CN111279554A - 反射器、展开天线以及宇宙飞行器 - Google Patents

反射器、展开天线以及宇宙飞行器 Download PDF

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CN111279554A CN201780096349.1A CN201780096349A CN111279554A CN 111279554 A CN111279554 A CN 111279554A CN 201780096349 A CN201780096349 A CN 201780096349A CN 111279554 A CN111279554 A CN 111279554A
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久能和夫
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Qps Research Institute Co Ltd
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Abstract

提供能够以更简便的方法展开的反射器、以及使用了该反射器的展开天线和宇宙飞行器。提供反射器，其包含：轮毂，其剖面形成为圆形状、椭圆形状或多边形状；多个肋，它们分别具有在折叠时面向所述轮毂的外周侧的内侧面和作为所述内侧面的相反侧的面的外侧面，并且该多个肋以各肋的内侧面和与各肋相邻的肋的外侧面、或者各肋的外侧面和与各肋相邻的肋的内侧面局部地重合的方式卷绕于所述轮毂的外周而被折叠，从与所述轮毂连接的末端朝向位于该末端的相反侧的前端呈抛物线形状展开；以及面状体，其架设在所述多个肋的各个肋之间，能够反射电波。

Description

反射器、展开天线以及宇宙飞行器
技术领域
本发明涉及反射器以及使用了该反射器的展开天线和宇宙飞行器。
背景技术
一直以来，搭载于人造卫星等宇宙飞行器的展开天线用的反射器以移动型天线用或卫星搭载天线用的反射器为代表，在移动期间或未使用时被紧凑地收纳，在使用时展开而用于通信。例如，在专利文献1中记载了如下内容：在利用展开桁架对作为天线反射面而发挥功能的线缆网络进行支承的展开天线中，能够使用滑动铰链对展开桁架进行收纳或展开。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2005-086698号公报
发明内容
发明要解决的课题
因此，鉴于上述那样的技术，在本公开中，根据各种实施方式，提供能够以更简便的方法展开的反射器、以及使用了该反射器的展开天线和宇宙飞行器。
用于解决课题的手段
根据本公开的一个方式，提供反射器，其包含：轮毂，其剖面形成为圆形状、椭圆形状或多边形状；多个肋，它们分别具有在折叠时面向所述轮毂的外周侧的内侧面和作为所述内侧面的相反侧的面的外侧面，并且该多个肋以各肋的内侧面和与各肋相邻的肋的外侧面、或者各肋的外侧面和与各肋相邻的肋的内侧面局部地重合的方式卷绕于所述轮毂的外周而被折叠，从与所述轮毂连接的末端朝向位于该末端的相反侧的前端呈抛物线形状展开；以及面状体，其架设在所述多个肋的各个肋之间，能够反射电波。
根据本公开的一个方式，提供展开天线，其包含：反射器；以及辐射器，其用于对所述反射器的面状体照射电波。
根据本公开的一个方式，提供宇宙飞行器，其包含：反射器；辐射器，其用于对所述反射器的面状体照射电波；控制装置，其生成用于通过所述电波来发送的信息；以及电源装置，其用于提供所述辐射器和所述控制装置的驱动所需的电力。
发明效果
根据本公开的各种实施方式，能够提供能够以更简便的方法展开的反射器、以及使用了该反射器的展开天线和宇宙飞行器。
另外，上述效果只是为了便于说明的例示的效果，并不是限定的效果。除了上述效果之外或者代替上述效果，还能够起到本公开中记载的任何效果或对于本领域技术人员显而易见的效果。
附图说明
图1是示出本公开的第1实施方式的宇宙飞行器1的结构的图。
图2是示出本公开的第1实施方式的宇宙飞行器1的结构的框图。
图3是示出本公开的第1实施方式的展开天线10的结构的图。
图4a是示出本公开的第1实施方式的肋140的结构的侧视图。
图4b是用于对本公开的第1实施方式的肋140的结构进行说明的图。
图4c是示出本公开的第1实施方式的肋140的结构的剖视图。
图4d是示出本公开的第1实施方式的肋140的其他结构的剖视图。
图5a是示出本公开的第1实施方式的轮毂130的结构的立体图。
图5b是从上表面示出本公开的第1实施方式的轮毂130的结构的放大图。
图6a是示出本公开的第1实施方式的肋140与轮毂130的安装构造的图。
图6b是示出本公开的第1实施方式的肋140与轮毂130的折叠构造的图。
图6c是用于对本公开的第1实施方式的肋140与轮毂130的折叠构造进行说明的图。
图7是用于对本公开的第1实施方式的肋140的折叠进行说明的图。
图8是用于对本公开的第1实施方式的肋140的展开进行说明的图。
图9是示出本公开的第2实施方式的肋140的结构的图。
图10a是示出本公开的第3实施方式的肋140的结构的图。
图10b是示出本公开的第3实施方式的肋140的结构的图。
图11是示出本公开的第4实施方式的肋140的结构的侧视图。
具体实施方式
参照附图对本公开的各种实施方式进行说明。另外，对附图中的共同的结构要素标注相同的参照标号。
＜第1实施方式＞
1.宇宙飞行器1的结构
图1是示出本公开的第1实施方式的宇宙飞行器1的结构的图。根据图1，宇宙飞行器1包含：控制单元300，其进行在宇宙空间中宇宙飞行器1自身的飞行的控制以及宇宙飞行器1的动作和姿态的控制；电源单元200，其提供用于在宇宙空间中对包含控制单元300和辐射器110在内的各种结构要素进行驱动的电力；以及通信单元100，其用于在宇宙飞行器1与地面或其他宇宙飞行器之间进行信息的收发。
图2是示出本公开的第1实施方式的宇宙飞行器1的结构的框图。宇宙飞行器1不需要具有图2所示的全部结构要素，可以采用省略了一部分的结构，也可以添加其他结构要素。例如，宇宙飞行器1可以搭载多个电源单元200和/或多个通信单元100。
根据图2，宇宙飞行器1包含：控制单元300，其包含存储器310、处理器320以及传感器330；电源单元200，其包含电源控制电路210、电池220以及太阳能面板230；以及通信单元100，其包含通信控制电路170、发送器171、接收器172、辐射器110以及反射器120。这些结构要素经由控制线和数据线而彼此电连接。
存储器310由RAM、ROM、非易失性存储器、HDD等构成，作为存储部而发挥功能。存储器310将用于本实施方式的宇宙飞行器1的各种控制的指示命令作为程序来进行存储。另外，作为一例，存储器310适当存储由照相机(未图示)拍摄的宇宙飞行器1的外部的图像、控制宇宙飞行器1所需的各种传感器330中的检测信息等。
处理器320根据存储在存储器310中的程序来进行宇宙飞行器1的控制，并且生成用于经由通信单元100向地面基地或其他宇宙飞行器发送的信息。
作为一例，传感器330可包含：控制宇宙飞行器1的行进和姿态所需的陀螺仪传感器、加速度传感器、位置传感器、速度传感器等；用于观测宇宙飞行器1的外部环境的温度传感器、照度传感器、红外线传感器等；以及用于观测宇宙飞行器1的内部环境的温度传感器、照度传感器等。检测出的信息和数据被适当地存储在存储器310中并被用于处理器320的控制，或者经由通信单元100发送到地面的基地。
电源控制电路210与电池220连接，对来自电池220的电力的充放电进行控制。电池220受到来自电源控制电路210的控制而补充由太阳能面板230生成的电力，并且蓄积向控制单元300等各驱动系统提供的电力。
通信控制电路170为了经由所连接的辐射器110对地面基地或其他宇宙飞行器收发信息而进行调制或解调等处理。调制后的信号在发送器171中被转换为高频的无线频率之后被放大，并经由辐射器110放射到反射器120的反射面。在本实施方式中，从辐射器110放射的高频信号被作为副镜的副反射器122暂时反射，接着通过作为主镜的反射器121向外部放射。另一方面，从外部接收的高频信号通过反向的路径由接收器172接收，并在通信控制电路170中被解调。另外，反射器120在移动时或未使用时被紧凑地收纳，另一方面，在使用时被展开。另外，在本实施方式中，展开天线至少包含辐射器110和反射器120。
2.展开天线10的结构
图3是示出本公开的第1实施方式的展开天线10的结构的图。根据图3，在本实施方式中，展开天线10主要由图1所示的辐射器110和反射器120构成。具体而言，展开天线10包含：辐射器110；副反射器(副镜)122，其以相对于辐射器110具有规定的角度的方式对置地配置，用于将从辐射器110放射的电波反射到作为主反射器的反射器121上；作为主反射器的反射器121，其以与副反射器122的镜面对置的方式配置，对由副反射器122反射的电波进一步进行反射而向外部放射电波；以及支承部件180，其用于对副反射器122进行支承。展开天线10通过使轮毂130固定于宇宙飞行器1的台座190而设置在宇宙飞行器1上。
反射器121包含轮毂130、多个肋140、面状体150以及外壳160等。反射器121为了如上述那样作为主反射器而发挥功能，其反射面形成为抛物线(抛物)形状。
轮毂130设置于展开天线10的中心部的天线轴线X(也称为轮毂130的中心轴线X)。作为一例，轮毂130由塑料等电介质或钛、不锈钢等金属形成为圆柱状。轮毂130在其外周面131a上设置有肋安装部133，多个肋140以规定的间隔呈放射状配设。
肋140包含多个肋140-1～140-n。各肋140以轮毂130为中心按照规定的间隔呈放射状地配设于轮毂130的外周。各肋140的成为反射器面的那一侧的上表面141a形成为抛物线形状。而且，在形成为抛物线形状的上表面141a上架设有面状体150。作为一例，肋140是由不锈钢弹簧钢、GFRP(Glass Fiber Reinforced Plastics：玻璃纤维增强塑料)、CFRP(Carbon Fiber Reinforced Plastics：碳纤维增强塑料)等复合材料形成的弹簧材料，具有弹性。
另外，在本实施方式中，肋140总共由24根肋构成。但是，根据展开天线的展开时的面积、所使用的肋的材质和强度等，能够与偶数或奇数无关地变更肋140的根数。另外，在本实施方式中，肋140以规定的间隔配设，但关于该间隔，可以在所有的肋140中采用恒定的间隔，也可以仅在一部分的肋140中使间隔变密，还可以是不规则的。
与肋140一起构成反射器121的面状体150架设在彼此相邻的一对肋140之间。面状体150由能够反射电波的材料形成为整体呈抛物线形状。作为一例，面状体150是通过由钼、金或者它们的组合形成的金属的网状体(金属网)而形成的。在本实施方式中，面状体150根据肋140的数量来准备大致三角形状的金属网，并将各金属网缝合起来而架设在肋140的形成为抛物线形状的上表面141a上。
这里，在本实施方式中，虽然面状体150在朝向轮毂130的中心轴线X的方向上没有那么大的张力，但在与该方向垂直的方向上具有一定的张力。因此，在肋140展开而使反射器121成为完全打开的状态时，通过其张力使相邻的肋140相互拉伸，由此能够保持相邻的肋140的间隔。
另外，在本实施方式中，关于面状体150，在彼此相邻的一对肋140之间架设有一个面状体150。但是，一个面状体150不一定需要架设在一对肋140之间，也可以架设在连续的3个以上的肋140上。另外，为了使折叠形状的再现性更可靠，也可以在面状体150上预先设置规定的折痕。另外，面状体150向肋140的安装部分、即各边150a和150b或者其附近呈抛物线形状，但在其他位置也优选呈抛物线形状或呈接近抛物线形状的形状。在这样的情况下，在展开天线打开时，能够在面状体150上维持一定以上的张力。
外壳160沿着轮毂130的外周以规定的间隔配置成能够开闭。外壳160以在闭合时沿着轮毂130的外周面形状的方式形成为水平剖面为圆弧的瓦形状。而且，在外壳160闭合时，在轮毂130的外周与外壳160之间形成规定宽度的空间，在该空间内收纳有以卷绕于轮毂130的方式折叠的各肋140。
各外壳160分别经由开放机构161而配设于轮毂130。开放机构161受到控制单元300的处理器320的展开指示或闭合指示而对外壳160机械地进行开闭。作为一例，在开闭机构中使用经由蜗杆的马达。
另外，在展开天线折叠时即在收纳肋140时，外壳160用于限制肋140因弹性力而展开。因此，在本实施方式中，只要能够限制肋140的展开，则所配置的外壳160的个数可以是任意个数。另外，虽然其形状也以沿着轮毂130的外周面形状的方式形成为瓦形状，但只要能够进行上述限制，则也可以是任意形状。
3.肋140的结构
图4a是示出本公开的第1实施方式的肋140的结构的侧视图。具体而言，图4a示出了图3所示的肋140的侧视图。根据图4a，肋140呈横向较长的薄板平板形状，具有：作为电波的反射器面的一侧的上表面141a；作为上表面141a的相反侧的面的下表面141b；内侧面141c，其分别连接上表面141a和下表面141b，在以卷绕于轮毂130的方式折叠时面向轮毂130的外周侧；以及作为内侧面141c的相反侧的面的外侧面141d。肋140的上表面141a从与轮毂130连接的末端部142a朝向其相反侧的前端部142b形成为抛物线形状。肋140例如通过由不锈钢弹簧钢、GFRP(Glass Fiber Reinforced Plastics：玻璃纤维增强塑料)、CFRP(Carbon Fiber Reinforced Plastics：碳纤维增强塑料)等复合材料形成的弹簧材料而构成。另外，为了在肋140的末端部142a固定设置轮毂130，形成有沿厚度方向贯通的安装孔143(在图4a中为4个)。
在本实施方式中，肋140以规定的间隔具有限制部件144。限制部件144具有一定的厚度，是具有高强度和高刚性的部件，特别是对来自将肋140折叠的方向、即与轮毂130的中心轴线垂直的方向的载荷具有刚性。作为一例，限制部件144具有用于确保上述刚性的蜂窝结构，优选形成为长方体。另外，限制部件144的形状不限定于长方体，可以是任意形状。限制部件144从肋140的末端部142a到前端部142b以规定的间隔通过粘接剂或焊接等公知方法固定在肋140的内侧面141c或外侧面141d上。此时，各限制部件144在与被固定的位置处的肋140的上表面141a垂直或大致垂直的方向上被固定。
另外，在本实施方式中，限制部件144固定于内侧面141c或外侧面141d中的任意一方，但也可以固定在这两个面上。另外，配置的间隔可以以越朝向前端部142b越窄的方式配置，也可以以越朝向前端部142b越宽的方式配置，还可以始终以恒定的间隔配置。
限制部件144是用于在肋140以卷绕于轮毂130的外周的方式折叠时对肋140弯折的方向进行限制的部件。即，在本实施方式中，各限制部件144形成为长方体，在配置有该限制部件144的位置处具有与肋140的上表面141a和/或下表面141b垂直或大致垂直地配置的侧面144a和144b。
图4b是用于对本公开的第1实施方式的肋140的结构进行说明的图。具体而言，图4b是用于对配置于肋140的限制部件144的功能进行说明的图。如上所述，图4a的肋140具有与上表面141a和/或下表面141b垂直或大致垂直地配置的限制部件144。但是，图4b的肋140具有不配置在与上表面141a和/或下表面141b垂直或大致垂直的方向上而配置在与轮毂130的中心轴线X平行的方向上的限制部件144。因此，在被各限制部件144夹着的区域中，在将肋140以卷绕于轮毂130的方式折叠时，容易沿着与轮毂130的中心轴线X平行配置的侧面144a(沿着线段C-C’的方向)、即沿与中心轴线X平行的方向弯折。其结果为，如图6c所示，肋140相对于轮毂130呈螺旋状(相对于肋140所形成的旋转面向具有垂直成分的方向上升的曲线状)、即以从肋140的末端部142a朝向前端部142b逐渐变高的方式卷绕。因此，轮毂130需要一定以上的高度。
另一方面，再次返回到图4a，在本实施方式中，具有与上表面141a和/或下表面141b垂直或大致垂直地配置的限制部件144。因此，与图4b所示的肋140不同，在被各限制部件144夹着的区域中，在将肋140以卷绕于轮毂130的方式折叠时，容易沿与上表面141a和/或下表面141b垂直或大致垂直的方向(沿着线段B-B’的方向)弯折。即，各限制部件144限制沿与中心轴线X平行的方向弯折，从而不容易沿与中心轴线X平行的方向弯折。其结果为，如图6b所示，肋140沿着轮毂130的外周以前端部142b位于与肋140的末端部142a的高度相同或大致相同的高度的方式、即呈涡旋状折叠。因此，能够将轮毂130的高度抑制至与肋140的末端部142a的高度h1相同的程度。
图4c是示出本公开的第1实施方式的肋140的结构的剖视图。具体而言，图4c是示出图4a所示的线A-A’上的肋140的剖面的图。参照图4c，肋140具有长方形状的剖面，该长方形状的剖面由沿与轮毂130的中心轴线X垂直的方向延伸的上表面141a和下表面141b、以及将上表面141a和下表面141b连接的内侧面141c和外侧面141d构成。内侧面141c是在以卷绕于轮毂130的方式折叠时朝向轮毂130的外周侧的面，外侧面141d是朝向与外周侧相同的方向的面。另外，在本实施方式中，肋140形成为在从内侧面141c朝向外侧面141d的厚度方向上较薄且在从上表面141a朝向下表面141b的高度方向上较厚。肋140由具有弹性的各种弹簧材料制造，通过以这种方式构成，能够对来自与轴线X平行的上方向的载荷具有一定的刚性，另一方面，能够对来自与轴线X垂直的方向的载荷具有充分的挠性。
图4d是示出本公开的第1实施方式的肋140的另一结构的剖视图。具体而言，图4d是示出图4a所示的线A-A’上的肋140的剖面的另一例的图。参照图4d，与图4c的例子相同，肋140具有上表面141a和下表面141b以及内侧面141c和外侧面141d。此外，肋140具有向与轴线X垂直的方向弯曲的形状、即如凸面带那样向宽度方向弯曲的形状。更具体而言，肋140具有内侧面141c侧凹陷且外侧面141d侧突出的剖面形状。通过具有这样的形状，肋140从折叠状态向完全延伸的状态的转移、以及从完全延伸的状态向折叠状态的转移变得容易。另一方面，能够抑制肋140从完全延伸的状态向与折叠方向相反的方向弯折。
4.轮毂130的结构
图5a是示出本公开的第1实施方式的轮毂130的结构的立体图。另外，图5b是从上表面示出本公开的第1实施方式的轮毂130的结构的放大图。参照图5a和图5b，轮毂130的剖面在整体上形成为大致圆形状。另外，剖面形状不限于圆形状，也可以呈椭圆形状，还可以呈多边形状。
轮毂130具有形成为圆柱状的内周面131b和形成为多棱柱(例如，24棱柱)状的外周面131a。在外周面131a上与所安装的肋140的数量对应地具有形成为平面状的肋安装部133。各肋安装部133在与要安装的肋140的安装孔143对应的位置具有肋安装孔132。而且，肋140的安装孔143和轮毂130的肋安装孔132通过螺钉等公知的方法而相互固定。
在本实施方式中，轮毂130在沿着轮毂130的中心轴线的方向上具有高度h2。如上所述，通过限制部件144的作用，本实施方式的肋140折叠成涡旋状。因此，高度h2形成为与肋140的末端部142a的高度h1相同或大致相同的高度。
在本实施方式中，使用了24根肋140。因此，轮毂130沿着其外周包含24个肋安装部133，轮毂130的外周整体形成为24边形状。另外，各肋140以其末端部142a沿着肋安装部133的平面的方式配置。因此，各肋140不沿着轮毂130的假想上的外接圆D的地点P(肋安装部133在肋140所延伸的方向上的端部)处的切线E安装，而以从该切线E向将肋140展开的方向倾斜角度θ(例如，15度)、即向与轮毂130的中心轴线X相反的方向倾斜的方式安装。
5.肋140向轮毂130的安装构造和折叠构造
图6a是示出本公开的第1实施方式的肋140与轮毂130的安装构造的图。另外，在图6a中，为了便于说明，图示了多个肋140中的一个肋140-1与轮毂130的安装构造，但其他肋140-2～140-n也以同样的安装构造安装于轮毂130。
在轮毂130的外周面131a上形成有以规定的间隔配置的多个肋安装孔132(例如，一个肋安装孔132具有4个孔。)。该肋安装孔132和肋140的末端部142a的安装孔143的孔位置对应，肋140和轮毂130的外周面131a是通过未图示的螺栓等从肋140的外侧固定的。在本实施方式中，各肋安装孔132设置于肋安装部133，该肋安装部133在外周面131a上形成为平面状。而且，肋140的末端部142a侧的内侧面141c沿着肋安装部133的平面固定设置。
在本实施方式中，肋140以沿着轮毂130的外周的方式、具体而言以沿着平面状的肋安装部133的方式固定设置。但是，肋140也可以以沿着轮毂130的外周的方式、具体而言以沿着轮毂130的外周面131a的外接圆的切线E(图5b)的方式固定设置。即，只要不是沿着与轮毂130的中心轴线垂直相交的方向固定设置，则能够适当地设计在轮毂130的外周面131a上的安装角度。此外，虽然也有可能需要铰链机构或对肋140的末端部142a的加强(均未图示。)，但也可以在与轮毂130的中心轴线垂直地相交的方向上安装轮毂130。
图6b是示出本公开的第1实施方式的肋140与轮毂130的折叠构造的图。另外，在图6b中，为了便于说明，示出了多个肋140中的肋140-1和140-2的折叠构造，但其他的肋140-3～140-n也是同样的。
在本实施方式中，肋140-1和140-2沿着轮毂130的外周从末端部142a朝向前端部142b以卷绕的方式折叠。这里，肋140-1和140-2分别以沿着轮毂130的外周的方式固定设置(图6a)。因此，在肋140的末端部142a不会因折叠而产生较大的应力，能够稳定地进行收纳。
如图4a和图4b中说明的那样，肋140通过限制部件144以前端部142b位于与肋140-1和140-2的末端部142a的高度相同或大致相同的高度的方式、即呈涡旋状(以相对于肋140所形成的旋转面没有垂直方向的成分或者几乎没有的状态进行了卷绕后的状态)折叠。因此，如果仅着眼于一个肋(肋140-1)，则如图6b所示，在肋140-1以卷绕于轮毂130的方式折叠时，肋140-1的外侧面141d与内侧面141c在区间R内局部地重合。另外，同样地，如果仅着眼于一个肋(肋140-2)，则如图6b所示，在肋140-2以卷绕于轮毂130的方式折叠时，肋140-2的外侧面141d与内侧面141c局部地重合。另外，在本实施方式中，在区间R以外的部分，外侧面141d与内侧面141c不重合，但根据肋140-1的长度而在轮毂130的外周卷绕多次。因此，重合的区间的长度也可以是整个外周。另外，另一方面，在肋140的长度比轮毂130的外周短的情况下，有时也可能不会形成上述的局部重合。
另外，肋140-1和140-2分别折叠成涡旋状。因此，如果着眼于肋140-1和与其相邻的肋140-2，则在从肋140-1的末端部142a的位置至肋140-2的前端部140b的位置的区间(区间S)中，肋140-1和140-2相互重合地卷绕于轮毂130。因此，在该区间S中，肋140-1的外侧面141d和肋140-2的内侧面141c、以及肋140-2的外侧面141d和肋140-1的内侧面141c以相互局部地重合的方式卷绕。
图6c是用于对本公开的第1实施方式的肋140与轮毂130的折叠构造进行说明的图。具体而言，图6c是示出将图4b所示的肋140以卷绕于轮毂130的方式折叠时的构造的图。在该情况下，肋140以相对于轮毂130呈螺旋状、即以从肋140的末端部142a朝向前端部142b逐渐变高的方式卷绕。因此，如图6c所示，肋140的外侧面141d和内侧面141c不重合地卷绕。
6.肋140的折叠和展开
图7是用于对本公开的第1实施方式的肋140的折叠进行说明的图。另外，图8是用于对本公开的第1实施方式的肋140的展开进行说明的图。
根据图7，各肋140卷绕于轮毂130的周围，并且在周围以从外侧包围这些卷绕的肋140的方式配置有多个外壳160。各外壳160呈水平剖面为圆弧的瓦形状，该多个外壳160以整体上呈圆筒形的方式配设。即，在收纳时，多个肋140分别沿轮毂130的外周方向挠曲，从末端部142a朝向前端部142b卷绕于轮毂130的周围。然后，由多个外壳160施加外部约束。虽然肋140在展开的方向上具有弹性，但通过外壳160的外部约束来限制因自身的弹性而随意地展开。
图8示出了各外壳160以设置于其下缘的开放机构161为中心按照从轮毂130分离的方式打开的状态。该打开是通过设置于各外壳160的下部的开放机构161而机械地进行的。在该开放机构161中，例如使用了通过经由蜗杆的马达来进行外壳160的开伞的机构。
当各外壳160打开时，解除各外壳160对各肋140的外部约束，利用这些肋140自身的弹性恢复力，肋140开始自动地展开。当基于各肋140的弹性恢复力的回卷结束时，形成图8所示那样的反射器121的抛物线形状。即，在展开时，通过解除多个外壳160对各肋140的外部约束，利用各肋140自身的弹性恢复力，在没有其他部件的加重的情况下自动地展开。
另外，在展开时，假定肋140相对于面外方向具有某种程度的误差而展开。肋140的面内形状准确地表示原来的抛物线形状。展开天线10的镜面精度根据轴线X方向的误差、即肋140的面内方向的位置误差来进行评价，肋140的面外方向的位置误差不会造成较大的影响。由此，能够确保展开的天线10的镜面精度。
以上，根据本实施方式的反射器121，通过各肋140的弹性变形和恢复力来实现各肋140的折叠和展开。即，不需要用于肋140的折叠和展开的特别的机构。因此，根据本实施方式，能够通过简单的结构在宇宙空间中容易地展开，并且能够实现展开后的期望的抛物线形状。另外，各肋140沿着轮毂130的外周配设。因此，能够极力降低在收纳各肋140时施加于肋140的末端部142a的应力。而且，由于各肋140具有限制部件144，因此在折叠时，限制了呈螺旋状折叠。因此，还能够以最小的高度形成供肋140卷绕的轮毂130。
＜第2实施方式＞
在第1实施方式中，对在肋140中使用一张平板状的弹性部件的情况进行了说明。在第2实施方式中，对使用多张平板作为肋140(在本实施方式中为平板140a和140b这两张)的情况进行说明。另外，除了以下具体进行说明的点以外，本实施方式与第1实施方式的结构相同。因此，省略这些事项的详细说明。
图9是示出本公开的第2实施方式的肋140的结构的图。具体而言，图9示出第2实施方式的肋140的立体图。根据图9，肋140由一对平板140a和140b构成，各平板140a和140b以相互重合的方式固定。此时，平板140a和140b隔着以夹在它们之间的方式配置的限制部件144而粘接在一起。在肋140的末端部142a设置有用于固定设置于轮毂130的安装孔143。另外，在平板140a和140b重合的状态下，与第1实施方式相同，肋140在整体上具有上表面141a、下表面141b、内侧面141c以及外侧面141d。虽然肋140以沿着轮毂130的外周的方式固定设置于轮毂130，但在朝向轮毂130的外周的方向上具有挠性。另一方面，在卷绕于轮毂130的状态下，肋140在展开的方向上具有弹性。
这里，与第1实施方式相同，将平板140a和140b粘接起来的限制部件144以限制肋140的弯折方向的方式发挥作用。即，与在图4a和图4b中说明的情况相同，通过各限制部件144，虽然各限制部件之间的部分容易弯折，但限制了向与中心轴线X平行的方向弯折。另一方面，通过限制部件144，肋140容易向与上表面141a和/或下表面141b垂直或大致垂直的方向(沿着线段B-B’的方向)弯折。即，与第1实施方式相同，当肋140向轮毂130卷绕时，以肋140的内侧面141c和外侧面141d局部地重合的方式卷绕，从而能够抑制肋140的高度。
另外，在本实施方式中，肋140由2张平板140a和140b构成，但也可以进一步追加平板而重合3张以上平板。另外，此时，限制部件144不需要配置在所有的平板之间，也可以从内侧面141c侧朝向外侧面141d侧以平板、平板、限制部件、平板的顺序仅配置在一部分之间。
以上，根据第2实施方式的反射器121，通过各肋140的弹性变形和恢复力来实现各肋140的折叠和展开。即，不需要用于肋140的折叠和展开的特别的机构。因此，根据本实施方式，能够通过简单的结构在宇宙空间中容易地展开，并且能够实现展开后的期望的抛物线形状。另外，各肋140沿着轮毂130的外周配设。因此，能够极力降低在收纳各肋140时施加于肋140的末端部142a的应力。而且，由于各肋140具有限制部件144，因此在折叠时，限制了呈螺旋状折叠。因此，还能够以最小的高度形成供肋140卷绕的轮毂130。此外，由于肋140由平板140a和140b这2张构成，因此能够进一步提高肋140的刚性。
＜第3实施方式＞
在第1和第2实施方式中，通过各肋140所具有的弹性来进行展开，另外，在展开后也通过面状体150所具有的张力来对相邻的肋140彼此之间的间隔进行保持。但是，由于该张力的影响，相邻的肋140的间隔有可能变得比本来应有的间隔小而成为半开的状态。因此，在第3实施方式中，在相邻的肋140之间设置有加强肋145。另外，除了以下具体进行说明的点以外，本实施方式与第1和第2实施方式的结构相同。因此，省略这些事项的详细说明。
图10a和图10b是示出本公开的第3实施方式的肋140的结构的图。具体而言，图10a是示出反射器121的各肋140展开的途中的状态的图。另外，图10b是示出反射器121的各肋140完全展开后的状态的图。
根据图10a，在肋140-1的前端部142b的外侧面141d与相邻的肋140-2的前端部142b的内侧面141c之间以对置的方式配置有L型凸缘146。而且，在该L型凸缘146的背面分别固定设置有加强肋145的两端部，从而在各肋140-1和140-2之间配置加强肋145。
加强肋145是由弹簧材料构成的横向较长的平板。作为一例，加强肋145如凸面带那样具有沿宽度方向弯曲的形状。另外，也可以按照弯曲后的方式在长度方向上重合而使用。
在使反射器121折叠时，如图10a所示，加强肋145向轮毂130的中心轴线X方向挠曲，以相邻的肋140的前端之间的距离较短的状态被收纳。另一方面，在展开时，如图10b所示，通过加强肋145的弹性恢复力，能够强制地保持相邻的肋140之间的距离。
以上，根据第3实施方式的反射器121，通过各肋140的弹性变形和恢复力来实现各肋140的折叠和展开。即，不需要用于肋140的折叠和展开的特别的机构。因此，根据本实施方式，能够通过简单的结构在宇宙空间中容易地展开，并且能够实现展开后的期望的抛物线形状。另外，各肋140沿着轮毂130的外周配设。因此，能够极力降低在收纳各肋140时施加于肋140的末端部142a的应力。而且，由于各肋140具有限制部件144，因此在折叠时，限制了呈螺旋状折叠。因此，还能够以最小的高度形成供肋140卷绕的轮毂130。而且，由于具有加强肋145，因此能够将相邻的肋140之间的间隔保持为恒定。
＜第4实施方式＞
在第1～第3实施方式中，对使用在末端部142a和前端部142b处高度大致相同的肋140的情况进行了说明。在第4实施方式中，使用了形成为随着从末端部142a朝向前端部142b而高度逐渐变低的肋140。另外，除了以下具体进行说明的点以外，本实施方式与第1～第3实施方式的结构相同。因此，省略这些事项的详细说明。
图11是示出本公开的第4实施方式的肋140的结构的侧视图。具体而言，根据图11，与图4a所示的肋140相同，肋140呈横向较长的薄板平板形状，具有：作为电波的反射器面的一侧的上表面141a；作为上表面141a的相反侧的面的下表面141b；内侧面141c，其分别连接上表面141a和下表面141b，在以卷绕于轮毂130的方式折叠时面向轮毂130的外周侧；以及作为内侧面141c的相反侧的面的外侧面141d。另外，由于相对于轮毂130折叠成涡旋状，因此与图4a所示的肋140同样地具有限制部件144。
这里，在反射器121中，末端部142a与前端部142b相比通常被施加相对较多的载荷。因此，在本实施方式中，在被施加较多载荷的末端部142a处，沿着轮毂130的中心轴线X的方向的高度形成得较高，并形成为随着朝向前端部142b而逐渐变低。具体而言，肋140在末端部142a具有高度h3，与此相对，在前端部142b具有比高度h3低的高度h4。另外，在图11的例子中，在前端部142b安装有图10a和图10b所示的加强肋。因此，为了安装加强肋，肋140的前端形成为比高度h4稍高(宽度变宽)。
以上，根据第4实施方式的反射器121，通过各肋140的弹性变形和恢复力来实现各肋140的折叠和展开。即，不需要用于肋140的折叠和展开的特别的机构。因此，根据本实施方式，能够通过简单的结构在宇宙空间中容易地展开，并且能够实现展开后的期望的抛物线形状。另外，各肋140沿着轮毂130的外周配设。因此，能够极力降低在收纳各肋140时施加于肋140的末端部142a的应力。而且，由于各肋140具有限制部件144，因此在折叠时，限制了呈螺旋状折叠。因此，还能够以最小的高度形成供肋140卷绕的轮毂130。
＜其他＞
在第1～第4实施方式中，对除了反射器121以外还具有副反射器122的所谓的卡塞格伦式的展开天线10进行了说明。但是，不限于该展开天线10，也可以是格雷果里式的展开天线，还可以是从反射器121的前表面放射电波的具有抛物线形状的展开天线。
另外，反射器121用于展开天线10和包含该展开天线10的宇宙飞行器1，但也可以将反射器121或展开天线10用于其他用途。例如，也可以设置于飞机或汽车而作为移动式的通信装置来使用。
也可以适当组合各实施方式中说明的各要素或者将它们进行置换而构成。
标号说明
1：宇宙飞行器；10：展开天线；100：通信单元；200：电源单元；300：控制单元。

Claims (13)

1.一种反射器，其包含：
轮毂，其剖面形成为圆形状、椭圆形状或多边形状；
多个肋，它们分别具有在折叠时面向所述轮毂的外周侧的内侧面和作为所述内侧面的相反侧的面的外侧面，并且该多个肋以各肋的内侧面和与各肋相邻的肋的外侧面、或者各肋的外侧面和与各肋相邻的肋的内侧面局部地重合的方式卷绕于所述轮毂的外周而被折叠，从与所述轮毂连接的末端朝向位于该末端的相反侧的前端呈抛物线形状展开；以及
面状体，其架设在所述多个肋的各个肋之间，能够反射电波。
2.根据权利要求1所述的反射器，其中，
所述多个肋分别具有弹性，通过所述弹性从被折叠的状态展开。
3.根据权利要求1或2所述的反射器，其中，
所述多个肋分别由相互重合的至少两张平板形成。
4.根据权利要求1或2所述的反射器，其中，
所述多个肋分别包含多个限制部件，该多个限制部件在所述末端与所述前端之间按照规定的间隔配置在所述内侧面或所述外侧面中的至少一个面上。
5.根据权利要求3所述的反射器，其中，
所述多个肋分别包含多个限制部件，该多个限制部件在所述末端与所述前端之间按照规定的间隔以被所述两张平板夹持的方式配置。
6.根据权利要求4或5所述的反射器，其中，
所述多个肋分别具有供所述面状体架设的上表面，
所述限制部件分别配置在与所述上表面垂直或大致垂直的方向上。
7.根据权利要求1至6中的任意一项所述的反射器，其中，
所述多个肋分别以沿着所述轮毂的外周的方式在所述末端与所述轮毂连接。
8.根据权利要求1至7中的任意一项所述的反射器，其中，
所述多个肋分别形成为沿着所述轮毂的中心轴线的方向的高度随着从所述末端朝向所述前端而变低。
9.根据权利要求1至8中的任意一项所述的反射器，其中，
所述多个肋分别以内侧面和外侧面与所述轮毂的中心轴线大致平行的方式与所述轮毂连接。
10.根据权利要求1至9中的任意一项所述的反射器，其中，
所述面状体由金属网形成。
11.根据权利要求1至10中的任意一项所述的反射器，其中，
所述多个肋分别以各肋的所述内侧面和各肋的所述外侧面局部地重合的方式卷绕于所述轮毂的外周而被折叠。
12.一种展开天线，其包含：
权利要求1至11中的任意一项所述的反射器；以及
辐射器，其用于对所述反射器的面状体照射电波。
13.一种宇宙飞行器，其包含：
权利要求1至11中的任意一项所述的反射器；
辐射器，其用于对所述反射器的面状体照射电波；
控制装置，其生成用于通过所述电波来发送的信息；以及
电源装置，其用于提供所述辐射器和所述控制装置的驱动所需的电力。
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