JP2000198500A - 最適化させた歪みエネルギで作動される構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 宇宙船の構造エレメントを設計するための、
正確な指示必要条件に必要な剛性についての設計上の制
限を緩和するために宇宙船の構造の固有減衰を高めるプ
ロセスを提供する。 【解決手段】 プロセスは、重量及び容積を減少するた
め、任務指示性能必要条件に合致させるのに固有的に適
していない剛性を持つように宇宙船の構造エレメント２
０、３０を特別に設計する工程を含む。この欠点を解決
するため、構造エレメントには、機外及び機内からの外
乱によるこれらの構造エレメントの歪みを検出し、検出
された歪みを打ち消すように構造エレメントを作動させ
る歪みエネルギ制御エレメント４４が設けられている。
歪みエネルギ制御エレメント４４は、歪みを検出し、構
造エレメントを作動する、圧電制御エレメント又は電歪
制御エレメント等の任意の適当な制御エレメントである
のがよい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、全体として宇宙船
構造エレメントに関し、更に詳細には、宇宙船の構造の
固有減衰を強化し、これによって、正確な指示（ｐｏｉ
ｎｔｉｎｇ：ポインティング、換言すれば照準または位
置決め）必要条件のために生じる、また、宇宙船の構造
の重量及び容積を大きくすることに繋がる剛性について
の設計上の制限を緩和するプロセスに関する。

【０００２】

【従来の技術】宇宙船の構造エレメントの設計は特定の
基準に基づいて行われる。詳細には、宇宙船の特定の構
造エレメントは、打ち上げ荷重及び展開荷重に耐えるの
に必要な強度を持ち、機内及び機外に外乱が存在する場
合の任務必要条件を満たす宇宙船構成要素の正確で安定
した指示性能を提供する剛性必要条件を満たすように設
計されていなければならない。最新の宇宙船構造は、一
般的には、軽量であり且つ振動による機械的エネルギを
容易には発散できない複合構造である。宇宙船構造につ
いての剛性の必要条件は、ステッパモータ等の機内駆動
モータによって引き起こされるペイロードのジッター抑
制等の多くの要因で決まる。これらのモータは、アンテ
ナの指示、赤外線センサ及び可視光センサの指示、ソー
ラーアレイの駆動等の多くの機能並びに多くの他の用途
を提供する。駆動モータ外乱周波数が宇宙船の構造モー
ドと整合してこれに作用を及ぼすと、大きな応答振幅が
発生し、指示性能に影響を及ぼす。

【０００３】宇宙船の構造エレメントを必要な任務性能
に合うように設計し開発するための従来の方法は、構造
モード及び外乱源が悪影響を及ぼすように作用し合うこ
とがないことを証明するため、詳細に分析し且つ試験を
行うことに主眼が置かれてきた。このことは、宇宙船構
造の確実な減衰が行われていない場合に特に言えること
である。その代表的な例として、複合材とアルミニウム
ハニカムとを積層した最新の宇宙船用パネル構造及びグ
ラファイト又はアルミニウム製のブーム及びチューブが
ある。

【０００４】宇宙船の重量及び物理的容積の多くはその
構造にある。構造に要する重量及び容積が大き過ぎる場
合には、ペイロードを収納する性能が制限され、宇宙船
は、大型のフェアリングを持ち且つ打ち上げ可能重量が
大きい更に大型で更に高価な打ち上げ機となる。必要な
強度必要条件を満たしつつ特定の構造エレメントの剛性
設計必要条件を緩和することによって、重量及び容積を
軽減できる。これは、代表的には、正確な指示性能を犠
牲にせずに行うことはできない。これは、剛性が低下す
ると、ＤＣ（低周波数）外乱−応答伝達関数の値が増大
し、その結果、所与の外乱の値に対してより大きな指示
−安定エラーが発生するためである。ピーク応答は、指
示性能設計駆動体である。

【０００５】外乱−応答ピーク伝達関数の値は、宇宙船
の構造の固有減衰を増大することによって減少できる。
特定の宇宙船の構造設計は、先ず最初に剛性被駆動設計
を行うことによって指示性能を合わせようとし、次いで
更に厳密な必要条件に合わせるように減衰を加えること
から始まる。外乱ピークを減少することによって、構造
荷重及び歪みを減少し、強度設計必要条件に合わせるの
を補助する。複合宇宙船構造に埋設した圧電センサ及び
アクチュエータエレメントを設けることが、構造の移動
を減衰するための効果的な方法の一例である。構造に作
用する振動又は他の荷重力を補償するため、減衰を加え
ることができる。本願の譲受人に譲渡されたメンデンホ
ール等に賦与された「活性化構造」という標題の米国特
許第５，４２４，５９６号には、宇宙船の構造エレメン
トに配置されたこの種の減衰を提供する圧電アクチュエ
ータ／センサエレメントを使用することが開示されてい
る。アクチュエータの性能は、代表的には、作動歪み性
能及び達成可能な減衰性能を低下する剛性構造ホスト部
材と関連して減少される。構造エレメントのアクチュエ
ータエレメントに高い剛性を与え、かくしてアクチュエ
ータが構造のピーク応答レベルを減少する大きな効果を
持たないようにする。この場合、強度設計は、応答レベ
ルを高めることによって損なわれる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、強度
必要条件及び任務指示必要条件を満たすのに必要な構造
の固有剛性を緩和する正確指示宇宙船構造の総合的設計
プロセスを提供することである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の教示によれば、
宇宙船の構造エレメントを設計するためのプロセスが開
示される。このプロセスは、宇宙船の構造の固有減衰を
高め、正確な指示必要条件に必要な剛性についての設計
上の制限を緩和する。本プロセスは、減衰増大に最適で
あるが任務指示性能必要条件を満たさない固有剛性を持
つように宇宙船の構造エレメントを特別に設計する工程
を含む。この欠点を解決するため、構造エレメントに
は、機外及び機内からの外乱によるこれらの構造エレメ
ントの歪みを検出し、検出された歪みを打ち消すように
構造エレメントを作動させる歪みエネルギ制御エレメン
トが設けられている。歪みエネルギ制御エレメントは、
歪みを検出し、構造エレメントを作動する、圧電制御エ
レメント又は電歪制御エレメント等の任意の適当な制御
エレメントであるのがよい。構造エレメントの剛性の必
要条件を小さくすることによって、制御エレメントは、
指示性能必要条件を満たすために減衰目的の所望の作動
を更に容易に提供でき、及びかくして構造エレメントの
重量及び容積を当該技術分野で周知のものよりも減少さ
せることができる。構造エレメントの歪みエネルギを制
御することによって、構造エレメントを剛性特性が高い
材料でなく強度特性が高い材料で製造でき、かくして構
造エレメントは、打ち上げ負荷及び展開負荷に耐える強
度の必要条件を満たすことができる。

【０００８】本発明のこの他の目的、利点、及び特徴
は、以下の説明及び添付の特許請求の範囲を添付図面と
関連して読むことによって明らかになるであろう。

【０００９】

【発明の実施の形態】宇宙船用の最適化させた歪みエネ
ルギ構造に関する好ましい実施例の以下の説明は単なる
例示であって、本発明又はその用途又は使用をいかなる
意味においても限定しようとするものではない。

【００１０】本発明によれば、圧電エレメント又は電歪
エレメント等の歪みを利用するセンサ及びアクチュエー
タと、宇宙船の構造減衰を高め、かくして宇宙船の構造
重量及び容積を減少でき同時に宇宙船構造設計に頑丈さ
を追加する減衰制御システムとを使用することによっ
て、打ち上げ、展開、及び任務指示（ミッションポイン
ティング）必要条件に耐えるように宇宙船構造を設計す
るための一つのプロセスが提供される。これは、最初に
構造エレメントの大きさを定める上で、増大させた減衰
レベルを使用する、総合的設計プロセスを使用すること
によって行われる。構造エレメントの大きさは、打ち上
げ負荷、展開負荷、及び軌道上での強度の必要条件に合
わせて定められるが、従来技術におけるように指示剛性
必要条件を満たさない。構造エレメントは、打ち上げ、
展開、及び機内強度必要条件を、減衰制御システムを入
れたり切ったりすることによって満たすように設計でき
る。宇宙船構造歪みエレメント分布の最適化によって構
造に最大減衰を導入する。

【００１１】本発明に従ってターゲットアクチュエータ
位置での剛性が低いように構造を設計することによっ
て、更に効率的に作動させることができる。アクチュエ
ータ及びセンサターゲット位置に歪みエネルギを最適に
導入することによって、最大作動力、及びシステム減衰
を得ることができる。アクチュエータ位置は、最適化プ
ロセスの同時結果として決定される。歪みを利用するア
クチュエータ及びセンサの大きさは、この場合、増大し
た歪みエネルギターゲット領域を最適にカバーするよう
に定められている。歪みエネルギ分布は、構造の有限要
素表示を使用して最適化される。歪みエネルギ分布のモ
デルを空間的にマッピングし、及び断面特性、壁厚、材
料、及び他の剛性パラメータを最適に調節して重量及び
容積を減少し、局部的歪みエネルギモードを外乱入力に
結び付ける。

【００１２】この総合的アプローチは、強度及び任務指
示性能制限に対するメリットと構造重量との作動図等の
目的に重きを置く費用関数について反復することによっ
て実行される。精密指示性能は、外乱源位置からの構造
応答ピークを、隔離、ホイール又は低温−クーラーピス
トン均衡等の標準的外乱軽減技術と関連して、大幅に減
少することによって得られる。更に、歪みを利用するセ
ンサ／アクチュエータシステムは、構造ベースラインの
熱歪みをなくすために構造エレメントに最適に適合させ
た熱膨張率を有する。そうでない場合には、熱制御なし
で構造ベースラインの熱歪みは、指示性能及び安定性を
低下させる。チューブ又はパネルの断面を減少すること
によって、アクチュエータの位置及び構造的歪みエネル
ギーの相乗作用的最適化が得られ、これにより継手など
の取付け部品をより小型で軽量にすることができる。ペ
イロード支持構造の重量の減少は、駆動モータのより小
型化を容易にし、追加の重量及び容積を節約する。更
に、通常は低強度の高剛性材料でなく、強度が高い公知
の宇宙船用材料を使用することによって、歪みエネルギ
分布を調節することができる。これは、強度上の設計の
目的を満たすと同時に減衰性能を最適化するのを助け
る。

【００１３】本発明の宇宙船構造設計プロセスは、指示
性能を維持しつつ、場合によって指示性能を改善しなが
ら、宇宙船の精密指示プラットホームの剛性についての
設計上の制限を緩和することによって、宇宙船の構造の
重量及び容積を減少させることができるということがわ
かっている。利点としては、更に多くのペイロードを運
ぶことができるということ、姿勢定位（ａｔｔｉｔｕｄ
ｅ ｏｒｉｅｎｔａｔｉｏｎ）（指示）に要する燃料が
少ないこと、燃料の節約が図られること、ブーストに必
要な打ち上げ船が小さくなること、及び構造モードを調
和外乱源から注意深く隔離するのに典型的に必要な分析
／設計／試験サイクル時間を最少にし、次いで軌道上性
能を確認することが挙げられる。このシステムは、さら
に、打ち上げ中及び展開中にアクティブ減衰システムを
使用することによって、強度の必要条件を小さくするの
にも使用できる。伝達関数におけるピークジッター応答
の減少は、後に設計サイクルで起こる変化に対して更に
丈夫な初期設計を製造する。外乱周波数及び構造モード
を注意深く隔離することはもはや重要でない。これは、
土壇場の大規模な再設計による計画及び費用の負担を減
少する。

【００１４】本発明の宇宙船構造設計プロセスは、図１
乃至図８を見ることによって更に良好に理解できる。図
１は、宇宙船本体１２と、ブーム１６によって本体１２
に取り付けられたソーラーアレイパネル１４とを含む宇
宙船１０の斜視図である。機器支持構造（又は、機器支
持構造体）１８は、一端に設けられた継手２２によって
宇宙船本体１２に連結された３本のブームチューブ構造
エレメント２０と、反対端に設けられた構造エレメント
２４とを含む。宇宙船１０から外した支持構造１８の更
に詳細な図を図２に示す。調和駆動モータ（ハーモニッ
クドライブモータ）２６が支持構造継手エレメント２４
に連結されており、エルボ継手２８が駆動モータ２６に
連結されている。ブームチューブ構造エレメント３０の
一端が継手２８に連結されており、ペイロードエレメン
ト３２がエレメント３０の反対端に連結されている。支
持構造１８の形体は当該技術分野で一般的な形体であ
り、ペイロードエレメント３２を所望の方法で指示（す
なわち、ポインティング、照準又は位置決め）したり案
内するために宇宙船に取り付けられた任意の種類の支持
構造を表そうとするものである。ブームチューブエレメ
ント２０及び３０は、構造１８の特定の用途に適した任
意のブームチューブとすることができ、宇宙船構造と一
致した任意の適当な材料又は複合材料で形成できる。エ
レメント２０及び３０は、円筒形、矩形、又は任意の適
当な幾何学的形体であるのがよく、当業者に理解される
ように、中空、薄壁、中実、又はハニカム構造とするこ
とができる。

【００１５】ペイロードエレメント３２は、任意の種類
の適当なエレメント、例えばセンサ、アンテナ、望遠鏡
等を表そうとするものである。モータ２６を作動するこ
とによって、構造エレメント３０の位置を変え、かくし
てペイロードエレメント３２が指し示す方向（指示方
向）を変える。上文中に論じたように、宇宙船１０の作
動に必要な様々な駆動モータ、アクチュエータ等を作動
させると、宇宙船１０に振動モードが発生し、ペイロー
ドエレメント３２が指し示す方向に悪影響が及ぼされ
る。

【００１６】図３は、外乱周波数を横軸にとり、指示エ
ラー応答を縦軸にとった、以下に論じる様々な構造設計
についてのペイロードエレメント３２の指示性能を示す
グラフである。目標指示性能を横方向に延びる破線３８
で示し、特別の任務必要条件についての全ての周波数で
の最大指示エラー応答が示してあり、目標性能線３８の
下の任意の箇所が特定の任務（ミッション）について適
当である。グラフの線４０は、宇宙船１０に存在する外
乱周波数範囲に亘る、従来技術の設計の構造１８につい
てのペイロードエレメント３２の指示エラーを示す。高
い周波数では、指示エラーを発生する振動外乱は発生し
ない。

【００１７】公知の支持構造１８については、構造エレ
メント２０及び３０の設計剛性により、ペイロードエレ
メント３２は、外乱応答ピークが目標線３８よりも上の
２つの周波数帯以外は、適切に差し向けられる（すなわ
ち、指示される）。これらの外乱周波数では、宇宙船の
振動が支持構造１８の構造エレメントに伝わり、ペイロ
ードエレメント３２の方向指示エラーを特定の任務につ
いて受け入れられないようにする。これらのピークは、
上文中で言及した外乱応答ピークを表す。従って、支持
構造１８の設計は、必要な指示性能を完全には満たさな
い。

【００１８】上文中に言及したように、米国特許第５，
４２４，５９６号に論じられているように、宇宙船の構
造エレメントに減衰を追加するため、アクチュエータ／
センサエレメントを、宇宙船設計用の現存の剛性支持構
造に設けることが公知である。図４は、図３と同様のグ
ラフを示すが、このグラフは、制御された減衰を提供す
るために、アクチュエータ／センサエレメントが支持構
造１８の構造エレメントに設けられた場合のグラフが重
ねてある点で図３のグラフと異なる。支持構造１８の構
造エレメントに設けられたアクチュエータ／センサエレ
メントを含むこの種の「閉ループ」型システムについて
の指示エラーは、基本的には、アクチュエータ／センサ
エレメントを持たない支持構造１８の支持エレメントの
「開ループ」指示エラーと同じ指示エラーを辿るが、ピ
ーク位置が僅かに減少していることが異なる。ペイロー
ドエレメント３２を受け入れられない方向に向ける外乱
周波数で指示即ちピークが減少するが、ピークのこの減
少は最少であり、振幅を目標性能線３８以下に減少しな
い。これらの構造エレメントが高剛性に設計されている
ため、構造エレメントの作動は最小である。従って、現
存の支持構造１８は、これらの種類のアクチュエータ／
センサエレメントにより大きな利点がもたらされること
がない。

【００１９】上文中に論じたように、本発明は、第１
に、支持エレメント１８の構造エレメントの剛性を低下
させることを提案する。構造エレメントの剛性は、エレ
メントの構造の断面や厚さを減少させること、継手の大
きさを小さくすること、代表的には剛性が低い高強度材
料を使用すること、駆動モータの大きさを小さくするこ
と等の様々な方法で低下させることができる。第５図
は、これらの変更を組み込んだ、支持構造１８に代わる
支持構造１８' を示す。この図では、' （プライム記
号）を附した同じ参照番号が同様のエレメントに附して
ある。支持構造１８'のエレメントの各々は、支持構造
１８の対応するエレメントよりも小型である。かくし
て、支持構造１８' のエレメントは、支持構造１８のエ
レメントよりも剛性が低い。支持構造１８' の構造エレ
メントの剛性は、指示必要条件を満たさない。更に、あ
る一定の設計では、支持構造１８' の構造エレメントの
強度は、打ち上げ負荷及び展開負荷を満たさないかもし
れない。

【００２０】支持構造１８' の構造エレメントの剛性の
不足を補償するため、構造エレメント２０' 及び３０'
には、この例示の用途について最適化された複数の歪み
エネルギ制御エレメント４４が設けられている。歪みエ
ネルギ制御エレメント４４は、構造エレメント２０' 及
び３０' の歪みを検出し、検出された歪みに対して補償
又は減衰作動を行うことによりこれらの構造エレメント
２０' 及び３０' をそれらの所期の位置に維持する、任
意の適当な制御エレメントとすることができる。例え
ば、制御エレメント４４は、ジルコン酸チタン酸鉛（Ｐ
ＺＴ：ｌｅａｄｚｉｒｃｏｎａｔｅ ｔｉｔａｎａｔ
ｅ）等の圧電セラミックス、又は鉛モリブデンニオベイ
ト（ＰＭＮ：ｌｅａｄ ｍｏｌｙｂｄｅｎｕｍ ｎｉｏ
ｂａｔｅすなわち、鉛モリブデンニオブ酸塩）等の電歪
セラミックスであるのがよい。デヴォルスキー等に付与
された「複合構造に埋設するため、セラミック装置を封
入するための方法」という標題の米国特許第５，３０
５，５０７号には、この用途に適したアクチュエータ／
センサ制御エレメントが開示されている。制御エレメン
ト４４は、減衰制御回路（図示せず）に電気的に接続さ
れている。前記減衰制御回路は、検出された構造エレメ
ントの歪みを表示電圧に変換し、前記検出された歪みに
応じて構造エレメント作動するための電圧制御信号を提
供する。。使用された特定の制御エレメント４４は、追
加の指示エラーを引き起こす、熱による制御エレメント
４４の変形（ひずみ）を最少にするため、構造エレメン
トの熱膨張率に適合させてある。特定の最適化設計によ
り、制御エレメント４４の大きさ、制御エレメント４４
の数、構造エレメント２０' 及び３０' での制御エレメ
ント４４の位置、制御エレメント４４の長さ、制御エレ
メントが構造エレメント２０' 及び３０' の外側及び内
側のいずれにあるのかが決まる。特定の種類の制御エレ
メントと、構造エレメント２０' 及び３０' の歪みを補
償するための制御方法は、本発明の部分を形成しない。
これは、このような設計が、特定の任務の必要条件及び
構造形体に応じて最適化されるためである。

【００２１】図６は、宇宙船構造エレメント４６を示
す。この構造エレメントの一端には、その周囲に亘って
且つその外側に、対称に位置決めされた４つの歪みエネ
ルギ制御エレメント４８が設けられている。構造エレメ
ント４６は、エレメント４６の長さに沿った歪みエネル
ギモデルを示すグラフに対して示してある。制御エレメ
ント４８は、構造エレメント４６を宇宙船１０に連結し
た場合に最大歪みエレメントが発生する場所である構造
エレメント４６の端部に位置決めされている。制御エレ
メント４８は、外乱により構造的指示エラーを発生する
モードに、曲げ減衰及び軸線方向減衰を導入する。グラ
フの線５０は、従来技術の種類の剛性構造エレメントに
ついての、構造エレメント４６の長さに沿ったエネルギ
分布を示し、グラフの線５２は、本発明の最適化した構
造エレメントについてのエネルギ分布を示す。明らかな
ように、構造エレメント４６に作用する歪みのエネルギ
は、剛性構造エレメントの方が本発明の最適化した構造
エレメントよりも低い。従って、制御エレメント４８の
検出及び作動により、構造エレメント４６の最適化構造
エレメントについて、減衰に大きな効果が及ぼされる。

【００２２】図７は、制御エレメント４４及び４８の補
償効果を使用することなく減少させられた構造エレメン
トの指示性能を表す指示性能グラフ線５４を含む図３の
グラフを示す。換言すると、本発明の設計では支持構造
１８' の構造エレメントの固有剛性が大幅に低下するた
め、制御エレメント４４及び４８を使用しないと構造エ
レメントの指示性能が低下する。しかしながら、様々な
小型の材料を使用して構造エレメントの強度を向上させ
ることができるため、構造エレメントの強度を実際に向
上させることができる。このような種類の構造エレメン
トについては、システムに可撓性が導入され、外乱によ
るＤＣ指示エラーが、目標性能線３８よりも上のピーク
によって示されるように、実際に増大する。この設計に
ついては強度の必要条件は満たされるが、任務指示性能
の目標は達成されない。制御エレメント４４及び／又は
４８を制御する減衰制御回路を、構造１８' の大きさを
減少させた構造エレメントに設けることによって、構造
エレメントの減衰を増大でき、性能上の必要条件を満た
すことができる。これを図８に指示性能グラフ線５６と
して示す。

【００２３】以上の議論は本発明の例示の実施例を開示
し説明するに過ぎない。当業者は、特許請求の範囲に定
義された本発明の精神及び範囲から逸脱することなく、
様々な変形及び変更及び修正を行うことができるという
ことは、このような議論から及び添付図面及び特許請求
の範囲から容易に理解するであろう。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例による特別設計のペイロード
構造を持つ宇宙船の斜視図である。

【図２】図１に示す宇宙船に取り付けることができる公
知のペイロード構造の斜視図である。

【図３】指示エラー応答振幅を縦軸に取り、周波数を横
軸に取った、剛性に設計されており且つ減衰が制御され
ていない公知の宇宙船構造エレメントの指示エラーを示
すグラフである。

【図４】剛性に設計されており減衰増大の制御が行われ
た公知の宇宙船構造エレメントの指示エラーを示す、図
３のグラフである。

【図５】図１に示す宇宙船に取り付けられた本発明の一
実施例による特別設計のペイロード構造の斜視図であ
る。

【図６】本発明の最適化した歪みエレメント設計を組み
込んだ宇宙船構造エレメントを示す概略図である。

【図７】制御減衰が行われていない本発明の宇宙船構造
エレメントの指示エラーを示す、図３のグラフである。

【図８】減衰増大の制御が行われた本発明の宇宙船構造
エレメントの指示エラーを示す、図３のグラフである。

【符号の説明】

１２ 宇宙船本体 １４ ソーラーアレイパネル １６ ブーム １８ 機器支持構造 ２０ ブームチューブ構造エレメント ２２ 継手 ２４ 構造エレメント ２６ 調和駆動モータ ２８ エルボ継手 ３０ ブームチューブ構造エレメント ３２ ペイロードエレメント

フロントページの続き (72)発明者 リー・イー・エリオット アメリカ合衆国カリフォルニア州90504, トーランス，ウエスト・ハンドレッドエイ ティース・ストリート 3136

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 特定の宇宙任務についての所定の指示性
   能の必要条件を満たす宇宙船用の構造部材を提供する方
   法であって、 前記構造部材をある一定の材料で製造し、前記構造部材
   が、前記任務についての前記指示性能の必要条件を満た
   さない固有剛性を持つような寸法形状とする工程と、 前記構造部材の歪みを検出し、その検出された歪みに対
   して前記構造部材の作動を補償する歪みエネルギ制御エ
   レメントを前記構造部材に取り付ける工程とを備え、 前記歪みエネルギ制御エレメントは、前記構造部材の作
   動を減衰するように作用して、前記検出された歪みに応
   じて前記構造部材を作動させて、前記構造部材が前記任
   務についての前記指示性能の必要条件を満たことができ
   るようにした、方法。
2. 【請求項２】 前記構造部材を製造する前記工程は、セ
   ンサ、望遠鏡、及びアンテナからなる群から選択された
   指示エレメントを支持するための支持構造の部分として
   前記構造部材を製造する工程を含む、請求項１に記載の
   方法。
3. 【請求項３】 前記構造部材を製造する前記工程は、打
   ち上げ負荷及び展開負荷を満たさないように前記構造部
   材を製造する工程と、歪みを検出し、前記構造部材が打
   ち上げ負荷及び展開負荷に耐えるように作動を提供する
   ように前記制御エレメントを使用する工程とを含む、請
   求項１に記載の方法。
4. 【請求項４】 前記制御エレメント取り付け工程は、歪
   みエネルギ分布を最適化して性能を最大にする前記構造
   部材上の一つの位置に前記制御エレメントを取り付ける
   工程を含む、請求項１に記載の方法。
5. 【請求項５】 前記制御エレメント取り付け工程は、圧
   電制御エレメントを取り付ける工程を含む、請求項１に
   記載の方法。
6. 【請求項６】 前記制御エレメント取り付け工程は、電
   歪制御エレメントを取り付ける工程を含む、請求項１に
   記載の方法。
7. 【請求項７】 前記制御エレメント取り付け工程は、複
   数の制御エレメントを取り付ける工程を含み、各制御エ
   レメントは、単一ユニットをなしてパッケージされた複
   数の別々の検出エレメント及び作動エレメントを有して
   いる、請求項１に記載の方法。
8. 【請求項８】 特定の宇宙任務についての所定の打ち上
   げ負荷、展開負荷、及び指示性能の必要条件を満たす宇
   宙船用の構造部材を設計する方法であって、 構造部材を、ある一定の材料から製造されるように、前
   記構造部材が、前記任務についての指示性能必要条件を
   満たさない固有剛性を持つように、ある一定の寸法形状
   を持つように、設計する工程と、 前記構造部材の歪みを検出するセンサエレメント及び前
   記構造部材に対して前記検出された歪みに対する補償作
   動を提供する作動エレメントを含み、前記構造部材が前
   記任務についての指示性能必要条件を満たすように歪み
   エネルギ分布を最適化する減衰性能を提供する、前記構
   造部材に取り付けられるべき歪みエネルギ制御エレメン
   トを設計する工程とを含む、方法。
9. 【請求項９】 前記制御エレメント設計工程は、圧電制
   御エレメントを設計する工程を含み、各圧電制御エレメ
   ントは、単一のユニットとしてパッケージされた複数の
   別々の検出エレメント及び作動エレメントを含む、請求
   項８に記載の方法。
10. 【請求項１０】 前記制御エレメント設計工程は、電歪
    制御エレメントを設計する工程を含み、各電歪制御エレ
    メントは、単一のユニットとしてパッケージされた複数
    の別々の検出エレメント及び作動エレメントを含む、請
    求項８に記載の方法。
11. 【請求項１１】 特定の宇宙任務についての所定の打ち
    上げ負荷、展開負荷、及び指示性能の必要条件を満たす
    宇宙船用の構造部材を設計する方法であって、 前記構造部材は、精密な指示エレメントを前記宇宙船で
    支持し整合させる支持構造の部分であり、 前記方法は、 前記構造部材をある一定の材料から製造されるように、
    また、前記構造部材が前記任務についての指示性能必要
    条件を満たさない固有剛性を持つようにある一定の寸法
    形状を持つように、設計する工程を備えており、 前記設計工程は、前記任務についての指示必要条件を満
    たす固有剛性を持つ構造部材に基づいて設計されたより
    も、断面が減少している、壁厚が減少している、又は継
    手の直径が減少しているのうちの一つ又はそれ以上を備
    えているように前記構造部材を設計する工程と、 前記構造部材を、前記指示性能必要条件を満たす剛性を
    持つ構造部材について使用される材料よりも剛性が低く
    且つ強度が高い材料で形成するように設計する工程とを
    有しており、 前記方法は、また、 前記構造部材に取り付けられるべき歪みエネルギ制御エ
    レメントを設計する工程を備えており、 前記歪みエネルギ制御エレメントは、前記構造部材の歪
    みを検出するセンサエレメントと、前記構造部材に対し
    て前記検出された歪みに対する補償作動を提供する作動
    エレメントとを有しており、 前記歪みエネルギ制御エレメントは、前記構造部材が前
    記任務についての指示性能必要条件を満たすように歪み
    エネルギ分布を最適化する減衰性能を提供する、方法。
12. 【請求項１２】 精密な指示エレメントを支持し且つ指
    示するための宇宙船用の構造エレメントであって、 所定の指示性能必要条件を満たさない固有剛性を持つよ
    うに、ある一定の材料から形成され、また、ある一定の
    寸法形状を備えた細長い部材と、 前記細長い部材に取り付けられた少なくとも一つの歪み
    エネルギ制御エレメントとを備えており、 前記歪みエネルギ制御エレメントは、前記細長い部材の
    歪みを検出するための検出エレメントと、前記検出され
    た歪みに対する補償作動を前記細長い部材に提供する作
    動エレメントとを有しており、 前記歪みエネルギ制御エレメントは、前記細長い部材が
    前記指示性能必要条件を満たすように歪みエネルギ分布
    を最適化する減衰性能を提供する、構造エレメント。
13. 【請求項１３】 前記少なくとも一つの歪みエネルギ制
    御エレメントは、圧電制御エレメントである、請求項１
    ２に記載のエレメント。