JP3696205B2 - 簡単に衛星を追尾できる非静止衛星コンステレーションの実施システム及び実施方法 - Google Patents
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Description
rp = a ・(1- e) (2)
離心率が大きいほど、楕円は円から遠ざかる。
必要なしに、上空のほぼ円形のクローズドパスにおいて1個の能動衛星と見えるものを追う。このことは、本発明衛星を、静止衛星に代わる一層魅力的な衛星とする。さらに、本発明は、種々の用途に使用できる世界的な通信の容量を増し、現行の静止衛星リングに干渉することなく、静止衛星よりも高い平均仰角を有し且つ伝送遅延の少ない通信衛星のグローバルシステムを提供し、また静止衛星システムに比べて全建設コスト及び打ち上げコストを下げることができる。
Claims (39)
- 遠地点と近地点を有する地球の周りの軌道上にある第1の複数衛星と、遠地点と近地点を有する地球の周りの軌道上にある第2の複数衛星とを有する衛星のコンステレーションであって、
前記第1の複数衛星の各々は、その衛星の軌道の遠地点に近い所定部分にある間だけ能動状態にあるように構成されており、前記第1の複数衛星の軌道は第1近地点引数を有し且つ第1共通グラウンドトラックを形成するように構成されており、前記第1共通グラウンドトラックは毎日反復し且つ多数の第1能動弧を有しており、前記第1能動弧の各々は衛星が能動状態にある各衛星軌道の前記所定部分に対応しており、前記第1の複数衛星の軌道はさらに前記第1能動弧の各々が同一子午線の上の点で始まり且つ終わるように構成されており、
前記第2の複数衛星の各々は、その衛星の軌道の遠地点に近い所定部分にある間だけ能動状態にあるように構成されており、前記第2の複数衛星の軌道は前記第1近地点引数の補角である第2近地点引数を有し且つ第2共通グラウンドトラックを形成するように構成されており、前記第2共通グラウンドトラックは毎日反復し且つ多数の第2能動弧を有しており、前記第2能動弧の各々は衛星が能動状態にある各衛星軌道の前記所定部分に対応しており、前記第2の複数衛星の軌道はさらに前記第2能動弧の各々が前記第1能動弧の1つの終点と一致する点で始まり且つ前記同一第1能動弧の始点と一致する点で終わるように構成されている衛星のコンステレーション。 - 前記第1の複数衛星と前記第2の複数衛星との軌道は、さらに、少なくとも1個の衛星が(i)第1能動弧の各々と(ii)第2能動弧の各々との少なくとも1つに常にあるように構成されている、請求項1に記載のコンステレーション。
- 前記第1の複数衛星は第1の数の衛星を有しており、前記第2の複数衛星は前記第1の数の衛星と等しい第2の数の衛星を有しており、前記第1の複数衛星と前記第2の複数衛星との軌道は、さらに、第1の複数衛星の1個が前記第1能動弧の1個の始点にある時は常に、同時に第2の複数衛星の1個が前記第2能動弧の1つの前記始点と一致する終点かその近くにあるように構成されている、請求項2に記載のコンステレーション。
- 前記第1の複数衛星と前記第2の複数衛星との軌道は、さらに、前記第1グラウンドトラックと前記第2グラウンドトラックとが交差する点において衛星が衝突しないように構成されている、請求項3に記載のコンステレーション。
- 前記第1グラウンドトラックと前記第2グラウンドトラックとの各々における衛星が平均近点角において等間隔に配置されている、請求項3に記載のコンステレーション。
- 前記第1の複数衛星と前記第2の複数衛星は、さらに、第1能動弧と第2能動弧のいずれか1つにある衛星の各々が、地球から見た時、同一能動弧にある互いの衛星から少なくとも所定の角度だけ常に離れているように構成されている、請求項3に記載のコンステレーション。
- 前記各複数衛星の各衛星軌道が、臨界傾斜角で傾斜している、請求項1に記載のコンステレーション。
- 前記各複数衛星の各衛星が、その軌道全体にわたって静止衛星軌道に必要な高度よりも低い軌道高度を有している、請求項1に記載のコンステレーション。
- 前記第1及び第2の複数衛星の軌道は全て2、3及び4のうちのいずれか1つの平均運動を有する、請求項1に記載のコンステレーション。
- 衛星が能動状態にある各衛星軌道の前記所定部分は、平均近点角において軌道の遠地点に関して対称に配置されている、請求項1に記載のコンステレーション。
- 前記各複数衛星の軌道は、さらに、衛星が能動状態にある軌道の前記部分が地球の赤道面の軌道を周る静止衛星から少なくとも所定角度だけ離れているように構成されている、請求項1に記載のコンステレーション。
- 前記複数衛星の各衛星は電力システムを有しており、前記電力システムは、衛星が能動状態にある時には第1の量の電力を生じ且つ衛星が非能動状態にある時には前記第1の量よりも大きい第2の量の電力を生じ、衛星が非能動状態にある時に生じた余剰電力を保存し、保存された余剰電力と生じた第1の量の電力とを用いて衛星を稼動させるように構成されている、請求項1に記載のコンステレーション。
- さらに地球の周りの軌道上にある第3の複数衛星と地球の周りの軌道上にある第4の複数衛星とを含み、
前記第3の複数衛星の各々は、前記第1の複数衛星の各々の衛星軌道の前記所定部分と同じである衛星軌道の部分においてのみ能動状態にあるように構成されており、前記第3の複数衛星の軌道は第3能動弧を有する第3共通グラウンドトラックを形成するように構成されており、前記第3共通グラウンドトラックは前記第1共通グラウンドトラックと同じ形を有し且つ経度において前期第1グラウンドトラックから所定量だけ変位しており、
前記第4の複数衛星の各々は、前記第2の複数衛星の各々の衛星軌道の前記所定部分と同じである衛星軌道の部分においてのみ能動状態にあるように構成されており、前記第4の複数衛星の軌道は第4能動弧を有する第4共通グラウンドトラックを形成するように構成されており、前記第4共通グラウンドトラックは前記第2共通グラウンドトラックと同じ形を有し且つ経度において前期第2グラウンドトラックから所定量だけ変位しており、
前記所定量の経度における変位は、常に、(i)前記第3能動弧のいずれかにある衛星の各々が、地球から見た時、前記第2能動弧のいずれかにある衛星の各々から少なくとも所定の角度だけ離れており、また(ii)前記第4能動弧のいずれかにある衛星の各々が、地球から見た時、前記第1能動弧のいずれかにある衛星の各々から少なくとも所定の角度だけ離れているような変位である請求項1に記載のコンステレーション。 - 遠地点と近地点を有する地球の周りの軌道上にある第1の複数衛星と、遠地点と近地点を有する地球の周りの軌道上にある第2の複数衛星と、複数地球局とを有する衛星通信システムであって、
前記第1の複数衛星の各々は、その衛星軌道の遠地点に近い所定部分においてのみ通信を行なうように構成された通信装置を搭載しており、前記第1の複数衛星の軌道は、第1近地点引数を有しており且つ第1共通グラウンドトラックを形成するように構成されており、前記第1共通グラウンドトラックは毎日反復し且つ多数の第1能動弧を有しており、前記第1能動弧の各々は衛星に搭載された通信装置が通信を行なうように構成された各衛星軌道の前記所定部分に対応しており、前記第1の複数衛星の軌道はさらに前記第1能動弧の各々が同一子午線の上の点で始まり且つ終わるように構成されており、
前記第2の複数衛星の各々は、その衛星軌道の遠地点に近い所定部分においてのみ通信を行なうように構成された通信装置を搭載しており、前記第2の複数衛星の軌道は、前記第1近地点引数の補角である第2近地点引数を有しており且つ第2共通グラウンドトラックを形成するように構成されており、前記第2共通グラウンドトラックは毎日反復し且つ多数の第2能動弧を有しており、前記第2能動弧の各々は衛星に搭載された通信装置が通信を行なうように構成された各衛星軌道の前記所定部分に対応しており、前記第2の複数衛星の軌道はさらに前記第2能動弧の各々が前記第1能動弧の1つの終点と一致する点で始まり且つ前記同一第1能動弧の始点と一致する点で終わるように構成されており、
前記複数地球局の各々は、前記第1及び第2の複数衛星の各々に搭載された通信装置と通信を行なう通信装置を有しており且つ地球上のある位置に配置されており、各地球局はその位置から、前記第1能動弧の1つにある衛星とこの第1能動弧と一致する始点及び終点を有する第2能動弧の1つにある衛星とを追尾できる衛星通信システム。 - 前記第1及び第2の複数衛星の軌道は、さらに、(i)前記第1の能動弧の各々と(ii)前記第2の能動弧の各々との少なくとも1つに少なくとも1個の衛星が常にあるように構成されている、請求項14に記載の衛星通信システム。
- 前記第1の複数衛星は第1の数の衛星を有しており、前記第2の複数衛星は前記第1の数の衛星と等しい第2の数の衛星を有しており、前記第1の複数衛星と前記第2の複数衛星との軌道は、さらに、第1の複数衛星の1個が前記第1能動弧の1個の始点にある時は常に、同時に第2の複数衛星の1個が前記第2能動弧の1つの前記始点と一致する終点かその近くにあるように構成されている、請求項15に記載の衛星通信システム。
- 前記第1の複数衛星と前記第2の複数衛星との軌道は、さらに、前記第1グラウンドトラックと前記第2グラウンドトラックとが交差する点において衛星が衝突しないように構成されている、請求項16に記載の衛星通信システム。
- 前記第1グラウンドトラックと前記第2グラウンドトラックとの各々における衛星が平均近点角において等間隔に配置されている、請求項16に記載の衛星通信システム。
- 前記第1の複数衛星と前記第2の複数衛星は、第1能動弧と第2能動弧のいずれか1つにある衛星の各々が、地球局のいずれか1つから見た時、同一能動弧にある互いの衛星から少なくとも所定の角度だけ常に離れているように構成されている、請求項16に記載の衛星通信システム。
- 前記各複数衛星の各衛星軌道が、臨界傾斜角で傾斜している、請求項14に記載の衛星通信システム。
- 前記各複数衛星の各衛星が、その軌道全体にわたって静止衛星軌道に必要な高度よりも低い軌道高度を有している、請求項14に記載の衛星通信システム。
- 前記第1及び第2の複数衛星の軌道は全て2、3及び4のうちのいずれか1つの平均運動を有する、請求項14に記載の衛星通信システム。
- 衛星に搭載した通信装置が通信を行なう各衛星軌道の前記所定部分は、平均近点角において軌道の遠地点に関して対称に配置されている、請求項14に記載の衛星通信システム。
- 前記各複数衛星の軌道は、さらに、衛星が能動状態にある軌道の前記部分が、地球の赤道面の軌道を周る静止衛星から少なくとも所定角度だけ離れているように構成されている、請求項14に記載の衛星通信システム。
- 前記複数衛星の各衛星は電力システムを有しており、前記電力システムは、衛星に搭載された前記通信装置が通信を行なう状態の時には第1の量の電力を生じ且つ衛星に搭載された前記通信装置が通信を行なわない状態の時には前記第1の量よりも大きい第2の量の電力を生じ、前記通信装置が通信を行なわない状態の時に生じた余剰電力を保存し、保存された余剰電力と生じた第1の量の電力とを用いて前記通信装置に通信を行なわせるように構成されている、請求項14に記載の衛星通信システム。
- 前記第1及び第2の複数衛星の各々に搭載された前記通信装置は、さらに、複数地球局の各々に他の地球局の1つまたはそれ以上と通信させるように構成されている、請求項14に記載の衛星通信システム。
- 前記第1及び第2の複数衛星の各々に搭載された前記通信装置は、さらに、静止衛星に割り当てられた周波数で通信を行なうように構成されている、請求項14に記載の衛星通信システム。
- 第1と第2との複数通信衛星を、地球の周りの遠地点と近地点とを有する軌道を周回させることと、
前記第1及び第2の複数通信衛星の各々にその軌道の遠地点に近い所定部分にある間だけ通信を行なうようにさせることとを含む、衛星通信の方法であって、
前記第1の複数衛星の軌道は、第1近地点引数を有しており且つ地球上に第1共通グラウンドトラックを形成しており、前記第1共通グラウンドトラックは毎日反復し且つ多数の第1能動弧を有しており、各第1能動弧は衛星に搭載された通信装置が通信を行なえる各衛星軌道の前記所定部分に対応しており、
前記第2の複数衛星の軌道は、前記第1近地点引数の補角である第2近地点引数を有しており且つ地球上に第2共通グラウンドトラックを形成しており、前記第2共通グラウンドトラックは毎日反復し且つ多数の第2能動弧を有しており、各第2能動弧は衛星に搭載された通信装置が通信を行なえる各衛星軌道の前記所定部分に対応しており、
前記第1の複数衛星の軌道は、前記第1能動弧の各々が同一子午線の上の点で始まり且つ終わるように構成されており、
前記第2の複数衛星の軌道は、前記第2能動弧の各々が前記第1能動弧の1つの終点と一致する点で始まり且つ前記同一第1能動弧の始点と一致する点で終わるように構成されている衛星通信の方法。 - 前記第1の複数衛星と前記第2の複数衛星との軌道は、さらに、少なくとも1個の衛星が(i)第1能動弧の各々と(ii)第2能動弧の各々との少なくとも1つに常にあるように構成されている、請求項28に記載の衛星通信の方法。
- 前記第1の複数衛星は第1の数の衛星を有しており、前記第2の複数衛星は前記第1の数の衛星と等しい第2の数の衛星を有しており、
前記第1の複数衛星と前記第2の複数衛星との軌道は、さらに、第1の複数衛星の1個が前記第1能動弧の1個の始点にある時は常に、同時に第2の複数衛星の1個が前記第2能動弧の1つの前記始点と一致する終点かその近くにあるように構成されている、請求項29に記載の衛星通信の方法。 - 前記第1の複数衛星と前記第2の複数衛星との軌道は、さらに、前記第1グラウンドトラックと前記第2グラウンドトラックとが交差する点において衛星が衝突しないように構成されている、請求項30に記載の衛星通信の方法。
- 前記第1グラウンドトラックと前記第2グラウンドトラックとの各々における衛星が平均近点角において等間隔に配置されている、請求項30に記載の衛星通信の方法。
- 前記第1の複数衛星と前記第2の複数衛星の軌道は、さらに、第1能動弧と第2能動弧のいずれか1つにある衛星の各々が、地球から見た時、同一能動弧にある互いの衛星から少なくとも所定の角度だけ常に離れているように構成されている、請求項30に記載の衛星通信の方法。
- 前記各複数衛星の各衛星軌道が、臨界傾斜角で傾斜している、請求項28に記載の衛星通信の方法。
- 前記各複数衛星の各衛星が、その軌道全体にわたって静止衛星軌道に必要な高度よりも低い軌道高度を有している、請求項28に記載の衛星通信の方法。
- 前記第1及び第2の複数衛星の軌道は全て2、3及び4のうちのいずれか1つの平均運動を有する、請求項28に記載の衛星通信の方法。
- 衛星に搭載された通信装置が通信できる状態にある各衛星軌道の前記所定部分は、平均近点角において軌道の遠地点に関して対称に配置されている、請求項28に記載の衛星通信の方法。
- さらに、前記第1及び第2の複数衛星と静止衛星に割り当てられた周波数で通信を行なうことを含む、請求項28に記載の衛星通信の方法。
- 前記第1及び第2の複数衛星の各々は電力システムを有しており、前記電力システムは、衛星に搭載された前記通信装置が通信を行なえる時には第1の量の電力を生じ且つ衛星に搭載された前記通信装置が通信を行なえない時には前記第1の量よりも大きい第2の量の電力を生じるように構成されており、
さらに、前記通信装置が通信を行なえない時に生じた余剰電力を保存することと、
保存された余剰電力と生じた第1の量の電力とを用いて前記通信装置に通信を行なわせることとを含む、請求項28に記載の衛星通信の方法。
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