JP2016002813A - スペースデブリの軌道降下方法、軌道降下システム、及び、人工衛星の軌道変換方法、軌道変換システム - Google Patents
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Abstract
Description
図1に、本発明の一実施形態に係るスペースデブリ軌道降下システムの全体構成図を示す。スペースデブリ軌道降下システムは、人工衛星1と、人工衛星1に取り付けられたロボットアーム5と、ロボットアーム5に対して着脱可能に取り付けられたロボットハンド6と、人工衛星1の本体部2に内蔵されたドラム8に巻回されて、その一端がロボットハンド6に取り付けられ、その他端がドラム8に固定された導電性テザー7とを備えている。導電性テザー7は、アルミニウム等の金属繊維、導電性高強度繊維等、導電性材料を用いて作製された紐状体であり、網状等、その具体的構造は任意である。人工衛星1には、固体燃料エンジン、イオンエンジン等により推力(又は制動力)を発生させる推進器3、太陽光を電力に変換する太陽電池パドル4、地上のコントロールセンターから制御信号を受信したり、情報信号を送信したりするためのアンテナ9等が備えられている。
次に、本発明のスペースデブリ軌道降下方法の一実施形態として、図1に示すスペースデブリ軌道降下システムの動作を説明する。
既に述べたとおり、一体となって軌道運動する対象衛星27と人工衛星1とは様々な要因により相互振動運動をすることがある。以下、相互振動運動を抑制しつつ軌道降下を行うためのシステムの動作を説明する。
図7等に示すとおり、導電性テザー7が鉛直方向、あるいは軌道に対して斜めに横切る方向に伸びた状態で推進器3により推力・制動力を発生させる場合、そのタイミングや大きさを制御しなければ対象衛星27と人工衛星1の相互振動運動を引き起こす恐れがある。したがって、対象衛星27等の高度が低下し、再突入のための推力を付加する段階においては、事前に導電性テザー7の姿勢を、軌道方向に沿って延びるよう変更しておくことが好ましい。
図1のスペースデブリ軌道降下システムは、本発明による人工衛星軌道変換システムとしても利用可能である。本発明の人工衛星軌道変換システムは、一例において、実施例1で図1〜図4を用いて説明したとおりの構成、動作原理に従う。図2の構成中、少なくとも切り替え回路11とテザー用電源系12を備えなくてもよいことや、ドラム型方式に限らず、スプール型方式(外抜き、内抜き)で導電性テザー7を伸展してよいことも同様である。
本発明による人工衛星軌道変換システムの動作は、実施例1で図5,図6,図7〜図11を用いて説明したスペースデブリ軌道降下システムの動作と比べ、対象衛星27を捕獲する必要がない点で異なる。
2 本体部
3 推進器
4 太陽電池パドル
5 ロボットアーム
6 ロボットハンド
7 導電性テザー
8 ドラム
9 アンテナ
10 電子エミッタ
11 切り替え回路
12 テザー用電源系
13a 基板
13b エミッタ
14 ゲート電極
15 ケーシング
16 ガイド部
17a〜17d 指部
18 動力伝達・変換機構
18a ギア
19 アクチュエータ
20 基部
21 取っ手
22 電気コネクタ
23 凹部
24 把持機構
25 電気コネクタ
26 対象部位
27 対象衛星
28 天体周回軌道
Claims (13)
- 導電性テザーを伸展可能に保持する人工衛星を、天体の周りを軌道運動するスペースデブリに接近させる段階と、
前記導電性テザーの一端を、導電性テザー取り付け機構によって前記スペースデブリに取り付ける段階と、
前記人工衛星が前記導電性テザーの他端を保持した状態で、導電性テザー伸展機構により該導電性テザーを伸展させて、該導電性テザーが前記天体の周囲磁場から受ける電磁気的作用により、一体となって軌道運動する該人工衛星、該導電性テザー、前記スペースデブリの軌道を該天体に向かって降下させる段階と、
前記人工衛星からの制御により、一体となって軌道運動する該人工衛星、前記導電性テザー、前記スペースデブリの該軌道運動を変化させる段階と
を備えた、スペースデブリの軌道降下方法。 - 前記人工衛星からの制御により、一体となって軌道運動する該人工衛星、前記導電性テザー、前記スペースデブリの該軌道運動を変化させる前記段階は、一体となって軌道運動する該人工衛星、該導電性テザー、該スペースデブリの該軌道運動を該人工衛星の備える推進系によって変化させる段階を含む、請求項1に記載の方法。
- 前記人工衛星からの制御により、一体となって軌道運動する該人工衛星、前記導電性テザー、前記スペースデブリの該軌道運動を変化させる前記段階は、該人工衛星から該導電性テザーに対して電圧を印加して該導電性テザーに流れる電流を変化させることにより、一体となって軌道運動する該人工衛星、該導電性テザー、該スペースデブリの該軌道運動を変化させる段階を含む、請求項1又は2に記載の方法。
- 前記人工衛星からの制御により、一体となって軌道運動する該人工衛星、前記導電性テザー、前記スペースデブリの該軌道運動を変化させる前記段階は、該導電性テザーに流れる電流のオン状態とオフ状態を切り替えることにより、一体となって軌道運動する該人工衛星、該導電性テザー、該スペースデブリの該軌道運動を変化させる段階を含む、請求項1乃至3のいずれか一項に記載の方法。
- 前記人工衛星からの制御により、一体となって軌道運動する該人工衛星、前記導電性テザー、前記スペースデブリの該軌道運動を変化させる前記段階は、該スペースデブリと該人工衛星が相互振動運動をしているとき、該スペースデブリに対する該人工衛星の速度ベクトルの軌道方向成分が正であるタイミングで、該人工衛星の備える推進系によって該軌道方向成分が負の制動力を発生させることにより、該相互振動運動の抑制と軌道の降下を同時に行う段階を含む、請求項1乃至4のいずれか一項に記載の方法。
- 前記相互振動運動の抑制と軌道の降下を同時に行う前記段階は、前記スペースデブリに対する前記人工衛星の速度ベクトルの軌道方向成分が正であり、且つ、該スペースデブリに対する該人工衛星の、鉛直方向から軌道方向になす角度の大きさが所定値以下、又は所定値未満であるタイミングで、該人工衛星の備える推進系によって該軌道方向成分が負の制動力を発生させることにより、該相互振動運動の抑制と軌道の降下を同時に行う段階である、請求項5に記載の方法。
- 前記人工衛星からの制御により、一体となって軌道運動する該人工衛星、前記導電性テザー、前記スペースデブリの該軌道運動を変化させる前記段階は、一体となって軌道運動する該人工衛星、該導電性テザー、該スペースデブリの前記天体に対する高度が所定値以下、又は所定値未満となったタイミングで、該人工衛星の備える推進系により該導電性テザーの姿勢を軌道方向に沿って延びるよう変化させる段階と、
前記推進系により前記軌道方向の成分が負の制動力を発生させて、一体となって軌道運動する前記人工衛星、前記導電性テザー、前記スペースデブリの軌道を前記天体に向かって降下させる段階と
を含む、請求項1乃至6のいずれか一項に記載の方法。 - 人工衛星と、
前記人工衛星に伸展可能に保持された導電性テザーと、
導電性テザー取り付け機構と、
導電性テザー伸展機構と
を備え、
天体の周りを軌道運動するスペースデブリに前記人工衛星が接近し、前記導電性テザー取り付け機構が前記導電性テザーの一端を該スペースデブリに取り付け、更に、該人工衛星が該導電性テザーの他端を保持した状態で、前記導電性テザー伸展機構が該導電性テザーを伸展させることにより、
伸展した前記導電性テザーが前記天体の周囲磁場から受ける電磁気的作用によって、一体となって軌道運動する前記人工衛星、該導電性テザー、前記スペースデブリの軌道を該天体に向かって降下させ、
前記人工衛星からの制御により、一体となって軌道運動する該人工衛星、前記導電性テザー、前記スペースデブリの該軌道運動を変化させる
よう構成された、スペースデブリの軌道降下システム。 - 一体となって軌道運動する前記人工衛星、前記導電性テザー、前記スペースデブリの該軌道運動を該人工衛星の備える推進系によって変化させるよう構成された、請求項8に記載のシステム。
- 前記人工衛星から前記導電性テザーに対して電圧を印加する電源系を備え、該電圧の印加により該導電性テザーに流れる電流を変化させ、一体となって軌道運動する該人工衛星、該導電性テザー、前記スペースデブリの該軌道運動を変化させるよう構成された、請求項8又は9に記載のシステム。
- 前記導電性テザーに流れる電流のオン状態とオフ状態を切り替える切り替え回路を備え、該オン状態と該オフ状態との切り替えにより、一体となって軌道運動する前記人工衛星、該導電性テザー、前記スペースデブリの該軌道運動を変化させるよう構成された、請求項8乃至10のいずれか一項記載のシステム。
- 導電性テザーを伸展可能に保持し、天体の周りを軌道運動する人工衛星から、導電性テザー伸展機構により該導電性テザーを伸展させて、該導電性テザーが該天体の周囲磁場から受ける電磁気的作用により、一体となって軌道運動する該人工衛星、該導電性テザーの軌道を変換する段階と、
前記人工衛星からの制御により、一体となって軌道運動する該人工衛星、前記導電性テザーの該軌道運動を変化させる段階と
を備えた、人工衛星の軌道変換方法。 - 人工衛星と、
前記人工衛星に伸展可能に保持された導電性テザーと、
導電性テザー伸展機構と
を備え、
前記導電性テザー伸展機構が前記導電性テザーを伸展させることにより、
伸展した前記導電性テザーが天体の周囲磁場から受ける電磁気的作用によって、該天体の周りを一体となって軌道運動する前記人工衛星、該導電性テザーの軌道を変換し、
前記人工衛星からの制御により、前記天体の周りを一体となって軌道運動する該人工衛星、前記導電性テザーの該軌道運動を変化させる
よう構成された、人工衛星の軌道変換システム。
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