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墓地の検討

 我が家は、1995年頃から家内の両親と同居している。家内の両親は広島県福山市に長年住んでいたが、子供が家内のみのため、つくば市に私たちと同居する事になった。その両親も、年齢が80歳前後になってきた。当初、両親は福山市に墓を作ることを考えていたが、墓参の利便性を考えて、つくば市近郊に作る事に変更した。

 現在、第一候補と考えているのが、「グリーンメモリアムつくば」である。我が家から車で15分程度と近い。家内と両親は、既に見学してきているが、私はまだだったので、昨日出かけて見た。比較的新しいきれいな墓地である。多分、ここに決めるであろう。私たち夫婦も、ここの墓に入れて貰おうと考えている。
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by utashima | 2008-11-30 14:57 | 最近考えている事 | Trackback | Comments(0)

2008年のつくば市の紅葉

 2008年11月15日(土)は、午前中は晴れそうだったので、近所の紅葉を楽しんできた。
 下の写真は、近所の梅園公園の紅葉。
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 次は、洞峰公園の紅葉。
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 こちらは、洞峰公園の湖畔の喫茶店の前にある並木。紅葉がとても綺麗になるので、毎年楽しんでいる。今は片側(日当たりの良い側)だけの紅葉。1~2週間後が楽しみだ。
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同じ場所の3年前(2005年)の11月26日は、この記事のようであった。

 次の写真は、東大通り街路樹の紅葉である。
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--- 2008年11月22日の追記 ---
 上記から1週間後の今日、快晴の青空が広がっていたので、上の3枚目の洞峰公園の並木を撮影してきた。左の木々の紅葉はあまり進んでいない。
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--- 2008年11月30日の追記 ---
 11月30日も快晴。上の並木の紅葉具合が気になるので出かけて来た。下の写真のように、左の木々も紅葉していたが、右側はピークを過ぎていた。
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 私は、FinePix F700 を使っている。絞り優先オートのモードにすると、オートブラケッティングという機能を使え、適正、オーバー、アンダーの3つの露出で連写してくれる。その中から良いものを選ぶ。11月30日の写真は、この機能を使って選んだ画像をアップした。しかし、普段は、全てデジカメ任せのAUTOで撮影している。
by utashima | 2008-11-15 12:07 | つくば近傍探訪記 | Trackback | Comments(2)

2008年インフルエンザ予防接種

 2008年11月15日(土)、今年も、毎年出かけている内科でインフルエンザの予防接種を受けてきた。2500円。
by utashima | 2008-11-15 11:44 | イベント | Trackback | Comments(0)

オープンソースの軌道解析ツール(その4)

4.Space Trajectory Analysis (STA)
c0011875_14164390.jpg ESA も STA (Space Trajectory Analysis) というオープンソースのソフトウェアを、大学等と共同で 2005年頃から開発中である。右の図が、このソフトのロゴである。このpdfファイルに、ソフトの概要が記されている。概ね GMAT と同じであるが、以下の点が異なるように思われる。

(a)ロケット・フェーズの trajectory も対象とする。
 ASTOS Solutions が開発した ASTOS という打上げ段階及び Reentry 段階の最適化ツールとの連携も考慮している。

(b)宇宙機の測距、軌道決定も対象とする。

(c)6つまでの swingby 機能を陽に持つ。
 GMAT も Mission Sequence の中に swingby を入れる事は可能と思われる。

(d)最適化手法として、Genetic Algorithm (遺伝的アルゴリズム) も用意される。
 実装は、これからである。

(e)このサイトによると、大学院生に対し6ヶ月までのインターンシップを提供する。

 こちらが STA のホームページである。MAX OS X 用の STA (実行形式) は β 版がダウンロードできる。Windows 版はまだである。
by utashima | 2008-11-11 14:13 | 宇宙機の軌道設計/ 解析 | Trackback(1) | Comments(0)

オープンソースの軌道解析ツール(その3)

3.GMAT の機能―STK/Astrogator と比較して―
 ここでは、GMAT の機能を、STK/Astrogator と比較しながら紹介する。

2D表示機能
(1)地上軌跡表示機能
 現版(2008年9月30日版)では、primary body の 2D 地図上に 表面軌跡を描く機能は見当たらない。
(2) x-y グラフ描画機能
 任意の変数を x-y グラフとして描く事が可能。STK も同様の機能を持つ。

3D表示機能
(1) trajectory の陰線処理
 現版では、地球などの天体の向こうにあって見えない trajectory も表示されてしまう。
(2) Remote Desktop での 3D表示
 STK では、Remote Desktop で使うと 3D 表示は出来ない。ところが、GMAT では問題なく出来ている。

軌道制御の機能
(1)インパルス的軌道制御の機能
 STK/Astrogator と同様の機能がある。
(2)有限時間燃焼による軌道制御の機能(電気推進による制御も含む)
 STK/Astrogator と同様の機能がある。以下に、サンプル script を実行した画面を示す。
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地球観測ミッションへの利用
(1)準回帰パラメータからノミナル平均軌道要素を算出する機能
 太陽同期性や準回帰パラメータ (N:日周回数, M:回帰日数, L:日移動数) から、平均高度や平均傾斜角を設定する機能は、現時点では見つかっていない。STK では、時々間違った軌道要素を出力する事があるが、注意すれば使える機能がある。
(2)平均軌道要素から接触軌道要素への変換機能
 これも存在しない。STK にも存在しない。要望はしているが。
(3)接触軌道要素から平均軌道要素への変換機能
 これも存在しない。STK には存在する。
(4)大気密度モデルの実装
 MSISE90 と Jacchia-Roberts の2つの地球大気密度モデルが実装されている。

---2008年11月22日に追記---
(5)実高度の計算機能
 地球観測衛星などの軌道設計においては、平均軌道要素を使って太陽同期性や準回帰性を満足する軌道を設計する。その結果得られる平均軌道長半径を用いて、次式で定義されるもの(一般に使用されている名称は無いが、ここでは設計高度と呼ぶ)をその軌道の高度と言っている。

   設計高度=平均軌道長半径-赤道半径

 そのように設計された平均軌道要素を接触軌道要素に変換し軌道生成して得られる実際の高度(地球の扁平率も考慮、これをここでは実高度と呼ぶ)は、上記の設計高度とは異なる。本ブログの『TRMMの高度変動』に、平均軌道要素から実高度を計算する式を掲げている。その式の誤差は、50m程度である。
 
 GMAT で、実高度の計算ができるか確認してみた。私の近似式との差は 50m 以下で正常であった。STK/Astrogator でも実高度の計算は可能である。
---2008年11月22日追記終了---

ラグランジュ点ミッションへの利用
(1)ラグランジュ点中心回転座標系と慣性座標系の相互変換機能
 表示座標系として、ラグランジュ点中心回転系を選択できる。GMAT には 10個以上のサンプル・スクリプトも付属しており、太陽-地球系 L1 点周りのリサジュ軌道の軌道保持を計算するものもある。実行した結果を下の図に示す。約1.5年間の軌道保持である。
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 ここまでは、概略軌道保持できているが、制御則をそのままにして、保持期間を約2.7年間に延長してみると、次の図の結果となった。途中から制御が不適切となり、L1点周りから逸脱している。このサンプルでは、簡単過ぎる制御則を使っており、月重力の外乱に耐えられなかったと思われる。
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惑星周回ミッション
(1)大気密度モデルの実装
 大気密度モデルが実装されているのは、地球のみである。火星の大気密度モデルも欲しい。

まとめ
 地球観測ミッションに用いるには、現状では不便である。また、制約条件付きの最適化計算機能(SQP法)も使えると書かれており、サンプル script も存在するが、実行してみると SQP 法のプログラムが見つからないと言うエラーメッセージが出て動かない。今のところ原因不明である。まだ β 版なので、今後に期待したい。
 現状でも、Astrogator の MCS よりも自由度の大きい Mission Sequence を持ち、全くフリーで使用できるメリットは大きい。

***(続く)***
by utashima | 2008-11-09 11:10 | 宇宙機の軌道設計/ 解析 | Trackback | Comments(0)

淡路夢舞台での宇科連2008

 2008年11月5日~7日に、兵庫県淡路市の淡路夢舞台国際会議場で宇宙科学技術連合講演会が開催された。淡路夢舞台は、2000年3月に開業した複合文化リゾート施設である。姫路や神戸には行った事があるが、淡路島は初めてである。

 私は、5日の5時30分に起床し、以下のルートで出かけた。約5時間の旅である。
 (1)常磐線   :ひたち野うしく駅⇒日暮里駅
 (2)京浜東北線:日暮里駅⇒東京駅
 (3)新幹線   :東京駅⇒新神戸駅
 (4)新幹線   :新神戸駅⇒西明石駅
 (5)山陽本線  :西明石駅⇒舞子駅
 (6)高速バス  :高速舞子バス停⇒淡路夢舞台バス停

 東京駅までは通勤時間帯にかち合い、座る事はできなかった。特に上記(2)の区間は、手を放してもカバンが落ちない程の混みようであった。これでかなりエネルギーを消耗した。舞子駅で高速バスに乗り換える。淡路島への高速道路上にあるバス停にどのように移動するのか心配であったが、舞子駅に十分な案内表示があり、杞憂であった。早朝は寒くてコートを着て出かけたが、東京駅に着く頃から暖かくなり、それ以降、コートは邪魔に。

 午後1時過ぎに淡路夢舞台に到着。国際会議場の隣にあるWestinホテル淡路を予約していた。学会レートでも1泊14000円近い。JAXAから支給される宿泊費を超えている。チェックインは午後3時からであるが、部屋の準備が出来ていたので、1時30分頃にはチェックインできた。下の写真は、自室の窓からの南東方向の眺めである。
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 コートや余分なものをホテルの部屋(6階)に置き、国際会議場に向かった。2階で参加登録料を支払って、4階の会場に。私の発表は午後4時から。発表内容は、こちらの記事をご覧下さい。

 セッションで一緒だった人達は、本州側に宿を取っている人が多く、本州で夕食を摂ることになったが、私は早朝の起床で疲れていたので、別行動を取り、ホテル3階の日本料理店でちょっと贅沢をして寿司を食べた。

 ホテルの部屋には、Panasonicの32型液晶テレビがあった。地デジ放送も受信できた。オバマ氏の大統領選挙当選のニュースを観た。このホテルは高いだけあって、部屋は広かった。風呂もゆったりした造りで、浴槽の外で体を洗えるようになっていた。日本式の風呂である。

 翌日の朝は、朝食の後、ホテルの周りを散策した。植物園や階段状の花壇(百段苑)などがある。上の写真の海に突き出た部分も歩いてみた。大学に行くまで尾道に住んでいたので、海を見ると落ち着く感じがする。下の写真は、朝に撮ったものである。
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 ホテルの北側に高い塔があり、下からエレベータで上に上がれる。そこから階段状花壇の最上段まで、幅1メートル位の橋が架かっている。高所恐怖症の私は、この橋を歩くのも、ちょっと怖かった。
by utashima | 2008-11-07 19:14 | イベント | Trackback | Comments(0)

火星の超低高度衛星の可能性

 超低高度衛星は、高比推力の電気推進系で大気抗力をキャンセルする事で、通常では飛行できない軌道高度を飛ぶ衛星である。という事は、地球周りに限定されるものではない。月は、大気を持たないので対象外であるが、火星には地球より薄いが大気がある。そこで、火星の超低高度衛星の可能性を検討した。

 検討前には、高度100km 以下も可能かなと思っていた。火星と地球で主に異なる点は、以下であろう。
  (1)太陽からの距離が遠い。地球に比べて、約1.5倍。
  (2)重力が弱い。地球の約1/10。
  (3)大気が薄い。地表では地球の約1/100。

 (1)は電気推進系が要する電力を発生させるには不利である。高効率の太陽電池セルが必要となる。(2)は円軌道速度が小さくなり、抗力が小さくなる。抗力は、速度の2乗に比例する。(3)も抗力が小さくなる。上記の3項の内、2項が超低高度衛星では有利に働く。

 2008年11月5日~7日に淡路夢舞台国際会議場で開催された第52回宇宙科学技術連合講演会にて、『火星の超低高度衛星の可能性』と題して講演した。その時のプレゼン資料を以下に掲げる。火星では、高度130kmが限界と判断した。

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by utashima | 2008-11-07 08:22 | 宇宙機の軌道設計/ 解析 | Trackback | Comments(0)

オープンソースの軌道解析ツール(その2)

2.General Mission Analysis Tool (GMAT)の概要 
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  GMAT (General Mission Analysis Tool) は、NASA の GSFC が中心となって作成を進めている Open Source による軌道解析ツールである。地球周回軌道から惑星間飛行まで、現在の宇宙活動の殆ど全ての領域を対象としている。2008年現在は、Windows 版は β 版、Mac 及び Linux 版は α 版である。右に、GMATProductBrochure.pdf に掲載されている GMAT の実行中の画面を示す。

 STK の Astrogator がこれに近いが、STK は民間企業によって管理されており、研究者にとって自由度が大きく制限されている。GMAT は、STK のこの問題点を解消する事も可能と思われる。GMAT は、フォーメーション・フライトを必要とするミッションが軌道力学系ソフトに何を要求するかを把握するために、GSFC において 2002 年から開始された検討が、スタート・ラインである。

  GMAT は C++ で作成され、GUI を通して使う事も、コマンド・ライン プログラムとして使う事も出来る。GUI は、wxWidgets を使って書かれている。

 GMAT の入力条件や軌道計算の流れは、script ファイルに記録される。この script には、if 文、for 文、while 文なども書く事ができ、柔軟性が高いので、STK/Astrogator では困難な事も実行可能と思われる。


c0011875_13525533.jpg 右図は、GMAT に添付されているサンプル script の一つ、Ex_ControlFlow.script の実行画面である。左に、Mission Sequence が表示され、その中に For, While, If が見える。Mission Sequence の構成は、Astrogator の MCS と良く似ている。Astrogator は、GSFC の研究者達を中心として開発された Swingby というソフトがベースとなっており、GMAT にはその考え方が継承されていると思われる。

***(続く)***
by utashima | 2008-11-03 12:31 | 宇宙機の軌道設計/ 解析 | Trackback | Comments(0)

オープンソースの軌道解析ツール(その1)

1.はじめに

 新しい宇宙機ミッションの検討には、軌道解析が必要な場合が多い。そのための道具として、AGI 社の Satellite Tool Kit (STK) が良く知られている。しかし、高価なソフトウェアのため、簡単には導入できない。私も職場で時々使用するが、購入しているライセンス数が少ないため、使えない事も偶にある。

 STK のコンポーネントの一つである Astrogator は、月や惑星への軌道解析や、電気推進系を使った解析もできる。地球回りの高度200km 付近を電気推進系を使って飛行する超低高度衛星の検討でも、STK/Astrogator を用いた。そこそこの解析はできるが、もう一歩レベルを上げた検討をしようとすると、Astrogator の機能が不十分なために出来ない事が多い。Astrogator では、ミッション期間中の軌道制御などのイベントを Mission Control Sequence (MCS) として記述する。MCS には、n 個の制御変数を用いて n 個の終端状態量を目標値に合わせる機能が、微分修正法を用いて用意されている。但し、制約条件の下に、ある量を最小化するという最適化の機能は無い。

 以上のような経験から、私が抱いている理想的な解析ツールは、色々な機能のコンポーネントがソースコードの形で用意されており、基本バージョンで不足する場合、必要なコンポーネントを探して来て付加する事のできるツールである。必要なコンポーネントが見つからない場合は自作する。出力としての 2D, 3D のグラフィックスは、この解析ツールに必須ではないと考える。解析ツールとしては、テキスト・データをファイル出力する機能があれば良い。グラフ化には色々な既存ツールを使えば良い。

 最近、上記の理想的な解析ツールに近いと思われるものが、オープンソースの形で幾つか公開されている事を人伝に聞いた。本記事では、それらを簡単に紹介する。

***(続く)***
by utashima | 2008-11-02 15:59 | 宇宙機の軌道設計/ 解析 | Trackback | Comments(0)

2008年の冬仕度

 一昨日から急に寒くなり、掛け布団を厚めのものに替えた。昨夜は更に毛布を追加。これで寝具は完全に冬モードになった。私は昔から電気毛布を使っている。寒気が来ても、スイッチ一つで対応できるので。今は、電源オフで良い。寝ている間に腰が冷えると、腰痛になる事を一度経験したので、寝具の温度には気を使っている。

 寝具だけでなく、朝夕の書斎も暖房が欲しくなってきた。書斎に出ている扇風機を掃除。石油ストーブを箱から出して、扇風機と入れ替えた。ついでに、パソコンの裏側、フロアマットの下側、書棚など、普通は年末に行なうような掃除を行なった。その代わり、年末は特別な掃除をしない。

 石油ストーブは、シーズンを終える時、完全に燃焼させた後も内部に僅かに残っている灯油を布切れに吸収してから保管している。でも、新シーズンに使い始める時、正常に点火してくれるか、気掛かりである。書斎で使っている石油ストーブは、2005年3月に購入したものなので、3年半経っている。今回も正常に点火し、ホッとした。
by utashima | 2008-11-01 14:04 | イベント | Trackback | Comments(0)