A solar sail is one of the most promising space exploration system because of its theoretically infinite specific impulse using solar radiation pressure (SRP). Recently, some researchers proposed "transformable spacecrafts" that can actively reconfigure their body configurations with actuatable joints. The transformable spacecrafts are expected to greatly enhance orbit and attitude control capability due to its high redundancy in control degree of freedom if they are used as solar sails. However, its large number of input poses difficulties in control, and therefore, previous researchers imposed strong constraints to limit its potential control capabilities. This paper addresses novel attitude control techniques for the transformable spacecrafts under SRP. The authors have constructed two proposed methods; one of those is a joint angle optimization to acquire arbitrary SRP force and torque, and the other is a momentum damping control driven by joint angle actuation. Our proposed methods are formulated in general forms and applicable to any transformable solar sail that consists of flat and thin body components. Validity of the proposed methods are confirmed by numerical simulations. This paper contributes to making most of the high control redundancy of transformable solar sails without consuming any expendable propellants, which is expected to greatly enhance orbit and attitude control capability.


翻译:由于利用太阳辐射压力(SRP),太阳帆是最具前景的空间探索系统之一,因为它在理论上是无穷无尽的特定脉冲。最近,一些研究人员提议了“可变航天器”,这些航天器能够积极用可动联合装置重组其身体配置。可变航天器由于在控制自由度方面大量冗余,预计将大大增强轨道和姿态控制能力。然而,大量投入在控制方面造成困难,因此,以前的研究人员对限制其潜在控制能力施加了严格的限制。本文述及在SRP下可变航天器的新式姿态控制技术。作者们提出了两种拟议方法。其中一种是获得任意的SRP力和托克动力的联合角度优化,另一种是联合角度动力驱动的动力阻燃装置。我们提出的方法以一般形式拟订,适用于由平面和薄体部件组成的可变太阳帆。拟议方法的有效性得到数字模拟的证实。本文有助于在不消耗任何消耗性推进剂的情况下使可变的太阳帆大量控制冗余。

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