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人類の月・惑星探査が進む現代,宇宙開拓について,3つの視点から講ずる. 第1の視点は,探査の舞台である月・惑星の科学, 第2の視点は,宇宙探査を可能にする宇宙航空工学, 第3の視点は,宇宙における生命の科学である. 最先端の知見に基づく多角的な内容の講義が,各分野の専門家により展開される.
Human beings are promoting space exploration by utilizing space probes and space vehicles to expand habitable area in the solar system. We will give detail explanations on the space exploration along with following three accepts; i.e. scientific aspects, engineering aspects and life aspects.
● ロボット工学技術は、宇宙開発や探査活動に役立ちます。この授業科目では、宇宙ロボティクスの課題について、軌道サービスミッションおよび月/惑星探査への適用を中心に詳しく説明します。
● 「軌道ロボティクス」については、以下のトピックを取り扱います。
-宇宙機の角運動運動学と姿勢ダイナミクス
-自由飛行宇宙ロボットのマルチボディダイナミクスと制御
-宇宙ロボットが浮遊ターゲットをキャプチャするときの衝撃ダイナミクスと衝撃力制御
● 「月・惑星ロボティクス」については、以下のトピックを取り扱います。
-月と小惑星の探査のためのミッションとシステムの設計
-月/惑星表面での移動のためのモビリティシステムの設計と解析
-移動ロボットによる環境認識、計画、およびナビゲーション
現在の太陽系の姿を比較惑星学的視点で解説し、その後に現在の太陽系がどのようにしてできたのかを太陽系始原物質の物的証拠をもとに解説する。
This course provides explanations on (1) current update knowledge of planets in the solar system, which was obtained by solar-system exploration by space missions, and (2) origin and formation of solar system with a special emphasis on the birth and the early history of primordial solar nebula.
Google Classroomのクラスコードは工学研究科Webページ
https://www.eng.tohoku.ac.jp/edu/syllabus-g.html
（大学院シラバス・時間割・履修登録）にて確認すること。
● ロボット工学技術は、宇宙開発や探査活動に役立ちます。この授業科目では、宇宙ロボティクスの課題について、
軌道サービスミッションおよび月/惑星探査への適用を中心に詳しく説明します。
● 「軌道ロボティクス」については、以下のトピックを取り扱います。
-宇宙機の角運動運動学と姿勢ダイナミクス
-自由飛行宇宙ロボットのマルチボディダイナミクスと制御
-宇宙ロボットが浮遊ターゲットをキャプチャするときの衝撃ダイナミクスと衝撃力制御
● 「月・惑星ロボティクス」については、以下のトピックを取り扱います。
-月と小惑星の探査のためのミッションとシステムの設計
-月/惑星表面での移動のためのモビリティシステムの設計と解析
-移動ロボットによる環境認識、計画、およびナビゲーション
The class code for Google Classroom can be found on the Web site of the School of Engineering:
https://www.eng.tohoku.ac.jp/english/academics/master.html (under "Timetable & Course Description")
● Robotics technology is useful for space development and exploration activities. In this course, the subject of Space Robotics is elaborated on the application to orbital servicing missions and lunar/planetary exploration.
● As for the "orbital robotics," the following topics are lectured:
- Angular motion kinematics and attitude dynamics of a spacecraft,
- Multi-body dynamics and control of a free-flying space robot,
- Impact dynamics and post-impact control when a space robot captures a floating target.
● As for the "lunar/planetary robotics," the following topics are lectured:
- Mission and system design for Lunar and asteroid exploration,
- Mobility system design and analysis for locomotion on the lunar/planetary surface,
- Sensing, planning, and navigation of a mobile robot.
Google Classroomのクラスコードは工学部Webページにて確認すること。
学部シラバス・時間割(https://www.eng.tohoku.ac.jp/edu/syllabus-ug.html)
＜講義の目的＞：人工衛星，宇宙ステーション，宇宙探査機などの宇宙システムを設計，開発，運用するために必要な科学技術の基礎事項を学ぶ．
＜概要＞：まず，宇宙開発の歴史，宇宙環境，宇宙利用，宇宙システムの概要を述べたうち，人工衛星を軌道に投入するためのロケットの誘導，制御について述べる．つぎに，人工衛星の軌道運動，姿勢運動，およびその制御について，基礎を講義する．
＜達成目標等＞：全体として，宇宙工学の基礎を学ぶ．深い詳細内容までは踏み込まず，幅広い内容学習を目指す．｢宇宙へ行く｣ための科学技術の概要を理解する．ツィオルコフスキーの式，ケプラー軌道を学び，人工衛星の軌道運動の基礎を理解する．さらに，ランデブ・ドッキング，衛星の姿勢安定，惑星間飛行などを学び，宇宙活動の力学について理解を深める．
The class code for Google Classroom can be found on the Web site of
the School of Engineering:
https://www.eng.tohoku.ac.jp/edu/syllabus-ug.html (JP Only)
<Objective>: Learn the basics of science and technology necessary for designing, developing, and operating space systems such as artificial satellites, space stations, and space probes.
<Overview>: First, the history of space development, the space environment, space utilization, and the outline of the space system are described, and the guidance and control of the rocket for putting the artificial satellite into orbit are described. Next, we will give a basic lecture on the orbital motion, attitude motion, and control of artificial satellites.
<Goals for achievement>: Understand the basics of space engineering as a whole. We aim to offer a wide range of content without going into deep details. Understand the outline of science and technology for "going to space." Learn Tsiolkovsky's equation, Kepler orbit, and understand the basics of the orbital motion of artificial satellites. In addition, learn rendezvous docking, satellite attitude stability, interplanetary flight, etc., to deepen their understanding of astrodynamics for space missions.
太陽系天体，すなわち惑星や衛星の周辺プラズマや大気の変動現象により生成される放射エネルギーは，可視・赤外・紫外線や電波の形で放射される．この観測から，天体やその周辺で発生する物理プロセスをリモートセンシングすることが可能である．東北大学は，オーロラや惑星微量気体の検出など地球・惑星電磁圏・大気圏の変動現象の観測や大気組成の地上と宇宙からの観測により，数々の成果を挙げてきた．
また，近年の計算機の性能向上とシミュレーション技術の発達により，太陽系天体近傍の物理現象を定量的に理解することが可能となってきた．
本講義では，太陽系天体の物理現象の解明を将来さらに発展させていくに必要な，光・赤外や電波・レーダー計測技術，地球・惑星観測に不可欠な人工衛星・惑星探査機技術，ならびにコンピュータシミュレーション技術について，その基礎を学ぶ．
Energy generated in the solar system, such as planetary atmospheres, small bodies, and surrounding plasmas is emitted as the electromagnetic waves in the visible, infrared, ultraviolet and radio ranges. Remote-sensing observations of these waves are useful to understand the physical processes in/around the solar system objects. Tohoku University has produced many results by the remote-sensing of physical processes in the earth, and planetary magnetospheres, such as the measurements of aurora, planetary trace gases, and atmospheric compositions from the ground and space.
In addition, recent improvements in computer performance and the development of simulation technology bring us quantitative understanding of physical phenomena in the solar system.
In this lecture, we will learn the basics of optical, infrared, ultra-violet, radio wave and radar measurement techniques and satellites and planetary probe engineering which are essential for the earth and planetary observations. We will also learn computer simulation techniques. These techniques are necessary for further elucidation of the physical phenomena in the solar system.
宇宙空間のプラズマや粒子、電磁場に関わる物理とその計測法の理解は、太陽・惑星・衛星の多様な電磁環境や変動を理解し、正しくその特徴を把握するために重要である。この授業では、宇宙空間のプラズマの波動や粒子の特徴とその直接計測や、電波のリモートセンシングによる電磁環境計測の基礎と応用を論じ、宇宙空間のプラズマ現象の理解に必要な能力を得ることを目的としている。加えて、電磁波や電磁場計測に基づく惑星表層～内部の探査・解析手法についても紹介する。
Due to significant expansion of the geophysics in the last century, the space plasma physics became to be one of the major scientific interest of our planet. This lecture on the space plasma physics introduces basic physical processes of the space plasma surrounding the Earth, planets, satellites and also the sun, and various measurement and evaluation methods for plasma waves, particles and electro-magnetic fields by using spacecraft and remote sensing from the ground. In addition, this lecture also introduces some techniques for exploration inside planets and satellites using electromagnetic waves and fields.
学部講義「惑星大気物理学」の発展として、惑星大気の共通基礎と背景となる物理・化学、および各惑星大気にみられる普遍性・特殊性について考える。対象とする「惑星大気」とは、広い意味での大気圏、すなわち対流圏・成層圏・中間圏・熱圏・外圏・電離圏領域である。本講義では、太陽系惑星の大気を共通に貫く物理・化学を比較惑星学的な見地で扱うとともに、地球型惑星および巨大惑星における大気の構造・循環・組成・進化や太陽・惑星間空間・磁気圏との結合について、研究を行うに必要な深い理解に到達する。これをもって初めて、太陽系の中の地球環境の希少さを理解でき、また宇宙に散在する系外惑星の姿を想像しうるであろう。
As an extension of the undergraduate course "Planetary Atmospheric Physics", this course covers the common fundamentals of planetary atmospheres, the physics and chemistry behind them, and the universality and uniqueness of planetary atmospheres. The atmospheric regions covered in this course are the troposphere, stratosphere, mesosphere, thermosphere, exosphere, and ionosphere. In this course, the physics and chemistry that commonly permeate planetary atmospheres will be treated from a perspective of comparative planetology, and a deep understanding of the structure, circulation, composition, and evolution of atmospheres on terrestrial planets and giant planets, and their coupling with the Sun, interplanetary space, and magnetosphere will be obtained. Then, students will be able to understand the preciousness of Earth's environment and imagine exoplanets scattered in the universe.
本講義では太陽と惑星を概観する。太陽、惑星間空間、地球、そして諸惑星について、各領域の特徴と現象並びに各領域間の相互作用に関する物理を概説する。
A brief introduction to solar and planetary science will be given, paying particular attention to the physics of the Sun, Earth, and planets, including interactions among them.