宇宙活動の安全確保スペースデブリの観測技術の研究

研究の概要

スペースデブリは年々増加の一途を辿っており、このまま放置しておけば人類の宇宙活動に深刻な影響をおよぼすことが懸念されています。JAXA研究開発部門では宇宙デブリを大量に発生させる大型の軌道上物体（使用済みのロケット上段や人工衛星）を 積極的に除去する技術が開発されています。これらの技術開発には軌道上の大型物体がどのような運動をしているかを事前に把握しておくことが大変重要です。

JAXAは長野県入笠山光学観測施設に60cm望遠鏡を設置して、大型の軌道上物体を直接観測する技術の研究開発を実施しています（図1）。

高速で移動する軌道上物体を、大気の揺らぎの影響を除去しながら精度よく追尾して、対象の形状および運動を精度よくとらえることを目的としています。また、対象が太陽光を反射する明るさの変化から運動を推定する技術の開発も行っています。軌道上の日照条件を模擬する装置を準備し、軌道上物体の模型を運動させることにより実際の明るさの変化をシミュレーションし、得られたデータから対象の運動を推定します（図2）。

さらに、CGを利用して模擬光度変化データを生成する技術も開発しています（図3）。これらの研究を融合することにより除去対象となる大型軌道上物体の運動を推定する技術を開発します。

軌道が把持されている宇宙デブリはおよそ10cm程度までで、それ以下の状況は全く不明です。また、人工衛星が防護できるデブリのサイズは数mmで、このギャップを観測技術および防護技術の向上で埋めることが求められています。JAXAは光学観測装置（望遠鏡やCCDカメラ）から得られる画像データを高速で処理することにより、10cm以下の非常に小さいサイズの宇宙デブリを検出し、軌道決定する技術の研究開発を実施しています。これらの技術は将来的に日本が進める宇宙状況監視に貢献していきます。また、これらの技術を利用した地球接近天体の検出技術の開発も実施しています。

研究実績

発表論文

• T.Yanagisawa, et al.: Detection of LEO Objects Using CMOS Sensor, Transactions of the JSASS Space Tech, Aerospace Technology Japan, Aerospace Tech. Japan, 14, ists30 (2016), pp. Pr_51-Pr_55.
• T.Yanagisawa, T., et al.: Ground-based Optical Observation System for LEO Objects, Advances in Space Research, 56 (2015), pp.414 -420.
• M.Tagawa, M., Yanagisawa, T., et al.: Orbital objects detection algorithm using faint streaks, Advances in Space Research, 57 (2016), pp.929-937.
• T.Yanagisawa, T., Kurosaki, H.: Shape and motion estimate of LEO debris using light curves, Advances in Space Research, 50 (2012), pp.136-145.
• T.Yanagisawa, T., Kurosaki, H.: Detection of Faint GEO Objects Using JAXA’s Fast Analysis Methods, Transactions of the JSASS Space Tech, Aerospace Tech. Japan, 10 ists28 (2012), pp.Pr_29-35.
• Yanagisawa, T., Umehara, H.: Strategy for detection of eccentric objects near the geosynchronous region, Acta Astronautica, 65 (2009), pp.1001-1006.
• T.Yanagisawa, T., et al.: Automatic　Detection Algorithm for Small Moving Objects, PASJ, 57 (2005), pp.399-408.

特許（公開）

外部資金

• 科研費基盤（C）「極めて大きな支援速度をもつ近地球小天体の効率的検出方法の開発」
  研究代表者：柳沢、 期間：2016-2018年、 研究課題／領域番号:16K05546
• 安全保障技術推進制度 タイプC 「雑音画像中の低輝度移動物体高速自動検出技術の開発」
  研究代表者：柳沢、 期間：2018-2020年