JP3350954B2 - スペースデブリ観測衛星 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はスペースデブリを観測す
るために用いるスペースデブリ観測衛星に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】スペースデブリ（ＳＰＡＣＥ ＤＥＢＲ
ＩＳ）は、宇宙塵のような自然物体とか、ミッションを
終えた人工衛星、ロケット及びその破片や塗料片のよう
な人工物体とかの総称である宇宙破片のことであり、大
小様々なものが存在し、これらが地球周回軌道上の人工
衛星に衝突する度合いが増えている。

【０００３】近年、有人宇宙活動の展開に伴い、スペー
スデブリ（宇宙破片）との衝突が人命に係わる危険性を
もつこと、あるいは、人工衛星ミッション期間の長期化
及び構造の大型化に伴い衝突の確率が増しつつあること
から、スペースデブリの問題が重要視されて来ている。

【０００４】スペースデブリと人工衛星との衝突の確率
について考えると、地球周回軌道上のスペースデブリが
対象となるが、かかる軌道上のスペースデブリは相当な
数であることが報告されており、年々増加している打上
げに伴い、ますますスペースデブリの量は増加すること
が予測されており、又、今後、宇宙開発が盛んになるに
つれて人工物体によるスペースデブリが増加する傾向に
ある。そのため、スペースデブリとの衝突に対する保護
対策を講じる等の上からも、地球周回軌道上のスペース
デブリについて観測と捕獲とをすることは重要な対策の
１つである。

【０００５】従来、上記地球周回軌道上のスペースデブ
リを観測する方法としては、フェイズドアレイアンテナ
等のレーダー、ベーカーナンカメラ、光電式カメラ等の
光学施設を地上に配備し、該地上の施設から日常的にス
ペースデブリの追跡、監視を行っているのが実状であ
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記のスペ
ースデブリ観測方法では、地球周回軌道である高度５０
０kmの軌道上では直径１０cm位までのものしか識別でき
ず、これより小さい微小スペースデブリについては観測
することができない。スペースデブリのうち、直径１０
cm以下の小物の方が大きいものに比して圧倒的に数が多
い現実からみて、微小デブリの観測や捕獲ができる新し
い観測システムの開発が望まれている。

【０００７】そこで、本発明は、上記要望に応えるた
め、微小のスペースデブリを観測／捕獲し易くしたスペ
ースデブリ観測衛星を提供しようとするものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するために、折りたたんだり球形状に膨らむことがで
きるように柔軟性のある風船状物体により衛星本体を構
成し、該衛星本体の内部に、情報を記録したり、通信す
るための機器を設置し、且つ該衛星本体の表面又は内面
あるいは内部に多数のデブリ検知センサを取り付けて、
該各デブリ検知センサからの信号が上記機器へ送られる
ように各デブリ検知センサと上記機器とを電気的に接続
し、上記衛星本体内に少量の空気を入れた構成とする。

【０００９】プレートの表面に複数個のリンク状フレー
ムを所要間隔を置いて配置し、該各フレーム内に敷設し
た基材の表面にスペースデブリを接着させるための粘着
物質を塗布してなるデブリ捕獲器を、衛星本体の表面に
取り付けた構成とする。

【００１０】更に、衛星本体の内部に設置した機器を、
衛星本体の外部に取り出して該衛星本体の表面の１個所
に設置するようにした構成とする。

【００１１】

【００１２】

【作用】球形状に膨らむ衛星本体は柔軟性を有する物質
で出来ているので、地上から宇宙へ打ち上げるまでは小
さく折りたたむことができてコンパクトにでき、打上げ
時の収納スペースを小さくすることができる。内部には
少量の空気が入っているので、宇宙に放出されると、自
動的に風船状に膨らんで球形状になる。スペースデブリ
が表面に衝突すると、センサにより検知されて内部の機
器に伝えられ、スペースデブリの衝突が確実に観測でき
る。

【００１３】又、微小のデブリが衝突すると、衝突した
デブリ捕獲器の粘性物質に接着することにより捕獲器で
捕獲される。

【００１４】本体内部の機器を外へ取り出して衛星本体
の表面に設置しておくと、地球周回軌道を周回するとき
の遠心力により上記機器が常に地球から離れた位置に来
ることから、本衛星の姿勢を安定させることができる。

【００１５】

【００１６】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。

【００１７】図１乃至図３は本発明の一実施例を示すも
ので、たとえば、２〜３mm程度の厚さを有し且つ柔軟性
を有する物質により、膨らんだときに大きな球形状とな
る２つの径の異なる密閉された風船状物体１ａと１ｂを
二重構造として衛星本体１を形成し、該衛星本体１の外
側の風船状物体１ａの内面に、スペースデブリを検知す
る歪ゲージ、半導体等のデブリ検知センサ２を多数設置
する。この場合、上記各デブリ検知センサ２のセンサ部
２ａを外側の風船状物体１ａの外に突出させてもよく、
突出させなくてもよい。一方、上記内側の風船状物体１
ｂの内部中央部には、情報を記録したり、あるいは通信
したりするための記録器、通信機器等の機器３を、折り
たたみ展開自在な多数のアーム４を介して風船状物体１
ｂの内壁面に支持させて備え、該機器３と上記各デブリ
検知センサ２とを電気的に接続し、各デブリ検知センサ
２からの信号が機器３に送られるようにする。

【００１８】５はアーム４の折曲げ部である。

【００１９】膨らむと球形状に拡大するように柔軟な風
船状物体で作られた衛星本体１内には、少量の空気を入
れておくだけの圧力としておく。これにより地上にある
とき、すなわち、宇宙へ打上げる前までは、内部圧力が
小さいため、図３に概略を示す如く、全体的につぶれて
折りたたまれた状態になっており、この際、内部の機器
３を支える各アーム４は、折りたたまれているため、コ
ンパクトにすることができ、小さいスペースにも容易に
収納することが可能となる。

【００２０】したがって、打上げに際しては、全体をコ
ンパクトに折りたたんだ状態で打上げスペースにコンパ
クトに収納させることができる。

【００２１】打上げられて宇宙空間に放出されると、宇
宙空間では周囲は真空状態であるため、内部に入れてあ
る少量の空気の存在により衛星本体１は十分に拡がるこ
とができ、自動的に球形状に変形し、拡大した姿で地球
周回軌道に沿い地球を周回することになる。

【００２２】本発明のスペースデブリ観測衛星には、球
形状に膨らんだ表面もしくは内面に多数のデブリ検知セ
ンサ２のセンサ部２ａが取り付けてあるので、地球を周
回中にスペースデブリが本衛星表面の風船状物体１ａに
衝突し、衝突による衝撃により外側の風船状物体１ａ
が、たとえば、振動すると、この振動でデブリ検知セン
サ２が作動し、検知信号が内部の機器３に送られ、スペ
ースデブリが観測される。

【００２３】なお、デブリ検知センサは振動以外でも作
動することは勿論である。

【００２４】前記したように、スペースデブリは、ロケ
ットの破片の如き微小なものの方が数が多く、大きいも
のの数は少ないので、本衛星にスペースデブリが衝突す
る確率は、微小なスペースデブリの方が高くて観測し易
い反面、大きいスペースデブリの衝突の確率は少なく、
観測がし難くなる。

【００２５】上記のようにスペースデブリが本衛星に衝
突するたびに、衝突位置近くのデブリ検知センサ２によ
り検知されて機器３に情報が送られるので、たとえば、
１年間でどの位の衝突があったか、等を容易に知ること
ができる。

【００２６】なお、上記の実施例では、デブリ検知セン
サ２を外側の風船状物体１ａと内側の風船状物体１ｂと
の間で外側の風船状物体１ａの内面に設置した場合を示
したが、外側の風船状物体１ａの表面に設置することも
でき、又、内外の風船状物体１ａ，１ｂの二重壁間内に
設置することもできる。

【００２７】次に、図４及び図５は本発明の他の実施例
として、スペースデブリを捕獲することができるように
する場合の実施例を示すもので、所要大きさに切断され
た柔軟性物質よりなるプレート７の表面に、たとえば、
複数個のリング状のフレーム８を所要間隔を置いて配設
し、且つ該フレーム８内に、フィルム等の基材９を敷い
て、その表面にニトロセルローズ等の粘着物質１０を塗
布し、該粘着物質１０にスペースデブリを接着させるよ
うにしたデブリ捕獲器６を構成し、該デブリ捕獲器６
を、図１及び図２に示す本衛星を構成する衛星本体１の
外側風船状物体１ａの表面に、デブリ検知センサ２との
干渉を避けながら且つあらゆる位置に置かれるように適
宜配置し、各々プレート７を風船状物体１ａに固定させ
て取り付けるようにする。１１は取付用のねじ孔であ
る。なお、上記デブリ捕獲器６を構成するフレーム８内
部の基材９は、アルミ板、ステンレス板等の金属板であ
り、図５の如く１段の場合に限らず、所要間隔を置いて
多段に配置した構成としてもよい。

【００２８】この実施例によれば、デブリ捕獲器６をあ
らゆる位置に取り付けておくことにより、地球を周回中
に本発明のスペースデブリ観測衛星に衝突するスペース
デブリをデブリ捕獲器６に付着させて捕獲することがで
き、あらゆる方向にわたって広い面積でのデブリ観測と
デブリ捕獲が可能となる。

【００２９】図６及び図７は本発明の更に他の実施例を
示すもので、図２で内側の風船状物体１ｂの中央部に設
置させた機器３を、外側の風船状物体１ａの外側の１個
所に設置したものである。すなわち、図２の実施例で内
部に設置していた機器３を外部に取り出し、図７の如
く、外側の風船状物体１ａの表面１個所の肉厚を少し厚
くして、この部分に、ねじ１２により直接取り付けて一
体化させるようにする。

【００３０】このように機器３を、衛星本体１を構成す
る外側の風船状物体１ａの外側に取り付けると、本衛星
が地球周回軌道１３を周回するときの遠心力により機器
３が図６の如く常に地球と反対方向を向くような姿勢と
なるので、本衛星の姿勢を安定化させることができるこ
とになる。

【００３１】次に、図８は図２や図６の変形例を示すも
ので、内側の風船状物体１ｂの内面１個所に機器３を直
接取り付けたものである。

【００３２】この方式によれば、機器３が衛星本体１の
中心位置からずれているため、地球を周回するときの遠
心力により、図６の場合と同様に機器３が常に地球から
離れた位置に来るような姿勢となり、本衛星の姿勢を安
定させることができると共に、図２における如き折りた
たみ式のアーム４を不要にできる利点がある。

【００３３】図９は本衛星の軌道制御あるいは軌道離脱
を行わせるようにした応用例を示すもので、衛星本体１
を構成する外側の風船状物体１ａの外面に、内部の空気
を排出させる空気排出口１４を開閉できるように設け、
常時は空気排出口１４を閉鎖しておき、軌道を制御する
とき、あるいは軌道を離脱するとき空気排出口１４を図
示しない弁の操作で自動的に開くようにしたものであ
る。

【００３４】このように、本衛星の周回軌道を制御した
いとき、あるいは、軌道離脱を行いたいときに、空気排
出口１４を開くことにより、内部の空気が排出されるこ
とによって本衛星を矢印Ａの方向へ進行させることがで
きる。この際、本衛星内には少量の空気が入れてあるだ
けであるが、宇宙空間では周囲に空気がないので、少量
の空気の吹出しでも推進力となって本衛星を飛行させる
ことができる。

【００３５】なお、本発明は上記実施例に限定されるも
のではなく、たとえば、上記各実施例では衛星本体１
を、内側の風船状本体１ｂと外側の風船状物体１ａとの
二重構造にして、スペースデブリが衝突したときに外側
の風船状物体１ａが破れても支障がないようにした場合
を例示したが、二重構造でなくてもよいこと、その他本
発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々変更を加え得るこ
とは勿論である。

【００３６】

【発明の効果】以上述べた如く、本発明のスペースデブ
リ観測衛星によれば、次の如き優れた効果を奏し得る。 (i) 折りたたんだり球形状に膨らむことができるように
柔軟性のある風船状物体により衛星本体を構成し、該衛
星本体の内部に、情報を記録したり、通信するための機
器を設置し、且つ該衛星本体の表面又は内面あるいは内
部に多数のデブリ検知センサを取り付けて、該各デブリ
検知センサからの信号が上記機器へ送られるように各デ
ブリ検知センサと上記機器とを電気的に接続し、上記衛
星本体内に少量の空気を入れた構成としてあるので、内
部の空気は少量で済み、打上げ前までは小さく折りたた
んでコンパクトにすることができて打上げに際して打上
げスペースにコンパクトに収納することができると共
に、宇宙空間へ打上げ後は、周囲が真空のため、内部に
入っている少量の空気により自動的に膨らんで球形状に
拡大した状態で地球周回軌道に沿って周回することがで
き、周回中にスペースデブリが衛星本体の風船状物体に
衝突して、衝突による衝撃により風船状物体が振動する
等することによりデブリ検知センサが作動して検知し、
検知信号を機器に送ることができるので、衝突の確率が
高い微小のスペースデブリを確実に観測することができ
る。 (ii)プレートの表面に複数個のリンク状フレームを所要
間隔を置いて配置し、該各フレーム内に敷設した基材の
表面にスペースデブリを接着させるための粘着物質を塗
布してなるデブリ捕獲器を、衛星本体の表面に取り付け
た構成とすることにより、衝突して来る微小のスペース
デブリをデブリ捕獲器の粘性物質に接着して捕獲するこ
とができて、スペースデブリの観測と捕獲ができる。 (iii) 通信機器、記録器等の機器を衛星本体の外側の１
個所又は内面の１個所に直接取り付けて、衛星本体の中
心部からずらしておくことにより、地球周回軌道を周回
するときの遠心力により機器が常に地球と反対方向に向
くことになって、移動中の本衛星の姿勢を安定化させる
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のスペースデブリ観測衛星の一実施例の
概略を示す外観図である。

【図２】図１の概略断面図である。

【図３】本発明のスペースデブリ観測衛星を小さく折り
たたんだ状態を示す概略図である。

【図４】デブリ捕獲器の一例を示す平面図である。

【図５】図４のＶ−Ｖ矢視図である。

【図６】本発明のスペースデブリ観測衛星の別の例を示
す概略図である。

【図７】図６のＶＩＩ部の拡大断面図である。

【図８】図６の変形例を示す概略図である。

【図９】本発明の更に別の例を示す概略図である。

【符号の説明】

１ 衛星本体 １ａ 外側の風船状物体 １ｂ 内側の風船状物体 ２ デブリ検知センサ ２ａ センサ部 ３ 機器 ６ デブリ捕獲器 １３ 地球周回軌道 １４ 空気排出口

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 折りたたんだり球形状に膨らむことがで
   きるように柔軟性のある風船状物体により衛星本体を構
   成し、該衛星本体の内部に、情報を記録したり、通信す
   るための機器を設置し、且つ該衛星本体の表面又は内面
   あるいは内部に多数のデブリ検知センサを取り付けて、
   該各デブリ検知センサからの信号が上記機器へ送られる
   ように各デブリ検知センサと上記機器とを電気的に接続
   し、上記衛星本体内に少量の空気を入れた構成を有する
   ことを特徴とするスペースデブリ観測衛星。
2. 【請求項２】 プレートの表面に複数個のリンク状フレ
   ームを所要間隔を置いて配置し、該各フレーム内に敷設
   した基材の表面にスペースデブリを接着させるための粘
   着物質を塗布してなるデブリ捕獲器を、衛星本体の表面
   に取り付けた請求項１記載のスペースデブリ観測衛星。
3. 【請求項３】 衛星本体の内部に設置した機器を、衛星
   本体の外部に取り出して該衛星本体の表面の１個所に設
   置するようにした請求項１又は２記載のスペースデブリ
   観測衛星。