JP2647040B2 - サンシールド - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、人工衛星に搭載される
機器等を太陽光から遮断するサンシールドに関し、特
に、宇宙空間において一定の剛性，強度を保持するサン
シールドに関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、人工衛星等の宇宙航行体に搭載
される機器のうち、地球撮像用の赤外線望遠鏡や、その
他衛星外部に設置される機器にあっては、太陽光による
光学的ノイズ等の影響を回避するため、外部搭載機器の
上方にひさし状のサンシールドが設けられており、この
サンシールドにより外部搭載機器への太陽光の照射を遮
断している。

【０００３】従来、この種のサンシールドとしては、サ
ンシールド基板を、軽量かつ一定の強度を有し、格納時
には巻き込むことができ、展開時には平板状となるよう
な一定のばね性と復元力を有するカーボングラスファイ
バ等の複合素材や、金属等を薄い平板状に形成し、これ
を人工衛星の外部搭載機器の上方に取り付け、人工衛星
の打ち上げ時には、この平板状のサンシールド基板をロ
ール状に巻き込んで格納しておき、宇宙空間に到達した
ときに、これを展開して機器の上方を覆うようにして使
用していた。

【０００４】図５は、従来のサンシールドの宇宙空間に
おける状態を示す概略斜視図であり、図６は、従来のサ
ンシールドの格納状態を示す概略要部側面図である。ま
た、図７は、格納時のサンシールドの固定手段を示す概
略斜視図である。

【０００５】これらの図面に示すように、従来のサンシ
ールドは、サンシールド基板１が、一端側短手方向中心
部を人工衛星１０側に固定されたサンシールド支持部１
１により支持されており、格納時にはサンシールド基板
１がロール状に巻き込まれた状態で、端部が人工衛星１
０に固定された固縛ベルト１２により保持されていた。
固縛ベルト１２は、図示しない下端がサンシールド基板
１に固定され、上端が、図７に示すように、固定ピン１
４によって人工衛星１０の縁部に固定されていた。

【０００６】そして、展開するときには、固縛ベルト１
２の固定を解除することによって、サンシールド基板１
自体が自らの復元力により展開して、外部搭載機器３の
上側を覆うようになっている。ここで、固縛ベルト１２
を固定する固定ピン１４は、図７に示すように、回転軸
１３ａを中心として回動する中間部材１３に連結されて
いる。

【０００７】中間部材１３は、一側には一対のスプリン
グ１５が配設してあり、常に一方向（図７に示す矢印方
向）側に引っ張られており、他側にはリンクを介して固
定ピン１４が連結してある。さらに、この中間部材の他
側にはケーブル１６が張架してあり、スプリング１５の
引っ張り力によって中間部材１３が回動しないよう抑え
た状態となっており、この状態でサンシールド基板１は
格納されている。

【０００８】従って、中間部材１３をスプリング１５の
引っ張り力から抑えているケーブル１６をカッター１７
で切断すると、スプリング１５の引っ張り力によって中
間部材１３が回転軸１３ａを中心として図面矢印方向に
回動する。これにより、固縛ベルト１２を固定している
固定ピン１４も図面矢印方向に移動するので、固縛ベル
ト１２の上端が固定ピン１４による固定から解除され、
固縛ベルト１２がフリーとなり、サンシールド基板１は
自らの復元力により展開する。

【０００９】サンシールド基板１は、上述のように一定
の強度とばね性を有する材料で形成してあるので、ロー
ル状に巻き込まれると常に展開しようとする力が働いて
いる。従って、固縛ベルト１２の固定を解除することで
簡単にサンシールド基板１を展開することができる。

【００１０】この種のサンシールドを使用した従来技術
としては、例えば実開昭６２−３７７９６号の公報に記
載されたサンシールドサーマルルーバ等がある。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来のサンシールドは、巻き込み格納する関係等か
ら、極めて薄い平板状に形成され、平板の強度，剛性は
カーボングラスファイバ等の形成素材自体の強度，剛性
のみによっていた。このため、サンシールド表面部に撓
み，歪み等が発生することがあり、これにより、人工衛
星の外部搭載機器が太陽光に直接さらされるという問題
が発生した。

【００１２】太陽光は、地球撮像用の赤外線望遠鏡や、
その他人工衛星の外部に設置される機器に対して光学的
ノイズ（例えばカメラ，望遠鏡等におけるぼやけ）を発
生させるため、完全に遮断する必要がある。しかし、宇
宙空間においては、太陽風（ソーラプレッシャ），磁
力，微粒子等の外的要因に加え、人工衛星自体の姿勢制
御やモータの振動等のさまざまな外力が加わるため、上
述した従来の技術ではサンシールドに撓み，歪み等が容
易かつ頻繁に発生してしまい、太陽光を完全に遮断する
ことが困難であった。

【００１３】一般に、平板状のものの剛性等を高める手
段としては、平板の裏面又は表面上にスティフナを取り
付けたり、あるいは平板の中心部を丸型又は三角形状に
膨出（以下、屋根型形状という）させて形成する等の方
法が知られているが、サンシールドの場合、人工衛星の
打ち上げ時の障害とならないよう、ロール状に巻き込ん
で格納することが必要となるため、単にスティフナ等の
補強部材を用いたり、形状を屋根型等に形成する方法で
剛性，強度を高めることはできない。

【００１４】また、宇宙航行体全般の軽量化，小型化の
要請に対応する必要から、サンシールドの宇宙空間にお
ける補強のためだけに特別な構造を別途設けることも困
難であった。一方、サンシールドを、帆船の帆を張る様
にして紐等で引っ張ることにより剛性，強度を高めると
いう方法も考えられたが、いたずらに構造が複雑になる
ばかりで、それ程の効果が期待できないということで、
現実には採用を見送られている。

【００１５】本発明は、このような従来の各技術が有す
る問題を解決するために提案されたものであり、小型，
軽量かつ簡易な構造のみによって、人工衛星の打ち上げ
時には巻き込んで格納でき、かつ、宇宙空間においては
一定の剛性，強度を保って展開することができるサンシ
ールドの提供を目的とする。

【００１６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本発明の請求項１記載のサンシールドは、サンシールド
基板をロール状に巻き込んだ状態で格納して打ち上げ、
宇宙空間において前記サンシールド基板を展開して外部
機器等を太陽光から遮断する、人工衛星に取り付けられ
るサンシールドにおいて、宇宙空間で展開されたサンシ
ールド基板のいずれか一方の面の巻き込まれる方向と直
交する方向に、一定温度下で湾曲しサンシールド基板の
中心部を膨出させる直線状の形状記憶合金からなるステ
ィフナを配設した構成としてある。

【００１７】また、請求項２記載のサンシールドは、サ
ンシールド基板をロール状に巻き込んだ状態で格納して
打ち上げ、宇宙空間において前記サンシールド基板を展
開して外部機器等を太陽光から遮断する、人工衛星に取
り付けられるサンシールドにおいて、宇宙空間で展開さ
れたサンシールド基板のいずれか一方の面の巻き込まれ
る方向と直交する方向に、一定温度下で収縮しサンシー
ルド基板の中心部を膨出させる直線状の形状記憶合金か
らなるスティフナを配設した構成としてある。

【００１８】また、請求項３記載のサンシールドは、前
記スティフナの一部又は全部をコイルスプリング形状と
した構成としてある。

【００１９】また、請求項４記載のサンシールドは、前
記サンシールドに、前記スティフナの中間部分を係止す
るスティフナ支持部を設けた構成としてある。

【００２０】また、請求項５記載のサンシールドは、前
記スティフナを前記サンシールドの巻き込まれる方向に
二以上平行に配設した構成としてある。

【００２１】

【作用】上記構成からなる本発明のサンシールドによれ
ば、人工衛星の打ち上げ時には、スティフナが、直線状
でサンシールドの平面と一体となっているので、サンシ
ールドを巻き込んで格納することができる。一方、宇宙
空間においては、太陽熱による形状記憶合金の形状変化
によってスティフナが湾曲したり、あるいは短くなった
りするので、サンシールドがこのスティフナの形状変化
に伴って自動的に中心部が膨出した屋根型形状となり、
一定の剛性，強度を保つことができ、人工衛星の外部搭
載機器を太陽光から保護することができる。

【００２２】

【実施例】以下、本発明のサンシールドの実施例につい
て、図面を参照して説明する。本実施例のサンシールド
は、打上げ時に巻き込まれて格納されるサンシールド基
板を、宇宙展開時において、その中心部が自動的に膨出
して屋根型形状となるように構成とした点に特徴があ
り、これ以外の部分は、図５ないし図７に示した従来の
サンシールドと同様の構成としてある。従って、従来と
同様の部分については同一符号を付し、詳細な説明は省
略する。

【００２３】図１は、本発明のサンシールドの第１の実
施例の宇宙空間における状態を示す概略斜視図で、
（ａ）はスティフナの形状変化前、（ｂ）は形状変化後
の状態を示す。図２は、図１におけるサンシールドの、
（ａ）はスティフナの形状変化前、（ｂ）は形状変化後
の状態の正面図である。これらの図に示すように、本実
施例のサンシールドは、人工衛星１０の外部に取り付け
られるサンシールド基板１と、このサンシールド基板１
の裏面（又は表面）に、サンシールド基板１の巻き込み
方向と直交する方向に配設されたスティフナ２とで構成
してある。

【００２４】サンシールド基板１は、軽量で、かつ、格
納時には巻き込むことができ、展開時には平板状となる
ような一定のばね性と復元力を有する部材、例えば、カ
ーボングラスファイバ等の複合素材や、あるいは金属等
からなり、これらの部材を平板状に形成するとともに、
サンシールド自体の温度が上昇しないように、表面にア
ルミ蒸着テフロン等の加工が施されている。

【００２５】このサンシールド基板１は、図５ないし図
７に示した従来のサンシールドと同様、人工衛星１０側
に固定されたサンシールド支持部１１により支持されて
おり、人工衛星１０の打ち上げ時には、ロール状に巻き
込まれて格納され、宇宙空間に到達した時に固縛ベルト
１２及び固定ピン１４による固定が解除されて展開し、
図１（ａ）に示すような状態となり、外部搭載機器３の
上方を覆うようになっている。

【００２６】サンシールド基板１の裏面に配設されるス
ティフナ２は、直線の長板状に形成してあり、かつ、サ
ンシールド基板１の巻き込み方向と直交する方向の幅と
同一の長さに形状記憶合金により形成してあり、本実施
例においては、巻き込み方向の両端とほぼ中央位置の三
箇所に配設してある。

【００２７】このスティフナ２を構成する形状記憶合金
は、人工衛星１０の打ち上げの際、すなわち常温時に
は、直線長板状でサンシールド基板１の平面と一体とな
り、サンシールド基板１を巻き込んだ際にも邪魔になら
ないようになっており、人工衛星１０が宇宙空間に到達
し太陽光を受けた場合に、一定温度下において屋根型形
状に湾曲するように形状を記憶させて形成しておく。な
お、スティフナ２の変態温度としては、３０±５℃とし
ておくことが好ましい。

【００２８】また、スティフナ２のサンシールド基板１
への固定は、少なくとも、サンシールド基板１の両側縁
にスティフナ２の両端部を固定してあり、本実施例で
は、スティフナ２の一面全体をサンシールド基板１に接
着剤等により貼着して固定してある。このスティフナ２
のサンシールド基板１への貼着は、接着箇所を一面全部
とすることが好ましいが、サンシールド基板１を形状変
化させることができれば、任意の数箇所を接着するよう
にしてもよい。

【００２９】これにより、人工衛星１０が太陽熱を受け
た時、すなわち人工衛星１０の外部搭載機器３に太陽光
が照射された時は、スティフナ２が屋根型形状に湾曲す
るので、サインシールド基板１も自動的に図１（ｂ）に
示すような中心部が膨出した屋根型形状となり、一定の
剛性，強度をもって外部搭載機器３を太陽光から保護す
ることになる。

【００３０】なお、サンシールド基板１を確実に屋根型
形状にさせるために、本実施例においては、スティフナ
２を、サンシールド基板１の巻き込まれる方向と直交す
る短手方向と同一の長さに形成してサンシールド基板１
裏面の一側縁部から他側縁部までに貼着してあるが、こ
れに限らず、スティフナ２をサンシールド基板１の短手
方向より短く形成し、サンシールド基板１の中心部のみ
に貼着することもできる。このようにした場合、スティ
フナ２の材料の節約や人工衛星の軽量化等に資すること
ができる。また、本実施例では、スティフナ２をサンシ
ールド基板１の裏面三箇所に配設してあるが、これを任
意の数箇所あるいは一箇所とすることもできる。

【００３１】次に、このような構成からなる本実施例の
サンシールドの動作について説明する。まず、人工衛星
１０の打ち上げ時には、常温時であるので、図２（ａ）
に示すように、スティフナ２が直線棒状でサンシールド
基板１の平面と一体となっており、サンシールド基板１
はロール状に巻き込まれることによって格納される。

【００３２】人工衛星１０が宇宙空間に到達すると、図
７に示す従来のサンシールドと同様にして固縛ベルト１
２の固定を解除することで、サンシールド基板１が自ら
の復元力により平板状に展開する。

【００３３】サンシールド基板１が平板状に展開する
と、太陽熱を受けた場合に、形状記憶合金の形状変化に
よりスティフナ２が湾曲して屋根型に形状変化する。こ
れにより、図２（ｂ）に示すように、サンシールド基板
１も自動的に屋根型形状となって、一定の剛性，強度を
保つことができるので、人工衛星１０の外部搭載機器３
は太陽光から保護される。また、スティフナ２とサンシ
ールド基板１は常に密着するので、サンシールド基板１
の剛性，強度をより高めることにもなる。

【００３４】次に、本発明のサンシールドの第２の実施
例について、図３を参照して説明する。図３は、本発明
のサンシールドの第２の実施例を示す、（ａ）はスティ
フナの形状変化前、（ｂ）は形状変化後の状態を示す正
面図である。本実施例においては、図３（ｂ）に示すよ
うに、スティフナ２を、一定温度下において収縮してそ
の長さが短くなるように形状記憶させて形成するととも
に、サンシールド基板１裏面の両側縁にスティフナ２の
両端部のみをそれぞれねじ止め等により固定して設けて
ある。

【００３５】このようにすると、一定温度下において、
スティフナ２の長さが短くなることによって、サンシー
ルド基板１の両縁部が内方へ引っ張られて、サンシール
ド基板１が、図３（ｂ）に示すような中心部が膨出した
屋根型形状となり、上記第１の実施例と同様に、一定の
剛性，強度を保つことができる。

【００３６】次に、本発明のサンシールドの第３の実施
例について、図４を参照して説明する。図４は、本実施
例のサンシールドの第３の実施例を示す、（ａ）はステ
ィフナの形状変化前、（ｂ）は形状変化後の状態を示す
正面図である。

【００３７】本実施例は、上記第２の実施例における、
スティフナ２が太陽熱を受けたときに短く形状変化する
ものについての変形実施に係るものである。本実施例に
おいては、スティフナ２の一部をコイルスプリング形状
に形成したスプリング２ａとし、このスプリング２ａの
中間部分であって、サンシールド基板１の巻き込まれる
方向と直交する方向、すなわち幅方向の中心に、スプリ
ング２ａを係止するスティフナ支持部４を設けてある。

【００３８】一般に、形状記憶合金の形状変化において
は、長さが短く変化する場合の変化率はそれほど大きく
ないため、サンシールド１の屋根型形状変化に縮み量が
不足する場合もある。そこで、本実施例においては、ス
ティフナ２の一部を形状記憶合金により形成したスプリ
ング２ａとしてある。

【００３９】すなわち、形状記憶合金をコイルスプリン
グ状に形成すると縮み量が大きくなるので、サンシール
ド基板１をより確実に屋根型にすることができる。な
お、本実施例ではスティフナ２の一部をスプリング２ａ
として形成してあるが、必要に応じて、スティフナ２全
体をコイルスプリング形状としてもよい。

【００４０】また、本実施例においては、サンシールド
基板１を巻き込む方向と直交する方向の中心にスティフ
ナ支持部４を設けてあるので、サンシールド基板１は、
スティフナ支持部４を中心にして左右対称の屋根型とな
る。これにより、サンシールド基板１の強度，剛性がよ
り高くなるという効果がある。なお、このスティフナ支
持部４は、必要に応じて省略することもできる。

【００４１】

【発明の効果】以上説明したように本発明のサンシール
ドによれば、小型，軽量、かつ簡易な構造のみによっ
て、サンシールドを、人工衛星の打ち上げ時には巻き込
んで格納でき、かつ、宇宙空間においては一定の剛性，
強度を保って展開することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のサンシールドの第１の実施例の宇宙空
間における状態を示す概略斜視図であり、（ａ）はステ
ィフナの形状変化前、（ｂ）は形状変化後の状態を示
す。

【図２】図１におけるサンシールドの、（ａ）はスティ
フナの形状変化前、（ｂ）は形状変化後の状態を示す正
面図である。

【図３】本実施例のサンシールドの第２の実施例を示
す、（ａ）はスティフナの形状変化前、（ｂ）は形状変
化後の状態を示す正面図である。

【図４】本実施例のサンシールドの第３の実施例を示
す、（ａ）はスティフナの形状変化前、（ｂ）は形状変
化後の状態を示す正面図である。

【図５】従来のサンシールドの宇宙空間における状態を
示す概略斜視図である。

【図６】従来のサンシールドの格納状態を示す概略要部
側面図である。

【図７】従来のサンシールドの格納時の固定手段を示す
概略斜視図である。

【符号の説明】

１…サンシールド基板 ２…スティフナ ２ａ…スプリング ３…外部搭載機器 ４…スティフナ支持部 １０…人工衛星 １１…サンシールド支持部 １２…固縛ベルト １３…中間部材 １３ａ…回転軸 １４…固定ピン １５…スプリング １６…ケーブル １７…カッター

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 サンシールド基板をロール状に巻き込ん
   だ状態で格納して打ち上げ、宇宙空間において前記サン
   シールド基板を展開して外部機器等を太陽光から遮断す
   る、人工衛星に取り付けられるサンシールドにおいて、宇宙空間で展開された サンシールド基板のいずれか一方
   の面の巻き込まれる方向と直交する方向に、一定温度下
   で湾曲しサンシールド基板の中心部を膨出させる直線状
   の形状記憶合金からなるスティフナを配設したことを特
   徴とするサンシールド。
2. 【請求項２】 サンシールド基板をロール状に巻き込ん
   だ状態で格納して打ち上げ、宇宙空間において前記サン
   シールド基板を展開して外部機器等を太陽光から遮断す
   る、人工衛星に取り付けられるサンシールドにおいて、宇宙空間で展開された サンシールド基板のいずれか一方
   の面の巻き込まれる方向と直交する方向に、一定温度下
   で収縮しサンシールド基板の中心部を膨出させる直線状
   の形状記憶合金からなるスティフナを配設したことを特
   徴とするサンシールド。
3. 【請求項３】 前記スティフナの一部又は全部をコイル
   スプリング形状とした請求項２記載のサンシールド。
4. 【請求項４】 前記サンシールド基板に、前記スティフ
   ナの中間部分を係止するスティフナ支持部を設けた請求
   項３記載のサンシールド。
5. 【請求項５】 前記スティフナを前記サンシールドの巻
   き込まれる方向に二以上平行に配設した請求項１，２，
   ３又は４記載のサンシールド。