JP3530897B2 - 人工衛星の緊急用軌道離脱装置 - Google Patents
人工衛星の緊急用軌道離脱装置Info
- Publication number
- JP3530897B2 JP3530897B2 JP2000155296A JP2000155296A JP3530897B2 JP 3530897 B2 JP3530897 B2 JP 3530897B2 JP 2000155296 A JP2000155296 A JP 2000155296A JP 2000155296 A JP2000155296 A JP 2000155296A JP 3530897 B2 JP3530897 B2 JP 3530897B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- satellite
- orbit
- satellites
- artificial
- emergency
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
Landscapes
- Control Of Position, Course, Altitude, Or Attitude Of Moving Bodies (AREA)
Description
軌道離脱装置に関するものであり、特に、運用を終了す
るか、もしくは不具合を発生するか、したことで不要と
なった人口衛星を、その軌道から除去するための装置に
関している。
用中の軌道から取り除く場合は、運用期間を通してあら
かじめ軌道離脱する分の推薬を確保しておき、運用終了
時にこれを一時に使用して、その人工衛星を減速するこ
とで軌道から離脱させている。
人工衛星に不具合が発生し制御を失った場合には、遠隔
操作により軌道から除去することは、もはや従来の方法
では不可能であった。
れる通信用あるいは放送用衛星の数が急速に増加し、ま
た多数の衛星を近隣の軌道に配置しネットワークを形成
することで機能する衛星コンステレーションシステムも
出現してきている。特にこの衛星コンステレーションシ
ステムでは、使用済み衛星もしくは不具合の発生した衛
星が軌道上に累積することは軌道の運用上、軌道の確保
に非常に大きな制約となるばかりでなく、衛星同士の接
触などの事故につながる危険性をはらんでいる。
衛星除去方法では、衛星の除去に必要な装置が衛星の運
用期間終了まで健全である必要があり、そうでなけれ
ば、その機能の喪失した衛星を遠隔操作により除去する
ことはできない。また、運用終了まで確実に動作するよ
うに、装置の信頼性を高く設計することはコスト的な増
大を招くという問題があった。また、その衛星に残存す
る推薬量の管理は、現状では不確実性が大きく、余分に
確保する必要があることから無駄が多い運用とならざる
を得なかった。
よって目的とする機能を喪失した後も容易に軌道上から
の除去を実現する方法を提案している。
喪失した場合、最も深刻な問題は、通信機能が途絶する
ことにより衛星の状態、特に位置が分からなくなること
により発生する。また、多くの場合、姿勢を一定保つこ
とが困難になり、この場合も上記とは別の問題が発生す
る。しかしながら、例えば、衛星から断続的にであれ電
波が放出されていれば、その電波から他の衛星との相対
位置を算出することが可能であり、さらに、その衛星の
姿勢が一定に保たれていれば、一定方向に減速噴射する
ことで軌道から離脱させることが十分可能である。ある
いはその姿勢が安定に保たれており、相対位置を算出す
る手がかり(以下マーカーという)と外部から捕捉され
るための持ち手(以下ハンドルという)が搭載されてい
れば、他のロボット衛星で捕捉し、軌道離脱を実現する
ことが可能である。
電器、簡易な通信機、姿勢制御機、ハンドル及びマーカ
ーもしくは減速装置を備えた緊急用軌道離脱装置(以
下、レスキューパッケージと呼ぶ)を搭載することによ
り、外部からの操作を容易にして、衛星の機能喪失後も
有効な軌道離脱を行うための装置を提案している。レス
キューパッケージは、本体衛星の機能喪失後、過度のエ
ネルギー損失を防ぐため、速やかに電源を本体衛星と遮
断し、自分の位置と自分の状態を地上局あるいは近隣の
衛星に対して通知するため電波を送出するが、エネルギ
ー消費を節約するため、間欠的に電波を送出するにとど
める。また、近隣の衛星もしくは地上局からの指令によ
り必要な操作を行なって姿勢を一定に保ち、軌道上の速
度を減速する減速装置を動作させて自らの力で軌道離脱
する機能を有するか、もしくは近隣の衛星に捕捉しても
らい、その近隣の衛星の機能を用いて軌道離脱を図るも
のである。
載の発明は、人工衛星に搭載される装置であって、各部
へ電源を供給する手段と、他局との情報を交換する手段
と、衛星軌道上で自身の姿勢を制御する手段と、該装置
を搭載した人工衛星が目的とする機能を喪失した後に該
装置を搭載した人工衛星との間の電源授受を、予め決め
られた手続きにより、あるいは他局からの指令により遮
断する手段と、上記の他局との情報を交換する手段によ
り該人工衛星装置の状態を地上または近隣の衛星に通知
する手段と、地上局または他の衛星からの指令で自身の
姿勢を一定に保つ手段と、を有することを特徴としてい
る。
項1に記載の緊急用軌道離脱装置を備える第1の人工衛
星をその衛星軌道から除去し、第2の人工衛星をその衛
星軌道に載せる際に用いるため、第2の人工衛星ととも
に地上から打ち上げられ、第1の人工衛星と第2の人工
衛星とが、予め決められた距離に接近した後に予め決め
られた手続きにより、あるいは他局からの指令により第
2の人工衛星から離脱する捕捉用人工衛星と、予め決め
られた手続きにより、あるいは他局からの指令により連
接する構成を備えることを特徴としている。
項1又は請求項2に記載の人工衛星の緊急用軌道離脱装
置が、更に、地上から見た相対速度を減速する手段を備
えることを特徴としている。
項2又は請求項3に記載の人工衛星の緊急用軌道離脱装
置が、更に、捕捉用人工衛星からのエネルギー線を予め
決められられた形状で反射する手段、または、該捕捉用
人工衛星からの信号により誘起された信号を放射する手
段とを備えることを特徴としている。
面に基づいて詳細に説明する。図1に本発明を用いた人
工衛星の緊急用軌道離脱装置の構成を示す。
るための通信系と、レスキューパッケージを制御するた
めの制御系と、図1のスラスターを用いて人工衛星の姿
勢を制御するための姿勢制御系と、各ブロックにエネル
ギーを供給するための電源系と、本体との電源回路を遮
断するための遮断装置と、他の人工衛星による捕捉に使
用されるハンドルと、他の人工衛星から認識しやすくす
るためのマーカーと、を含む構成となっている。レスキ
ューパッケージは、本体衛星の機能喪失後、過度のエネ
ルギー損失を防ぐため、速やかに電源を本体衛星と遮断
し、自分の位置と自分の状態を地上局あるいは近隣の衛
星に対して通知するため電波を送出するが、エネルギー
消費を節約するため、間欠的に電波を送出するにとどめ
る。また、他の人工衛星による捕捉を容易にするため
に、スラスターを用いて人工衛星の姿勢を制御するもの
である。
を用いた人工衛星の緊急用軌道離脱装置との運用に関す
る概念図を示す。図2(1)および図2(3)では、人
工衛星組立を示す。図2(4)の様に、新しく運用を開
始する人工衛星と共に打ち上げ、図2(5)の様に運用
を停止する人工衛星の近くに至った場合、捕捉用の人工
衛星を切り離し、図2(6)及び(7)に示す様に、レ
スキューパッケージから提供される信号を用いて、運用
を停止する人工衛星と連接し、ここで、衛星の速度を減
速して、より低い軌道に移す、事を示している。運用を
停止する人工衛星を減速するための推薬は、レスキュー
パッケージに搭載することも可能であるが、推薬の管理
の上からは、上記の捕捉用の人工衛星に搭載する方が望
ましい。
コンとロールを失った衛星の姿勢を回復する姿勢制御機
が構成できること、(2)2つの衛星をそれぞれが発す
る電波をもとに、互いに視認できる距離まで誘導できる
こと、(3)画像を頼りに宇宙空間で物体が捕捉できる
こと、を示すことでシステム全体の成立性を明らかにす
る。(1)と(2)については、解析により、(3)に
ついては実験結果をもとに明らかにする。
姿勢を回復する姿勢制御機が構成できることを解析によ
り示す。
1000kg、一辺約1.41mの箱型衛星でその回転
軸周りの慣性モーメント(I)を400kg・m2とす
る。この衛星が回転数=1rpm程度で回転していると
きに、姿勢制御に必要な角運動量は、力学で良く知られ
ている計算式に従って、次の様に約42N・m・secと
求めることができる。 400kg・m2×(2π/60sec)=41.89kg・m2/sec
N、噴出レート0.0014kg/secの能力を持つコ
ールドガスジェットのスラスタを衛星の端点に配置し、
タンクから各スラスタへガスを供給する。このとき、4
基のスラスタからの噴射で衛星の回転を停止するために
必要なコールドガスの総量は、以下の様に、134gと
導かれる。 42N・m・sec÷((0.44N×2)×(1.0m÷2))×0.0014k
g/sec=0.134kg
3Pa)の圧力下で、1.25g/リットルであるので、
タンクに必要な容積は、0.390リットルとなり、マ
ージンを考えても半径4.6cmの球形タンクを用意す
れば充分である。
もとに、互いに視認できる距離まで誘導できることを示
す。
ナを500mの間隔を置いて配置する。対象とする2衛
星の高度を1200kmとし使用する電波の周波数を4
00MHzとする。アンテナは地上衛星上とも無指向性
アンテナとし、衛星からの送信電力を1mWとすると、マ
ージンを含めて搬送波電力対雑音密度比(C/N)は、
10db程度が期待できる。
される電波干渉計の位相分解能(dp)は、電波の波長
をλとすると、良く知られている計算式に従って、
0.026mとなる。また、衛星の方向に関する分解能
は、
度分解能を変えずに2衛星間の距離に換算すると87m
となり、レスキューパッケージの電波を利用することに
より、2衛星をマージンを含め100m程度の距離に誘
導できることを示している。これは、衛星が相互に視認
するのに十分な距離であると言える。
捉できることを、実験結果をもとに示す。
a, Y. Nagai, H. Morikawa:Teleoperation System for
Antenna Assembling Using Space Robots, SPIE'sInter
national Symposium on Intelligent Systems and Adva
nced Manufacturing,Telemanipulator and Telepresenc
e Technologies V, 14-23 (1999).)に記載されて入る
ように、本発明の発明者は、1997年に打ち上げられ
た技術試験衛星VII型に図5に示す実験機器を搭載し、
画像処理による自動把持に関する実験を行った。図5
は、機械的に把持するための機器を示す。この実験機器
には図6に示すマーカーが装着されており、このマーカ
ーをロボットアームの手首に装着されたカメラで撮像
し、得られた画像の白色部分の重心位置を算出する事
で、手先位置ずれを計算し、自動的に把持を実施するこ
とに成功した。図7に実際にロボットアームの手首に装
着されたカメラで撮像した画像を示す。3回の実験で自
動的に把持を行ったときの、手先位置の誤差を表1に示
す。平均で1.3mm以内、最悪値でも2.26mmの
誤差で手先位置が決定でき、把持を行うことに成功して
いる。
用いたマーカー及びハンドルを装着しておけば、宇宙空
間で画像処理により自動的に把持を実現することが可能
であることが示された。
空間で衛星の機能を喪失した場合においても、レスキュ
ーパッケージを搭載しておけば、効果的に軌道上から取
り除くことが可能である。これにより、人工衛星の軌道
離脱に関する信頼度が著しく上昇し、人工衛星システム
全体の信頼度が向上されるとともに、人工衛星単体での
信頼度要求を緩和することで人工衛星の開発コストを低
減することが可能になる。また軌道を宇宙デブリの少な
い良好な環境に保つことができるので、今後の宇宙開発
全体にとって有益である。
とする機能を失って不用になった衛星の位置を地上局か
ら容易に認識できるようになった。
人工衛星と連接させることで、不要な衛星をその衛星軌
道から低コストで除去できるようになった。
軌道を低下させて、地上に落下するまで期間を短くする
ことができるようになった。
とする機能を失って不用になった衛星を捕捉用人工衛星
により捕獲することが容易になった。
である。
装置との運用に関する概念図を示す図である。
の概略を示す図である。
するための実験装置の概略を示す図である。
状を表す図である。
面上のマーカー画像を示す写真である。
Claims (4)
- 【請求項1】 人工衛星に搭載される装置であって、各
部へ電源を供給する手段と、他局との情報を交換する手
段と、衛星軌道上で自身の姿勢を制御する手段と、該装
置を搭載した人工衛星が目的とする機能を喪失した後に
該装置を搭載した人工衛星との間の電源授受を、予め決
められた手続きにより、あるいは他局からの指令により
遮断する手段と、上記の他局との情報を交換する手段に
より該人工衛星装置の状態を地上または近隣の衛星に通
知する手段と、地上局または他の衛星からの指令で自身
の姿勢を一定に保つ手段と、を有することを特徴とする
人工衛星の緊急用軌道離脱装置。 - 【請求項2】 緊急用軌道離脱装置を備える第1の人工
衛星をその衛星軌道から除去し、第2の人工衛星をその
衛星軌道に載せる際に用いるため、第2の人工衛星とと
もに地上から打ち上げられ、第1の人工衛星と第2の人
工衛星とが、予め決められた距離に接近した後に予め決
められた手続きにより、あるいは他局からの指令により
第2の人工衛星から離脱する捕捉用人工衛星と、予め決
められた手続きにより、あるいは他局からの指令により
連接する構成を備えることを特徴とする請求項1に記載
の人工衛星の緊急用軌道離脱装置。 - 【請求項3】 地上から見た相対速度を減速する手段を
備えることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の
人工衛星の緊急用軌道離脱装置。 - 【請求項4】 捕捉用人工衛星からのエネルギー線を予
め決められられた形状で反射する手段、または、該捕捉
用人工衛星からの信号により誘起された信号を放射する
手段とを備えることを特徴とする請求項2又は請求項3
に記載の人工衛星の緊急用軌道離脱装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2000155296A JP3530897B2 (ja) | 2000-05-25 | 2000-05-25 | 人工衛星の緊急用軌道離脱装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2000155296A JP3530897B2 (ja) | 2000-05-25 | 2000-05-25 | 人工衛星の緊急用軌道離脱装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2001335000A JP2001335000A (ja) | 2001-12-04 |
JP3530897B2 true JP3530897B2 (ja) | 2004-05-24 |
Family
ID=18660264
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2000155296A Expired - Lifetime JP3530897B2 (ja) | 2000-05-25 | 2000-05-25 | 人工衛星の緊急用軌道離脱装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3530897B2 (ja) |
Families Citing this family (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP3015369B1 (en) * | 2014-10-30 | 2019-04-17 | Airbus Defence and Space Limited | Space debris interception |
EP3831724A4 (en) * | 2018-07-27 | 2021-07-28 | IHI Aerospace Co., Ltd. | DEVICE AND PROCEDURE FOR EMERGENCY RETURN FROM THE CIRCUIT |
WO2020157807A1 (ja) * | 2019-01-28 | 2020-08-06 | 三菱電機株式会社 | 衛星コンステレーション形成システム、衛星コンステレーション形成方法、デブリ除去方式、衛星コンステレーション構築方式、および地上設備 |
WO2020240825A1 (ja) * | 2019-05-31 | 2020-12-03 | 三菱電機株式会社 | 衛星コンステレーション形成システム、衛星コンステレーション形成方法、衛星コンステレーション、デオービット方法、デブリ回収方法、および地上装置 |
JP7068763B2 (ja) * | 2019-05-31 | 2022-05-17 | 三菱電機株式会社 | 衛星コンステレーション形成システム、衛星コンステレーション形成方法、衛星コンステレーション、および地上装置 |
-
2000
- 2000-05-25 JP JP2000155296A patent/JP3530897B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2001335000A (ja) | 2001-12-04 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP3655330B1 (en) | Spacecraft servicing devices and related assemblies, systems, and methods | |
US11492148B2 (en) | Spacecraft servicing pods configured to perform servicing operations on target spacecraft and related devices, assemblies, systems, and methods | |
US20060151671A1 (en) | Actuator arm for use in a spacecraft | |
JP3530897B2 (ja) | 人工衛星の緊急用軌道離脱装置 | |
US20110192936A1 (en) | Towing Apparatus for a Spacecraft when in Orbit and a Towing Spacecraft | |
US9517848B2 (en) | Direct broadcast alert apparatus and method | |
CN108438254B (zh) | 空间飞行器系统及部署方法 | |
Fujiwara et al. | Optical inter-orbit communications engineering test satellite (OICETS) | |
CN106850051A (zh) | 一种基于微小卫星的空间碎片清理系统及方法 | |
JP4494819B2 (ja) | 宇宙通信転送衛星 | |
JPWO2020150242A5 (ja) | ||
CN217854232U (zh) | 一种自平衡增稳式系留无人机系统及其消防灭火系统 | |
JP2005094181A (ja) | 遠隔監視無線中継システムおよび中継無線装置 | |
RU2666014C1 (ru) | Способ поддержания состава орбитальной группировки автоматических космических аппаратов | |
JP2006007879A (ja) | 宇宙漂流物体の回収方法及び回収装置 | |
CN218949493U (zh) | 一种基于北斗短报文的无人机防坠追踪装置 | |
RU45128U1 (ru) | Космический аппарат | |
JP2001253400A (ja) | 宇宙機器への作業提供方法 | |
JP4505647B2 (ja) | 地上状況観測方法および地上状況観測システム | |
Oda et al. | Demonstration mission of a satellite servicing system | |
CN116101497A (zh) | 一种基于北斗短报文的无人机防坠追踪装置及追踪方法 | |
JP2023001802A (ja) | デブリ除去事業装置、地上設備、および、メガコンステレーション事業装置 | |
CN117424629A (zh) | 一种无人机超视距数据链设备融合监控方法及电子设备 | |
CN116513500A (zh) | 可展开的卫星防护盾及卫星 | |
Rajangam et al. | INSAT-2 Telemetry, Tracking and Command system |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20040127 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Ref document number: 3530897 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
S533 | Written request for registration of change of name |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
S533 | Written request for registration of change of name |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
EXPY | Cancellation because of completion of term |