人工衛星と宇宙探査機「増補」

宇宙開発の大きな２つの技術要素は打ち上げ機（ロケット）と宇宙機（スペースクラフト：人工衛星，宇宙探査機）です。本書は，そのうち宇宙機について記述しています。「まえがき」に述べたとおり，宇宙機の三つの基本技術である「構造設計」「軌道制御」「姿勢制御」を取り上げて，宇宙機はどのように設計・製作されるのか？　どのように打ち上げられミッションを達成できるのか？　また，日常生活で日々接している通信衛星・気象衛星・GPS衛星などはどのように運用されているのか？　さらに，近年話題になっている小惑星のサンプルリターン（はやぶさ）や，宇宙ステーション（ISS）はどうやって実現されているのか？　また今後計画されている月面探査や月面基地などは？　これらの質問に，専門家から技術的にお答えするのが本書です。

　本書はつぎのように構成することにしました。まず１章で軌道や打上げロケットについての基礎的な知識をわかりやすい例題とともに示します。２章でシステム設計について述べ，衛星・探査機を構成するサブシステムを概観します。そして３章，４章および５章では主要なサブシステム技術である構造設計・軌道計画・姿勢制御の３分野に論点を絞って詳細に議論します。この三つの章では基礎原理からていねいに説き起こしてその論理的な積み上げの上に現状の技術を理解できるように努めたこと，そしてそれを発展させて類書にはない新しい技術と理論について紹介していることが特徴です。

　増補としては，衛星のすべてのコンポーネント・ミッション機器が軌道上でその機能を発揮する前にくぐりぬけねばならないロケット搭載時での耐環境性の考え方と証明法について説明しました。最近，大学・高専などで活発になっている小型衛星や衛星搭載機器の開発に課せられる各種の試験についても紹介しています。

目次

1.　衛星と宇宙探査機の概要
1.1　宇宙機
1.2　宇宙機の軌道
1.3　打上げ
1.4　衛星の構成
1.5　衛星と探査機の実例
2.　衛星と宇宙探査機システムの設計
2.1　構造サブシステム
　2.1.1　構造設計の概要
　2.1.2　衛星にかかる荷重
　2.1.3　構体
　2.1.4　材料
　2.1.5　寸法の決定
　2.1.6　展開構造物
2.2　電源系サブシステム
　2.2.1　電池
　2.2.2　食の計算法
　2.2.3　太陽電池
　2.2.4　燃料電池
2.3　熱制御系サブシステム
　2.3.1　熱放射
　2.3.2　放射による熱移動
　2.3.3　熱伝導による熱移動
　2.3.4　対流
　2.3.5　ヒータとクーラ
　2.3.6　衛星の熱制御例
2.4　推進系サブシステム
3.　衛星の構造解析
3.1　モード解析
3.2　有限要素法プログラム
3.3　有効モード質量
3.4　部分構造法
3.5　衛星のダイナミックモデル
4.　軌道計画の決定とその運用
4.1　軌道運動の基礎
　4.1.1　二体問題
　4.1.2　二体問題に関する力学的な性質
　4.1.3　ケプラー６要素（軌道要素)
　4.1.4　ケプラー方程式
　4.1.5　カルテシアン要素からケプラー要素へ
　4.1.6　ケプラー要素からカルテシアン要素を求める
　4.1.7　軌道移行
　4.1.8　ヒルの方程式（円軌道上でのランデブー)
4.2　衛星コンステレーション
　4.2.1　開発の歴史
　4.2.2　コンステレーションの軌道設計
　4.2.3　航法精度評価
　4.2.4　最近のコンステレーション検討方向
4.3　惑星間飛行の計算法
　4.3.1　ランベルトの定理
　4.3.2　ランベルト問題の具体的な解法
　4.3.3　地球出発時の幾何学的関係と出発双曲線軌道，パーキング軌道の計算法
　4.3.4　脱出軌道投入時のケプラー６要素計算法
ほか

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