Ansysブログ
April 3, 2024
Ansys STKのCislunar Orbit Designerを使用して、設計と性能解析を容易に実行
シスルナ圏は、主に地球と月から同時にかかる総重力によって運動が支配される領域を囲む空間として定義されます。近年、この軌道レジームへの関心が高まり、今後数年間で数十件の新しいミッションが計画され、より容易かつ迅速な方法で効果的に設計する機能が必要となっています。Ansys Systems Tool Kit（STK)は、このようなミッションの設計を成功させるために必要なすべての基本要素を提供しています。これは、従来はプロセスに関連する理論と適用分野に関する専門知識が必要でした。関連する研究は依然として高度な専門知識が必要ですが、Ansysでは、シスルナ圏に携わるミッションの設計者、解析者、オペレーターに、はるかに使いやすいツールやワークフローを提供できるように取り組んでいます。
Ansysは、STKの自動化機能であるCislunar Orbit Designer（CODE）のリリースを発表しました。CODEを使用することで、シスルナ軌道のミッション設計と関連する性能解析が非常に容易になります。CODEは、現在プロトタイピングおよび開発段階です。STKの詳細については、お問い合わせください。
L2南ハロー軌道
CODEを使用して軌道設計を効率化
現在、CODEはSTKと並行して使用できます。3体によるシスルナ系の特性を完全に評価するために必要なすべてのパラメータとシミュレーションメカニズムに、優れた計算機能を使用しています。CODEには、地球-月の力学系に関連する数十の異なる軌道ファミリーに属する代表軌道が含まれているデータベースが組み込まれています。これらのファミリーの各軌道は、ミッションアーキテクチャのセグメントを表します。Artemisに関連する軌道解の成分は、こうした軌道（すなわち、遠方逆行軌道やほぼ直線のハロー軌道）の解析から生まれました。
L1ハロー軌道に関連付けられた安定した（緑色）および不安定な（紫色）多様体アーク
効率的なフィルタリングおよび補間システムにより、特定のミッション要件に最適な個々の軌道、または軌道のサブセットを簡単に選択できます。安定特性、エネルギーレベル、およびファミリー内の各軌道のその他の記述的情報も、設計上の意思決定を行う上で利用できます。このデータは、一目で情報を得られる分かりやすいチャートで表示され、CODE環境のどこからでもアクセスできます。軌道を選択すると、軌道を直接検査してSTKに入力し、高度な解析と設計作業を行えるようになります。データベースからの軌道は、周期、エネルギーレベル、安定度指数に基づいてソートできます。
シスルナ空間に関する知見を得る
CODEに組み込まれた優れたオプションとして、コンステレーションモードがあります。この機能を使用すると、データベースで利用できる軌道に沿って広がる衛星コンステレーションを設計できるようになります。このようなコンステレーションは、軌道上に間隔を置いて配置された、同じ初期時刻から開始する個別の衛星で構成されます。このコンステレーションにより、任意時における、軌道全体からの可視性と、軌道上の単一点からのみの可視性という2つの観点から、ワークフローを進めることができます。その結果、シスルナ空間での航法と通信の解析はこれまで以上に容易になりました。
最後に、CODEでは多様体の生成がサポートされます。多様体の数学的概念の最も一般的な適用は、周期軌道から離れた、または周期軌道へと向かう自然な流れ経路の適用です。適切な安定特性を反映したデータベース内の任意の軌道は、位置、速度、またはそれらの組み合わせの経路に沿って、わずかに摂動させることができます。その後、これらの摂動状態を時間の順方向および逆方向に伝搬でき、関連する多様体サーフェスの骨格を表す軌道アークを生成できます。これらのアークは、異なる軌道や軌道ファミリー間の低エネルギー輸送可能性の解析が可能になります。
これは、STKのCODE機能に関する3部構成シリーズの第1部です。シリーズの第2部では、シスルナ空間における多様体に関連する理論をより深く掘り下げます。
Ansys Systems Tool Kit（STK）の詳細については、こちらをご覧ください。