JP2020168913A - 宇宙機、人工流れ星の発生方法、及びサービスの提供方法 - Google Patents

Abstract

【課題】予定した位置及び日時に安全に様々な態様で流れ星を発生させる。【解決手段】宇宙機は、流れ星の素となる物体を１２０ｍ／ｓ以上の速度で放出する放出手段と、物体を放出する方向を制御する方向制御手段と、物体を放出する位置を制御する位置制御手段と、を備える。放出手段は、例えば、複数の物体を所定の時間間隔で放出する。また放出手段は、上記の時間間隔や、物体を放出する速度、物体を放出する方向を物体ごとに個別に制御する。宇宙機は、放出手段、方向制御手段、及び位置制御手段を自律制御し、所定の放出方向、所定の放出位置、及び所定の放出速度で物体を放出させる自律制御手段を備える。自律制御手段は、複数の演算器の夫々が個別に計測データを判定した結果に基づき物体の放出を制御する。【選択図】図１

Description

この発明は、宇宙機、人工流れ星の発生方法、及びサービスの提供方法に関する。

特許文献１には、流星現象を人工的に発生させる宇宙機について記載されている。宇宙機は、発射体を発射する発射機構（ガス銃、レールガン等）、発射体を収納する収納部、収納部から発射機構に発射体を装填する装填機構、宇宙機の姿勢を制御する制御機構、発射機構の発射方向を変化させる指向機構を備える。

特開２００７−１１８９１６号公報

近年、民間企業の宇宙事業参入が増加している。その中には比較的参入業者が多いリモートセンシング事業や通信事業のみならず、宇宙ホテルや宇宙旅行など、新たな宇宙活用方法も存在する。本発明者らは、宇宙エンターテインメント事業に取り組んでいる。具体的には、人工衛星から物体を放出し地球大気に突入させ、高度およそ６０ｋｍで気化／燃焼させることで、流れ星と類似した発光現象を人工的に発生させる。この発光現象を人工流れ星と呼ぶ。宇宙エンターテインメント事業では、人工流れ星を地上から見学する体験をエンターテインメントとして提供する。

しかし宇宙空間で物体を放出する場合には、何らかのトラブルにより物体が地球大気に突入せず、宇宙デブリとなる場合や、他の宇宙機との衝突する可能性がある等、安全性が課題となる。また物体を予定した地点から見える位置で発光させることも大きな課題であった。

ところで、人工的に流れ星を作るアイデアは１９４０年頃からあり、１９６０年代にはＮＡＳＡラングレー研究所が、サウンディング・ロケットとキックモーターを使った人工流星実験を行っている。１〜２ｃｍ ほどの金属プロジェクタイルを弾道飛行と多段ステージで１１〜１２ｋｍ／ｓまで加速し地球大気に突入させ、人工流れ星を発生させている。しかしこのようなロケットを用いた方法では単発のイベントとなってしまい、発光模様にバリエーションを与えることは困難である。また発生場所も限定的であり、商業的な利用は現実的でない。

上記の特許文献１には、人工流れ星を発生させるための宇宙機について記載されている。宇宙機は、複数の物体と、該物体を収納乃至装填乃至発射するための機構を備えており、宇宙機の姿勢や物体の放出方向を制御する機構を備えている。

しかし特許文献１に記載された技術では、人工流れ星の発光を確実に予定地点から観察することが困難であり、さらに宇宙デブリを発生させる可能性がある。これらの理由として、まず宇宙機の姿勢を制御しただけでは該発射体の軌道を確実に確定させることが難しい。宇宙機は速度約７．５ｋｍ／ｓという超高速で飛行しており、例えば放出位置が１秒もずれれば、該軌道は７．５ｋｍもずれてしまう。この初期条件の誤差にさらに放出方向の誤差や放出速度の誤差が加算され、最終的な到達位置の誤差となるので、この放出位置のずれは、地上における予定位置からの確実な観測を困難とし得る。またそれだけでなく、予定した放出軌道からのずれは他の宇宙機との衝突を起こし得るので、衝突によって宇宙デブリを発生しかねない。また宇宙では放射線等による予測困難な機器トラブルが起こり得るので、宇宙機の姿勢が確実に予定通りに制御されていない場合も起こりえる。その場合、該物体が大気突入しない軌道に放出され、宇宙デブリとなる可能性もある。

また宇宙エンターテインメントとして人工流れ星を顧客に提供する場合、従来の方法では単発の発光か、あるいは数発の直線状に並ぶ単純な発光模様しか造り出せない。例えば、特許文献１では、無煙火薬によって１０ｇの物体を、宇宙機の速度ベクトルの逆方向に放出しているが、複数の物体を放出する記述は無い。またたとえ当該宇宙機から複数の物体を放出したとしても、上記の方法では発光は宇宙機軌道と同じ一直線上にしか並び得ない。また物体の装填から放出までに要する時間を１０秒とした場合、人工流れ星の発光高度である高度６０ｋｍにおける７．５ｋｍの高速飛行体の可視時間はおよそ６０秒程度であり、同一地点から見える発光の数は最大でも６発程度である。

以上のとおり、人工流れ星のサービスを実現するためには、人工流れ星の素となる物体を必ず地球大気に突入させる、上記物体を他の宇宙機と衝突させない、上記物体を予定した地点から確実に見えるように発光させる、サービスに様々な発光模様のバリエーション（付加価値）を与える必要がある、といった課題がある。

本発明は、以上の背景に基づきなされたものであり、予定した位置及び日時に安全に様々な態様で流れ星を発生させることが可能な、宇宙機、流れ星の発生方法、及びサービスの提供方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するための本発明の一つは、宇宙機であって、流れ星の素となる物体を１２０ｍ／ｓ以上の速度で放出する放出手段と、前記物体を放出する方向を制御する方向制御手段と、前記物体を放出する位置を制御する位置制御手段と、を備える。

その他、本願が開示する課題、及びその解決方法は、発明を実施するための形態の欄、及び図面により明らかにされる。

本発明によれば、予定した位置及び日時に安全に様々な態様で流れ星を発生させることができる。

宇宙機の主な構成を示す図である。 放出手段の一例である。 放出手段の他の例である。 放出手段の他の例である。 放出手段の他の例である。 宇宙機から物体を１２０ｍ／ｓで放出した場合における、宇宙機と物体の軌道を模式的に描いた図である。 宇宙機から物体を１２０ｍ／ｓで放出した場合における、宇宙機と物体の軌道を模式的に描いた図である。 地上の予定した地点から人工流れ星を見ることができる範囲を説明する図である。 物体の速度の誤差と物体の発光位置の誤差との関係を示すグラフである。 電子制御装置が、複数の方向計測器の夫々から入力される計測データに基づき、物体を放出する方向が目標方向を向いているか否かを判定する原理を説明する図である。 電子制御装置が、複数の位置計測器の夫々から入力される計測データに基づき、宇宙機の現在位置が物体を放出する目標位置に一致するか否かを判定する原理を説明する図である。 電子制御装置の複数の演算器の作動指示に基づき放出手段の複数のトリガ機構を制御する原理を説明する図である。 物体の放出制御に関する構成の一例である。 物体が他の宇宙機と衝突しないようにする仕組みを説明する図である。 宇宙機から同じ速度で複数の物体を順次放出したときに、地上から見た人工流れ星が描く模様を天球図上に表したものである。 複数の物体を放出する速度を変化させて宇宙機から複数の物体を順次放出したときに、地上から見た人工流れ星が描く模様を天球図上に表したものである。 放出位置を変化させて宇宙機から複数の物体を順次放出したときに、地上から見た人工流れ星が描く模様を天球図上に表したものである。 容器の一例である。

以下、実施形態につき図面を参照しつつ説明する。尚、以下の説明において、同一の又は類似する構成について同一の符号を付して重複した説明を省略することがある。

図１は、本発明の一実施形態として示す、人工的な流れ星（以下、「人工流れ星」と称する。）を発生させる宇宙機１０１の主な構成を示す図である。尚、以下では、宇宙機１０１が人工衛星である場合を例として説明するが、宇宙機１０１の種類は限定されず、例えば、宇宙船や宇宙ステーション等であってもよい。

宇宙機１０１は、人工流れ星の素となる複数の物体１０２、物体１０２の放出手段（加速機構１０３、装填機構１０４、砲身１０５）、物体１０２の放出方向を制御する方向制御手段（アクチュエータ１０６、方向計測器１０７）、及び物体１０２の放出位置（放出のタイミング）を制御する位置制御手段（位置計測器１０８、放出指示器１１０）、及び軌道制御手段（推進装置１１１）を備える。

物体１０２は、大気圏の上層大気の分子と衝突して発光する性質を有する物質からなり、例えば、金属を含有する物質からなる。同図に示すように、物体１０２は、宇宙機１０１の進行方向の側を前方とした場合、宇宙機１０１の後方側に放出される。

放出手段は、物体１０２を加速して宇宙に放出する。放出手段の構成要素である加速機構１０３は、例えば、火薬、高圧ガス、電磁加速機により物体１０２を所定の速度例えば、１５０〜４００ｍ／ｓ）まで加速する。放出手段の構成要素である装填機構１０４は、物体１０２を砲身１０５の装填位置に自動的に装填する。

方向制御手段は、宇宙機１０１の指向方向（姿勢）を計測しつつ宇宙機１０１の姿勢を制御して物体１０２の放出方向を制御する。方向制御手段の構成要素である方向計測器１０７は、例えば、恒星センサ、太陽センサ、地磁場センサ、地球センサである。また方向制御手段の構成要素であるアクチュエータ１０６は、例えば、リアクションホイール、モーメンタムジャイロ、磁気トルカ、スラスタである。尚、宇宙機１０１は、方向計測器１０７として、複数種のセンサを備えていてもよい。その場合は一部のセンサが故障しても宇宙機１０１の指向方向（姿勢）の計測機能を維持することが可能である。

位置制御手段は、宇宙機１０１の現在位置を計測しつつ物体１０２を放出する位置（物体１０２を放出するタイミング）を制御する。位置制御手段の構成要素である位置計測器１０８は、例えば、電子制御装置１０９が備える内部時計（計時装置）、ＧＰＳ（Global Positioning System）レシーバ等である。位置制御手段の構成要素である放出指示器１１０の機能は、例えば、電子制御装置１０９が備える演算器１０９１によって実現される。

電子制御装置１０９は、放出手段、方向制御手段、及び位置制御手段を制御し、物体１０２を、所定の放出速度で、所定の位置から、所定の方向に自動放出する自律制御手段として機能する。

電子制御装置１０９は、複数の演算器１０９１を備えた情報処理装置（コンピュータ）を用いて構成される。各演算器１０９１は、プロセッサと記憶装置を含む。このうちプロセッサは、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＭＰＵ（Micro Processing Unit）、ＡＩ（Artificial Intelligence）チップ、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）等である。また記憶装置は、例えば、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、不揮発性メモリ（ＮＶＲＡＭ（Non Volatile RAM））等である。

軌道制御手段は、宇宙機１０１の軌道を制御し、宇宙機１０１の軌道の維持、宇宙機１０１の軌道の変更等を行う。軌道制御手段の構成要素である推進装置１１１の種類は必ずしも限定されないが、例えば、コールドガススラスタである。

尚、地球を周回する宇宙機１０１は、僅かではあるが希薄大気の抵抗を受けて周回速度が低下し、徐々に高度が低下するが、軌道制御手段は宇宙機１０１の速度を随時制御し、宇宙機１０１の軌道長半径を維持する。そのため、予定通りの位置及び日時に人工流れ星を発生させることができる。

＜放出手段＞
図２に放出手段の一例を示す。例示する放出手段は、高圧ガスを利用して物体１０２を加速する加速機構１０３を有する。例示する加速機構１０３は、高圧ガスを砲身１０５に導くガス導入管１０３１と、ガス導入管１０３１を開閉する電磁バルブ１０３２とを有する。電磁バルブ１０３２は、電気的なスイッチ１０３３により開閉制御される。砲身１０５の長手方向の所定位置には、物体１０２の進行を阻止するストッパ１０５１が設けられている。即ち、例示する放出手段は、複数のトリガ機構（電磁バルブ１０３２、ストッパ１０５１）を有しており、電磁バルブ１０３２とストッパ１０５１が同時に開放された場合にのみ、砲身１０５から物体１０２が放出される構造である。

図３Ａ〜図３Ｃは放出手段の他の例である。図３Ａに示す放出手段は、加速機構１０３が火薬１０３４と撃鉄１０３５を用いて構成されている。図２の放出手段と同様、砲身１０５にはストッパ１０５１が設けられている。即ち、例示する放出手段は、複数のトリガ機構（撃鉄１０３５、ストッパ１０５１）を有し、撃鉄１０３５の作動時にストッパ１０５１が開放されている場合にのみ、砲身１０５から物体１０２が放出される構造である。

図３Ｂに示す放出手段は、図２の放出手段と同様、加速機構１０３は高圧ガスを利用するが、ガス導入管１０３１に、その長手方向に沿って２つの電磁バルブ１０３２を設けている。２つの電磁バルブ１０３２のうち、砲身１０５に近い側に設けられている電磁バルブ１０３２は、直列接続された２つのスイッチ１０３３によって開閉制御され、他方の電磁バルブ１０３２は、直列接続された１つのスイッチ１０３３によって開閉制御される。即ち、例示する放出手段は、複数のトリガ機構（３つのスイッチ１０３３、ストッパ１０５１）を有し、３つのスイッチ１０３３によって２つの電磁バルブ１０３２が同時に開放され、さらにストッパ１０５１が同時に開放されている場合にのみ、砲身１０５から物体１０２が放出される構造である。

図３Ｃに示す放出手段は、加速機構１０３が電磁加速器１０３６を用いて構成されている。尚、本例は物体１０２が電磁加速器１０３６により（ローレンツ力により）加速可能な導体（金属）であることを前提としている。電磁加速器１０３６の加速作用は、直列接続された２つのスイッチ１０３３によりオンオフされる。図２の放出手段と同様、砲身１０５にはストッパ１０５１が設けられている。即ち、例示する放出手段は、複数のトリガ機構（２つのスイッチ１０３３、ストッパ１０５１）を有しており、２つのスイッチ１０３３が同時にオンされ、さらにストッパ１０５１が同時に開放されている場合にのみ、砲身１０５から物体１０２が放出される構造である。

以上のように、本実施形態の宇宙機１０１の放出手段は、複数のトリガ機構を備えている。このため、一のトリガ機構の単独故障によって物体１０２が誤放出されてしまうのを防ぐことができ、安全性を確保することができる。

＜放出速度の下限値＞
放出手段から放出した物体１０２を確実に地球の大気に突入させるには、放出手段は物体１０２を宇宙機１０１から１２０ｍ／ｓ以上の速度で放出する必要がある。以下、その理由を説明する。

図４Ａ、図４Ｂは、いずれも高度４００ｋｍの円軌道に存在する宇宙機１０１から物体１０２を宇宙機１０１の進行方向とは逆向きに放出した場合における、宇宙機１０１と物体１０２の軌道を模式的に描いたものである。このうち図４Ａは、宇宙機１０１から物体を宇宙機１０１の進行方向（前方）に対して後方に１２０ｍ／ｓの速度で放出した場合における、宇宙機１０１と物体１０２の軌道を描いた図であり、図４Ｂは、物体１０２を宇宙機１０１の進行方向（前方）に対して後方に１１９ｍ／ｓの速度で放出した場合における、宇宙機１０１と物体１０２の軌道を描いた図である。

宇宙機１０１の進行方向に対して後方に物体１０２を放出した場合、物体１０２の速度は宇宙機１０１の速度に対して相対的に遅くなり、物体１０２の高度は地球の引力によって次第に低下してゆく。ここで図４Ａに示すように、物体１０２を１２０ｍ／ｓの速度で放出した場合、物体１０２は地球Ｅに対して放出位置とほぼ対極の位置で高度が０ｋｍとなる。一方、図４Ｂに示すように、放出速度を１１９ｍ／ｓとした場合、物体１０２の速度の低下は不十分となり、物体１０２は楕円軌道を描いて飛行を続け、宇宙デブリとなってしまう可能性がある。以上より、物体１０２が宇宙デブリとならないためには、物体１０２を宇宙機１０１の進行方向（前方）に対して後方に１２０ｍ／ｓ以上の速度で放出する必要がある。

一方、人工流れ星を地上の予定した地点から見ることができるようにするためには、物体１０２を１５０ｍ／ｓ以上の速度で宇宙機１０１から放出する必要がある。以下、その理由を説明する。

図５に示すように、地上の予定した地点から人工流れ星を見ることができるためには、当該地点から半径１００ｋｍ以内（当該地点から天頂を眺めた際の視野角が１２０゜の範囲内）で発光させる必要がある。

図６は、物体１０２を放出する速度（以下、「放出速度」と称する。）ごとの物体１０２の速度の誤差（同図では「放出速度誤差」）に対する発光位置の誤差（同図では「発光位置誤差」）を示したものである。同図に示すように、物体１０２の放出速度が１５０ｍ／ｓ未満である場合、放出速度の誤差を１ｍ／ｓ未満とすると発光位置の誤差は１００ｋｍ程度になる。しかし放出速度の誤差を１ｍ／ｓ未満に抑えることは技術的に困難であり、従って、物体１０２の放出速度は１５０ｍ／ｓ以上にする必要がある。

＜物体の放出制御＞
続いて、図７Ａ〜図７Ｃとともに、電子制御装置１０９が物体１０２の放出を制御する仕組みについて説明する。

図７Ａは、電子制御装置１０９が、複数の方向計測器１０７の夫々から入力される計測データに基づき、物体１０２が放出される方向（砲身１０５の方向）が目標とする方向（以下、「目標方向」と称する。）を向いているか否かを判定する原理を説明する図である。同図に示すように、複数（本例では２つ）の演算器１０９１の夫々には、異なる方向計測器１０７の計測データが入力される。また複数の演算器１０９１の夫々には、入力される計測データと比較される同じ目標方向が入力される。複数の演算器１０９１は夫々、入力された計測データと目標方向とが一致するか否かを判定してその判定結果を出力する。複数の演算器１０９１の全てが、計測データと目標方向とが一致すると判定した場合、電子制御装置１０９は、砲身１０５の方向は目標方向を向いていると判定する。また複数の演算器１０９１のいずれか一つでも計測データと目標方向とが一致しないと判定した場合、電子制御装置１０９は、砲身１０５の方向は目標方向を向いていないと判定する。

このように、各方向計測器１０７からの計測データが目標方向に一致するか否かの判定を計測データごとに複数の演算器１０９１により個別に行う事で、放射線等の影響によりいずれか一つの演算器１０９１が誤作動した場合でも、物体１０２が誤って放出されてしまうのを確実に防ぐことができる。

図７Ｂは、電子制御装置１０９が、複数の位置計測器１０８の夫々から入力される計測データに基づき、宇宙機１０１の現在位置が物体１０２を放出すべき位置（以下、「目標位置」と称する。）に一致するか否か（現在時刻が物体１０２を放出すべきタイミングか否か）を判定する原理を説明する図である。同図に示すように、複数（本例では２つ）の演算器１０９１の夫々には、異なる位置計測器１０８の計測データが入力される。また複数の演算器１０９１の夫々には、入力される計測データと比較される同じ目標位置が入力される。複数の演算器１０９１は夫々、入力された計測データと目標位置とを比較し、計測データと目標位置とが一致するか否かを判定してその判定結果を出力する。複数の演算器１０９１の全てが、計測データと目標位置とが一致すると判定した場合、電子制御装置１０９は、宇宙機１０１の現在位置が物体１０２を放出する目標位置に一致すると判定する。また複数の演算器１０９１のいずれか一つでも計測データと目標位置とが一致しないと判定した場合、電子制御装置１０９は、宇宙機１０１の現在位置が物体１０２を放出する目標位置に一致しないと判定する。

このように、位置計測器１０８からの計測データが目標位置に一致するか否かの判定を計測データごとに複数の演算器１０９１により個別に行う事で、放射線等の影響によりいずれか一つの演算器１０９１が誤作動した場合でも、物体１０２が誤って放出されてしまうのを確実に防ぐことができる。

図７Ｃは、電子制御装置１０９の複数（本例では３つ）の演算器１０９１の作動指示に基づき放出手段の複数のトリガ機構１１３を制御する原理を説明する図である。同図に示すように、複数のトリガ機構１１３の夫々は、異なる演算器１０９１によって制御され、演算器１０９１の全てがトリガ機構１１３に作動指示を入力した場合にのみ複数のトリガ機構１１３の全てが作動し、物体１０２が放出される。即ち、３つの演算器１０９１のいずれか一つでも異常であれば、物体１０２の放出は行われず、放射線等の影響により演算器１０９１が誤作動した場合に物体１０２が誤って放出されてしまうのを確実に防ぐことができる。

以上のように、宇宙機１０１は、物体１０２が誤放出されないようにするための仕組みを有しており、安全性を確保することができる。

図８は、以上の原理に基づき構成した、物体１０２の放出を制御する制御機構のブロック図である。同図に示すように、電子制御装置１０９は、３つのトリガ機構１１３の夫々に対応する３つの演算器１０９１を有している。３つの演算器１０９１には夫々、異なる３つの方向計測器１０７からの計測データが入力される。また２つの演算器１０９１には夫々、異なる２つの位置計測器１０８からの計測データが入力される。

３つの演算器１０９１は夫々、入力された方向計測器１０７の計測データを目標方向と比較する。また２つの演算器１０９１は夫々、入力された位置計測器１０８の計測データを目標位置と比較する。各演算器１０９１は、方向計測器１０７の計測データが目標方向と一致し、かつ、位置計測器１０８の計測データと目標位置が一致する場合（但し、方向計測器１０７の計測データのみが入力される演算器１０９１については方向計測器１０７の計測データが目標方向と一致する場合）に、夫々のトリガ機構１１３に作動指示を出力する。そして演算器１０９１の全てがトリガ機構１１３に作動指示を入力した場合にのみ複数のトリガ機構１１３の全てが作動し、物体１０２が放出される。

＜他の宇宙機との衝突防止＞
物体１０２を宇宙機１０１から放出する際は、物体１０２が他の宇宙機と衝突しないようにする必要がある。以下、そのための仕組みについて説明する。

図９は、上記の仕組みを説明する図である。宇宙機１０１から物体１０２を放出した際の速度や放出した方向、放出した位置は、いずれも誤差を含んでおり、また放出される物体１０２の電子制御装置１０９による軌道計算の結果も誤差を含んでいる。そのため、物体１０２の到達が予想される範囲は、同図示す誤差分散の範囲を表す楕円の範囲（以下、「物体予測存在範囲１９３」と称する。）となる。

一方、他の宇宙機１９４については、例えば、国際的に公開されている飛行体の軌道情報であるＴＬＥ（Two Line Elements）を用いて存在範囲を予測することができる。但し、この軌道情報もその計測方法や軌道上の予測が困難な摂動による誤差を含んでおり、他の宇宙機１９４の到達が予測される範囲は、同図に示す誤差分散の範囲を表す楕円の範囲（以下、「飛行体予測存在範囲１９５」と称する。）となる。

物体１０２と他の宇宙機１９４との衝突確率は、上記の物体予測存在範囲１９３及び飛行体予測存在範囲１９５の関係に基づき算出することができる。そして求めた衝突確率が十分に小さい場合（予め設定された閾値以下である場合）に物体１０２を放出するようにすれば、宇宙機１０１と他の宇宙機１９４との衝突を防ぐことができる。

尚、国際ガイドラインによれば、安全を確保するために必要な上記の衝突確率は、他の宇宙機１９４が無人飛行体であれば４．５Ｅ−９以下、有人飛行体であれば２．５Ｅ−９以下となっている。

＜物体を放出する手順＞
宇宙機１０１からの物体１０２の放出は、例えば、以下の手順に従って行う。
（１）宇宙機１０１の高度を４００ｋｍ以下に下げる。
（２）ＴＬＥの軌道情報を用い、放出する物体１０２と他の宇宙機１９４との衝突確率を求める。
（３）衝突確率が十分に小さいことが確認できれば、宇宙機１０１に地上局から物体１０２の放出を指示する無線信号を送信する。
（４）宇宙機１０１は、上記無線信号を受信すると、予定された放出位置に到達すると、予定された放出方向と放出速度で物体１０２を放出する。
（５）地上から人工流れ星を観察する。尚、人工流れ星の一つの位置を測定することにより物体１０２の軌道を特定し、予定していた当該物体１０２の軌道との差と比較することで、高層大気の密度分布の予測や空気抵抗の校正、空力加熱率の予測等を行うことができる。

＜サービスの提供＞
以上に説明した宇宙機１０１を用いて人工流れ星に関する様々なサービスを提供することができる。尚、こうしたサービスは、エンターテインメントとしての収益が期待されるだけでなく、高層大気の観測や物体の地球大気への突入時における現象を予測する技術等、科学技術の発展への貢献も期待される。

上記サービスの提供に際しては、例えば、情報処理装置により宇宙機１０１及び物体１０２の軌道を求め、発生予定日時等や人工流れ星を観察可能な地域等の観察に必要な情報をサービスの享受者（顧客、関係者、研究者等）の通信端末にインターネット等の通信手段を介して個別に通知するようにしてもよい。

また例えば、航行中の船舶や飛行中の航空機から人工流れ星を見学させるようにしてもよい。クルージングツアーやフライトツアー等に合わせて海上や上空で人工流れ星を発生させれば、特定の者を対象としてサービスを提供することができる。また船舶や航空機を利用することで天候や街明かりの影響を受けにくくなり、安定してサービスを提供することができる。

宇宙機１０１を太陽同期軌道に投入すれば、宇宙機１０１が通過する地域の地方時刻帯を一定とすることができ、例えば、流れ星を最も観察しやすい夕刻の時間帯に、世界中の地域で流れ星を発生させることができる。例えば、ＬＴＤＮ（Local Time of Decending Node）が２０：００の太陽同期軌道を選択すれば、地球上の全ての地域において地方時間１９：００〜２１：００の時間帯に人工流れ星を発生させることができる。

また例えば、軌道制御手段により宇宙機１０１の軌道長半径を制御し、軌道が一定の回帰日数となるようにしたり、サービスの受注内容に応じて軌道長半径を任意に変化させることで、期待どおりの日程および場所に人工流れ星を発生させることができる。

また例えば、宇宙機１０１として、一日に地球を十周以上周回するような低軌道衛星を用いてもよい。これにより世界中のあらゆる地域で人工流れ星を利用したサービスを提供することができる。

＜人工流れ星の発生態様＞
また物体１０２の放出速度、放出方向、及び放出位置を制御することで、様々な態様で人工流れ星を発生させることができ、サービスの内容を充実させることができる。以下、具体的に説明する。

図１０Ａは、宇宙機１０１から複数の物体１０２を順次放出したときに、地上から見た人工流れ星が描く模様を天球図上に表したものである。尚、流れ星が発光する約６０ｋｍの高度おける、速度７．５ｋｍ／ｓの高速飛行体の可視時間は約６０秒である。そのため、例えば、宇宙機１０１から物体１０２を順次放出するのに要する最短時間を１０秒とし、放出速度を一定とした場合、一地点から可視できる発光の数は６０÷１０＝６個となる。尚、物体１０２を順次放出する際の時間間隔を変化させることで、様々な態様で人工流れ星を発生させることができる。

図１０Ｂは、図１０Ａと同様、宇宙機１０１から複数の物体１０２を順次放出（２〜５秒間隔で放出）したときに地上から見た人工流れ星が描く模様を天球図上に表したものである。本例では、順次放出する物体１０２の速度を２００〜３００ｍ／ｓの範囲で変化させている。本例の場合、図１０Ａに比べて一地点から可視できる人工流れ星の数を約２０個に増やしている。このように順次放出する物体１０２の速度を物体１０２ごとに個別に制御することで、様々な態様で人工流れ星を発生させることができる。

図１０Ｃは、宇宙機１０１から複数の物体１０２を順次放出したときに、地上から見た人工流れ星が描く模様を天球図上に表したものである。本例では、順次放出（２秒間隔で放出）する物体１０２の放出方向を任意に変化させている。このように順次放出する物体１０２の方向を物体１０２ごとに個別に制御することで、様々な態様で人工流れ星を発生させることができる。

以上のように、宇宙機１０１から複数の物体１０２を順次放出し、放出される各物体１０２の速度や方向を変化させることで、様々な態様で人工流れ星を発生させることができる。これによれば、多様なニーズに応えることができ、サービスのバリエーションを増やすことができる。

＜委託物の放出＞
サービスの享受者から委託された物（享受者から要望された物や支給された物等。以下、「委託物」と称する。）を含んだ物体１０２を宇宙機１０１から放出するサービスを提供してもよい。委託物としては、例えば、大気圏突入実験に用いる材料や、遺品、遺骨等が考えられる。その場合、委託物をそのまま物体１０２として放出するとのではなく、例えば、大気に突入する際に発光する物質を素材とする容器に収容して放出するようにすれば、発光を確実に生じさせて人工流れ星を発生させることができる。

図１１に上記容器１１５０の一例を示す。同図に示すように、例示する容器１１５０は中空であり、球状の外形を呈する。容器１１５０は、例えば、２つの半球１１５０ａ，１１５０ｂに分割した状態で委託物を内部に収容し、２つの半球１１５０ａ，１１５０ｂを接合して宇宙機１０１に搭載する。

以上、詳細に説明したように、本実施形態の宇宙機１０１によれば、予定した位置及び日時に安全に様々な態様で流れ星を発生させることができる。また世界中のあらゆる場所に人工流れ星を発生させることができる。また一度のイベントで発光する人工流れ星の数を増加させたり、複数の人工流れ星が発光する相互位置や時間間隔を変化させたりすることで、様々な態様で人工流れ星を発生させることができる。また流れ星の素となる物体１０２としてサービスの享受者からの委託物を用いることで付加価値の高いサービスを提供することができる。

尚、以上に説明した実施形態は本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。本発明はその趣旨を逸脱することなく変更、改良され得るとともに、本発明にはその等価物も含まれる。

１０１ 宇宙機
１０２ 物体
１０３ 加速機構
１０３１ ガス導入管
１０３２ 電磁バルブ
１０３３ スイッチ
１０３４ 火薬
１０３５ 撃鉄
１０３６ 電磁加速器
１０４ 装填機構
１０５ 砲身
１０５１ ストッパ
１０６ アクチュエータ
１０７ 方向計測器
１０８ 位置計測器
１０９ 電子制御装置
１０９１ 演算器
１１０ 放出指示器
１１１ 推進装置
１１３ トリガ機構
１９３ 物体予測存在範囲
１９４ 他の宇宙機
１９５ 飛行体予測存在範囲

Claims (22)

1. 流れ星の素となる物体を１２０ｍ／ｓ以上の速度で放出する放出手段と、
   前記物体を放出する方向を制御する方向制御手段と、
   前記物体を放出する位置を制御する位置制御手段と、
   を備えた宇宙機。
2. 請求項１に記載の宇宙機であって、
   前記放出手段は、複数の前記物体を所定の時間間隔で順次放出する、
   宇宙機。
3. 請求項２に記載の宇宙機であって、
   前記放出手段は、前記時間間隔を前記物体ごとに個別に制御する、
   宇宙機。
4. 請求項２に記載の宇宙機であって、
   前記放出手段は、前記物体を放出する速度を前記物体ごとに個別に制御する、
   宇宙機。
5. 請求項２に記載の宇宙機であって、
   前記放出手段は、前記物体を放出する方向を前記物体ごとに個別に制御する、
   宇宙機。
6. 請求項１に記載の宇宙機であって、
   前記放出手段、前記方向制御手段、及び前記位置制御手段を自律制御し、所定の放出方向、所定の放出位置、及び所定の放出速度で前記物体を放出させる自律制御手段を備える、
   宇宙機。
7. 請求項６に記載の宇宙機であって、
   前記自律制御手段は、複数の演算器を有し、
   前記方向制御手段は、複数の方向計測器を有し、
   前記複数の演算器の夫々には異なる前記方向計測器の計測データが入力され、
   前記複数の演算器の夫々は、入力される前記計測データが所定値と一致するか否かを判定し、
   前記自律制御手段は、前記複数の演算器の全てが、入力される前記計測データが前記所定値と一致すると判定した場合に、前記物体の放出方向が定められたと判定する、
   宇宙機。
8. 請求項７に記載の宇宙機であって、
   前記方向計測器は、恒星センサ、太陽センサ、地磁場センサ、及び地球センサのうちの少なくともいずれかである、
   宇宙機。
9. 請求項６に記載の宇宙機であって、
   前記自律制御手段は、複数の演算器を有し、
   前記位置制御手段は、複数の位置計測器を有し、
   前記複数の演算器の夫々には異なる前記位置計測器の計測データが入力され、
   前記複数の演算器の夫々は、入力される前記位置計測器の計測データが所定値と一致するか否かを判定し、
   前記自律制御手段は、前記複数の演算器の全てが、入力される前記計測データが前記所定値と一致すると判定した場合に、当該宇宙機の現在位置が前記所定の放出位置に一致したと判定する、
   宇宙機。
10. 請求項９に記載の宇宙機であって、
    前記位置計測器は、計時装置またはＧＰＳレシーバである、
    宇宙機。
11. 請求項６に記載の宇宙機であって、
    前記自律制御手段は、複数の演算器を有し、
    前記放出手段は、前記物体の放出を制御する複数のトリガ機構を有し、
    前記複数のトリガは、夫々異なる前記演算器によって制御され、
    前記自律制御手段は、前記複数のトリガ機構の全てが前記物体を放出させる状態になった場合に前記物体を放出させる、
    宇宙機。
12. 請求項１乃至１１のいずれか一項に記載の宇宙機であって、
    前記放出手段は、前記物体を１５０ｍ／ｓ以上の速度で放出する、
    宇宙機。
13. 請求項１乃至１１のいずれか一項に記載の宇宙機であって、
    当該宇宙機の軌道を制御する推進装置を備える、
    宇宙機。
14. 請求項１乃至１１のいずれか一項に記載の宇宙機であって、
    前記物体は物を収容する容器を含む、
    宇宙機。
15. 請求項１乃至１１のいずれか一項に記載の前記宇宙機により流れ星を発生させる、
    人工流れ星の発生方法。
16. 請求項１５に記載の人工流れ星の発生方法であって、
    前記宇宙機を太陽同期軌道に投入する、
    人工流れ星の発生方法。
17. 請求項１５に記載の人工流れ星の発生方法であって、
    情報処理装置が、シミュレーションにより得られる前記物体の放出後の軌道と、宇宙空間に存在する他の宇宙機の軌道の情報とに基づき、前記物体と前記他の宇宙機との衝突有無を判定する、
    人工流れ星の発生方法。
18. 請求項１乃至１１のいずれか一項に記載の宇宙機を用いたサービスの提供方法であって、
    前記宇宙機により人工流れ星を発生させ、前記人工流れ星をサービスの享受者に体験させる、
    サービスの提供方法。
19. 請求項１８に記載のサービスの提供方法であって、
    前記享受者に、航行中の船舶又は飛行中の航空機から前記人工流れ星を体験させる、
    サービスの提供方法。
20. 請求項１８に記載のサービスの提供方法であって、
    前記享受者の通信装置と通信可能に接続する情報処理装置が、前記サービスの提供時よりも前に前記人工流れ星が発生する位置に関する情報を前記通信装置に送信する、
    サービスの提供方法。
21. 請求項１８に記載のサービスの提供方法であって、
    前記物体は物を収容可能な容器を含み、
    前記容器に前記享受者から委託された物を格納する、
    サービスの提供方法。
22. 請求項２１に記載のサービスの提供方法であって、
    前記物は遺品または遺骨である、
    サービスの提供方法。

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