JP3299143B2 - 衛星ステーション維持方法および装置 - Google Patents
衛星ステーション維持方法および装置Info
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- B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
- B64G—COSMONAUTICS; VEHICLES OR EQUIPMENT THEREFOR
- B64G1/00—Cosmonautic vehicles
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、衛星ステーション
維持、特に推力の接線、半径方向および垂線加速度成分
の同時制御により静止軌道に衛星を維持し、一方におい
てスラスタまたはスラスタ対が故障した場合に動作を継
続させる方法および装置に関する。
維持、特に推力の接線、半径方向および垂線加速度成分
の同時制御により静止軌道に衛星を維持し、一方におい
てスラスタまたはスラスタ対が故障した場合に動作を継
続させる方法および装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】静止軌道衛星は、地球と同じ回転速度で
地球の軌道に乗って回転する。したがって、衛星は地球
上の固定点の上方に見える。それ故、対地静止衛星は、
静止衛星と呼ばれることが多く、静止軌道内で動作す
る。静止衛星は、気象および通信用途を含む多数の適用
に有効である。
地球の軌道に乗って回転する。したがって、衛星は地球
上の固定点の上方に見える。それ故、対地静止衛星は、
静止衛星と呼ばれることが多く、静止軌道内で動作す
る。静止衛星は、気象および通信用途を含む多数の適用
に有効である。
【０００３】種々の力が静止衛星上に作用したために、
衛星が静止軌道を外れることが一般によく知られてい
る。これらの力は、太陽や月の重力の影響、地球の楕円
形状、および太陽の放射圧を含むいくつかの原因による
ものである。これらの力をなくするために、静止衛星
は、所望の軌道にステーションを維持するために時々噴
射される推進システムを備えている。これは、衛星の傾
斜角、離心率および平均運動の制御を必要とする。傾斜
角は、地球の赤道に関する衛星の北−南の位置である。
離心率は衛星軌道の非円形度の尺度である。すなわち、
地球と衛星が回転したときの地球からの衛星の距離の変
化の尺度である。最後に平均運動とは、衛星の真下の地
球上の地点に関する衛星の東−西方向における平均位置
である。さらに詳細な説明のために、文献（"Stationar
y Orbit Using Electric Propulsion"by Bernard M.Anz
el,presented to the 1988 International Electric Pr
opulsion Conference in West Germany）を参照された
い。
衛星が静止軌道を外れることが一般によく知られてい
る。これらの力は、太陽や月の重力の影響、地球の楕円
形状、および太陽の放射圧を含むいくつかの原因による
ものである。これらの力をなくするために、静止衛星
は、所望の軌道にステーションを維持するために時々噴
射される推進システムを備えている。これは、衛星の傾
斜角、離心率および平均運動の制御を必要とする。傾斜
角は、地球の赤道に関する衛星の北−南の位置である。
離心率は衛星軌道の非円形度の尺度である。すなわち、
地球と衛星が回転したときの地球からの衛星の距離の変
化の尺度である。最後に平均運動とは、衛星の真下の地
球上の地点に関する衛星の東−西方向における平均位置
である。さらに詳細な説明のために、文献（"Stationar
y Orbit Using Electric Propulsion"by Bernard M.Anz
el,presented to the 1988 International Electric Pr
opulsion Conference in West Germany）を参照された
い。
【０００４】ステーション維持は、１９６４年に打上げ
られた回転安定化された通信衛星で最初に達成された。
現在の衛星は、スピン安定または３軸安定衛星のいずれ
かである。スピン安定衛星は、衛星軌道の維持を助ける
ために衛星のスピンのジャイロ効果を使用する。ある用
途に対しては、衛星の寸法は、３軸安定方式に有利な影
響を与える。現在の３軸安定衛星は、南−北および東−
西方向の運動を制御するために分離したセットのスラス
タを使用している。北スラスタは、軌道傾斜角を制御す
るために要求される衛星速度の南−北変化、すなわちΔ
Ｖを発生させる。東スラスタおよび西スラスタは、軌道
平均運動および離心率を制御するために要求される結合
東−西ΔＶを発生する。これら３つの各操縦に対して、
スラスタはトルクを消去するために対で噴射される。こ
れは、スラスタの方向が衛星の質量中心を通過しないた
めである。さらに、摂動の物理的現象によって要求され
た時に、３つの別々の操縦が異なる時点で実行される。
液体推進力による５ポンドのスラスタを使用した場合、
これらの操縦の頻度は、典型的に南北操縦および東西操
縦の対の両者に対して１４日ごとである（東および西の
噴射は、ほぼ１／２軌道隔てて、或は約１２時間ごとに
発生する）。
られた回転安定化された通信衛星で最初に達成された。
現在の衛星は、スピン安定または３軸安定衛星のいずれ
かである。スピン安定衛星は、衛星軌道の維持を助ける
ために衛星のスピンのジャイロ効果を使用する。ある用
途に対しては、衛星の寸法は、３軸安定方式に有利な影
響を与える。現在の３軸安定衛星は、南−北および東−
西方向の運動を制御するために分離したセットのスラス
タを使用している。北スラスタは、軌道傾斜角を制御す
るために要求される衛星速度の南−北変化、すなわちΔ
Ｖを発生させる。東スラスタおよび西スラスタは、軌道
平均運動および離心率を制御するために要求される結合
東−西ΔＶを発生する。これら３つの各操縦に対して、
スラスタはトルクを消去するために対で噴射される。こ
れは、スラスタの方向が衛星の質量中心を通過しないた
めである。さらに、摂動の物理的現象によって要求され
た時に、３つの別々の操縦が異なる時点で実行される。
液体推進力による５ポンドのスラスタを使用した場合、
これらの操縦の頻度は、典型的に南北操縦および東西操
縦の対の両者に対して１４日ごとである（東および西の
噴射は、ほぼ１／２軌道隔てて、或は約１２時間ごとに
発生する）。
【０００５】本出願人に譲渡され、ここにおいて参照文
献にされている米国特許第５，０２０，７４６号明細書
において、３軸安定衛星のステーション維持は、衛星の
天頂面上に取付けられた２個のスラスタだけを使用して
行われる。北スラスタは、衛星の南北軸から北方向に角
度θだけその面から傾斜され、南スラスタは、その南北
軸から角度θ南方向に傾斜された状態で天頂面に取付け
られている。両スラスタはまた、衛星の東西軸に沿って
東または西に平行移動され、可変角度α1 およびα2 で
それぞれ回転させられる。この米国特許明細書には、静
止軌道に衛星を維持するために角度α1 およびα2 、並
びにスラスタの噴射位置を決定する技術が記載されてい
る。
献にされている米国特許第５，０２０，７４６号明細書
において、３軸安定衛星のステーション維持は、衛星の
天頂面上に取付けられた２個のスラスタだけを使用して
行われる。北スラスタは、衛星の南北軸から北方向に角
度θだけその面から傾斜され、南スラスタは、その南北
軸から角度θ南方向に傾斜された状態で天頂面に取付け
られている。両スラスタはまた、衛星の東西軸に沿って
東または西に平行移動され、可変角度α1 およびα2 で
それぞれ回転させられる。この米国特許明細書には、静
止軌道に衛星を維持するために角度α1 およびα2 、並
びにスラスタの噴射位置を決定する技術が記載されてい
る。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】上記の特許明細書に記
載されている２個のスラスタシステムは、いくつかの点
で制約されている。東西運動および南北運動を制御する
ために、スラスタの取付け位置は特定の衛星ステーショ
ン位置に対して特別に設計されなければならない。この
特別の設計にもかかわらず、達成されるのは離心率の部
分的な制御だけである。また、２個のスラスタの１つの
故障のために生じた離心率の増加をなくすために、バッ
クアップスラスタを備えていなければならない。
載されている２個のスラスタシステムは、いくつかの点
で制約されている。東西運動および南北運動を制御する
ために、スラスタの取付け位置は特定の衛星ステーショ
ン位置に対して特別に設計されなければならない。この
特別の設計にもかかわらず、達成されるのは離心率の部
分的な制御だけである。また、２個のスラスタの１つの
故障のために生じた離心率の増加をなくすために、バッ
クアップスラスタを備えていなければならない。
【０００７】本出願人に譲渡され、ここにおいて参照文
献にされている米国特許第５，４４３，２３１号明細書
において、４個のスラスタは、それらの方向が衛星の質
量中心を通過する状態で３軸安定衛星の天頂面に取付け
られている。北のスラスタ対および南のスラスタ対は、
北方向および南方向においてそれぞれ衛星の南北軸と例
えば３６°の角度θをなしている。スラスタは横方向に
分離され、南北軸を中心として例えば１０°の角度αだ
け回動される。４個のスラスタにより、３つの軌道ベク
トル、すなわち傾斜角、離心率および平均運動が完全に
制御される。各スラスタは、ΔＶの３つの成分すなわち
垂直、接線および半径方向（地球の方向）の成分を生成
する。これは、それらの推力ラインが衛星の質量中心を
通る方向に導かれるためである。本発明によって与えら
れる構造により、北の対の各スラスタは、軌道上昇ノー
ドの近くで噴射され、南の対の各スラスタは、軌道下降
ノードの近くで噴射される。各スラスタ噴射によって、
南北運動を制御する垂直ΔＶ成分と同時に、東西運動を
制御する接線および半径方向のΔＶ成分が生成される。
献にされている米国特許第５，４４３，２３１号明細書
において、４個のスラスタは、それらの方向が衛星の質
量中心を通過する状態で３軸安定衛星の天頂面に取付け
られている。北のスラスタ対および南のスラスタ対は、
北方向および南方向においてそれぞれ衛星の南北軸と例
えば３６°の角度θをなしている。スラスタは横方向に
分離され、南北軸を中心として例えば１０°の角度αだ
け回動される。４個のスラスタにより、３つの軌道ベク
トル、すなわち傾斜角、離心率および平均運動が完全に
制御される。各スラスタは、ΔＶの３つの成分すなわち
垂直、接線および半径方向（地球の方向）の成分を生成
する。これは、それらの推力ラインが衛星の質量中心を
通る方向に導かれるためである。本発明によって与えら
れる構造により、北の対の各スラスタは、軌道上昇ノー
ドの近くで噴射され、南の対の各スラスタは、軌道下降
ノードの近くで噴射される。各スラスタ噴射によって、
南北運動を制御する垂直ΔＶ成分と同時に、東西運動を
制御する接線および半径方向のΔＶ成分が生成される。
【０００８】スラスタが故障した場合、対角線的に配置
された対応したスラスタが停止され、上昇ノードと下降
ノードとの中間点で残った２個の第３および第４のスラ
スタの同時噴射が行なわれる。これらの噴射により、等
しいΔＶ成分が生成され、その結果加算的な半径方向成
分を除いて、垂直および接線ΔＶの消去が達成される。
第３および第４の噴射によって生じた半径方向成分は、
上昇ノードおよび下降ノードにおける噴射によって生じ
た離心率エラーおよび太陽圧の作用により生じた離心率
変化を消去する。
された対応したスラスタが停止され、上昇ノードと下降
ノードとの中間点で残った２個の第３および第４のスラ
スタの同時噴射が行なわれる。これらの噴射により、等
しいΔＶ成分が生成され、その結果加算的な半径方向成
分を除いて、垂直および接線ΔＶの消去が達成される。
第３および第４の噴射によって生じた半径方向成分は、
上昇ノードおよび下降ノードにおける噴射によって生じ
た離心率エラーおよび太陽圧の作用により生じた離心率
変化を消去する。
【０００９】４個のスラスタ方法に固有の問題は、故障
時に衛星の軌道付近の可変点において同じスラスタを使
用する付加的なスラスタ噴射が要求されることである。
このような付加的な噴射には、実行可能または不可能か
も知れない高価な認定試験を要する合計噴射時間の増加
に対してスラスタを適合させる必要がある。
時に衛星の軌道付近の可変点において同じスラスタを使
用する付加的なスラスタ噴射が要求されることである。
このような付加的な噴射には、実行可能または不可能か
も知れない高価な認定試験を要する合計噴射時間の増加
に対してスラスタを適合させる必要がある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明は、３軸安定衛星
の天頂面の北側に３個（Ａ，Ｂ，Ｃ）および南側に３個
（Ｄ，Ｅ，Ｆ）取付けられ、全てのスラスタＡ，Ｂ，
Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆが衛星の質量中心（ＣＭ）を通る方向に
向いたそれらの推力軸を有している６個のイオンスラス
タを使用し、この衛星がＸ，Ｙ，Ｚ軸としてそれぞれ定
められた東西軸、南北軸およびローカル垂直軸を有する
静止衛星ステーション維持方法および装置を提供する。
の天頂面の北側に３個（Ａ，Ｂ，Ｃ）および南側に３個
（Ｄ，Ｅ，Ｆ）取付けられ、全てのスラスタＡ，Ｂ，
Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆが衛星の質量中心（ＣＭ）を通る方向に
向いたそれらの推力軸を有している６個のイオンスラス
タを使用し、この衛星がＸ，Ｙ，Ｚ軸としてそれぞれ定
められた東西軸、南北軸およびローカル垂直軸を有する
静止衛星ステーション維持方法および装置を提供する。
【００１１】スラスタＢ，Ｅは、噴射中それらだけが垂
直および半径方向ΔＶ成分を生成するようにＹ，Ｚ平面
に位置される。スラスタＡ，Ｃ，Ｄ，Ｆは、３つの直交
したΔＶ成分の全て、すなわち垂直、半径方向および接
線成分をそれぞれ生成するように上記に参照にされた米
国特許第５，４４３，２３１号明細書に記載されている
ように位置される。
直および半径方向ΔＶ成分を生成するようにＹ，Ｚ平面
に位置される。スラスタＡ，Ｃ，Ｄ，Ｆは、３つの直交
したΔＶ成分の全て、すなわち垂直、半径方向および接
線成分をそれぞれ生成するように上記に参照にされた米
国特許第５，４４３，２３１号明細書に記載されている
ように位置される。
【００１２】全てのスラスタは、噴射時にトルクおよび
加速度を生成することが必要とされた場合に衛星のＣＭ
をはずれた方向に向けられることができるようにジンバ
ル制御される。これらのトルクは、衛星上の擾乱のため
に累積したモーメンタムを制動するために使用されるこ
とができる。スラスタＡ，Ｃ，Ｄ，Ｆは、米国特許第
５，４４３，２４１号明細書に記載されているように最
適な軌道制御を行い、かつＣＭを通る方向に向けられた
状態のままであり、一方スラスタＢ，Ｅはモーメンタム
を制動するためにジンバル制御される。これらスラスタ
噴射によって生じた加速度は、予め選択された方法で軌
道傾斜角だけに影響を与えるようにタイミングを調節さ
れる。
加速度を生成することが必要とされた場合に衛星のＣＭ
をはずれた方向に向けられることができるようにジンバ
ル制御される。これらのトルクは、衛星上の擾乱のため
に累積したモーメンタムを制動するために使用されるこ
とができる。スラスタＡ，Ｃ，Ｄ，Ｆは、米国特許第
５，４４３，２４１号明細書に記載されているように最
適な軌道制御を行い、かつＣＭを通る方向に向けられた
状態のままであり、一方スラスタＢ，Ｅはモーメンタム
を制動するためにジンバル制御される。これらスラスタ
噴射によって生じた加速度は、予め選択された方法で軌
道傾斜角だけに影響を与えるようにタイミングを調節さ
れる。
【００１３】それぞれ対向したスラスタの対ＡＦ，Ｂ
Ｅ，ＣＤは、パワー推進装置（ＰＰＵ）として接続され
ている。すなわち、そのスラスタ対はＰＰＵの故障のと
き動作からはずされる。単一のスラスタ故障は、故障し
たスラスタを含んだＰＰＵの故障として扱われるため、
その対のスラスタは両方とも使用されない。この単一の
スラスタ故障によって、システムのスラスタは６個から
４個に減少する。故障状況は、（１）Ｂ，Ｅの故障、
（２）Ａ，Ｆの故障および（３）Ｃ，Ｄの故障の３つで
ある。
Ｅ，ＣＤは、パワー推進装置（ＰＰＵ）として接続され
ている。すなわち、そのスラスタ対はＰＰＵの故障のと
き動作からはずされる。単一のスラスタ故障は、故障し
たスラスタを含んだＰＰＵの故障として扱われるため、
その対のスラスタは両方とも使用されない。この単一の
スラスタ故障によって、システムのスラスタは６個から
４個に減少する。故障状況は、（１）Ｂ，Ｅの故障、
（２）Ａ，Ｆの故障および（３）Ｃ，Ｄの故障の３つで
ある。
【００１４】（１）の場合、スラスタＢまたはＥの故障
の結果、米国特許第５，４４３，２３１号明細書に記載
された４個のスラスタ構造Ａ，Ｃ，Ｄ，Ｆになる。この
場合のシステムの動作は、対角線のスラスタの対が半年
の間に軌道ごとに交互に２度噴射される。
の結果、米国特許第５，４４３，２３１号明細書に記載
された４個のスラスタ構造Ａ，Ｃ，Ｄ，Ｆになる。この
場合のシステムの動作は、対角線のスラスタの対が半年
の間に軌道ごとに交互に２度噴射される。
【００１５】（２）の場合、ＡまたはＦスラスタの故障
のために、ＣおよびＤスラスタが１年を通じてドリフト
および離心率だけを制御することが要求される。この場
合、スラスタＢおよびＥは、傾斜角制御と同時にジンバ
ル制御を使用してモーメンタム制動を行うことができ
る。
のために、ＣおよびＤスラスタが１年を通じてドリフト
および離心率だけを制御することが要求される。この場
合、スラスタＢおよびＥは、傾斜角制御と同時にジンバ
ル制御を使用してモーメンタム制動を行うことができ
る。
【００１６】（３）の場合、ＣまたはＤスラスタの故障
により、ＡおよびＦスラスタが年間を通じてドリフトお
よび離心率だけを制御することが要求される。（２）の
場合のように、スラスタＢおよびＥが、傾斜角制御と同
時にジンバル制御を使用してモーメンタム制動を行うた
めに使用される。
により、ＡおよびＦスラスタが年間を通じてドリフトお
よび離心率だけを制御することが要求される。（２）の
場合のように、スラスタＢおよびＥが、傾斜角制御と同
時にジンバル制御を使用してモーメンタム制動を行うた
めに使用される。
【００１７】このようにして、本発明は、１スラスタ当
たりの平均噴射数を１軌道当たり１度に減少することに
よってスラスタ／スラスタ対の故障の場合における従来
技術の欠点を克服する。したがって、これは衛星スラス
タを適合させるために要求される高価な試験の数を減少
させる。
たりの平均噴射数を１軌道当たり１度に減少することに
よってスラスタ／スラスタ対の故障の場合における従来
技術の欠点を克服する。したがって、これは衛星スラス
タを適合させるために要求される高価な試験の数を減少
させる。
【００１８】
【発明の実施の形態】本発明の上記の目的およびその他
の目的、特徴および利点は、以下の本発明を実行する最
良モードの詳細な説明および添付図面から容易に明らか
になるであろう。最初に図１を参照すると、地球を中心
とした静止軌道にある３軸安定衛星10が示されている。
衛星10に対する１組のローカル座標は、ローカル垂直線
（Ｚ）軸12、東西（Ｘ）軸14および南北（Ｙ）軸16によ
って規定されている。座標の原点は、衛星10の質量中心
（ＣＭ）である。図１に示されているようにローカル垂
直線12は、天底および天頂方向を表わす地球と衛星10と
を通過する線である。天底方向とは地球に向いた方向で
あり、天頂方向とは地球とは反対の方向である。図１
は、スラスタ噴射が為される位置を示すために第１の位
置Ａおよび第２の位置Ｂにおける衛星10を表している。
図１には、スラスタの噴射アークが示されている。
の目的、特徴および利点は、以下の本発明を実行する最
良モードの詳細な説明および添付図面から容易に明らか
になるであろう。最初に図１を参照すると、地球を中心
とした静止軌道にある３軸安定衛星10が示されている。
衛星10に対する１組のローカル座標は、ローカル垂直線
（Ｚ）軸12、東西（Ｘ）軸14および南北（Ｙ）軸16によ
って規定されている。座標の原点は、衛星10の質量中心
（ＣＭ）である。図１に示されているようにローカル垂
直線12は、天底および天頂方向を表わす地球と衛星10と
を通過する線である。天底方向とは地球に向いた方向で
あり、天頂方向とは地球とは反対の方向である。図１
は、スラスタ噴射が為される位置を示すために第１の位
置Ａおよび第２の位置Ｂにおける衛星10を表している。
図１には、スラスタの噴射アークが示されている。
【００１９】図２を参照すると、６個のスラスタ20，2
2，24，26，28および30が衛星10の天頂面32に取付けら
れている。６個のスラスタは、推力ラインが衛星10の質
量中心を通過するように角度θだけ天頂面32から傾斜さ
れている。北の３個のスラスタ20，22および24は、構造
上できるだけ天頂面32の北端部の近くに取付けられるこ
とが好ましい。同様にして、南の３個のスラスタ26，28
および30は、構造上できるだけこの面32の南端部の近く
に取付けられている。この取付けによって、各対の傾斜
角度が最小にされ、したがって余弦損失(cosine loss)
が最小にされる。余弦損失とは、スラスタが生成するΔ
Ｖの各単位に対して南北方向にわずかに（傾斜角の余弦
に等しい）生じる幾何学的非効率性である。北スラスタ
20，22，24および南スラスタ26，28，30の推力ライン
は、北向きの方向および南向きの方向においてそれぞれ
南北軸16と例えば３６°の角度θをなす。
2，24，26，28および30が衛星10の天頂面32に取付けら
れている。６個のスラスタは、推力ラインが衛星10の質
量中心を通過するように角度θだけ天頂面32から傾斜さ
れている。北の３個のスラスタ20，22および24は、構造
上できるだけ天頂面32の北端部の近くに取付けられるこ
とが好ましい。同様にして、南の３個のスラスタ26，28
および30は、構造上できるだけこの面32の南端部の近く
に取付けられている。この取付けによって、各対の傾斜
角度が最小にされ、したがって余弦損失(cosine loss)
が最小にされる。余弦損失とは、スラスタが生成するΔ
Ｖの各単位に対して南北方向にわずかに（傾斜角の余弦
に等しい）生じる幾何学的非効率性である。北スラスタ
20，22，24および南スラスタ26，28，30の推力ライン
は、北向きの方向および南向きの方向においてそれぞれ
南北軸16と例えば３６°の角度θをなす。
【００２０】ここにおいてスラスタを識別する便宜上、
それらは次のように示されることができる：北西（2
0）、北中央（22）および北東（24）スラスタが“北”
のスラスタの組を形成し、南西（26）、南中央（28）お
よび南東（30）スラスタが“南”のスラスタの組を形成
する。
それらは次のように示されることができる：北西（2
0）、北中央（22）および北東（24）スラスタが“北”
のスラスタの組を形成し、南西（26）、南中央（28）お
よび南東（30）スラスタが“南”のスラスタの組を形成
する。
【００２１】天頂面からの傾斜角θに加えて、北および
南の外側スラスタ20，24，26および30はまたそれぞれ横
方向に分離され、南北軸16を中心として角度αだけ回動
される。これは図３に示されている。回動角は、軌道離
心率を実効的に制御するように十分に大きくなければな
らない。回動角は、ステーション上での活動期間中に遭
遇する最大太陽力対衛星質量比によって課せられる接線
ΔＶ要求から決定される。したがって、これにより天頂
面に沿った北および南スラスタ対の両者の水平分離が決
定される。ほぼ１０乃至１２°の回動角αが適切であ
る。
南の外側スラスタ20，24，26および30はまたそれぞれ横
方向に分離され、南北軸16を中心として角度αだけ回動
される。これは図３に示されている。回動角は、軌道離
心率を実効的に制御するように十分に大きくなければな
らない。回動角は、ステーション上での活動期間中に遭
遇する最大太陽力対衛星質量比によって課せられる接線
ΔＶ要求から決定される。したがって、これにより天頂
面に沿った北および南スラスタ対の両者の水平分離が決
定される。ほぼ１０乃至１２°の回動角αが適切であ
る。
【００２２】衛星の質量中心が時間的に僅かに変化する
ために、回動角αおよび傾斜角θは、変化させられる必
要がある可能性がある。この角度修正は、通常のジンバ
ルおよびサーボ機構（示されていない）によって行なわ
れてもよい。６個のスラスタ20，22，24，26，28および
30は、３つの軌道ベクトル、すなわち傾斜角、離心率お
よび平均運動を完全に制御し、かつモーメンタム制動を
行う。
ために、回動角αおよび傾斜角θは、変化させられる必
要がある可能性がある。この角度修正は、通常のジンバ
ルおよびサーボ機構（示されていない）によって行なわ
れてもよい。６個のスラスタ20，22，24，26，28および
30は、３つの軌道ベクトル、すなわち傾斜角、離心率お
よび平均運動を完全に制御し、かつモーメンタム制動を
行う。
【００２３】４個の外側のスラスタ20，24，26および30
は、米国特許第５，４４３，２３１号明細書ではそれぞ
れＮＡ＋，ＮＡ−，ＳＤ＋およびＳＤ−とも呼ばれてお
り、それらの推力ラインは衛星の質量中心を通る方向に
導かれるため、それらはΔＶの３つの成分、すなわち垂
直、接線および半径方向成分を生成する。半径方向成分
は地球に向かう方向である。
は、米国特許第５，４４３，２３１号明細書ではそれぞ
れＮＡ＋，ＮＡ−，ＳＤ＋およびＳＤ−とも呼ばれてお
り、それらの推力ラインは衛星の質量中心を通る方向に
導かれるため、それらはΔＶの３つの成分、すなわち垂
直、接線および半径方向成分を生成する。半径方向成分
は地球に向かう方向である。
【００２４】北中央および南中央スラスタ22，28は、
Ｙ，Ｚ平面だけに存在し、そこにおいてのみスラストを
行う。したがって、それらは垂直および半径方向のΔＶ
成分だけを生成する。
Ｙ，Ｚ平面だけに存在し、そこにおいてのみスラストを
行う。したがって、それらは垂直および半径方向のΔＶ
成分だけを生成する。
【００２５】スラスタ20，22，24，26，28および30は、
噴射時に加速度に加えてトルクを生成することが要求さ
れた場合、衛星の質量中心（ＣＭ）をはずれた方向を向
くことができるように、それらは全てジンバル制御され
る。これらのトルクは、衛星10上の擾乱のために累積し
たモーメンタムを制動するために使用されることができ
る。北および南の外側スラスタ20，24，26および30は、
米国特許第５，４４３，２３１号明細書に記載されてい
るように最適軌道上制御（ステーション維持と同義であ
ることが多い）を行なうが、ＣＭを通る方向に向けられ
た状態のままである。しかしながら、北中央および南中
央スラスタ22，28もまたモーメンタム制動トルクを生成
する方位にジンバル制御される。この新しい位置におい
て、スラスタの推力は衛星10のＣＭとは反対方向に導か
れる。スラスタ22，28のモーメンタム制動噴射によって
生成された加速度は、予め選択された方法で軌道傾斜角
だけに影響を与えるようにタイミングを調節される。
噴射時に加速度に加えてトルクを生成することが要求さ
れた場合、衛星の質量中心（ＣＭ）をはずれた方向を向
くことができるように、それらは全てジンバル制御され
る。これらのトルクは、衛星10上の擾乱のために累積し
たモーメンタムを制動するために使用されることができ
る。北および南の外側スラスタ20，24，26および30は、
米国特許第５，４４３，２３１号明細書に記載されてい
るように最適軌道上制御（ステーション維持と同義であ
ることが多い）を行なうが、ＣＭを通る方向に向けられ
た状態のままである。しかしながら、北中央および南中
央スラスタ22，28もまたモーメンタム制動トルクを生成
する方位にジンバル制御される。この新しい位置におい
て、スラスタの推力は衛星10のＣＭとは反対方向に導か
れる。スラスタ22，28のモーメンタム制動噴射によって
生成された加速度は、予め選択された方法で軌道傾斜角
だけに影響を与えるようにタイミングを調節される。
【００２６】各対向したスラスタの対、すなわち20−3
0，22−28および24−26はパワー推進装置（ＰＰＵ）と
して接続され、１個のスラスタの故障によりＰＰＵ対が
動作から除外される。したがって、単一のスラスタ故障
により、システムのスラスタは特定の方法で６個から４
個に減少される。（１）スラスタ22または28或は22，28
両方の故障、（２）スラスタ20または30或は両方の故
障、および（３）スラスタ24または26或は両方の故障と
いう３つの故障状況が存在する。
0，22−28および24−26はパワー推進装置（ＰＰＵ）と
して接続され、１個のスラスタの故障によりＰＰＵ対が
動作から除外される。したがって、単一のスラスタ故障
により、システムのスラスタは特定の方法で６個から４
個に減少される。（１）スラスタ22または28或は22，28
両方の故障、（２）スラスタ20または30或は両方の故
障、および（３）スラスタ24または26或は両方の故障と
いう３つの故障状況が存在する。
【００２７】再び図１を参照すると、公称的な（無故障
の）動作に関して、北スラスタ20，22および24は、π／
２すなわちほぼ９０°のＲＡにおいて噴射アークを有し
（ここで、ＲＡは、春分点での太陽の基準位置から衛星
位置まで赤道平面において測定された角度である赤経で
ある）、南スラスタ26，28および30は、３π／２すなわ
ちほぼ２７０°のＲＡにおいて噴射アークを有する。
の）動作に関して、北スラスタ20，22および24は、π／
２すなわちほぼ９０°のＲＡにおいて噴射アークを有し
（ここで、ＲＡは、春分点での太陽の基準位置から衛星
位置まで赤道平面において測定された角度である赤経で
ある）、南スラスタ26，28および30は、３π／２すなわ
ちほぼ２７０°のＲＡにおいて噴射アークを有する。
【００２８】図４のＡを参照すると、インターバル９０
°≦太陽ＲＡ≦２７０°の場合に、スラスタ22，28の故
障（１の場合）に対するステーション維持を行うための
４つの噴射計画が示されている。この半年の期間中、ス
ラスタ20および30だけが噴射される。以下の説明におい
て（／ｉ），（／ｄ）および（／ｅ）をそれぞれ、
°≦太陽ＲＡ≦２７０°の場合に、スラスタ22，28の故
障（１の場合）に対するステーション維持を行うための
４つの噴射計画が示されている。この半年の期間中、ス
ラスタ20および30だけが噴射される。以下の説明におい
て（／ｉ），（／ｄ）および（／ｅ）をそれぞれ、
【数１】 スラスタ20および30は、衛星10の軌道傾斜角（／ｉ）を
制御し、かつジンバル角度を使用してモーメンタム制動
（ＭＤ）を行うためにそれぞれ９０°および２７０°で
噴射される。それらはまた衛星10のドリフト速度（／
ｄ）および軌道離心率（／ｅ）を補償し、したがって東
西制御を行うために同時にまたは１８０°で順次して噴
射される。
制御し、かつジンバル角度を使用してモーメンタム制動
（ＭＤ）を行うためにそれぞれ９０°および２７０°で
噴射される。それらはまた衛星10のドリフト速度（／
ｄ）および軌道離心率（／ｅ）を補償し、したがって東
西制御を行うために同時にまたは１８０°で順次して噴
射される。
【００２９】半年の期間中、ＲＡがインターバル２７０
°≦太陽ＲＡ≦９０°にある場合には、スラスタ24およ
び26だけが噴射される。これは、図４のＢに示されてい
る。この半年の期間中、ステーション維持のためにスラ
スタ24および26が使用される。それらは、衛星10の軌道
傾斜角（／ｉ）を制御し、ジンバルを使用してモーメン
タム制動ＭＤを行うためにそれぞれ９０°および２７０
°で噴射される。それらはまた衛星10のドリフト速度
（／ｄ）および軌道離心率（／ｅ）を補償し、したがっ
て東西制御を行うためにほぼ０°で噴射される。
°≦太陽ＲＡ≦９０°にある場合には、スラスタ24およ
び26だけが噴射される。これは、図４のＢに示されてい
る。この半年の期間中、ステーション維持のためにスラ
スタ24および26が使用される。それらは、衛星10の軌道
傾斜角（／ｉ）を制御し、ジンバルを使用してモーメン
タム制動ＭＤを行うためにそれぞれ９０°および２７０
°で噴射される。それらはまた衛星10のドリフト速度
（／ｄ）および軌道離心率（／ｅ）を補償し、したがっ
て東西制御を行うためにほぼ０°で噴射される。
【００３０】６か月ごとに交互する対が上述の噴射を分
担した結果、食の期間中スラスタを噴射する必要がなく
なる。静止軌道において、これらの期間は各分点を囲ん
で１年に２度発生し、それぞれほぼ４５日間である。
担した結果、食の期間中スラスタを噴射する必要がなく
なる。静止軌道において、これらの期間は各分点を囲ん
で１年に２度発生し、それぞれほぼ４５日間である。
【００３１】（２）の場合の故障において、スラスタ2
2，24，26および28は動作状態に維持される。この場
合、スラスタ22，28は傾斜角（／ｉ）の制御と同時にジ
ンバル制御を使用してモーメンタム制動（ＭＤ）だけを
行う。スラスタ22および28は、約９０°のＲＡおよび約
２７０°のＲＡでそれぞれ噴射される。これらの噴射
は、それらのΔＶ半径方向成分が消去された結果、軌道
離心率において実効的変化が生じないように、等しい加
速度を生成するように予め選択されている。
2，24，26および28は動作状態に維持される。この場
合、スラスタ22，28は傾斜角（／ｉ）の制御と同時にジ
ンバル制御を使用してモーメンタム制動（ＭＤ）だけを
行う。スラスタ22および28は、約９０°のＲＡおよび約
２７０°のＲＡでそれぞれ噴射される。これらの噴射
は、それらのΔＶ半径方向成分が消去された結果、軌道
離心率において実効的変化が生じないように、等しい加
速度を生成するように予め選択されている。
【００３２】（２）の場合の故障中、スラスタ24および
26は東西パラメータ、すなわちドリフト速度（／ｄ）お
よび離心率（／ｅ）だけを制御するために使用され、し
たがってそれらは衛星10のＣＭを通る方向に噴射する。
同時または順次に噴射されたスラスタ24および26の加算
的なΔＶの半径方向成分によって離心率がほとんど除去
され、ドリフト速度（／ｄ）制御はそれらのΔＶの接線
成分の差だけ行なわれる。
26は東西パラメータ、すなわちドリフト速度（／ｄ）お
よび離心率（／ｅ）だけを制御するために使用され、し
たがってそれらは衛星10のＣＭを通る方向に噴射する。
同時または順次に噴射されたスラスタ24および26の加算
的なΔＶの半径方向成分によって離心率がほとんど除去
され、ドリフト速度（／ｄ）制御はそれらのΔＶの接線
成分の差だけ行なわれる。
【００３３】しかしながら、傾斜角（／ｉ）制御および
モーメンタム制動（ＭＤ）のために使用されるスラスタ
22，28の噴射では結合は生じないので、除去されるべき
軌道離心率（／ｅ）は太陽放射力のみにより生じたもの
である。その結果、スラスタ24および26の噴射から要求
される合計加速度は減少し、噴射のタイミングは太陽Ｒ
Ａから１８０°離れていなければならない。この結果、
春分点および秋分点を囲む２つの食の期間中の噴射が要
求される。この要求を避けるために、スラスタ24および
26の噴射を互いに１８０°隔てなければならない。した
がって、春分点の期間中、スラスタ24はＲＡ＝９０°で
噴射し、スラスタ26はＲＡ＝２７０°で噴射する。反対
に秋分点の期間中は、スラスタ24はＲＡ＝２７０°で噴
射し、スラスタ26はＲＡ＝９０°で噴射する。軌道離心
率（／ｅ）およびドリフト速度（／ｄ）をそれぞれ制御
するために使用される加算的および減算的ΔＶの接線成
分のためにこれは効果的である。したがって、上記よっ
て発生した傾斜角（／ｉ）結合は、軌道傾斜角（／ｉ）
を制御するためのスラスタ22および28の噴射の大きさを
等しくすることによって予測され、相殺されることがで
き、その結果、食期間中の噴射が不要になる。
モーメンタム制動（ＭＤ）のために使用されるスラスタ
22，28の噴射では結合は生じないので、除去されるべき
軌道離心率（／ｅ）は太陽放射力のみにより生じたもの
である。その結果、スラスタ24および26の噴射から要求
される合計加速度は減少し、噴射のタイミングは太陽Ｒ
Ａから１８０°離れていなければならない。この結果、
春分点および秋分点を囲む２つの食の期間中の噴射が要
求される。この要求を避けるために、スラスタ24および
26の噴射を互いに１８０°隔てなければならない。した
がって、春分点の期間中、スラスタ24はＲＡ＝９０°で
噴射し、スラスタ26はＲＡ＝２７０°で噴射する。反対
に秋分点の期間中は、スラスタ24はＲＡ＝２７０°で噴
射し、スラスタ26はＲＡ＝９０°で噴射する。軌道離心
率（／ｅ）およびドリフト速度（／ｄ）をそれぞれ制御
するために使用される加算的および減算的ΔＶの接線成
分のためにこれは効果的である。したがって、上記よっ
て発生した傾斜角（／ｉ）結合は、軌道傾斜角（／ｉ）
を制御するためのスラスタ22および28の噴射の大きさを
等しくすることによって予測され、相殺されることがで
き、その結果、食期間中の噴射が不要になる。
【００３４】（３）の場合の故障において、スラスタ2
0，22，28および30は動作状態を維持している。スラス
タ22，28は、軌道傾斜角（／ｉ）の制御と同時に、ジン
バル制御を使用してモーメンタム制動（ＭＤ）を行な
う。スラスタ22，28の噴射は、約９０°のＲＡおよび約
２７０°のＲＡでそれぞれ発生する。スラスタ噴射は、
それらのΔＶ半径方向成分が消去された結果、軌道離心
率（／ｅ）において実効的変化が生じないように、等し
い加速度を生成するように予め選択されている。スラス
タ20，30は、東西ドリフト速度（／ｄ）および軌道離心
率（／ｅ）を制御するために使用され、それらの推力が
衛星10のＣＭを通る方向に導かれる。
0，22，28および30は動作状態を維持している。スラス
タ22，28は、軌道傾斜角（／ｉ）の制御と同時に、ジン
バル制御を使用してモーメンタム制動（ＭＤ）を行な
う。スラスタ22，28の噴射は、約９０°のＲＡおよび約
２７０°のＲＡでそれぞれ発生する。スラスタ噴射は、
それらのΔＶ半径方向成分が消去された結果、軌道離心
率（／ｅ）において実効的変化が生じないように、等し
い加速度を生成するように予め選択されている。スラス
タ20，30は、東西ドリフト速度（／ｄ）および軌道離心
率（／ｅ）を制御するために使用され、それらの推力が
衛星10のＣＭを通る方向に導かれる。
【００３５】大部分の軌道離心率（／ｅ）の除去は、ス
ラスタ20およびスラスタ30の同時（または順次）噴射の
ΔＶ半径方向成分の加算的特性によって行なわれる。ド
リフト速度（／ｄ）制御は、それらのΔＶ接線成分の差
によって行なわれる。
ラスタ20およびスラスタ30の同時（または順次）噴射の
ΔＶ半径方向成分の加算的特性によって行なわれる。ド
リフト速度（／ｄ）制御は、それらのΔＶ接線成分の差
によって行なわれる。
【００３６】しかしながら、軌道傾斜角（／ｉ）制御お
よびモーメンタム制動（ＭＤ）のために使用されるスラ
スタ22，28の噴射では結合は生じないので、除去される
べき軌道離心率（／ｅ）は太陽放射力のみによって生成
されたものである。その結果、スラスタ20および30の噴
射により要求される全体の加速度は減少し、噴射タイミ
ングは太陽ＲＡからほぼ１８０°離れていなければなら
ない。これには、春分点および秋分点を囲む２つの食の
期間中にスラスタ20，30が噴射することが要求される。
この要求を避けるために、スラスタ20および30の噴射は
互いに１８０°隔てられていなければならない。したが
って、春分点の期間中、スラスタ20はＲＡ＝２７０°で
噴射し、スラスタ30はＲＡ＝９０°で噴射する。反対
に、秋分点の期間中スラスタ20はＲＡ＝９０°で噴射
し、スラスタ30はＲＡ＝２７０°で噴射する。これは、
軌道離心率（／ｅ）およびドリフト速度（／ｄ）をそれ
ぞれ制御するために使用される加算的および減算的ΔＶ
接線成分により効果的である。したがって、上記のもの
によって生成された傾斜角（／ｉ）結合は、軌道傾斜角
（／ｉ）を制御するためのスラスタ22および28の噴射の
大きさを等しくすることによって予測され、相殺される
ことができ、結果的に食期間中の噴射が不要になる。
よびモーメンタム制動（ＭＤ）のために使用されるスラ
スタ22，28の噴射では結合は生じないので、除去される
べき軌道離心率（／ｅ）は太陽放射力のみによって生成
されたものである。その結果、スラスタ20および30の噴
射により要求される全体の加速度は減少し、噴射タイミ
ングは太陽ＲＡからほぼ１８０°離れていなければなら
ない。これには、春分点および秋分点を囲む２つの食の
期間中にスラスタ20，30が噴射することが要求される。
この要求を避けるために、スラスタ20および30の噴射は
互いに１８０°隔てられていなければならない。したが
って、春分点の期間中、スラスタ20はＲＡ＝２７０°で
噴射し、スラスタ30はＲＡ＝９０°で噴射する。反対
に、秋分点の期間中スラスタ20はＲＡ＝９０°で噴射
し、スラスタ30はＲＡ＝２７０°で噴射する。これは、
軌道離心率（／ｅ）およびドリフト速度（／ｄ）をそれ
ぞれ制御するために使用される加算的および減算的ΔＶ
接線成分により効果的である。したがって、上記のもの
によって生成された傾斜角（／ｉ）結合は、軌道傾斜角
（／ｉ）を制御するためのスラスタ22および28の噴射の
大きさを等しくすることによって予測され、相殺される
ことができ、結果的に食期間中の噴射が不要になる。
【００３７】以下の表Ｉは、正常および３つの故障の場
合のステーション維持動作の概要であり、ここにおいて
軌道ベクトルを次のように定める： （／ｉ）＝軌道傾斜角 （／ｄ）＝軌道ドリフト速度 （／ｅ）＝軌道離心率 また、モーメンタム制動を“ＭＤ”と省略する。 表Ｉ ステーション維持動作 動 作 スラスタ／ＲＡ 年間の時期 公 称 ／ｉ，／ｄ，／ｅ 20,24/90°，26,30/ 270° 全季節 ＭＤ 22/ 90°，28/270° スラスタ22,28 故障 ／ｉ，ＭＤ 24/ 90°，26/ 270 ° 冬／春 ／ｄ，／ｅ 24,26/ 0° ／ｉ，ＭＤ 20/ 90°，30/270° 夏／秋 ／ｄ，／ｅ 20,30/ 180° スラスタ20,30 故障 ／ｉ，ＭＤ 22/ 90°，28/270° 食期間を除く ／ｄ，／ｅ 24,26/RA太陽＋ 180° 全季節 ／ｄ，／ｅ 24/ 90°，26/270° 春期食 24/270°，26/ 90° 秋期食 スラスタ24,26 故障 ／ｉ，ＭＤ 22/ 90°，28/270° 食期間を除く ／ｄ，／ｅ 20,30/RA太陽＋ 180° 全季節 ／ｄ，／ｅ 20/270°，30/ 90° 春期食 20/ 90°，30/270° 秋期食 ここに記載された本発明の形態は現在好ましい実施形態
であるが、その他多数のものが可能である。これは本発
明の可能性のある等価な形態またはそこから派生するも
の全てについて言及するものではない。ここで使用され
ている用語は限定的なものではなく単なる説明的なもの
に過ぎず、また種々の変更が本発明の技術的範囲を逸脱
することなく可能であることが理解される。
合のステーション維持動作の概要であり、ここにおいて
軌道ベクトルを次のように定める： （／ｉ）＝軌道傾斜角 （／ｄ）＝軌道ドリフト速度 （／ｅ）＝軌道離心率 また、モーメンタム制動を“ＭＤ”と省略する。 表Ｉ ステーション維持動作 動 作 スラスタ／ＲＡ 年間の時期 公 称 ／ｉ，／ｄ，／ｅ 20,24/90°，26,30/ 270° 全季節 ＭＤ 22/ 90°，28/270° スラスタ22,28 故障 ／ｉ，ＭＤ 24/ 90°，26/ 270 ° 冬／春 ／ｄ，／ｅ 24,26/ 0° ／ｉ，ＭＤ 20/ 90°，30/270° 夏／秋 ／ｄ，／ｅ 20,30/ 180° スラスタ20,30 故障 ／ｉ，ＭＤ 22/ 90°，28/270° 食期間を除く ／ｄ，／ｅ 24,26/RA太陽＋ 180° 全季節 ／ｄ，／ｅ 24/ 90°，26/270° 春期食 24/270°，26/ 90° 秋期食 スラスタ24,26 故障 ／ｉ，ＭＤ 22/ 90°，28/270° 食期間を除く ／ｄ，／ｅ 20,30/RA太陽＋ 180° 全季節 ／ｄ，／ｅ 20/270°，30/ 90° 春期食 20/ 90°，30/270° 秋期食 ここに記載された本発明の形態は現在好ましい実施形態
であるが、その他多数のものが可能である。これは本発
明の可能性のある等価な形態またはそこから派生するも
の全てについて言及するものではない。ここで使用され
ている用語は限定的なものではなく単なる説明的なもの
に過ぎず、また種々の変更が本発明の技術的範囲を逸脱
することなく可能であることが理解される。
【００３８】本発明の特定の実施形態が添付図面におい
て図示され、上記の詳細な説明において説明されている
が、本発明は記載された実施形態だけに限定されるもの
ではなく、それらは本発明の技術的範囲を逸脱すること
なく種々の再構成、修正および置換が可能であることが
理解されるであろう。
て図示され、上記の詳細な説明において説明されている
が、本発明は記載された実施形態だけに限定されるもの
ではなく、それらは本発明の技術的範囲を逸脱すること
なく種々の再構成、修正および置換が可能であることが
理解されるであろう。
【図１】本発明の公称的な（故障のない）衛星ステーシ
ョン維持を示すために地球を中心とした静止軌道にある
３軸安定衛星を２つの異なる位置で示した概略図。
ョン維持を示すために地球を中心とした静止軌道にある
３軸安定衛星を２つの異なる位置で示した概略図。
【図２】本発明の６個のスラスタシステムを使用した３
軸衛星の簡単化された３次元斜視図。
軸衛星の簡単化された３次元斜視図。
【図３】本発明において使用される４個のオフセットス
ラスタの配置を示した３軸衛星の簡単化された３次元斜
視図。
ラスタの配置を示した３軸衛星の簡単化された３次元斜
視図。
【図４】本発明の６個のスラスタシステムにおける中央
のスラスタ／スラスタ対の１つが故障した場合、衛星ス
テーション維持を達成するために残りの対角線のスラス
タ対のそれぞれを使用した噴射アークを示した概略図。
のスラスタ／スラスタ対の１つが故障した場合、衛星ス
テーション維持を達成するために残りの対角線のスラス
タ対のそれぞれを使用した噴射アークを示した概略図。
Claims (9)
- 【請求項１】 地球を中心とする軌道を周回し、それぞ
れ衛星の質量中心を通る地球に関する東西軸および南北
軸と、地球と衛星の質量中心を通る線であるローカル垂
直軸とを有し、地球と反対側を向いた天頂面を備えてい
る３軸安定衛星用のステーション維持システムにおい
て、 衛星の天頂面の北側および南側の側縁に沿ってそれぞれ
３個づつ並んだ２列の配置で取付けられた６個のスラス
タを具備し、各スラスタが衛星の質量中心を通る推力ラ
インを有し、６個のスラスタが天頂面の北側の側縁に沿
って配置された北西スラスタ、北中央スラスタ、および
北東スラスタと、天頂面の南側の側縁に沿って配置され
た南西スラスタ、南中央スラスタ、および南東スラスタ
とを含んでおり、北側の側縁に沿って配置された前記３
個のスラスタが前記南北軸に関して北方向に天頂面から
傾斜されており、南側の側縁に沿って配置された前記３
個のスラスタが衛星の質量中心を通過する南北軸に関し
て南方向に天頂面から傾斜されており、北東および南東
スラスタが南北軸に関して東方向に傾斜され、北西およ
び南西スラスタが南北軸に関して西方向に傾斜され、北
中央および南中央スラスタが前記南北軸と前記ローカル
垂直軸とによって規定された平面上に位置されており、 予め定められた噴射期間にしたがって、軌道上昇ノード
付近において北西および北東スラスタを噴射し、かつ軌
道下降ノードの付近において南西および南東スラスタを
噴射することにより軌道平面に関して垂直方向、軌道の
半径方向および軌道の接線方向の互いに直交する衛星の
軌道制御用のΔＶ加速度成分を生成し、軌道上昇ノード
の付近における北中央スラスタの噴射および軌道下降ノ
ード付近における南中央スラスタの噴射により前記垂直
方向および半径方向のΔＶ成分を生成してモーメンタム
制動を行なうと共に、北西、北東、南西、南東スラスタ
の少なくとも１つの故障の場合に傾斜角制御を行うこと
を特徴とする３軸安定衛星用のステーション維持システ
ム。 - 【請求項２】 前記天頂面の北側および南側の各スラス
タは、衛星の質量中心から推力ラインを移動させること
を可能にするためにそれぞれジンバル制御されることを
特徴とする請求項１記載のシステム。 - 【請求項３】 前記６個のスラスタのそれぞれが対向し
たスラスタと対の装置として相互に関係され、前記北西
および南東スラスタが第１の対のスラスタを形成し、北
東および南西スラスタが第２の対のスラスタを形成し、
かつ北中央および南中央スラスタが第３の対のスラスタ
を形成しており、前記各対のスラスタにおける一方のス
ラスタが故障したときには、前記各対のスラスタにおけ
る他方のスラスタの動作を停止するように制御されるこ
とを特徴とする請求項２記載のシステム。 - 【請求項４】 前記第３の対のスラスタの動作を停止さ
せる故障の発生により予め定められた噴射シーケンスが
開始され、この噴射シーケンスにおいて、 軌道傾斜角を制御し、かつモーメンタムを制動するため
に北東スラスタがほぼ９０°の赤経で噴射され、かつ南
西スラスタがほぼ２７０°の赤経で噴射され、１年のう
ちの最初の６か月間、前記北東および南西スラスタが軌
道ドリフト速度および離心率を補償するためにほぼ０°
の赤経で噴射され、 軌道傾斜角を制御し、かつモーメンタムを制動するため
に北西スラスタがほぼ９０°の赤経で噴射され、かつ南
東スラスタがほぼ２７０°の赤経で噴射され、１年のう
ちの残りの６か月間、前記北西および南東スラスタが軌
道ドリフト速度および離心率を補償するためにほぼ１８
０°の赤経で噴射されることを特徴とする請求項３記載
のシステム。 - 【請求項５】 前記第１の対のスラスタの動作を停止さ
せる故障の発生により予め定められた噴射シーケンスが
開始され、この噴射シーケンスにおいて、 軌道傾斜角を制御し、かつモーメンタムを制動するため
に北中央スラスタがほぼ９０°の赤経で噴射され、かつ
南中央スラスタがほぼ２７０°の赤経で噴射され、各年
の食の期間を除く１２か月の期間中、軌道ドリフト速度
および離心率を補償するために北東および南西スラスタ
が太陽の赤経からほぼ１８０°ずれた地点で噴射され、
春分点および秋分点の食の期間中は噴射を行うスラスタ
は存在しないことを特徴とする請求項３記載のシステ
ム。 - 【請求項６】 前記第１の対のスラスタの動作を停止さ
せる故障の発生により予め定められた噴射シーケンスが
開始され、この噴射シーケンスにおいて、 軌道傾斜角を制御し、かつモーメンタムを制動するため
に北中央スラスタがほぼ９０°の赤経で噴射され、かつ
南中央スラスタがほぼ２７０°の赤経で噴射され、 春分点の食の期間中、軌道ドリフト速度および離心率を
補償するために北東スラスタがほぼ９０°の赤経で噴射
され、かつ南西スラスタがほぼ２７０°の赤経で噴射さ
れ、 秋分点の食の期間中、軌道ドリフト速度および離心率を
補償するために北東スラスタがほぼ２７０°の赤経で噴
射され、かつ南西スラスタがほぼ９０°の赤経で噴射さ
れることを特徴とする請求項３記載のシステム。 - 【請求項７】 前記第２の対のスラスタの動作を停止さ
せる故障の発生により予め定められた噴射シーケンスが
開始され、この噴射シーケンスにおいて、 軌道傾斜角を制御し、かつモーメンタムを制動するため
に北中央スラスタがほぼ９０°の赤経で噴射され、かつ
南中央スラスタがほぼ２７０°の赤経で噴射され、各年
の食の期間を除く１２か月の期間中、軌道ドリフト速度
および離心率を補償するために北西および南東スラスタ
が太陽の赤経からほぼ１８０°ずれた地点で噴射され、
春分点および秋分点の食の期間中は噴射を行うスラスタ
は存在しないことを特徴とする請求項３記載のシステ
ム。 - 【請求項８】 前記第２の対のスラスタの動作を停止さ
せる故障の発生により予め定められた噴射シーケンスが
開始され、この噴射シーケンスにおいて、 軌道傾斜角を制御し、かつモーメンタムを制動するため
に北中央スラスタがほぼ９０°の赤経で噴射され、かつ
南中央スラスタがほぼ２７０°の赤経で噴射され、 春分点の食の期間中、軌道ドリフト速度および離心率を
補償するために北西スラスタがほぼ２７０°の赤経で噴
射され、かつ南東スラスタがほぼ９０°の赤経で噴射さ
れ、 秋分点の食の期間中、軌道ドリフト速度および離心率を
補償するために北西スラスタがほぼ９０°の赤経で噴射
され、かつ南東スラスタがほぼ２７０°の赤経で噴射さ
れることを特徴とする請求項３記載のシステム。 - 【請求項９】 地球を中心とする軌道を周回し、それぞ
れ衛星の質量中心を通る地球に関する東西軸および南北
軸と、地球と衛星の質量中心を通る線である 垂直軸とを
有し、地球と反対側を向いた天頂面を備えている３軸安
定衛星のステーションの維持方法において、前記衛星は、その天頂面の北側および南側の側縁に沿っ
てそれぞれ３個づつ並んだ２列の配置で取付けられてい
る６個のスラスタを具備し、６個の各スラスタがジンバ
ル制御され、かつ衛星の質量中心を通る推力ラインを有
し、天頂面の北側の側縁に沿って配置された前記３個の
スラスタが衛星の質量中心を通過する南北軸に関して北
方向に天頂面から傾斜されており、天頂面の南側の側縁
に沿って配置された前記３個のスラスタが衛星の質量中
心を通過する南北軸に関して南方向に天頂面から傾斜さ
れており、北側の３個の前記各スラスタが衛星の天頂面
の中心に対して反対側の南側の前記各スラスタと組合わ
されて第１、第２および第３のスラスタ対を形成し、 それらの各対の一方のスラスタが故障した場合にその対
の他方のスラスタの動作を停止させ、 故障スラスタのない正常の動作状態、第１の対のスラス
タの故障が発生した状態、第２の対のスラスタの故障が
発生した状態、および第３の対のスラスタの故障が発生
した状態にそれぞれ対応して第１、第２、第３および第
４の予め選択された噴射シーケンスを提供し、各噴射シ
ーケンスが他のものに関して互いに排他的であり、 衛星を予め定められた軌道に維持するために全てのスラ
スタが正常に動作している状態で第１の予め選択された
スラスタ噴射シーケンスを維持し、 第１のスラスタ対に関連したスラスタの故障時に第２の
予め選択されたスラスタ噴射シーケンスを開始し、その
対の故障しないスラスタの動作を停止して衛星を予め定
められた軌道に維持し、 第２のスラスタ対に関連したスラスタの故障時に第３の
予め選択されたスラスタ噴射シーケンスを開始し、その
対の故障しないスラスタの動作を停止して衛星を予め定
められた軌道に維持し、 第３のスラスタ対に関連したスラスタの故障時に第４の
予め選択されたスラスタ噴射シーケンスを開始し、その
対の故障しないスラスタの動作を停止して衛星を予め定
められた軌道に維持するステップを含んでいる３軸安定
衛星のステーション維持方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US678621 | 1996-07-10 | ||
| US08/678,621 US5810295A (en) | 1996-07-10 | 1996-07-10 | Method and apparatus for a satellite station keeping |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10114300A JPH10114300A (ja) | 1998-05-06 |
| JP3299143B2 true JP3299143B2 (ja) | 2002-07-08 |
Family
ID=24723570
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18503697A Expired - Lifetime JP3299143B2 (ja) | 1996-07-10 | 1997-07-10 | 衛星ステーション維持方法および装置 |
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| US (1) | US5810295A (ja) |
| EP (1) | EP0818721B1 (ja) |
| JP (1) | JP3299143B2 (ja) |
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-
1996
- 1996-07-10 US US08/678,621 patent/US5810295A/en not_active Expired - Fee Related
-
1997
- 1997-07-09 EP EP97111597A patent/EP0818721B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1997-07-09 DE DE69700728T patent/DE69700728T2/de not_active Expired - Lifetime
- 1997-07-10 JP JP18503697A patent/JP3299143B2/ja not_active Expired - Lifetime
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