科学技術と共に歩む

本書は，スペースクラフトの制御の基本について書かれた教科書である。スペースクラフトとは，人工衛星，宇宙ステーション，月・惑星探査機など，宇宙空間を飛行する宇宙機の総称である。スペースクラフトの制御には二つの分野がある。一つは軌道の制御であり，もう一つは姿勢の制御である。本書ではスペースクラフトの姿勢制御を扱う。

この分野の優れた邦文の教科書や解説書が，近年では少なからず出版されるようになってきた。それは，宇宙工学という言葉が持つ魅力もさることながら，宇宙開発がわが国に定着し日常生活とのつながりが密接になってきたことと，そのための技術が着実に進歩してきたことの賜物であると考えている。

本書の執筆にあたっては，つぎの三つのことに留意した。

一つ目は，スペースクラフトの制御について述べるためには，その甚盤となる力学についての記述が不可欠であろうということである。スペースクラフトの制御は，力学的な安定性を受動的に得るところから始まっている。それが時代の要請に従って徐々に，力学的な特徴をうまく生かしながら，能動的なフィードバック制御に置き換えられて今日に至っている。その経緯を理解していただきたかったことと，将来に問題となってくる新しいスペースクラフトの制御に取り組むときにも，力学を使って厳密にモデルを作ることは避けて通れるものではないと考えたからである。

二つ目は，スペースクラフトの制御を制御工学の観点から見てみたいと考えたことである。スペースクラフトの進化に従って，その制御系の設計法にも多くの課題が与えられてきた。スペースクラフトの制御はつねに制御工学とともに進歩してきたという側面がある。このため，古典制御，最適制御，ロパスト制御が宇宙工学において必要となってきた動機とその適用法を示したいと考えた。

三つ目は，制御について言葉と数式だけで説明するのではなく，実際の設計例を付けたいと考えたことである。これによって，視覚的に理解を深めることができるように，主要な制御問題について数値例を作り，設計CADを使って実際に設計を行い，そのシミュレーションの結果を示すことにした。

このように，本書は力学と制御工学の接点でスペースクラフトの制御の問題をとらえるように配慮し，宇宙工学，制御工学を学ばれる学部およぴ大学院の学生と技術者を対象として執筆された。本書を学ぶためには，古典制御，現代制御とロパスト制御について読者がある程度の知識をすでに持っていることが望ましいが，それらの碁礎事項についても本文中で説明してあるので，巻末の参考文献を参照しながら修得できるように配慮したつもりである。

なお，本書を執筆する機会を与えていただいた大阪大学池田雅夫教授，宇都宮大学足立修一助教授に末筆ながら深謝したい。また構造の振動力学，衛星の運動方程式については，それぞれ，航空宇宙技術研究所の小松敬治，山口功の両氏の日頃からの教えに負うところが多い。最後に終始，筆者を叱咤激励いただいたコロナ社の方々にはたいへんご苦労をおかけした。お詫ぴとともに感謝したい。

1999年1月
木田　隆