JP2019219143A - 迎撃システムと観測装置 - Google Patents

Abstract

【課題】低いエネルギー密度のレーザ光によりミサイルを迎撃できる技術を提供する。【解決手段】防衛対象地域へ飛翔して来るミサイル１をレーザ光により破壊する迎撃システム１００は、ミサイル１に照射するレーザ光を射出する複数のレーザ装置３と、ミラー衛星５と、観測装置を備える。ミラー衛星５は、複数のレーザ装置３から射出されたレーザ光をミサイル１へ反射するためのミラー５ａを備える。観測装置は、防衛対象地域へのミサイル１を観測し、観測結果に基づいてミラー５ａを介してミサイル１にレーザ光を照射するための制御データを生成し、制御データを複数のレーザ装置３に送信する。複数のレーザ装置３は、制御データに基づいてレーザ光を射出する。【選択図】図１

Description

本発明は、防衛対象地域へ飛翔して来るミサイルをレーザ光により破壊する技術に関する。

ミサイルに対する迎撃システムとして、地表に配置したレーザ装置から大出力レーザ光を射出し、このレーザ光を、人工衛星に搭載したミラーを介してミサイルに照射し、これによりミサイルを破壊するシステムが提案されている（下記非特許文献１のＵＲＬ）。

ｈｔｔｐｓ：／／ｗｗｗ．ｇｌｏｂａｌｓｅｃｕｒｉｔｙ．ｏｒｇ／ｓｐａｃｅ／ｓｙｓｔｅｍｓ／ｓｄｉ．ｈｔｍ

しかし、エネルギー密度が非常に高い大出力レーザ光を射出する場合には、次の問題（１）（２）が生じる。

（１）大出力レーザ光は、その熱で空気を膨張させる。膨張した空気は、周囲よりも密度が下がるので、レンズのように作用してレーザ光を拡散させてしまう。このようなレーザ光の拡散を抑えるために、レーザ装置は、空気の希薄な高地に配置される。レーザ装置を高地に配置すると、レーザ装置の設置、維持、及び管理で必要とされる機器や設備を高地へ輸送するのにコストがかかる。

（２）大出力レーザ光に耐えられ、且つ、人工衛星に搭載される軽量なミラーの開発が困難である。

そこで、本発明の目的は、レーザ装置の設置や維持等に制約の少ない低高度地から、より低いエネルギー密度のレーザ光を射出してミサイルを迎撃できる技術を提供することにある。

上述の目的を達成するため、本発明による迎撃システムは、防衛対象地域へ飛翔して来るミサイルをレーザ光により破壊するシステムであって、
ミサイルに照射するレーザ光を射出する複数のレーザ装置と、
複数のレーザ装置から射出されたレーザ光をミサイルへ反射するためのミラーを備えるミラー衛星と、
防衛対象地域へのミサイルを観測し、観測結果に基づいて、ミラーを介してミサイルにレーザ光を照射するための制御データを生成し、制御データを複数のレーザ装置に送信する観測装置と、備え、
複数のレーザ装置は、制御データに基づいてレーザ光を射出する。

また、本発明による観測装置は、防衛対象地域へ飛翔して来るミサイルをレーザ光により破壊する迎撃システムに用いられる装置であって、
迎撃システムは、ミサイルに照射するレーザ光を射出する複数のレーザ装置と、ミラー衛星を備え、ミラー衛星は、複数のレーザ装置から射出されたレーザ光をミサイルへ反射するためのミラーを備え、
観測装置は、防衛対象地域へのミサイルを観測し、観測結果に基づいて、ミラーを介してミサイルにレーザ光を照射するための制御データを生成し、制御データを複数のレーザ装置に送信する。

本発明によると、複数のレーザ装置からの複数のレーザ光を、１つのミサイルに同時に照射することにより、ミサイルを破壊できる。したがって、１つのレーザ装置でミサイルを迎撃する場合と比べて、より低いエネルギー密度のレーザ光を各レーザ装置が低高度地から射出することにより、ミサイルを破壊することができる。

本発明の実施形態による迎撃システムを示す。 本発明の実施形態による迎撃システムの構成を示すブロック図である。 本発明の実施形態による迎撃方法を示すフローチャートである。 図３の続きを示すフローチャートである。 本発明の実施形態による迎撃方法の説明図である。 衛星軌道の一例を説明するための図である。 本発明の別の構成例による迎撃システムの構成を示すブロック図である。

本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、各図において共通する部分には同一の符号を付し、重複した説明を省略する。

（迎撃システム１００の構成）
図１は、本発明の実施形態による迎撃システム１００を示す。図２は、迎撃システム１００の構成を示すブロック図である。迎撃システム１００は、防衛対象地域へ飛翔して来るミサイル１をレーザ光により破壊するシステムである。迎撃システム１００は、複数のレーザ装置３と、ミラー衛星５と、観測装置１０とを備える。なお、複数のレーザ装置３（後述のレーザ射出部３ａ）は、防衛対象地域に配置されていてよい。防衛対象地域は、特定の国であってもよいし、当該国内の特定の地域であってもよい。

複数のレーザ装置３は、ミサイル１に照射するレーザ光を射出する。ミラー衛星５は、ミラー５ａを備える人工衛星である。ミラー５ａは、複数のレーザ装置３から射出されたレーザ光をミサイル１へ反射するためのものである。観測装置１０は、防衛対象地域へのミサイル１を観測し、観測結果に基づいて、ミラー５ａを介してミサイル１にレーザ光を照射するための制御データを生成し、当該制御データを複数のレーザ装置３に送信する。複数のレーザ装置３の各々は、制御データに基づいて、１つ又は複数のレーザ光を射出することにより、これら全てのレーザ光がミラー５ａを経由してミサイル１に、所要時間の間、同時に照射される。なお、図１では、４つのレーザ装置３を図示しているが、レーザ装置３の数は４つに限定されない。図２では、図示を簡略化するために、図１の４つのレーザ装置３のうち、２つのレーザ装置３を図示している。

複数のレーザ装置３は、地表側に配置される。観測装置１０は、防衛対象地域へのミサイル１を観測可能な軌道上を飛翔する図１の人工衛星６（以下で観測衛星という）に搭載される。ミラー衛星５は、各レーザ装置３からのレーザ光をミラー５ａで反射して防衛対象地域へ飛翔して来るミサイル１に照射できる軌道上を飛翔する。なお、以下において述べる各「位置」は、特に言及されていない場合には、地表に固定された座標系（以下で単に地表座標系ともいう）で表わされる位置を意味する。

＜観測衛星における構成＞
図１と図２に示すように、観測衛星６に搭載された観測装置１０は、レーダ７と、演算装置９と、通信部１１とを備える。

レーダ７は、ミサイル１の位置を電波により各時刻で測定し、各時刻での当該位置を観測データ（以下で単に観測データともいう）として取得する。観測データは、複数の時刻と、これらの時刻でそれぞれ測定したミサイル１の複数の位置とを互いに対応付けたデータである。レーダ７は、繰り返し、新たな時刻を含む観測データを取得する。なお、レーダ７が測定するミサイル１の位置は、ミサイル１における特定の局所位置であってよい。

演算装置９は、レーザ光の射出指令を発する時刻を指令時刻Ｔｃ（以下で単に指令時刻Ｔｃともいう）として設定する。また、演算装置９は、指令時刻Ｔｃと観測データとミラー衛星５の軌道データと複数のレーザ装置３のレーザ射出部３ａの位置とに基づいて、各レーザ装置３がレーザ光を射出する方向を目標射出方向（以下で単に目標射出方向ともいう）として求める。

また、演算装置９は、指令時刻Ｔｃと観測データとミラー衛星５の軌道データと複数のレーザ射出部３ａの代表位置Ｐとに基づいて、レーザ光をミサイル１へ反射させるミラー５ａの姿勢を目標姿勢（以下で単に目標姿勢ともいう）として求める。

通信部１１は、指令時刻Ｔｃと目標射出方向を制御データとして複数のレーザ装置３に無線で送信する。また、通信部１１は、目標姿勢をミラー衛星５へ無線で送信する。なお、通信部１１は、複数のレーザ装置３との通信（例えば複数のレーザ装置３への制御データの送信）を行う第１通信機と、ミラー衛星５との通信（例えばミラー衛星５への目標姿勢の送信）を行う第２通信機とから構成されてよい。あるいは、通信部１１を構成する１つの通信機が、複数のレーザ装置３との通信と、ミラー衛星５との通信の両方を行ってもよい。

演算装置９は、位置推定部９ａと、誤差判定部９ｂと、指令時刻設定部９ｃと、命中時刻算出部９ｄと、反射時刻算出部９ｅと、記憶部９ｆと、ミラー位置算出部９ｇと、ミラー姿勢算出部９ｈと、目標姿勢算出部９ｉと、目標方向算出部９ｊを備える。

位置推定部９ａは、観測データに基づいて、未来時刻におけるミサイル１の位置を推定する。当該未来時刻は、現時刻から、予め設定された時間が経過した時刻であってよい。
誤差判定部９ｂは、位置推定部９ａにより推定された、未来時刻でのミサイル１の位置と、当該未来時刻になった時刻でレーダ７が測定したミサイル１の位置との差の大きさが、設定値（絶対値）よりも小さいかどうかを判定する。

指令時刻設定部９ｃは、誤差判定部９ｂによる判定の結果が肯定である場合に、レーザ光の射出指令を発する未来時刻を指令時刻Ｔｃとして設定する。指令時刻Ｔｃは、例えば、現時刻から、予め設定された時間が経過した時刻であってよい。設定された指令時刻Ｔｃは、通信部１１から無線で地表側の各レーザ装置３に送信される。

命中時刻算出部９ｄは、指令時刻Ｔｃにおいてレーザ射出部３ａに射出指令が発せられた場合に、レーザ射出部３ａからのレーザ光がミサイル１に当たる命中時刻Ｔｓ（以下で単に命中時刻Ｔｓともいう）を算出する。ここで、レーザ射出部３ａからのレーザ光は、ミラー５ａで反射された後にミサイル１に当たることを前提としている。命中時刻Ｔｓの算出方法は後述する。

位置推定部９ａは、命中時刻Ｔｓと最新の観測データとに基づいて、命中時刻Ｔｓでのミサイル１の位置を推定する。

反射時刻算出部９ｅは、指令時刻Ｔｃにおいてレーザ射出部３ａに射出指令が発せられた場合に、レーザ光がミラー５ａで反射される反射時刻Ｔｒ（以下で単に反射時刻Ｔｒともいう）を算出する。反射時刻Ｔｒの算出方法は後述する。

記憶部９ｆは、適宜の方法で取得されたミラー衛星５の軌道データ及び姿勢データを予め記憶している。ミラー衛星５の軌道データは、未来の各時刻におけるミラー衛星５の位置を表わしたデータである。ミラー衛星５の姿勢データは、未来の各時刻におけるミラー衛星５（ミラー衛星５の本体）の姿勢を表わしたデータである。当該姿勢は、地表座標系で表わされた姿勢であってよい。

ミラー位置算出部９ｇは、反射時刻Ｔｒと、記憶部９ｆのミラー衛星５の軌道データとに基づいて、反射時刻Ｔｒにおけるミラー衛星５（ミラー衛星５の本体）の位置を求める。

ミラー姿勢算出部９ｈは、反射時刻Ｔｒと、記憶部９ｆのミラー衛星５の姿勢データとに基づいて、反射時刻Ｔｒにおけるミラー衛星５の姿勢を求める。ミラー姿勢算出部９ｈが求める姿勢は、地表座標系で表わされた姿勢であってよい。

目標姿勢算出部９ｉは、ミラー位置算出部９ｇが求めた反射時刻Ｔｒでのミラー衛星５の位置と、ミラー位置算出部９ｇとミラー姿勢算出部９ｈが求めた反射時刻Ｔｒでのミラー衛星５の位置及び姿勢と、位置推定部９ａが推定した命中時刻Ｔｓでのミサイル１の位置と、複数のレーザ装置３のレーザ射出部３ａの代表位置Ｐ（後述する図５を参照）に基づいて、反射時刻Ｔｒにおけるミラー５ａの目標姿勢を求める。この目標姿勢は、上述したようにレーザ光をミサイル１へ反射させる姿勢であって、ミラー衛星５の本体に対して表わされる姿勢である。ミラー５ａは、ミラー衛星５の本体に対して姿勢が変更可能に設けられている。

目標方向算出部９ｊは、各レーザ装置３について、ミラー５ａを介してレーザ光をミサイル１に当てるためのレーザ光射出方向を目標射出方向として求める。詳しくは、目標方向算出部９ｊは、各レーザ装置３について、ミラー位置算出部９ｇとミラー姿勢算出部９ｈが求めた反射時刻Ｔｒでのミラー衛星５の位置及び姿勢と、目標姿勢と、既知のミラー５ａの形状データと、位置推定部９ａが推定した命中時刻Ｔｓでのミサイル１の位置と、当該レーザ装置３のレーザ射出部３ａの既知の位置と、既知の制御遅延時間とに基づいて、目標射出方向を求める。ここで用いる既知の各データは、記憶部９ｆに記憶されていてよい。各レーザ装置３についての目標射出方向は、通信部１１から無線で対応するレーザ装置３に送信される。なお、目標射出方向は、地表座標系で表わされた方向であってよい。

＜ミラー衛星５における構成＞
ミラー衛星５は、ミラー５ａと、通信部５ｂと、ミラー制御部５ｃとを備える。ミラー５ａは、本実施形態では凸面鏡である。通信部５ｂは、観測装置１０から送信された目標姿勢を受ける。ミラー制御部５ｃは、ミラー衛星５の本体に対するミラー５ａの姿勢が目標姿勢になるように、ミラー５ａの姿勢を調整する。ミラー５ａは、図示しない駆動機構を介してミラー衛星５の本体に取り付けられている。ミラー制御部５ｃは、この駆動機構を制御することにより、駆動機構が動作し、その結果、ミラー衛星５の本体に対するミラー５ａの姿勢が調整される。なお、ミラー衛星５には、その本体に対して向きや位置が変更可能な物体（カウンターマス）が設けられていてもよい。この場合、ミラー制御部５ｃは、当該物体の向きや姿勢を変化させ、これによるミラー衛星５の本体の向きの変化を考慮して、ミラー５ａの姿勢が目標姿勢になるように上記駆動機構を制御してもよい。また、ミラー制御部５ｃは、ミラー５ａの姿勢変化が上述の所要時間の間において最小となるようにミラー５ａの姿勢を制御してよい。

＜地表側の構成＞
各レーザ装置３は、レーザ射出部３ａと通信部３ｂとレーザ制御部３ｃを備える。複数のレーザ装置３のそれぞれのレーザ射出部３ａは、地表において互いに離間した複数の位置にそれぞれ配置され、レーザ光を射出する。各レーザ装置３において、通信部３ｂは、対応する目標射出方向を観測装置１０から受け、レーザ制御部３ｃは、当該目標射出方向に基づいて、レーザ射出部３ａのレーザ光射出向きを当該目標射出方向に調整する。その後、各レーザ装置３において、通信部３ｂが観測装置１０から受けた指令時刻Ｔｃになったら、レーザ制御部３ｃは、レーザ射出部３ａに対し射出指令を発する。これにより、複数のレーザ射出部３ａは、それぞれの目標射出方向にレーザ光を射出する。これらのレーザ光は、ミラー５ａで反射されてミサイル１（ミサイル１における同一箇所）に、所要時間の間、同時に照射される。

（迎撃方法）
図３と図４は、本発明の実施形態による迎撃方法を示すフローチャートである。この方法は、上述の迎撃システム１００を用いて行われる。図５は、迎撃方法の説明図である。また、この迎撃方法では、複数の観測衛星６と複数のミラー衛星５が、互いに異なる位相で、防衛対象地域の上空を通過する軌道上を飛翔している。ただし、図５では、１対の観測衛星６とミラー衛星５を図示している。迎撃方法は、ステップＳ１〜Ｓ１４を有する。

ステップＳ１において、観測衛星６に搭載された通信部１１は、防衛対象地域へ向かって飛翔してきたミサイル１の位置を示す位置データを、図示しない監視装置（例えば地表面又は船に設置されたレーダ）から受ける。この場合、監視装置は、各観測衛星６の軌道データに基づいて、複数の観測衛星６のうち、上記位置データが示す位置から所定距離内にある（例えば当該位置に最も近い）観測衛星６を選択する。次いで、監視装置は、選択した観測衛星６に位置データを送信する。

ステップＳ１で位置データを取得した観測装置１０は、ステップＳ１以降の処理において用いられてよい。

ステップＳ２において、レーダ７は、上記位置データが示す位置のミサイル１に対して、より精密な位置測定を行う。すなわち、レーダ７は、当該ミサイル１の位置を各時刻で測定し、各時刻の当該位置を観測データとして取得する。次いで、ステップＳ３へ進むが、以降においても、ステップＳ２は繰り返される。すなわち、レーダ７は、観測データを繰り返し取得する。

ステップＳ３において、演算装置９は、未来時刻におけるミサイル１の位置を推定し、その推定値の誤差の大きさが、設定値（絶対値）よりも小さいかどうかを判断する。ステップＳ３は、ステップＳ３１〜Ｓ３３を有する。

ステップＳ３１では、観測装置１０の位置推定部９ａは、ステップＳ２で得られた観測データに基づいて、未来時刻におけるミサイル１の位置を推定する。
ステップＳ３２では、当該未来時刻になった時にレーダ７によりミサイル１の位置を測定する。
ステップＳ３３では、誤差判定部９ｂは、ステップＳ３１で推定した位置と、ステップＳ３２で測定した位置との差（誤差）の大きさが、設定値よりも小さいかどうかを判定する。この判定の結果が肯定である場合には、ステップＳ４へ進む。そうでない場合には、新たに得た最新の観測データに基づいてステップＳ３を再び行う。

ステップＳ４において、指令時刻設定部９ｃは、現時刻に対する未来時刻を指令時刻Ｔｃとして設定する。指令時刻Ｔｃは、通信部１１から無線で地表側の各レーザ装置３に送信される。

ステップＳ５において、最新の観測データに基づいて、指令時刻Ｔｃにおけるミサイル１の位置を位置推定部９ａにより推定する。

ステップＳ６において、命中時刻算出部９ｄは、指令時刻Ｔｃ、ミラー衛星５の軌道データなどに基づいて、ミサイル１にレーザ光が当たる未来の予測時刻を命中時刻Ｔｓとして求める。ステップＳ６は、一例では、ステップＳ６１〜Ｓ６３を有するが、この例に限定されない。

ステップＳ６１では、命中時刻算出部９ｄは、ミラー衛星５の軌道データに基づいて、指令時刻Ｔｃでのミラー衛星５の位置を求める。この時、命中時刻算出部９ｄは、記憶部９ｆにおける、各ミラー衛星５の軌道データに基づいて、ステップＳ１で得た位置データが示す位置から所定距離内にある（例えば当該位置に最も近い）ミラー衛星５を選択する。次いで、命中時刻算出部９ｄは、選択したミラー衛星５の軌道データに基づいて、指令時刻Ｔｃでの当該ミラー衛星５の位置を求める。

ステップＳ６２では、命中時刻算出部９ｄは、レーザ光の伝播時間ΔＴｍを求める。ΔＴｍは、ΔＴｍ＝（Ｌ１＋Ｌ２）／ｃにより求められてよい。ここで、ｃは光速であり、Ｌ１は、ステップＳ５で推定したミサイル１の位置とステップＳ６１で求めたミラー衛星５の位置との距離であり、Ｌ２は、ステップＳ６１で求めたミラー衛星５の位置と複数のレーザ装置３のレーザ射出部３ａの代表位置Ｐとの距離である。この代表位置Ｐは、図５に示すように、複数のレーザ射出部３ａの位置に関する中央位置であり、例えば、複数のレーザ射出部３ａの位置との距離の合計が最小になる位置であってよい。

ステップＳ６３では、命中時刻算出部９ｄは、Ｔｓ＝Ｔｃ＋ΔＴｍ＋ΔＴｄにより命中時刻Ｔｓを求める。ここで、ΔＴｄは、既知の制御遅延時間である。すなわち、指令時刻Ｔｃで射出指令がレーザ射出部３ａに発せられた場合に、指令時刻Ｔｃから制御遅延時間が経過した時刻で、レーザ射出部３ａはレーザ光を射出する。

ステップＳ７において、反射時刻算出部９ｅは、指令時刻Ｔｃで射出指令が発せられた場合にレーザ光がミラー５ａで反射される反射時刻Ｔｒを求める。Ｔｒは、例えば、Ｔｒ＝（Ｔｃ＋Ｔｓ）／２により求められてよい。すなわち、Ｔｒは、ＴｃとＴｓの真ん中の時刻であってよい。ただし、反射時刻算出部９ｅは、Ｔｒを他の方法で求めてもよい。

ステップＳ８において、ミラー位置算出部９ｇは、反射時刻Ｔｒと、記憶部９ｆにおけるミラー衛星５（ステップＳ６１で選択したミラー衛星５）の軌道データとに基づいて、反射時刻Ｔｒにおけるミラー衛星５の位置を求める。また、ステップＳ８において、ミラー姿勢算出部９ｈは、反射時刻Ｔｒと、記憶部９ｆにおける同じミラー衛星５の姿勢データとに基づいて、反射時刻Ｔｒにおけるミラー衛星５の本体の姿勢を求める。

ステップＳ９において、位置推定部９ａは、レーダ７が測定した最新の観測データに基づいて命中時刻Ｔｓでのミサイル１の位置を推定する。

ステップＳ１０において、目標姿勢算出部９ｉは、ステップＳ８で求めたミラー衛星５（ミラー衛星５の本体）の位置及び姿勢と、ステップＳ９で推定した命中時刻Ｔｓでのミサイル１の位置と、複数のレーザ射出部３ａの代表位置Ｐとに基づいて、ミラー衛星５の本体に対するミラー５ａの目標姿勢を求める。ステップＳ１０は、Ｓ１０１〜Ｓ１０３を有する。

ステップＳ１０１では、目標姿勢算出部９ｉは、ステップＳ８で求めた反射時刻Ｔｒでのミラー衛星５の本体の位置から、ステップＳ９で推定した命中時刻Ｔｓでのミサイル１の位置へ向かう単位ベクトルＶ１（図５）を求める。
ステップＳ１０２では、目標姿勢算出部９ｉは、ステップＳ８で求めた反射時刻Ｔｒでのミラー衛星５の本体の位置から、代表位置Ｐへ向かう単位ベクトルＶ２を求める。
ステップＳ１０３では、目標姿勢算出部９ｉは、ステップＳ１０１、Ｓ１０２でそれぞれ求めた２つの単位ベクトルＶ１，Ｖ２を合成した合成ベクトルＶ３を求める。次いで、目標姿勢算出部９ｉは、ステップＳ８で求めたミラー衛星５の本体の姿勢に基づいて、この合成ベクトルＶ３を、ミラー衛星５の本体に固定された本体座標系で表わした本体ベクトルを求める。また、ステップＳ１０３では、通信部１１は、この本体ベクトルを目標姿勢として無線でミラー衛星５へ送信し、その通信部５ｂは目標姿勢を受ける。

ステップＳ１１において、ミラー衛星５のミラー制御部５ｃは、ステップＳ１０３で通信部５ｂが受けたミラー５ａの目標姿勢に基づいて、ミラー５ａの姿勢を、当該目標姿勢になるように調整する。すなわち、ミラー制御部５ｃは、ミラー５ａの反射表面（例えば当該表面の中央位置での当該表面）の法線が、目標姿勢である上記本体ベクトルの方向を向くようにミラー５ａの姿勢をミラー衛星５の本体に対して調整する。この時、ミラー制御部５ｃは、適宜の駆動機構を駆動させることによりミラー５ａの姿勢を調整してよい。このような調整に使用する他のデータ（例えばミラー５ａが基準姿勢にある時の上記法線の向き）は、ミラー制御部５ｃに予め記憶されていてよい。

一方、ステップＳ１２において、各レーザ装置３について、ステップＳ７で求めた反射時刻Ｔｒでのミラー衛星５の位置及び姿勢と、ステップＳ１０で求められたミラー５ａの目標姿勢と、既知のミラー５ａの形状データと、ステップＳ９で推定した命中時刻Ｔｓでのミサイル１の位置と、当該レーザ装置３のレーザ射出部３ａの既知の位置とに基づいて、目標方向算出部９ｊは、当該レーザ射出部３ａの目標射出方向を求める。すなわち、各レーザ装置３について、レーザ射出部３ａから目標射出方向に射出されたレーザ光が、ステップＳ７で求めた反射時刻Ｔｒでの位置及び姿勢にあるミラー衛星５における目標姿勢のミラー５ａの特定位置で反射されて、ステップＳ９で推定した命中時刻Ｔｓでのミサイル１の位置に当たると仮定し、当該仮定の下で、目標射出方向が目標方向算出部９ｊにより求められる。ここで、ミラー５ａの上記特定位置は既知のミラー５ａの形状データに基づく位置である。また、ステップＳ１２において、通信部１１は、各レーザ装置３について求められた目標射出方向を、対応するレーザ装置３へ送信し、その通信部３ｂは対応する目標射出方向を受ける。

ステップＳ１３において、各レーザ装置３において、レーザ制御部３ｃは、ステップＳ１２で通信部３ｂが受けた目標射出方向に、レーザ射出部３ａのレーザ光射出向きを調整する。

ステップＳ１４において、各レーザ装置３において、レーザ制御部３ｃは、指令時刻Ｔｃに、各レーザ射出部３ａに射出指令を発する。これにより、各レーザ射出部３ａは、指令時刻Ｔｃから制御遅延時間が経過した時刻で、調整された目標射出方向にレーザ光を射出する。その結果、各レーザ装置３からのレーザ光をミラー５ａで反射させてミサイル１に、所要時間の間、同時に照射することができる。

なお、ステップＳ１４は、次のように行われてもよい。複数のレーザ装置３のうちいずれか１つのレーザ装置３（以下で先行レーザ装置３という）において、レーザ制御部３ｃは、指令時刻Ｔｃに、レーザ射出部３ａに射出指令を発する。これにより、先行レーザ装置３は、指令時刻Ｔｃから制御遅延時間が経過した時刻で、調整された目標射出方向にレーザ光を射出する。
この時、先行レーザ装置３以外の各レーザ装置３（以下で後行レーザ装置３という）は、照準装置３ｄを用いて以下のようにレーザ光を射出する。照準装置３ｄは、例えば、レーザ射出部３ａのレーザ光射出向きと平行な光軸を持つようにレーザ射出部３ａに取り付けられた望遠レンズと、この望遠レンズを介してミサイル１の画像データを生成するカメラと、照準点表示部とを備える。照準点表示部は、レーザ射出部３ａからミラー５ａを介したミサイル１までの目標距離と、上記望遠レンズとレーザ射出部３ａとの位置関係（パララックス）とに基づいて、上記カメラが生成した画像データにおいて照準点を表わす。レーザ制御部３ｃは、当該画像データにおいてミサイル１でのレーザ光スポット（すなわち、先行レーザ装置３からのレーザ光のスポット）に照準点が一致するように、レーザ射出部３ａのレーザ光射出向きを目標射出方向から微調整し、次いで、レーザ射出部３ａに射出指令を発する。

照準装置３ｄが用いる上記目標距離は、演算装置９により求められ、通信部１１，３ｂを介して照準装置３ｄに入力されてよい。例えば、演算装置９は、上述の距離Ｌ１と、ステップＳ６１で求めたミラー衛星５の位置とレーザ射出部３ａの既知の位置との距離との合計を、上記目標距離として求めてよい。

また、ミサイル１を破壊するために、複数のレーザ光がミサイル１に同時に照射されている時間が所要時間以上となる必要がある場合に、次の（Ａ）又は（Ｂ）の制御を行う。この場合、以下で説明しない点は上述と同じであってよい。

（Ａ）各後行レーザ装置３において、レーザ光の射出開始タイミングを調整する。各後行レーザ装置３からのレーザ光がミサイル１に到達するのに要する時間は、レーザ光の伝播距離や、レーザ光の伝播経路における大気層厚さなどにより、後行レーザ装置３毎に異なる。そのため、演算装置９は、各後行レーザ装置３からのレーザ光が、ミサイル１に照射され始める時点（以下で照射開始時点という）が同じになるように、後行レーザ装置３毎に調整指令時刻Ｔｃを求める（この場合、上述のステップＳ４では、先行レーザ装置３のみの指令時刻Ｔｃが設定される）。調整指令時刻Ｔｃは、後行レーザ装置３毎に異なっている。求められた各後行レーザ装置３の調整指令時刻Ｔｃは、通信部１１，３ｂを介して、対応する後行レーザ装置３のレーザ制御部３ｃに入力される。したがって、各後行レーザ装置３において、レーザ制御部３ｃは、対応する調整指令時刻Ｔｃにレーザ射出部３ａに射出指令を発する。これにより、各後行レーザ装置３は、互いに異なる時点で、レーザ光を射出する。その結果、各後行レーザ装置３からのレーザ光は、同じ照射開始時点からミサイル１に照射される。この場合、各後行レーザ装置３は、少なくとも上記所要時間の間、連続してレーサ光を射出し続ける。

（Ｂ）上記（Ａ）と違って各後行レーザ装置３のレーザ光の射出開始タイミングを調整しない場合には、各後行レーザ装置３は、ミサイル１にレーザ光を同時に照射させる時間が上記所要時間を超えるように、上記所要時間に十分な余裕時間を加えた時間の間、連続してレーサ光を射出し続けるように構成される。

なお、上記（Ａ）又は（Ｂ）の制御の場合、先行レーザ装置３は、各後行レーザ装置３よりも十分に長い射出継続時間の間、連続してレーザ光を射出し続けるように構成されている。この射出継続時間は、予測値であってよく、先行レーザ装置３に予め設定されていてよい。

（衛星の軌道）
上述した迎撃システム１００と迎撃方法では、複数対の観測衛星６とミラー衛星５が用いられてよい。以下で１つの観測衛星６の軌道について説明するが、他の各衛星（観測衛星６とミラー衛星５）の軌道も同じである。

図６は、メルカトル図法で描いた世界地図上に観測衛星６の軌道の一例を示している。図６において、横方向の目盛の数字は、経度を表わし、縦方向の目盛の数字は緯度を表わす。

図６において、防衛対象地域は、一点鎖線で囲まれた領域（この例では日本近傍）又は当該領域内の局所範囲であり、北半球に位置する。これに合わせて、北半球側に遠地点を持ち地球を１つの焦点とする楕円の衛星軌道を、図６におけるメルカトル図法の地図に軌道Ｓとして表わしている。

このような軌道Ｓでは、観測衛星６は、北半球に位置する時には、南半球に位置する時よりも角速度が小さくなるので、北半球に滞在している時間が長くなる。その結果、観測衛星６のレーダ７は、北半球側の防衛対象地域へ向かうミサイル１を、長い時間、観測できる。図６において軌道Ｓの太線部分は、レーダ７がミサイル１を観測できる観測可能部分を示す。

図６では、地球３周分の軌道Ｓを示している。観測衛星６は例えば２４時間で地球を２周する速度で移動してよい。この場合、図６の軌道Ｓにおける太線の観測可能部分を考慮すると、例えば、２対又は３対以上の観測衛星６とミラー衛星５が、互いにずれた位相で軌道Ｓ上を移動することで、常に、いずれかの対の観測衛星６とミラー衛星５により、防衛対象地域に対して上述の迎撃方法を実施できる。

なお、図６の軌道Ｓは一例であり、上述の迎撃方法を実施できれば、観測衛星６とミラー衛星５の軌道は、他の軌道であってもよい。また、観測衛星６とミラー衛星５の数は、常に、いずれかの対の観測衛星６とミラー衛星５が、防衛対象地域に対して上述の迎撃方法を実施できるように設定されてよい。

（実施形態による効果）
上述した迎撃システム１００及び迎撃方法によると、複数のレーザ装置３は、１つのミサイル１にレーザ光を、所要時間の間、同時に照射することにより、ミサイル１を破壊する。したがって、１つのレーザ装置３でミサイル１を迎撃する場合と比べて、より低いエネルギー密度のレーザ光を各レーザ装置３が射出することにより、ミサイル１を破壊することができる。

低高度地は雲等の影響を受けるため、低高度地において、複数のレーザ射出部３ａを、広範囲に分散して（例えば互いに５ｋｍ以上離間して）配置することが望ましい。この場合、互いに離間して配置するレーザ装置３の数を、ミサイル１を破壊するのに必要な数より多くすることで、一部のレーザ装置３（レーザ射出部３ａ）の上空に雲が多い場合でも、他の複数のレーザ装置３を用いて、ミサイル１を破壊することができる。

このように広範囲に分散して配置されたレーザ装置３からのレーザ光を１つのミラー衛星５のミラー５ａでミサイル１へ反射させるために、凸面鏡であるミラー５ａを使用する。ミラー５ａが凸面鏡であるので、ミラー５ａの寸法を、ミラー衛星５に搭載可能な寸法にすることができる。これに対し、複数のレーザ射出部３ａを半径１０ｋｍの円形領域内に分散して配置した場合に、ミサイルの高度が１５０ｋｍ程度であり、ミラー衛星５の高度が１０００ｋｍ程度であり、ミラー５ａが平面鏡であると、５ｋｍ程度の寸法のミラー５ａが必要となる。

本発明は上述した実施の形態に限定されず、本発明の技術的思想の範囲内で種々変更を加え得ることは勿論である。例えば、次のように別の構成例が採用されてもよい。

図７は、本発明の別の構成例による迎撃システムの構成を示すブロック図である。図７のように、観測装置１０の各構成要素は、観測衛星６と地上側の管制装置１３とに分散して設けられてよい。図７の例では、観測装置１０における上述した各構成要素のうち、レーダ７と通信部１１は観測衛星６に設けられるが、他の各構成要素は、地表に配置された管制装置１３に設けられる。

この場合、レーダ７が取得した観測データは、観測衛星６の通信部１１から管制装置１３の通信部１５へ送信される。これにより、観測データは、通信部１５を介して演算装置９（位置推定部９ａや誤差判定部９ｂなど）に入力される。観測装置１０からミラー衛星５への各データ（目標姿勢など）の送信や、観測装置１０から各レーザ装置３への各データ（指令時刻Ｔｃや目標射出方向など）の送信は、管制装置１３の通信部１５により行われてよい。図７のような構成における他の点は、上述と同じであってよい。

１ ミサイル、３ レーザ装置、３ａ レーザ射出部、３ｂ 通信部、３ｃ レーザ制御部、３ｄ 照準装置、５ ミラー衛星、５ａ ミラー、５ｂ 通信部、５ｃ ミラー制御部、６ 観測衛星、７ レーダ、９ 演算装置、９ａ 位置推定部、９ｂ 誤差判定部、９ｃ 指令時刻設定部、９ｄ 命中時刻算出部、９ｅ 反射時刻算出部、９ｆ 記憶部、９ｇ ミラー位置算出部、９ｈ ミラー姿勢算出部、９ｉ 目標姿勢算出部、９ｊ 目標方向算出部、１０ 観測装置、１１ 通信部、１３ 管制装置、１５ 通信部、１００ 迎撃システム、Ｔｃ 指令時刻、Ｔｒ 反射時刻、Ｔｓ 命中時刻、Ｐ 代表位置

Claims (6)

1. 防衛対象地域へ飛翔して来るミサイルをレーザ光により破壊する迎撃システムであって、
   前記ミサイルに照射するレーザ光を射出する複数のレーザ装置と、
   前記複数のレーザ装置から射出されたレーザ光をミサイルへ反射するためのミラーを備えるミラー衛星と、
   防衛対象地域へのミサイルを観測し、観測結果に基づいて、前記ミラーを介して前記ミサイルにレーザ光を照射するための制御データを生成し、当該制御データを前記複数のレーザ装置に送信する観測装置と、備え、
   前記複数のレーザ装置は、前記制御データに基づいてレーザ光を射出する、迎撃システム。
2. 前記ミラーは凸面鏡である、請求項１に記載の迎撃システム。
3. 前記観測装置は、
   ミサイルの位置を電波により各時刻で測定し、各時刻での当該位置を観測データとして取得するレーダと、
   レーザ光の射出指令を発する未来時刻を指令時刻として設定し、前記指令時刻と前記観測データと前記ミラー衛星の軌道データと前記複数のレーザ装置のレーザ射出部の位置とに基づいて、各レーザ装置がレーザ光を射出する方向を目標射出方向として求める演算装置と、
   前記指令時刻と前記目標射出方向を前記制御データとして前記複数のレーザ装置に送信する通信部とを備える、請求項１又は２に記載の迎撃システム。
4. 前記レーダは、防衛対象地域へのミサイルを観測可能な軌道上を飛翔する観測衛星に設けられる、請求項３に記載の迎撃システム。
5. 前記ミラーは、前記ミラー衛星の本体に対して姿勢が調整可能に該本体に取り付けられており、
   前記演算装置は、前記指令時刻と前記観測データと前記ミラー衛星の軌道データと前記複数のレーザ装置のレーザ射出部の代表位置とに基づいて、レーザ光を前記ミサイルへ反射させる前記ミラーの姿勢を目標姿勢として求め、
   前記観測装置の前記通信部は、前記目標姿勢を前記ミラー衛星へ送信する、請求項３又は４に記載の迎撃システム。
6. 防衛対象地域へ飛翔して来るミサイルをレーザ光により破壊する迎撃システムに用いられる観測装置であって、
   前記迎撃システムは、前記ミサイルに照射するレーザ光を射出する複数のレーザ装置と、ミラー衛星を備え、該ミラー衛星は、前記複数のレーザ装置から射出されたレーザ光をミサイルへ反射するためのミラーを備え、
   前記観測装置は、防衛対象地域へのミサイルを観測し、観測結果に基づいて、前記ミラーを介して前記ミサイルにレーザ光を照射するための制御データを生成し、当該制御データを前記複数のレーザ装置に送信する、観測装置。
   

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