完全自律ロケットの未来
はじめに 現代のロケットは打上げから軌道投入まで自動的に飛行するが、それは事前にプログラムされたシーケンスとアルゴリズムの実行であり、真の意味での「自律」ではない。ミッション計画、軌道設計、打上げ判断、異常時の対応の多く…
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ニューラルネットワーク誘導と学習ベース制御
はじめに 凸最適化やMPC（モデル予測制御）は、ロケットの着陸誘導において強力な手法だが、オンラインでの最適化計算には計算時間とプロセッサ資源が必要だ。凸最適化では最適軌道をリアルタイムに求解し、MPCでは予測ホライズン…
HIL/SILテストとGNC検証
はじめに ロケットのGNCシステムは、実際に飛行する前に地上で徹底的に検証される必要がある。しかし、ロケットの飛行試験は莫大なコストと高いリスクを伴うため、地上でのシミュレーションベースの検証が不可欠だ。 SIL（Sof…
上昇軌道設計と最適化
はじめに ロケットの上昇軌道は、地上の発射台から目標軌道に到達するまでの飛行経路であり、その設計はミッション成功の根幹を成す。上昇軌道の最適化は、限られた推進剤で最大のペイロードを軌道に投入するための重要な工学問題だ。 …
Monte Carloシミュレーションとロケット設計検証
はじめに ロケットの制御系が設計通りに機能するかを検証する際、単一の公称条件でのシミュレーションだけでは不十分だ。質量特性のばらつき、風の変動、エンジン推力の誤差、センサノイズなど、多数の不確実パラメータが同時に存在する…
ロバスト制御とロケットの不確実性管理
はじめに ロケット制御において、設計モデルと実際のシステムは完全には一致しない。空力係数の推算誤差、エンジン推力のばらつき、構造柔性モデルの不確実性――これらは制御系の安定性と性能に影響を及ぼす。 ロバスト制御（Robu…
適応制御とロケット飛行制御
はじめに ロケットは飛行中に劇的に特性が変化するシステムだ。推進剤の消費により質量は数分の一に減少し、慣性モーメントや重心位置が刻々と変動する。大気密度の変化、風外乱、エンジン推力のばらつき――これらの不確実性に対して、…
ロケットのアクチュエータシステム
はじめに アクチュエータはGNCシステムの「筋肉」にあたる。誘導が目標を定め、航法が現在位置を知り、制御が指令を計算しても、アクチュエータが正確に動作しなければロケットは制御できない。TVC（推力方向制御）のエンジンジン…
INS/GPS統合航法とロケット航法技術
はじめに ロケットの航法（Navigation）は、機体の位置・速度・姿勢をリアルタイムに推定する技術であり、GNCの「N」に相当する根幹的な機能だ。誘導（Guidance）と制御（Control）がどれほど優れていても…
ロケットのフライトコンピュータ・アーキテクチャ
はじめに フライトコンピュータはロケットの「頭脳」であり、GNC（誘導・航法・制御）のアルゴリズムを実行し、センサデータの処理、エンジン指令の生成、テレメトリの管理を行う中枢システムだ。宇宙空間の過酷な環境下で確実に動作…