ヨーヨーの回転を止めよう
ヨーヨー式デスピン機構は、衛星のスピン（回転）を低減するために用いられる装置であり、通常は打ち上げ直後に用いられる。この装置は、両端に重りが付いた2本のケーブルで構成される。ケーブルは、最終段または衛星に二重ヨーヨーのように巻き付けられる。重りが解放されると、ロケットの回転によって重りはスピン軸から遠ざけられる。これにより、重りに十分な角運動量が伝達され、衛星のスピンを所望の値まで低減することができる。その後、重りは解放されることが多い。[ 1 ]
最終段の一部はスピン安定化されており、噴射中に安定を保つためにかなり急速な回転（現在では通常30～60 rpm、パイオニアなどの初期のミッションでは600 rpm以上で回転[ 2 ]）が必要なため、デスピンが必要となる。（例として、固体燃料ロケットモーターのスター48を参照）。噴射後、このようなスピン速度は衛星の姿勢制御能力を超えるため、衛星を単純に切り離すことはできない。したがって、ロケット噴射後、衛星切り離し前に、ヨーヨーウェイトを使用して、通常操作でのデタンル中に衛星が対応できる速度（多くの場合2～5 RPM）までスピン速度を下げる。 [ 3 ] ヨーヨーデスピンシステムは、サブオービタルサウンディングロケットの飛行でよく使用される。これは、機体が上昇中にスピン安定化され、ペイロードの姿勢制御システムを使用してロールキャンセルするための飛行時間が最小限であるためである。[ 4 ]
ヨーヨーによるスピン抑制の一例として、ドーン宇宙船では、約3キログラム（6.6ポンド）の重りと12メートル（39フィート）のケーブルによって、1,420キログラム（3,130ポンド）の宇宙船の初期スピン速度が反対方向の46 RPMから3 RPMに低下しました。[ 5 ] 比較的小さな重りはスピン軸から離れているため大きな効果があり、その効果はケーブルの長さの2乗に比例して増大します。
ヨーヨーのデスピンは、カリフォルニア工科大学のジェット推進研究所で発明、製造、テストされました。[ 6 ]
ヨーヨーのハードウェアは軌道ミッションにおける宇宙ゴミ問題の一因となる可能性があるが、ケーブルと重りも脱出軌道上にあるため、ドーンなどの地球脱出ミッションの上段で使用される場合は問題にならない。
ヨ体重
場合によっては、単一の重りとケーブルのみが使用されます。このような配置は、俗に「ヨーウェイト」と呼ばれます。最終段が固体ロケットの場合、宇宙船の放出後もその段はわずかに推力を継続することがあります。これは、大きな燃焼がなくても、モーターケース内の残留燃料と断熱材がガスを放出するためです。いくつかのケースでは、使用済みの段がペイロードに衝突しました。[ 7 ]例えば、おおすみの4回目の打ち上げでは、ラムダ4Sロケットの3段目が4段目に衝突しました。[ 8 ]対応する重りなしで1つの重りを使用すると、段は最終的に回転します。回転運動により、残留推力が一方向に蓄積されるのを防ぎます。代わりに、段の排気は広範囲の方向にわたって平均化され、はるかに低い値になります。
2009年3月、残されたヨットが国際宇宙ステーションに近づきすぎて恐怖を引き起こした。[ 9 ]
参照
さらに読む
- Cornille, HJ, Jr.、「回転する宇宙船の回転速度を正確に低減する方法」、NASA 技術ノート D-1420、1962 年 10 月。
- Fedor, JV、「衛星の回転防止のためのストレッチヨーヨーの解析理論」、NASA 技術ノート D-1676、1963 年 4 月。
- Fedor, JV、「衛星用ヨーヨー デスピン メカニズムの理論と設計曲線」、NASA 技術ノート D-708、1961 年 8 月。
参考文献
- ^ 「宇宙デブリ軽減：行動規範の必要性」 ESA欧州宇宙機関 2005年4月15日2014年11月14日閲覧。
- ^ Juno II 概要プロジェクト報告書、第2巻(PDF) (技術報告書). NASA. 1962. D-608.
- ^スコット・R・スターリンとジョン・エテルノ（2011年1月）「姿勢決定および制御システム」（PDF） NASA。
- ^ 「サウンディングロケットの概要」ジョンズ・ホプキンス大学、2013年2月21日。
- ^ドーンジャーナル、2007年9月12日
- ^ US 3030049、ピルキントン・ジュニア、ウィリアム・C、マクドナルド、ウィリアム・S、ウェルズ、ウィラード・H、「衛星スピン制御」、1962年4月17日発行、米国陸軍長官に付与
- ^石井伸明 (2005年3月). 「アンバランスYoYo機構を用いた探査ロケットの分離運動解析」 . ISAS Proceedings of 14th Workshop on Astrodynamics and Flight Mechanics 2004: A Collection of Technical Papers : 105– 109. ISSN 0918-8053 . S2CID 125586338.
探査ロケット実験や衛星投入の最終段階において、ペイロード部や衛星が下部モータから分離する際に、残留推力によるモータの衝突を回避する必要がある。従来、衝突回避にはタンブルモータ（小型固体ロケット推進剤）やYoタンブラーが用いられている。
- ^クレブス、グンター・ディルク. 「大隅」 .グンターの宇宙ページ. 2024年6月28日閲覧。
- ^ 「宇宙ステーションの乗組員が宇宙ゴミと危機一髪」 USA Today 、2009年3月12日。2009年3月25日時点のオリジナルよりアーカイブ。
