の県章と判った。下のコメント欄を参照して下さい。
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 ネットでマンホールの蓋を検索すると、「路上観察 マンホール編」というサイトが見つかった。それぞれの地方の特徴を表現したもの、色付きのもの等、色々な種類がある事が判った。

[追記(2007年10月30日)]
 10月28日~29日に宇科連に出席するため、札幌に行った。地下鉄東西線の東札幌駅を出て、札幌コンベンション・センターに向かって歩いている時、次の写真のマンホールを見つけた。時計台を描いている。
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by utashima | 2007-10-08 11:15 | 最近考えている事 | Trackback(2) | Comments(4)

Microsoft Update の誤配信(IE7)

 2007年10月5日の朝、自宅の PC の電源を入れると、右下のタスクトレイに、Microsoft Update のからの更新情報の受信を知らせるアイコンが表示された。OS等を更新した後、PC の再起動が必要になる場合が多いので、すぐにそのアイコンをクリックした。すると、更新内容は、「Internet Explorer 7 をインストールする」というものだった。ちょっと驚いた。暫く前に、いずれは Microsoft Update の機能の中で、IE6 から IE7 へのアップデートが行なわれるとはネット情報で知っていた。事前に何の連絡も無く、いきなりである。IE7 が話題になったのは暫く前なので、「今インストールすると、ヤバイゾ」という認識はあったが、内容は忘れていた。
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 そこで、ネットで検索してみた。このサイトに、IE7 の問題が整理されている。やはり、今はインストールしない方が良さそうだ。私の PC の自動更新の設定は、右のようにしている。ダウンロードまでは自動にし、インストールは、手動。
 もし一番上のマイクロソフト推奨の「自動」にしていたら、IE7 がインストールされてしまっていたかも知れない。アンインストールすれば、IE6 が再び使えるらしいが、全く後遺症が残らないとの保証もないであろうから、「自動」にしていないで、正解だった。(この記事の最後にリンクを貼った日経サイトを見ると、「自動」にしていても、ユーザーが OK を押さないとインストールが始まらないようではある。)

 会社の PC でも、Microsoft Update からの通知が来ていた。勿論、無視。ところが、タスクトレイのアイコンを消す方法が判らない。会社のヘルプデスクに問い合わせた。暫くして、全社掲示板にて注意が喚起された。その掲示板によると、マイクロソフトが IE7 のインストールを誤配信した事が書かれていた。呆れてしまった。マイクロソフトという一企業に、我々の生活/仕事に必要な PC 環境を握られている事を思い知らされた。帰宅してネットを調べると、日経サイトに、マイクロソフトの誤配信が報道されていた。その中に、マイクロソフトの謝罪のページへのリンクがあり、Update をダウンロードだけした状態の場合の、その消し方も書かれている。ざっと読んでみたが、余り簡単とは言えない。右図の私の設定より、もう一つ下の設定の方が良いかも知れない。
by utashima | 2007-10-05 20:38 | パソコン | Trackback | Comments(0)