JP2015074376A

JP2015074376A - 人工衛星及び合成開口レーダー

Info

Publication number: JP2015074376A
Application number: JP2013212712A
Authority: JP
Inventors: 泰貴成澤; Yasutaka Narisawa
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2013-10-10
Filing date: 2013-10-10
Publication date: 2015-04-20

Abstract

【課題】小型の機構により姿勢制御を行うことができ、推進力が損なわれない、人工衛星及び合成開口レーダーを提供する。【解決手段】人工衛星１は、本体２と、平板状であり、前記本体の進行方向に平行になるように前記本体により支持される付加構造物４と、付加構造物に取り付けられる、復元構造体５とを備える。復元構造体は、前記付加構造物に設定される基準方向が前記進行方向からずれた場合に空気抵抗を受けるように、取り付けられる。復元構造体は、前記基準方向に平行に取り付けられる。【選択図】図２

Description

本発明は、人工衛星及び合成開口レーダーに関する。

人工衛星では、本体に、平板状の付加構造物が取り付けられる場合がある。そのような付加構造物として、例えば、合成開口レーダーアンテナが挙げられる。

図１は、人工衛星１００の一例を示す斜視図である。この人工衛星１００は、本体１０２、及び付加構造物（合成開口レーダーアンテナ１０１）を備えている。合成開口レーダーアンテナ１０１は、平板状であり、人工衛星の進行方向に対して平行になるように本体１０２に取り付けられる。ここで、合成開口レーダーアンテナ１０１は、所定の姿勢であることが求められる。図１に示される例では、合成開口レーダーアンテナ１０１は、長方形状である。そして、合成開口レーダーアンテナ１０１の長辺が進行方向に沿っていることが、求められる。

図１に示されるような人工衛星１００では、合成開口レーダーアンテナ１０１に対して直角である軸Ｃ１の周りの回転に関する慣性モーメントが大きくなる。そこで、トルク発生機器（リアクションホイールなど）によりトルクが発生させられ、合成開口レーダーアンテナ１０１の長辺が進行方向に沿うように、姿勢が制御される。

一方、関連技術として、特許文献１（特開昭５８−１１２８９９号公報）に記載された三酸軸姿勢制御装置が挙げられる。この三軸姿勢制御装置は、人工衛星の負のロール軸方向に設けられ且つ衛星の重量バランスに応じて負のロール軸に対して所定角度傾斜され空気粒子を受けて衛星のロール軸を衛星の進行方向に指向させるパドルを具備したことを特徴としている。

特開昭５８−１１２８９９号公報

図１に示されるような人工衛星１００では、既述のように、軸Ｃ１周りの慣性モーメントが大きい。そのため、回転を抑制するに、大きなトルクを発生させる必要がある。その結果、トルク発生機器が大型化してしまう。

また、特許文献１に記載されるような姿勢制御装置では、パドルが空気抵抗を受ける為、人工衛星の推進性能が損なわれる。

そこで、本発明の課題は、小型の機構により姿勢制御を行うことができ、推進性能が損なわれにくい、人工衛星及び合成開口レーダーを提供することにある。

本発明の一観点において、人工衛星は、本体と、平板状であり、本体の進行方向に平行になるように前記本体により支持される付加構造物と、付加構造物に取り付けられる、復元構造体とを備える。復元構造体は、付加構造物に設定される基準方向が進行方向からずれた場合に、空気抵抗を受けるように、取り付けられる。復元構造体は、基準方向に平行に取り付けられる。

本発明の他の一観点において、合成開口レーダーは、人工衛星の本体に取り付けられる、合成開口レーダーアンテナと、合成開口レーダーアンテナに取り付けられる、復元構造体とを備える。合成開口レーダーアンテナは、平板状であり、本体の進行方向に平行になるように、本体により支持される。復元構造体は、合成開口レーダーアンテナに設定される基準方向が進行方向からずれた場合に、空気抵抗を受けるように、取り付けられる。復元構造体は、基準方向に平行に取り付けられる。

本発明によれば、小型の機構により姿勢制御を行うことができ、推進力が損なわれない、人工衛星及び合成開口レーダーが提供される。

図１は、人工衛星の一例を示す斜視図である。図２は、実施形態に係る人工衛星を模式的に示す斜視図である。図３Ａは、人工衛星の動作方法を説明する為の図である。図３Ｂは、人工衛星の動作方法を説明する為の図である。図３Ｃは、人工衛星の動作方法を説明する為の図である。図４は、実施形態の変形例に係る人工衛星を示す概略図である。

以下、図面を参照しつつ、実施形態について説明する。図２は、本実施形態に係る人工衛星１を模式的に示す斜視図である。

図２に示されるように、人工衛星１は、本体２、および合成開口レーダー３を備えている。合成開口レーダー３は、合成開口レーダーアンテナ４（付加構造物）、及び復元構造体５を備えている。

合成開口レーダーアンテナ４は、平板状である。合成開口レーダーアンテナ４は、本体２の進行方向に平行になるように、本体２によって支持される。合成開口レーダーアンテナ４は、レーダー照射面と、裏面とを備えており、裏面側が本体２側を向くように、支持されている。

合成開口レーダーアンテナ４には、特定の方向（以下、基準方向という）が設定される。人工衛星１の姿勢は、合成開口レーダーアンテナ４の基準方向が進行方向を向くように、制御される。本実施形態では、合成開口レーダーアンテナ４は長方形状であり、長手方向が基準方向として設定される。すなわち、姿勢は、合成開口レーダーアンテナ４の長手方向が進行方向に平行になるように、制御される。

復元構造体５は、姿勢がずれた場合に、姿勢を復元するために設けられている。復元構造体５は、基準方向が進行方向からずれた場合に、空気抵抗を受けるように、取り付けられる。また、復元構造体５は、基準方向に平行になるように、取り付けられる。詳細には、復元構造体５は、合成開口レーダーアンテナ４の裏面に設けられている。また、復元構造体５は、本体２の後方に取り付けられている。更に、復元構造体５は、平板状であり、合成開口レーダーアンテナ４からから直立するように、配置されている。

尚、上述の合成開口レーダーアンテナ４及び復元構造体５は、打ち上げ時には折畳まれており、軌道投入後に展開される。

続いて、人工衛星１の動作方法について説明する。図３Ａ乃至図３Ｃは、人工衛星１の動作方法を説明する為の図であり、合成開口レーダーアンテナ４の裏面側から人工衛星１を見たときの図である。

図３Ａには、姿勢がずれた人工衛星１が示されている。図３Ａに示される例では、人工衛星１が、軸Ｃ１の周りに回転し、基準方向が進行方向からずれている。尚、軸Ｃ１は、合成開口レーダーアンテナ４に対して直角な軸である。

姿勢がずれると、図３Ｂに示されるように、復元構造体５が空気抵抗を受ける。尚、人工衛星１の運用高度では、地上と比べると空気密度が小さいものの、空気抵抗が生じる程度の空気が存在している。その結果、復元構造体５を介して、合成開口レーダーアンテナ４及び本体２に、トルクが発生する。このトルクは、軸Ｃ１の周りに合成開口レーダーアンテナ４を回転させるようなトルクであり、人工衛星１の姿勢を復元するような方向に働く。

この結果、図３Ｃに示されるように、基準方向が進行方向に平行になるように、人工衛星１の姿勢が復元される。

以上説明したように、本実施形態によれば、復元構造体５が受ける空気抵抗により、姿勢を復元する為の力が得られる。そのため、小型の機構により、姿勢制御を行うことができる。また、姿勢制御のために、人工衛星１にリアクションホイール及びアクチュエータなどのトルク発生機器を搭載する場合であっても、トルク発生機器が発生させるべきトルクの大きさを軽減できる。そのため、トルク発生機器を小型化、軽量化することができる。

また、本実施形態によれば、復元構造体５が基準方向に平行に取り付けられている。従って、基準方向が進行方向に平行である場合に、復元構造体５はほとんど空気抵抗を受けない。これにより、復元構造体５が抵抗となりにくく、人工衛星１の推進性能は損なわれ難い。

また、トルク発生機器として電子機器が用いられる場合には、故障が発生する可能性がある。これに対し、本実施形態によれば、電子機器を必要としないため、故障の可能性を低減できる。

更に、本実施形態によれば、電子機器を必要としないため、消費電力を低減することができる。

尚、本実施形態では、付加構造物として合成開口レーダーアンテナ４が用いられる場合について説明した。但し、付加構造物は必ずしも合成開口レーダーアンテナ４である必要はない。平板状であり、本体の進行方向に平行になるように本体により支持される構造物であれば、他の構造物が付加構造物として用いられてもよい。

また、本実施形態では、復元構造体５が合成開口レーダーアンテナ４の裏面に設けられている場合について説明した。裏面に復元構造体５が設けられていれば、レーダ照射面において復元構造体５が障害となることはない。但し、復元構造体５は、レーダ照射面に設けられている場合であっても、空気抵抗により姿勢を復元する為のトルクを得ることは可能である。

また、本実施形態では、復元構造体５が平板状である場合について説明した。但し、復元構造体５は、姿勢がずれた場合に空気抵抗を受けるような構成を有していればよく、必ずしも平板状である必要はない。例えば、復元構造体５として、翼状の構造物を用いることも可能である。

また、本実施形態では、付加構造物（合成開口レーダーアンテナ４）が長方形状である場合について説明した。但し、付加構造物は、必ずしも長方形状である必要はない。図４は、本実施形態の変形例に係る人工衛星１を示す概略図である。本変形例では、合成開口レーダーアンテナ４が楕円状となっている。この合成開口レーダーアンテナ４では、基準方向が長軸に沿うように設定されている。その他の構成については、図１に示した例と同様である。このような構成を採用した場合であっても、復元構造体５により、人工衛星１の姿勢を制御することが可能である。

１人工衛星
２本体
３合成開口レーダー
４合成開口レーダーアンテナ
５復元構造体
１００人工衛星
１０１合成開口レーダーアンテナ
１０２本体

Claims

本体と、
平板状であり、前記本体の進行方向に平行になるように前記本体により支持される付加構造物と、
前記付加構造物に取り付けられる、復元構造体と、
を具備し、
前記復元構造体は、前記付加構造物に設定される基準方向が前記進行方向からずれた場合に空気抵抗を受けるように、取り付けられ、
前記復元構造体は、前記基準方向に平行に取り付けられる
人工衛星。
請求項１に記載された人工衛星であって、
前記付加構造物は、合成開口レーダーアンテナである
人工衛星。
請求項１又は２に記載された人工衛星であって、
前記合成開口レーダーアンテナは、
レーダー照射面と、
裏面とを備え、
前記復元構造体は、前記裏面に取り付けられる
人工衛星。
請求項１乃至３のいずれかに記載された人工衛星であって、
前記付加構造物は、長方形状を有し、
前記基準方向は、前記付加構造物の長手方向である
人工衛星。
請求項１乃至４のいずれかに記載された人工衛星であって、
前記復元構造体は、前記本体よりも後方側に取り付けられる
人工衛星。
請求項１乃至５のいずれかに記載された人工衛星であって、
前記復元構造体は、平板状であり、前記復元構造物から直立するように、取り付けられる
人工衛星。
人工衛星の本体に取り付けられる、合成開口レーダーアンテナと、
前記合成開口レーダーアンテナに取り付けられる、復元構造体と、
を具備し、
前記合成開口レーダーアンテナは、平板状であり、前記本体の進行方向に平行になるように前記本体により支持され、
前記復元構造体は、前記合成開口レーダーアンテナに設定される基準方向が前記進行方向からずれた場合に、空気抵抗を受けるように、取り付けられる
前記復元構造体は、前記基準方向に平行に取り付けられる
合成開口レーダー。