JP2013203163A - 人工衛星システム - Google Patents

Abstract

【課題】人工衛星システムの一部の人工衛星において太陽光発電が困難になった場合にもミッションの効率的な遂行を可能とする。
【解決手段】人工衛星システムは、複数のミッション衛星を備える。複数のミッション衛星の各々は、太陽光を電力に変換する発電部と、複数のミッション衛星のうちの他のミッション衛星に対して電力の無線送電を行う送電部と、他のミッション衛星から無線送電により電力の受電を行う受電部とを備える。
【選択図】図２

Description

本発明は、連携してミッションを行う複数の人工衛星からなる人工衛星システムに関する。

複数の人工衛星が連携し、協働してミッションを行う人工衛星システムの研究がなされている。例えば、宇宙観測用の人工衛星システムにおいて、アンテナをそれぞれ備えた複数の小型の人工衛星が、一定範囲の宇宙空間に展開する。各衛星のアンテナの観測結果を合成することにより、直径の大きい合成アンテナとしての機能を実現することができる。

複数の人工衛星からなるシステムに関する先行技術文献として、特許文献１を挙げる。

特開２００６−１６８４６１号

図１は、人工衛星システムの一例を示す。人工衛星システム１０７は、複数の人工衛星１０５−５、１０５−１からなる。各々の人工衛星１０５、１０５−１は、太陽電池パネル１０６を備える。各々の人工衛星１０５、１０５−１は、管制局１０４と通信を行いつつ、自らが備える太陽電池１０６で発電した電力を用いて動作する。

太陽電池パネル１０６は、太陽１の光を受けて発電する。従って、地球２などの天体の影３に入った人工衛星１０５−１は、発電することができない。このような場合にも、ミッションの効率的な遂行を可能にする技術が望まれる。

本発明の一側面において、人工衛星システムは、複数のミッション衛星を備える。複数のミッション衛星の各々は、太陽光を電力に変換する発電部と、複数のミッション衛星のうちの他のミッション衛星に対して電力の無線送電を行う送電部と、他のミッション衛星から無線送電により電力の受電を行う受電部とを備える。

本発明により、一部の人工衛星において太陽光発電が困難になった場合にもミッションを効率的に遂行することを可能にする技術が提供される。

図１は、人工衛星システムの一例を示す。 図２は、本発明の一実施形態における人工衛星システムを示す。

以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。図２は、本発明の一実施形態における人工衛星システムを示す。人工衛星システムは、複数のミッション衛星５、５−１、９を備える。

複数のミッション衛星５、５−１、９は、連携してミッションを遂行する。例えば、複数のミッション衛星５、５−１、９が、互いに相対的な位置が一定となるように制御される。各ミッション衛星５、５−１、９は宇宙観測用のアンテナを備え、そのアンテナによる画像を生成する。各ミッション衛星５の画像を合成することによって、実効的に大口径のアンテナと同等の画像が得られる。

複数のミッション衛星５、５−１、９のうちの一部のミッション衛星５、５−１は、太陽電池パネル６と、送電部７とを備える。太陽電池パネル６は、太陽１の光を電力に変換する。ミッション衛星５、５−１は、マイクロ波などを搬送媒体として、他のミッション衛星５、５−１に無線送電（給電）することができる。更にミッション衛星５、５−１の各々は、他のミッション衛星５、５−１からの無線送電を受電する受電部８を備える。

無線送電は、次のような場合に行われる。地上の管制局４は、各ミッション衛星５、５−１、９の軌道上の位置を示す情報を記憶する。管制局４は、例えば以下の条件が満たされるとき、もしくは所定の時間経過後に満たすことが予想されるとき、無線送電指令を発信する。（１）あるミッション衛星５−１の軌道上の位置を示す情報に基づいてミッション衛星５−１が影３に入っており、太陽光が当たらなくなると認識した。（２）ミッション衛星５−１からの信号１１によって、当該衛星の発電能力が低下していることを認識した。

管制局４は、このような条件が満たされたとき、そのミッション衛星５−１に対して無線送電できる位置に有るミッション衛星５に対して、無線送電を指令する信号を送信する。その無線送電指令に、送電先のミッション衛星５−１の軌道上の位置を示す位置情報信号を付加してもよい。このような管制局４の制御は、オペレーターの入力装置に対する操作によって行うことができる。更に、このような制御を自動的に行ってもよい。その場合、非一時的な記憶媒体に格納され管制局４のコンピュータによって動作するソフトウェアが上述の制御を自動的に実行する。

送電指令を受信したミッション衛星５は、受信したミッション衛星５−１の位置情報に基づいて、ミッション衛星５−１に送電するように送電部７の指向性を制御する。そしてミッション衛星５からマイクロ波等の搬送媒体によってミッション衛星５−１に無線送電が行われる。ミッション衛星５−１は受電部８によってその電力１２を受信し、その電力１２を用いてミッションを遂行する。

このような人工衛星システムによれば、システムを構成する衛星のいずれかが影３に入った場合や、何らかのトラブルによって発電力が低下した場合に、他の衛星から電力の供給を受けてミッションを継続することができる。そのため稼働率が向上する。更に、システムの一部が影３に入るような軌道によるミッションが遂行しやすくなるため、ミッションの自由度が向上する。更に、太陽光発電ができない場合のための衛星に搭載するバッテリーを小型化することができる。

各ミッション衛星５、５−１は更に、レーザー光などの強い直進性を有する信号１３を他のミッション衛星５、５−１の方向に発信してもよい。このような信号１３は、自らの方向を他のミッション衛星５、５−１に案内するために利用される。管制局４は、送電するミッション衛星５に受電するミッション衛星５−１の位置情報を送信する。ミッション衛星５は、受信した位置情報に基づいて送電部７の指向性をミッション衛星５−１の方向に向ける。それと共に管制局４は、受電するミッション衛星５−１に送電するミッション衛星５の位置情報を送信する。ミッション衛星５−１は、受信した位置情報に基づいて、送電するミッション衛星５の方向に直進性の強い信号を発信する。ミッション衛星５は、その信号に基づいて、ミッション衛星５−１の方向に送電部７の指向性を微調整する。このような方法により、送電部７の指向性をより正確にミッション衛星５−１の方向に向けることができ、送電効率が向上する。

更に、影３に入るなどして電力が低下したミッション衛星５−１が、他のミッション衛星５に対して無線送電を依頼する信号１３を送信してもよい。このような場合、例えばミッション衛星５−１は、予め記憶した他のミッション衛星５の軌道情報に基づいて指向性を有するアンテナを向けて、依頼信号を送信する。あるいはミッション衛星５−１は、無指向性の電波によって依頼信号を送信する。その際、依頼信号に自ミッション衛星５−１の位置を示す情報を追加してもよい。依頼信号を受信したミッション衛星５は、受信した位置情報に基づいて、送電部７の指向性をミッション衛星５−１の方に向けて電力１２を送信する。受信した位置情報に替えて、予め自衛星内に記憶したミッション衛星５−１の軌道に関する情報に基づいてミッション衛星５−１の位置を計算して用いてもよい。このような制御によれば、管制局４からの通信が届かない場合などの緊急時にも、電力が低下した衛星に電力を供給することができる。

人工衛星システムは、以上のように自ら太陽光発電を行い、互いに電力を送受電できる複数のミッション衛星５、５−１を備える。人工衛星システムは更に、太陽電池を備えないミッション衛星９を備えていてもよい。ミッション衛星９は、太陽電池を備えない点を除いては、既に説明した他のミッション衛星５、５−１と同様の機能を有する。ミッション衛星９は、受電部１０によって他のミッション衛星５、５−１から電力１４の無線送電を受ける。ミッション衛星９は、その電力１４を用いて他のミッション衛星５、５−１と連携してミッションを遂行することができる。このようなミッション衛星９は、太陽電池を備えなくても動作し得るため、特に小型・軽量の人工衛星に適している。

１ 太陽
２ 地球
３ 影
４ 管制局
５、５−１ ミッション衛星
６ 太陽電池パネル
７ 送電部
８ 受電部
９ ミッション衛星
１０ 受電部
１１ 信号
１２ 電力
１３ 信号
１４ 電力
１０４ 管制局
１０５、１０５−１ 人工衛星
１０６ 太陽電池パネル
１０７ 人工衛星システム

Claims (5)

1. 複数のミッション衛星を具備し、
   前記複数のミッション衛星の各々は、
   太陽光を電力に変換する発電部と、
   前記複数のミッション衛星のうちの他のミッション衛星に対して前記電力の無線送電を行う送電部と、
   前記他のミッション衛星から前記無線送電により電力の受電を行う受電部とを具備する
   人工衛星システム。
2. 請求項１に記載された人工衛星システムであって、
   更に、前記複数のミッション衛星の位置を示す位置情報を記憶する管制局を具備し、
   前記管制局は、前記複数のミッション衛星のうち前記位置情報に基づいて太陽光が当たらないと判断される衛星が存在するとき、もしくは太陽光が当たらなくなることが予測されるとき、前記位置情報に基づいて前記複数のミッション衛星のうち太陽光が当たっていると判断される衛星に対して前記発電不能衛星に前記無線送電により電力を送電することを指令する信号を自動的に送信する
   人工衛星システム。
3. 請求項１又は２に記載された人工衛星システムであって、
   前記複数のミッション衛星のうち電力が低下した衛星は、前記他のミッション衛星に対して前記無線送電を依頼する信号を発信する
   人工衛星システム。
4. 請求項１から３のいずれかに記載された人工衛星システムであって、
   前記複数のミッション衛星の各々は、前記他のミッション衛星の位置を示す管制局からの位置情報信号に基づいて、前記他のミッション衛星の方向に指向性を有する前記無線送電を行う
   人工衛星システム。
5. 請求項１から４のいずれかに記載された人工衛星システムであって、
   前記複数のミッション衛星の各々は、前記受電を行うときに、自らの方向を前記他のミッション衛星に案内する信号を発信する
   人工衛星システム。

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