月への低燃費航行を高速予測

～カオス軌道を“線形モデル”で扱う新手法～

工学研究院

坂東　麻衣　教授

2026.04.21

研究成果Math & DataTechnology

ポイント

月へ少ない燃料で向かうには複雑なカオス軌道（※1）の利用が鍵となるが、その複雑な運動を直接設計に使うことは難しかった。
個々の軌道ではなく、軌道の集合がどのように変形するかを直接モデル化する新しい手法を開発。
これにより効率的な軌道設計が可能となり、将来の月探査や深宇宙ミッションへの応用が期待される。

概要

図1地球周回軌道から月周辺へと遷移する軌道の集合：地球と月の重力が生み出す複雑な宇宙空間で、カオス軌道の一部は変形しながら月へ向かう。

九州大学大学院工学研究院の坂東麻衣教授らの研究グループは、個々の軌道を長時間の数値積分で追跡するのではなく軌道の集合がどのように変形するかに着目し、カオス軌道の輸送構造をデータから直接抽出する新しい手法を開発しました。月や惑星への宇宙航行では、複数の天体の重力を利用することで燃料を大幅に節約できる「カオス軌道」が知られています。しかし、その複雑な運動を直接設計に活用するための枠組みは十分に整っていませんでした。この方法を用いれば、軌道遷移の幾何構造を行列演算のみで高速に予測できます。さらに、本手法を用いて月遷移軌道の設計にも成功し、実際の軌道設計に応用可能であることを示しました。本成果は、アルテミス時代の月航行を支える基盤の一端を担うことが期待されます。

本研究成果は2026年4月20日に、国際学術誌「Nonlinear Dynamics」に掲載されました。

研究者からひとこと

カオス軌道は一般に長期予測が困難であることで知られています。本研究は、個々の軌道を正確に追い続けるのではなく、「軌道の集合の変形」という観点から構造を捉え直し、複雑な運動を設計可能な形に整理した点に新しさがあります。将来の深宇宙ミッションにおける軌道設計を、より体系的かつ効率的に行うための基盤技術になることを期待しています。

用語解説

（※1）カオス軌道
初期条件のわずかな違いで将来の状態が大きく変わる運動。

論文情報

掲載誌：Nonlinear Dynamics
タイトル：Data-Driven Prediction of Chaotic Transition in Periapsis Poincaré Maps
著者名：Shanshan Pan, Taiki Urashi, Mai Bando, Yasuhiro Yoshimura, Hongru Chen, Toshiya Hanada
DOI：10.1007/s11071-026-12390-2

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