宇宙船や人工衛星の姿勢制御について

Question

自転してしまっている場合　
スラスターという噴射装置のようなもので回転方向と反対に噴射して回転トルクを打ち消すらしいですが
スラスターの位置や数によっては制御しきれないのではないか
またスラスターの噴射量のばらつきや取付誤差等もあると思いますので納得がいかないのです
重心とスラスターの位置の関係もありますよね

常にフィードバック制御しているといわれればそうかも知れないのですが
そんなことしていたらすぐに燃料がつきてしまいそうに思います

地球では飛行機など　空気抵抗があるおかげで何もしなくとも姿勢は一定に保てるのですが
宇宙空間ではそういうことはないですよね

そう考えていくと　40年以上も前の　アポロは一体どうやっていたのか・・・

Mokuzo100nenn · Accepted Answer

＃２です。

質問の意味を取り違えておりました。失礼しました。

外部抵抗の無い環境で自転を止めるという問題でしたね。
回転モーメントが大きい段階ではスラストモーターで静止に近づけられますが、近づけたとしても回転モーメントはゼロにならないのではないか？

回転モーメントがゼロに近い状態で自転を抑制するためには内臓のはずみ車を回転させることで全体の回転モーメントを相殺することができます。
内臓のはずみ車は電動で、太陽光発電パネルからの電力を利用できますので、搭載燃料の問題は無くなります。
角度検知機によって自転を検知した段階で（検知可能レベルまで回転した時点で）はずみ車を逆に回転することになります。
その修正頻度は1時間に一回とか、10日で一回とか、限りなくゼロに近づけることができますが、ゼロには成らないので、動的制御を継続する必要がありますね。

cozycube1 · Answer

お礼、ありがとうございます。

>質問から飛躍しすぎです（笑

これは大変失礼したしました。申し訳ありません。
　私はアポロについて、このところ少々神経質になっていました。

と言いますのも、少なからぬ人間が「アポロは月になんか行ってない、行けたはずがない」「アポロ計画は陰謀だ」「アポロ関係者は大嘘吐きの詐欺師だ」と、アポロ計画関係者を含む人々を、1969年以来、現在に至るも盛んに誹謗中傷し続けているのです。

実際にアポロ計画で月に行った宇宙飛行士たちは、死ぬ覚悟で行ったのですし、関係者もそのことに心を痛めながらも、彼らを月へ送り出したのです。

にも関わらず、物理学者であり疑似科学批判に熱心な大槻教授までが、事実上「アポロの月面探査は嘘だ」と言い出す始末です。私は物理については大槻教授の本でも学びました。いい本でした。それだけにショックでした。

そんなこんなで過剰反応してしまいした。重ねてお詫びします。

先の投稿で、アポロの部分は撤回します。それ以外のところだけ、お汲み取りくだされば幸いに存じます。

hatuyuki12 · Answer

アポロでは月で撮影したと言われている写真の足跡が（ハッセルブラッドで撮影）盛り上がっていて
丁度　石膏で土を固めて　岩盤の上に置いているように見えるので　そこの疑問も出て来ています

簡単に言えば　足跡を含む土が靴に付着していて　それが月の岩の上に落ちたのを撮影したように見えます
（足跡と言ってるのですから　嘘はこまりますね）
百歩譲って　付着はいいのだが　その為の粘着性のある土が月にあったというのに納得が行かないでいます

私もアポロは疑問です

cozycube1 · Answer

要はアポロが月に行けなかったと言いたいのでしょうか？　アポロは確かに月に行ってますよ。某教授が「月の石にあるべき radiation effectsがない」などと発言したことがありますが、それがあることは70年代の論文に明記されていますし、今では「radiation effectsは月の石に見られるように」といった調子で教科書などに常識として記載されているほどです。

>ですが打ち消すエネルギーが1000必要だとした場合　スラスターの製作誤差で999しか出なかった場合

まず、宇宙用に使われるものの精度をなめちゃいけません。ネジひとつですら、先進国の技術でしか作れないほどの精度と強度を持つ部品が使われます。予算がないからといって、発展途上国の安い部品など使わないのです。

それでも、もし1000に対し1の誤差がでたら、すぐさまその1を打ち消すように設計されているのが、宇宙で使われるものだということです。もちろん、設計上だけで満足せず、実際に実験を繰り返して、始めて宇宙に飛び出していくのです。
　科学技術も工学も誤差ですら科学します。燃料だって誤差を考慮して、必要充分な量を積むのです。もちろん13号のように、事前に検討を尽くしても予想できなかったことが起きれば別ですけどね。

それに必要な計算など、昔のファミコン以下のアポロ時代のコンピュータでも可能だったのです。即座に計算しにくいものは、事前に計算を重ねておいて、すぐに使えるデータとして搭載してあったりもしたのです。

実際、アポロの軌道は、事前に人事を尽くして計算し尽し、後は地球からの支援も含めて簡単に修正できる程度に用意してあったのです。まあ、それでも最初の11号は月着陸に燃料がぎりぎりでしたけど。

アポロが月に行くなんて、相対論など必要ではなくニュートン力学で充分です。そもそもニュートン力学が、いつ完成したか考えてみたことはありますか？　ファジーなものでないなら物体の運動は完全に計算できる。三体問題などで直接解けないものがあっても、たとえば摂動法がある。つまり理論的にはもう分かっている。それなら工学や科学技術さえ追いつけば、月にだって、火星にだって、各惑星を掠めながら太陽系外にだって行けて当然なのです。

Wr5 · Answer

>ですが打ち消すエネルギーが1000必要だとした場合　スラスターの製作誤差で999しか出なかった場合完全には止まりません

停止するのに必要な時間、噴射すればいいだけです。
ミリ秒(10ミリ秒程度)の単位になるでしょうが。

>また　角度も正確に反対にする必要がありますが

問題にならない程度の向きで取り付けされているでしょう。
微妙なズレがあったとしても、複数のスラスターを使用して協調させればいいだけです。
正確な向き(方向制御)が必要なら、スラスター以外でも制御できるように作られているでしょう。
リアクションホイールで3軸制御とか。

kokubosino · Answer

思うのは自由です

アポロもスペースシャトルもあかつきもはやぶさも、ちゃんと制御してますから

Mokuzo100nenn · Answer

一次元空間（直線上）では二方向の噴射を制御できれば位置決めができます。
二次元空間（平面上）では三方向の噴射を制御できれば位置決めができます。
三次元空間（空間内）では四方向の噴射を制御できれば位置決めができます。

この事実は40年前も変わりません。

kokubosino · Answer

＞スラスターの位置や数によっては制御しきれないのではないか

制御してます。
　納得してください。

＞地球では飛行機など　空気抵抗があるおかげで何もしなくとも姿勢は一定に保てるのですが

風や気圧の差があるので何もしなければガタガタ揺れて違う方向に行っちゃいますよ。

宇宙船や人工衛星の姿勢制御について

＃２です。

お礼、ありがとうございます。

アポロでは月で撮影したと言われている写真の足跡が（ハッセルブラッドで撮影）盛り上がっていて

要はアポロが月に行けなかったと言いたいのでしょうか？ アポロは確かに月に行ってますよ。

>ですが打ち消すエネルギーが1000必要だとした場合 スラスターの製作誤差で999しか出なかった場合完全には止まりません

思うのは自由です

一次元空間（直線上）では二方向の噴射を制御できれば位置決めができます。

＞スラスターの位置や数によっては制御しきれないのではないか

似たような質問が見つかりました

関連するカテゴリからQ&Aを探す

デイリーランキングこのカテゴリの人気デイリーQ&Aランキング

マンスリーランキングこのカテゴリの人気マンスリーQ&Aランキング

　お礼、ありがとうございます。

　要はアポロが月に行けなかったと言いたいのでしょうか？　アポロは確かに月に行ってますよ。

>ですが打ち消すエネルギーが1000必要だとした場合　スラスターの製作誤差で999しか出なかった場合完全には止まりません