JP3789812B2 - 宇宙航行光学機器及びその汚染物質除去方法 - Google Patents
宇宙航行光学機器及びその汚染物質除去方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP3789812B2 JP3789812B2 JP2001383300A JP2001383300A JP3789812B2 JP 3789812 B2 JP3789812 B2 JP 3789812B2 JP 2001383300 A JP2001383300 A JP 2001383300A JP 2001383300 A JP2001383300 A JP 2001383300A JP 3789812 B2 JP3789812 B2 JP 3789812B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- space
- optical
- door
- housing
- observation
- 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 - Fee Related
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
- G02B27/0006—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00 with means to keep optical surfaces clean, e.g. by preventing or removing dirt, stains, contamination, condensation
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B23/00—Telescopes, e.g. binoculars; Periscopes; Instruments for viewing the inside of hollow bodies; Viewfinders; Optical aiming or sighting devices
- G02B23/02—Telescopes, e.g. binoculars; Periscopes; Instruments for viewing the inside of hollow bodies; Viewfinders; Optical aiming or sighting devices involving prisms or mirrors
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Astronomy & Astrophysics (AREA)
- Telescopes (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は人工衛星に搭載する宇宙望遠鏡などの宇宙航行光学機器に係り、特に光学機器を構成する筐体に汚染物質を宇宙空間に排出する機構を設けた宇宙航行光学機器及びその汚染物質除去方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図６は従来の宇宙航行光学機器である宇宙望遠鏡の概略的な構成を示す断面図であり、（ａ）は観測運用前を示し、（ｂ）は軌道上での観測運用時を示している。当該宇宙望遠鏡は、所定の軌道上を周回する人工衛星などに設けられる。図において、１００ａ〜１００ｃは宇宙望遠鏡を構成する光学部品であって、図示の例では観測対象物Ａからの観測光Ｂを入射する反射光学系を構成する。１０１は光学部品１００ａ〜１００ｃを収納する鏡筒で、熱、汚染物質（例えば、鏡筒１０１内に設けたＣＦＲＰ構造物（ｃａｒｂｏｎ ｆｉｂｅｒ ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ ｐｌａｓｔｉｃｓ）及び有機材料などから、真空環境下において発生する揮発性物質や水分などがある）、及び、放射線などの過酷な宇宙環境から内部の光学部品１００ａ〜１００ｃを保護する。１０２は観測対象物Ａからの観測光Ｂを光学部品１００ａ〜１００ｃに導くための観測用の開口部（入射瞳）に設けたトップドアであって、ヒンジ部１０３によって鏡筒１０１に支持される。このトップドア１０２は、ヒンジ部１０３を中心に回転して開閉自在に動作する。また、１０４は鏡筒１０１を被覆する断熱材であって、ＭＬＩ（Ｍｕｌｔｉ Ｌａｙｅｒ Ｉｎｓｕｌａｔｉｏｎ）と呼ばれる宇宙用断熱材である。
【０００３】
次に動作について説明する。
当該宇宙望遠鏡を搭載した衛星を打ち上げて所定の軌道上を周回するようになると、先ず、図６（ａ）に示すように、宇宙望遠鏡の光学部品１００ａ〜１００ｃからなる光学系の光軸を観測対象物Ａからの観測光Ｂの光軸に指向させる。このあと、図６（ｂ）に示すように、トップドア１０２を開放して光学部品１００ａ〜１００ｃに観測光Ｂを受光させることで、観測運用が開始される。
【０００４】
ここで、例えば可視光領域の波長を観測光Ｂとして取り込む宇宙望遠鏡においては、太陽光吸収率（以下、「α値」と呼ぶ）によって、反射光学系の光学部品鏡面の吸収熱量が決定される。この吸収熱量の大小によって反射鏡などの光学的性質も影響を受けるため、宇宙望遠鏡が軌道上運用時において要求性能を満足するか否かは、上記α値の劣化量（α値が大きくなること）を如何に抑えることができるかにかかっている。
【０００５】
上述した光学部品鏡面におけるα値の劣化は、主に上記汚染物質の付着によって引き起こされる。また、汚染物質が付着した鏡面に紫外線が照射されると、汚染物質に含まれる有機物質が分解して黒色化し、光学望遠鏡として致命的な不具合が生じる可能性もある。
【０００６】
そこで、光学部品鏡面における汚染物質管理については、先ず、衛星打ち上げ前に、地上において製造、組立、試験、打ち上げの各工程ごとに汚染物質を管理する定量的な評価が必要である。また、軌道上での観測運用時においても汚染物質管理に関して定量的に評価する必要がある。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
従来の宇宙航行光学機器は以上のように構成されているので、一度宇宙空間に配置されてしまうと光学部品鏡面における汚染物質を除去することができないことから、汚染物質による不具合に対処することができないという課題があった。
【０００８】
上記課題を具体的に説明すると、上述したような衛星打ち上げ前に、汚染物質を管理する定量的な評価を行うことは、実際には非常に困難である。例えば、大気圧下では発生しなくても超高真空下の宇宙空間におかれると、気化してくる汚染物質については評価することができない。また、そもそも大気圧下では光学部品鏡面に水などの様々な吸着分子が存在し、宇宙空間における表面状態とは大きく異なっている。
【０００９】
一方、衛星の打ち上げ直後から軌道上での観測運用に至るまでの期間における光学部品鏡面への汚染物質付着量の予測も困難である。つまり、衛星の打ち上げ直後から軌道上での観測運用に至るまでに鏡筒１０１内に発生する汚染物質分子や光学部品鏡面の汚染物質付着量を定量する手段がない。
【００１０】
このような状況において、図６（ａ）、（ｂ）に示すような従来の宇宙望遠鏡の運用方法を採用すれば、光学部品鏡面に汚染物質が付着した状態でトップドア１０２を展開することになる。このため、上述したような不具合が発生して宇宙望遠鏡の運用初期段階において要求性能を満足できなくなるばかりでなく、α値の劣化の程度次第では観測不能となる危険性も十分にある。
【００１１】
この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、上述したように、軌道上での観測運用直前までの光学部品鏡面への汚染物質付着量の定量評価が不可能である（汚染物質管理が不可能である）という現実を踏まえ、光学部品を収納する筐体に、宇宙空間へ汚染物質を排出する機構を設けることで、観測運用直前（光学部品鏡面への受光直前）に、光学部品鏡面に付着した汚染物質を除去することができる宇宙航行光学機器を得ることを目的とする。
【００１２】
また、この発明は上記宇宙航行光学機器から汚染物質を効率的に除去することができる汚染物質除去方法を得ることを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る宇宙航行光学機器は、光学部品を収納する筐体と、該筐体の外周部のうち、宇宙航行中に宇宙空間と輻射熱結合する割合が最も大きく、外部からの熱入力が最も小さい部位に設けられ、筐体内部を宇宙空間に開放する汚染物質除去用ドア部とを備えるものである。
【００１４】
この発明に係る宇宙航行光学機器は、筐体内を高温部とし宇宙空間を低温部とする熱勾配を形成させる熱勾配形成手段を備えるものである。
【００１５】
この発明に係る宇宙航行光学機器は、光学部品を加熱する加熱手段を備えるものである。
【００１６】
この発明に係る宇宙航行光学機器は、汚染物質除去用ドア部が宇宙空間に熱を放出する放熱手段を備えるものである。
【００１７】
この発明に係る汚染物質除去方法は、光学部品を収納する筐体と、該筐体の外周部のうち、宇宙航行中に宇宙空間と輻射熱結合する割合が最も大きく、外部からの熱入力が最も小さい部位に設けられ、筐体内部を宇宙空間に開放する汚染物質除去用ドア部とを備えた宇宙航行光学機器に対して、その筐体内を高温部とし宇宙空間を低温部とする熱勾配を形成すると共に、汚染物質除去用ドア部によって筐体内部を宇宙空間に開放して汚染物質を排出するものである。
【００１８】
この発明に係る汚染物質除去方法は、光学部品を加熱して筐体内で該光学部品を高温部とし筐体内壁を低温部とする熱勾配を形成するものである。
【００１９】
この発明に係る汚染物質除去方法は、汚染物質除去用ドア部を放熱させることで筐体内壁における最低温部とするものである。
【００２０】
この発明に係る汚染物質除去方法は、光学部品を加熱しながら筐体内部を宇宙空間に開放するものである。
【００２１】
この発明に係る汚染物質除去方法は、宇宙航行光学機器は、汚染物質除去用ドア部とは別に、観測対象物からの観測光を筐体内部の光学部品に導く観測系側ドア部を有し、観測系側ドア部及び／又は汚染物質除去用ドア部によって筐体内部を宇宙空間に開放するものである。
【００２２】
この発明に係る汚染物質除去方法は、観測系側ドア部を開放した際に観測光が入射しない姿勢に光学機器を制御して、光学部品を加熱しながら観測系側ドア部及び／又は汚染物質除去用ドア部によって筐体内部を宇宙空間に開放して汚染物質を排出するものである。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の一形態を説明する。
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１による宇宙航行光学機器の概略的な構成を示す断面図であり、（ａ）は軌道上での観測運用前の状態、（ｂ）は（ａ）の状態における汚染物質の挙動を概略的に示し、（ｃ）は軌道上での観測運用時を示している。また、この図では、宇宙航行光学機器として宇宙望遠鏡を例に挙げている。図において、１ａ〜１ｃは当該宇宙望遠鏡の光学系を構成する光学部品であって、図示の例では観測対象物Ａからの観測光Ｂを入射する反射光学系を構成する。２は光学部品１ａ〜１ｃを収納する鏡筒（筐体）で、熱、汚染物質７、及び、放射線などの過酷な宇宙環境から内部の光学部品１ａ〜１ｃを保護する。３は観測対象物Ａからの観測光Ｂを光学部品１ａ〜１ｃに導くために観測用の開口部（入射瞳）に設けられたトップドア（観測系側ドア部）であって、ヒンジ部４ａによって鏡筒２に支持されて外部環境から鏡筒２内部を保護する。このトップドア３は、ヒンジ部４ａを中心に回転して開閉自在に動作する。
【００２４】
また、５はトップドア４とは別に鏡筒２に設けられたサイドドア（汚染物質除去用ドア部）であって、鏡筒２の外表面のうち、軌道上、宇宙空間（およそ３Ｋ程度）と輻射熱結合している割合が最も大きく、外部からの熱入力が最も小さい部分に開口部を設け、これを覆うようにして設けられる。このサイドドア５は、ヒンジ部４ｂにより鏡筒２に支持されており、該ヒンジ部４ｂを中心に回転して開閉自在に動作する機構となっている。６は鏡筒２を被覆する断熱材（熱勾配形成手段）であって、ＭＬＩ（Ｍｕｌｔｉ Ｌａｙｅｒ Ｉｎｓｕｌａｔｉｏｎ）と呼ばれる宇宙用断熱材などで実現される。７は鏡筒２内に発生した汚染物質で、例えば、鏡筒２内に設けたＣＦＲＰ構造物（ｃａｒｂｏｎ ｆｉｂｅｒ ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ ｐｌａｓｔｉｃｓ）及び有機材料などから真空環境下において発生する揮発性物質や水分などがある。
【００２５】
次に動作について説明する。
軌道上での観測運用前では、図１（ａ）に示すように、宇宙望遠鏡の光学部品１ａ〜１ｃからなる光学系の光軸を観測対象物Ａからの観測光Ｂの光軸に指向させている。また、トップドア３も閉じた状態となっており、観測光Ｂは光学部品鏡面に受光されない。このとき、鏡筒２の内壁や光学部品鏡面などには、汚染物質が付着していると共に、鏡筒２内の気相にも汚染物質分子が浮遊している。これらの気相に浮遊する汚染物質分子が鏡筒２の内壁や光学部品鏡面などに衝突することで、さらに汚染物質の付着が進む。
【００２６】
そこで、この実施の形態１では、トップドア３を開いて観測光Ｂを光学部品鏡面に受光する前に、図１（ｂ）に示すように、サイドドア５のみを開放する。この動作によって、光学部品１ａ〜１ｃを含む鏡筒２の内部が、サイドドア５の開口部を介してある視野角で極低温の宇宙空間（３Ｋ程度）と空間的・熱的に結合することになる。鏡筒２の外周は断熱材６によって極低温の宇宙空間から熱的に切り離されており、内部は極低温より高温の状態にある。このため、サイドドア５のみを開放することで、鏡筒２内部と宇宙空間との間にサイドドア５の開口部を介して温度差（熱勾配）が生じる。
【００２７】
ここで、汚染物質（例えば、水分子や有機材料からの揮発性物質など）７は、真空環境下において高温部から低温部へ半球状に移動（浮遊）することが知られている。このような汚染物質７の挙動を考慮すれば、図１（ｂ）に示す状態を実現することにより、宇宙望遠鏡内部、特に光学部品鏡面に付着した汚染物質７を宇宙空間に排出することができる（図１（ｂ）中の破線の矢印の部分を参照）。
【００２８】
この図１（ｂ）に示す状態を、宇宙望遠鏡に対して十分な時間維持したあと、図１（ｃ）に示すように、トップドア３を開放することによって、観測光Ｂを光学部品１ａ〜１ｃに受光し観測運用が開始される。
【００２９】
以上のように、この実施の形態１によれば、光学部品１ａ〜１ｃを収納する鏡筒２と、該鏡筒２の外周部のうち、宇宙航行中に宇宙空間と輻射熱結合する割合が最も大きく外部からの熱入力が最も小さい部位に設けられ、内部を宇宙空間に開放するサイドドア５とを備えたので、鏡筒２内壁や光学部品鏡面に付着した汚染物質を宇宙空間に排出することができる。
【００３０】
実施の形態２．
図２はこの発明の実施の形態２による宇宙航行光学機器の概略的な構成を示す断面図であり、（ａ）は軌道上での観測運用前の状態、（ｂ）は軌道上での観測運用時を示し、（ｃ）は軌道上での観測運用前の他の状態を示している。また、この図では、宇宙航行光学機器として宇宙望遠鏡を例に挙げている。図において、８，９は光学部品１ａ〜１ｃの近傍に設置されたデコンタミヒータ（加熱手段）であって、光学部品１ａ〜１ｃをそれぞれ加熱する。このデコンタミヒータ８，９は、例えば光学部品１ａ〜１ｃを構成する反射鏡の裏面に平面上に発熱素子を取り付けた構成などが考えられる。また、この発熱素子の電源を太陽電池で供給するようにしてもよい。なお、図１と同一構成要素には同一符号を付して重複する説明を省略する。
【００３１】
次に動作について説明する。
先ず、観測運用前においては、図２（ａ）に示すように、宇宙望遠鏡の姿勢を観測対象物Ａに指向させる。また、トップドア３、及びサイドドア５は閉じた状態で、デコンタミヒータ８，９をそれぞれ発熱させ、各光学部品１ａ〜１ｃを充分な時間加熱する（以下、軌道上ベーキングと呼ぶ）。このように、デコンタミヒータ８，９で加熱することによって、光学部品１ａ〜１ｃの温度を鏡筒２内部の他の構成品（鏡筒２も含む）より上昇させて温度差（熱勾配）を形成させる。これにより、光学部品１ａ〜１ｃに付着した汚染物質７は、光学部品１ａ〜１ｃの表面から脱離する（図２（ａ）中の破線の矢印参照）。
【００３２】
十分な時間、軌道上ベーキングが実施されると、光学部品１ａ〜１ｃから脱離した汚染物質７は、鏡筒２内壁部に付着することになる。続いて、図２（ｂ）に示すように、トップドア３及びサイドドア５を同時に開放することで、鏡筒２内部から２つの開口部を介して汚染物質７が宇宙空間へ排出される（図２（ｂ）中の破線の矢印参照）。この場合、上記実施の形態１と比較して、トップドア３及びサイドドア５が開放されることから宇宙空間とのコンダクタンスが大きく汚染物質７の排出効率がよい。
【００３３】
また、図２（ｃ）に示すように、観測運用前において、サイドドア５は開放した状態でデコンタミヒータ８，９をそれぞれ発熱させ、各光学部品１ａ〜１ｃを十分な時間加熱する軌道上ベーキングを行っても良い。この場合も上記と同様に、デコンタミヒータ８，９で加熱することにより、汚染物質７を光学部品１ａ〜１ｃから脱離させ、且つ、サイドドア５を開放することにより生じた開口部から汚染物質７が宇宙空間に排出される。ここで、サイドドア５を開放した後もデコンタミヒータ８，９による加熱を継続する。この軌道上ベーキングを十分な時間実施した後、トップドア３を開放して宇宙望遠鏡の観測を開始する。このように、軌道上ベーキング時に既にサイドドア５を開放しておくことで、鏡筒２内部の汚染物質を宇宙空間へ効率よく排出することができる。
【００３４】
以上のように、この実施の形態２によれば、光学部品１ａ〜１ｃを加熱するデコンタミヒータ８，９を設けたので、光学部品１ａ〜１ｃを高温部とする熱勾配をより急峻にすることができ、光学部品鏡面に付着した汚染物質を効率よく宇宙空間に排出することができる。
【００３５】
実施の形態３．
図３はこの発明の実施の形態３による宇宙航行光学機器の概略的な構成を示す断面図であり、（ａ）は軌道上での観測運用前の状態を示し、（ｂ）は観測運用時を示している。また、この図では、宇宙航行光学機器として宇宙望遠鏡を例に挙げている。図において、１０，１１はトップドア３及びサイドドア５の外表面（宇宙空間に暴露された面）にそれぞれ設けたα／ε値が小さい熱制御材（又は表面処理）（放熱手段）であって、トップドア３及びサイドドア５自身を放熱面として低温板化する。これにより、トップドア３及びサイドドア５自身を、それぞれ汚染物質７のトラップ用板として機能させることが可能となる。ここで、αは太陽光吸収率、εは赤外線放射率である。また、α／ε値が小さい熱制御材（又は表面処理）１０，１１は、例えばα／ε値が小さい粘着物質を用いた粘着テープであるシルバーテフロン（登録商標）、ＯＳＲ（Ｏｐｔｉｃａｌ Ｓｏｌａｒ Ｒｅｆｌｅｃｔｏｒ）、ホワイトペイントなどを施すことによって実現される。なお、図１と同一構成要素には同一符号を付して重複する説明を省略する。
【００３６】
次に動作について説明する。
先ず、観測運用前において、図３（ａ）に示すように、宇宙望遠鏡の姿勢を観測対象物Ａに指向させ、α／ε値が小さい熱制御材１０，１１を施したトップドア３及びサイドドア５を閉じた状態にする。このとき、トップドア３及びサイドドア５の温度は、α／ε値が小さい熱制御材１０，１１によって鏡筒２又は鏡筒２内部の各構成品の温度と比較して数十度下がることになる。つまり、光学部品１ａ〜１ｃの温度より両ドア３，５の方が数十度低くなる。このため、光学部品鏡面に付着していた汚染物質７は、両ドア３，５の方へ移動（浮遊）して吸着する。このように、トップドア３及びサイドドア５の外表面にα／ε値が小さい熱制御材を実装することで、汚染物質７を吸着させる機能を持たせることが可能となる。
【００３７】
上述のようにして、光学部品鏡面などに付着した汚染物質をトップドア３及びサイドドア５に吸着させたあと、図３（ｂ）に示すように、これらを同時に開放する。これによって汚染物質７が排出されると共に、宇宙望遠鏡の観測運用を開始することができる。
【００３８】
以上のように、この実施の形態３によれば、トップドア３及びサイドドア５を低温板化する熱制御材１０，１１を設けることにより、トップドア３及びサイドドア５を汚染物質７のトラップとして機能させることが可能となる。これにより、光学部品鏡面に付着した汚染物質７を効率よく排除することができる。
【００３９】
実施の形態４．
図４はこの発明の実施の形態４による宇宙航行光学機器の概略的な構成を示す断面図であり、（ａ）は軌道上での観測運用前の状態、（ｂ）は軌道上での観測運用時を示し、（ｃ）は軌道上での観測運用前の他の状態を示している。また、この図では、宇宙航行光学機器として宇宙望遠鏡を例に挙げている。図４に示す宇宙航行光学機器は、図３の構成にデコンタミヒータ８，９を追加したものに相当する。
【００４０】
次に動作について説明する。
先ず、観測運用前においては、図４（ａ）に示すように、宇宙望遠鏡の姿勢を観測対象物Ａに指向させ、α／ε値が小さい熱制御材１０，１１を施したトップドア３及びサイドドア５を閉じた状態にする。ここで、デコンタミヒータ８，９を発熱させて光学部品１ａ〜１ｃを加熱（軌道上ベーキング）し、光学部品１ａ〜１ｃに付着した汚染物質７をその表面から脱離させる。このとき、光学部品１ａ〜１ｃの表面から脱離した汚染物質７は、熱制御材１０，１１によって低温板化されたドア３，５に直ちにトラップされる。このように、光学部品１ａ〜１ｃの温度を上昇させることで光学部品鏡面からの汚染物質７の排除量を多くさせると共に、熱制御材１０，１１によって光学部品１ａ〜１ｃと両ドア３，５との温度差（熱勾配）を大きくすることで、上記実施の形態３と比較して汚染物質７の両ドア３，５に対する吸着効率を向上させることができる。
【００４１】
上述のような軌道上ベーキングを十分な時間実施したあと、トップドア３及びサイドドア５を開放して、図４（ｂ）に示すように、光学部品鏡面に付着した汚染物質７を宇宙空間に排出し、宇宙望遠鏡の観測運用を開始する。
【００４２】
また、観測運用前において、宇宙望遠鏡の姿勢を観測対象物Ａに指向させ、トップドア３及びサイドドア５を閉じた状態で、デコンタミヒータ８，９をそれぞれ発熱させ、各光学部品１ａ〜１ｃを充分な時間加熱する軌道上ベーキングを行っても良い。この場合も上記と同様に、デコンタミヒータ８，９で加熱することにより、汚染物質７を光学部品１ａ〜１ｃから脱離させると共に、低温板化しているトップドア３及びサイドドア５に汚染物質７を吸着させる。この軌道上ベーキングを十分な時間実施した後、図４（ｃ）に示すように、サイドドア５のみ開放し、サイドドア５に吸着した汚染物質７及び鏡筒２内部の汚染物質７を宇宙空間に排出する。このサイドドア５の開放後もデコンタミヒータ８，９による軌道上ベーキングを十分な時間実施した後、トップドア３を開放して宇宙望遠鏡の観測を開始する。このように、軌道上ベーキング時に既にサイドドア５を開放しておくことで、鏡筒２内部の汚染物質を宇宙空間へ効率よく排出することができる。
【００４３】
以上のように、この実施の形態４によれば、光学部品１ａ〜１ｃを他の構成部品より高温化するデコンタミヒータ８，９と、トップドア３及びサイドドア５を低温板化する熱制御材１０，１１とを設けることにより、光学部品鏡面から脱離した汚染物質７を効率よくトップドア３及びサイドドア５にトラップさせることができる。これにより、光学部品鏡面に付着した汚染物質７を効率よく排除することができる。
【００４４】
実施の形態５．
図５はこの発明の実施の形態５による宇宙航行光学機器の概略的な構成を示す断面図であり、（ａ）は軌道上での観測運用前の状態を示し、（ｂ）は観測運用時を示している。また、この図では、宇宙航行光学機器として宇宙望遠鏡を例に挙げている。図において、図５に示す宇宙航行光学機器は、全て図２に記載されたものと同一である。上記実施の形態２との相違点は、ドア３，５の運用方法にある。
【００４５】
次に動作について説明する。
図５（ａ）に示すように、観測運用前において、トップドア３を開放した後であっても、光学部品１ａ〜１ｃにて観測光Ｂが受光しないように宇宙望遠鏡の指向軸（姿勢）を制御する。このとき、光学部品１ａ〜１ｃでは、観測光Ｂを受光しないため熱吸収がない。これにより、鏡筒２内部の温度は観測運用時と比較して下がることになる。この姿勢で、デコンタミヒータ８，９を発熱させることで光学部品１ａ〜１ｃを加熱（軌道上ベーキング）し、トップドア３及びサイドドア５を開放する。つまり、姿勢制御によって鏡筒２内部の温度を観測運用時と比較して下げることで、光学部品１ａ〜１ｃを高温部とする熱勾配がより急峻になる。これにより、光学部品１ａ〜１ｃに付着した汚染物質７は、より確実に排除される。
【００４６】
上記軌道上ベーキングを十分な時間実施したあと、図５（ｂ）に示すように、宇宙望遠鏡の指向軸（姿勢）を観測光の光軸に合わせて観測運用を開始する。
【００４７】
以上のように、この実施の形態５によれば、トップドア３を開放した際に観測光Ｂが入射しない姿勢に光学機器を制御して、光学部品１ａ〜１ｃを加熱しながらトップドア３及び／又はサイドドア５によって鏡筒２内部を宇宙空間に開放して汚染物質７を排出するので、光学部品１ａ〜１ｃを高温部とする熱勾配をより急峻にすることができ、光学部品鏡面に付着した汚染物質を効率よく宇宙空間に排出することができる。
【００４８】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、光学部品を収納する筐体に、宇宙空間へ汚染物質を効率よく排出する機構を設けたので、宇宙航行中に光学部品の汚染物質を除去することができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の実施の形態１による宇宙航行光学機器の概略的な構成を示す断面図である。
【図２】 この発明の実施の形態２による宇宙航行光学機器の概略的な構成を示す断面図である。
【図３】 この発明の実施の形態３による宇宙航行光学機器の概略的な構成を示す断面図である。
【図４】 この発明の実施の形態４による宇宙航行光学機器の概略的な構成を示す断面図である。
【図５】 この発明の実施の形態５による宇宙航行光学機器の概略的な構成を示す断面図である。
【図６】 従来の宇宙航行光学機器である宇宙望遠鏡の概略的な構成を示す断面図である。
【符号の説明】
１ａ〜１ｃ 光学部品、２ 鏡筒（筐体）、３ トップドア（観測系側ドア部）、４ａ，４ｂ ヒンジ部、５ サイドドア（汚染物質除去用ドア部）、６ 断熱材（熱勾配形成手段）、７ 汚染物質、８，９ デコンタミヒータ（加熱手段）、１０，１１ 熱制御材（又は表面処理）（放熱手段）。
【発明の属する技術分野】
この発明は人工衛星に搭載する宇宙望遠鏡などの宇宙航行光学機器に係り、特に光学機器を構成する筐体に汚染物質を宇宙空間に排出する機構を設けた宇宙航行光学機器及びその汚染物質除去方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図６は従来の宇宙航行光学機器である宇宙望遠鏡の概略的な構成を示す断面図であり、（ａ）は観測運用前を示し、（ｂ）は軌道上での観測運用時を示している。当該宇宙望遠鏡は、所定の軌道上を周回する人工衛星などに設けられる。図において、１００ａ〜１００ｃは宇宙望遠鏡を構成する光学部品であって、図示の例では観測対象物Ａからの観測光Ｂを入射する反射光学系を構成する。１０１は光学部品１００ａ〜１００ｃを収納する鏡筒で、熱、汚染物質（例えば、鏡筒１０１内に設けたＣＦＲＰ構造物（ｃａｒｂｏｎ ｆｉｂｅｒ ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ ｐｌａｓｔｉｃｓ）及び有機材料などから、真空環境下において発生する揮発性物質や水分などがある）、及び、放射線などの過酷な宇宙環境から内部の光学部品１００ａ〜１００ｃを保護する。１０２は観測対象物Ａからの観測光Ｂを光学部品１００ａ〜１００ｃに導くための観測用の開口部（入射瞳）に設けたトップドアであって、ヒンジ部１０３によって鏡筒１０１に支持される。このトップドア１０２は、ヒンジ部１０３を中心に回転して開閉自在に動作する。また、１０４は鏡筒１０１を被覆する断熱材であって、ＭＬＩ（Ｍｕｌｔｉ Ｌａｙｅｒ Ｉｎｓｕｌａｔｉｏｎ）と呼ばれる宇宙用断熱材である。
【０００３】
次に動作について説明する。
当該宇宙望遠鏡を搭載した衛星を打ち上げて所定の軌道上を周回するようになると、先ず、図６（ａ）に示すように、宇宙望遠鏡の光学部品１００ａ〜１００ｃからなる光学系の光軸を観測対象物Ａからの観測光Ｂの光軸に指向させる。このあと、図６（ｂ）に示すように、トップドア１０２を開放して光学部品１００ａ〜１００ｃに観測光Ｂを受光させることで、観測運用が開始される。
【０００４】
ここで、例えば可視光領域の波長を観測光Ｂとして取り込む宇宙望遠鏡においては、太陽光吸収率（以下、「α値」と呼ぶ）によって、反射光学系の光学部品鏡面の吸収熱量が決定される。この吸収熱量の大小によって反射鏡などの光学的性質も影響を受けるため、宇宙望遠鏡が軌道上運用時において要求性能を満足するか否かは、上記α値の劣化量（α値が大きくなること）を如何に抑えることができるかにかかっている。
【０００５】
上述した光学部品鏡面におけるα値の劣化は、主に上記汚染物質の付着によって引き起こされる。また、汚染物質が付着した鏡面に紫外線が照射されると、汚染物質に含まれる有機物質が分解して黒色化し、光学望遠鏡として致命的な不具合が生じる可能性もある。
【０００６】
そこで、光学部品鏡面における汚染物質管理については、先ず、衛星打ち上げ前に、地上において製造、組立、試験、打ち上げの各工程ごとに汚染物質を管理する定量的な評価が必要である。また、軌道上での観測運用時においても汚染物質管理に関して定量的に評価する必要がある。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
従来の宇宙航行光学機器は以上のように構成されているので、一度宇宙空間に配置されてしまうと光学部品鏡面における汚染物質を除去することができないことから、汚染物質による不具合に対処することができないという課題があった。
【０００８】
上記課題を具体的に説明すると、上述したような衛星打ち上げ前に、汚染物質を管理する定量的な評価を行うことは、実際には非常に困難である。例えば、大気圧下では発生しなくても超高真空下の宇宙空間におかれると、気化してくる汚染物質については評価することができない。また、そもそも大気圧下では光学部品鏡面に水などの様々な吸着分子が存在し、宇宙空間における表面状態とは大きく異なっている。
【０００９】
一方、衛星の打ち上げ直後から軌道上での観測運用に至るまでの期間における光学部品鏡面への汚染物質付着量の予測も困難である。つまり、衛星の打ち上げ直後から軌道上での観測運用に至るまでに鏡筒１０１内に発生する汚染物質分子や光学部品鏡面の汚染物質付着量を定量する手段がない。
【００１０】
このような状況において、図６（ａ）、（ｂ）に示すような従来の宇宙望遠鏡の運用方法を採用すれば、光学部品鏡面に汚染物質が付着した状態でトップドア１０２を展開することになる。このため、上述したような不具合が発生して宇宙望遠鏡の運用初期段階において要求性能を満足できなくなるばかりでなく、α値の劣化の程度次第では観測不能となる危険性も十分にある。
【００１１】
この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、上述したように、軌道上での観測運用直前までの光学部品鏡面への汚染物質付着量の定量評価が不可能である（汚染物質管理が不可能である）という現実を踏まえ、光学部品を収納する筐体に、宇宙空間へ汚染物質を排出する機構を設けることで、観測運用直前（光学部品鏡面への受光直前）に、光学部品鏡面に付着した汚染物質を除去することができる宇宙航行光学機器を得ることを目的とする。
【００１２】
また、この発明は上記宇宙航行光学機器から汚染物質を効率的に除去することができる汚染物質除去方法を得ることを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る宇宙航行光学機器は、光学部品を収納する筐体と、該筐体の外周部のうち、宇宙航行中に宇宙空間と輻射熱結合する割合が最も大きく、外部からの熱入力が最も小さい部位に設けられ、筐体内部を宇宙空間に開放する汚染物質除去用ドア部とを備えるものである。
【００１４】
この発明に係る宇宙航行光学機器は、筐体内を高温部とし宇宙空間を低温部とする熱勾配を形成させる熱勾配形成手段を備えるものである。
【００１５】
この発明に係る宇宙航行光学機器は、光学部品を加熱する加熱手段を備えるものである。
【００１６】
この発明に係る宇宙航行光学機器は、汚染物質除去用ドア部が宇宙空間に熱を放出する放熱手段を備えるものである。
【００１７】
この発明に係る汚染物質除去方法は、光学部品を収納する筐体と、該筐体の外周部のうち、宇宙航行中に宇宙空間と輻射熱結合する割合が最も大きく、外部からの熱入力が最も小さい部位に設けられ、筐体内部を宇宙空間に開放する汚染物質除去用ドア部とを備えた宇宙航行光学機器に対して、その筐体内を高温部とし宇宙空間を低温部とする熱勾配を形成すると共に、汚染物質除去用ドア部によって筐体内部を宇宙空間に開放して汚染物質を排出するものである。
【００１８】
この発明に係る汚染物質除去方法は、光学部品を加熱して筐体内で該光学部品を高温部とし筐体内壁を低温部とする熱勾配を形成するものである。
【００１９】
この発明に係る汚染物質除去方法は、汚染物質除去用ドア部を放熱させることで筐体内壁における最低温部とするものである。
【００２０】
この発明に係る汚染物質除去方法は、光学部品を加熱しながら筐体内部を宇宙空間に開放するものである。
【００２１】
この発明に係る汚染物質除去方法は、宇宙航行光学機器は、汚染物質除去用ドア部とは別に、観測対象物からの観測光を筐体内部の光学部品に導く観測系側ドア部を有し、観測系側ドア部及び／又は汚染物質除去用ドア部によって筐体内部を宇宙空間に開放するものである。
【００２２】
この発明に係る汚染物質除去方法は、観測系側ドア部を開放した際に観測光が入射しない姿勢に光学機器を制御して、光学部品を加熱しながら観測系側ドア部及び／又は汚染物質除去用ドア部によって筐体内部を宇宙空間に開放して汚染物質を排出するものである。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の一形態を説明する。
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１による宇宙航行光学機器の概略的な構成を示す断面図であり、（ａ）は軌道上での観測運用前の状態、（ｂ）は（ａ）の状態における汚染物質の挙動を概略的に示し、（ｃ）は軌道上での観測運用時を示している。また、この図では、宇宙航行光学機器として宇宙望遠鏡を例に挙げている。図において、１ａ〜１ｃは当該宇宙望遠鏡の光学系を構成する光学部品であって、図示の例では観測対象物Ａからの観測光Ｂを入射する反射光学系を構成する。２は光学部品１ａ〜１ｃを収納する鏡筒（筐体）で、熱、汚染物質７、及び、放射線などの過酷な宇宙環境から内部の光学部品１ａ〜１ｃを保護する。３は観測対象物Ａからの観測光Ｂを光学部品１ａ〜１ｃに導くために観測用の開口部（入射瞳）に設けられたトップドア（観測系側ドア部）であって、ヒンジ部４ａによって鏡筒２に支持されて外部環境から鏡筒２内部を保護する。このトップドア３は、ヒンジ部４ａを中心に回転して開閉自在に動作する。
【００２４】
また、５はトップドア４とは別に鏡筒２に設けられたサイドドア（汚染物質除去用ドア部）であって、鏡筒２の外表面のうち、軌道上、宇宙空間（およそ３Ｋ程度）と輻射熱結合している割合が最も大きく、外部からの熱入力が最も小さい部分に開口部を設け、これを覆うようにして設けられる。このサイドドア５は、ヒンジ部４ｂにより鏡筒２に支持されており、該ヒンジ部４ｂを中心に回転して開閉自在に動作する機構となっている。６は鏡筒２を被覆する断熱材（熱勾配形成手段）であって、ＭＬＩ（Ｍｕｌｔｉ Ｌａｙｅｒ Ｉｎｓｕｌａｔｉｏｎ）と呼ばれる宇宙用断熱材などで実現される。７は鏡筒２内に発生した汚染物質で、例えば、鏡筒２内に設けたＣＦＲＰ構造物（ｃａｒｂｏｎ ｆｉｂｅｒ ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ ｐｌａｓｔｉｃｓ）及び有機材料などから真空環境下において発生する揮発性物質や水分などがある。
【００２５】
次に動作について説明する。
軌道上での観測運用前では、図１（ａ）に示すように、宇宙望遠鏡の光学部品１ａ〜１ｃからなる光学系の光軸を観測対象物Ａからの観測光Ｂの光軸に指向させている。また、トップドア３も閉じた状態となっており、観測光Ｂは光学部品鏡面に受光されない。このとき、鏡筒２の内壁や光学部品鏡面などには、汚染物質が付着していると共に、鏡筒２内の気相にも汚染物質分子が浮遊している。これらの気相に浮遊する汚染物質分子が鏡筒２の内壁や光学部品鏡面などに衝突することで、さらに汚染物質の付着が進む。
【００２６】
そこで、この実施の形態１では、トップドア３を開いて観測光Ｂを光学部品鏡面に受光する前に、図１（ｂ）に示すように、サイドドア５のみを開放する。この動作によって、光学部品１ａ〜１ｃを含む鏡筒２の内部が、サイドドア５の開口部を介してある視野角で極低温の宇宙空間（３Ｋ程度）と空間的・熱的に結合することになる。鏡筒２の外周は断熱材６によって極低温の宇宙空間から熱的に切り離されており、内部は極低温より高温の状態にある。このため、サイドドア５のみを開放することで、鏡筒２内部と宇宙空間との間にサイドドア５の開口部を介して温度差（熱勾配）が生じる。
【００２７】
ここで、汚染物質（例えば、水分子や有機材料からの揮発性物質など）７は、真空環境下において高温部から低温部へ半球状に移動（浮遊）することが知られている。このような汚染物質７の挙動を考慮すれば、図１（ｂ）に示す状態を実現することにより、宇宙望遠鏡内部、特に光学部品鏡面に付着した汚染物質７を宇宙空間に排出することができる（図１（ｂ）中の破線の矢印の部分を参照）。
【００２８】
この図１（ｂ）に示す状態を、宇宙望遠鏡に対して十分な時間維持したあと、図１（ｃ）に示すように、トップドア３を開放することによって、観測光Ｂを光学部品１ａ〜１ｃに受光し観測運用が開始される。
【００２９】
以上のように、この実施の形態１によれば、光学部品１ａ〜１ｃを収納する鏡筒２と、該鏡筒２の外周部のうち、宇宙航行中に宇宙空間と輻射熱結合する割合が最も大きく外部からの熱入力が最も小さい部位に設けられ、内部を宇宙空間に開放するサイドドア５とを備えたので、鏡筒２内壁や光学部品鏡面に付着した汚染物質を宇宙空間に排出することができる。
【００３０】
実施の形態２．
図２はこの発明の実施の形態２による宇宙航行光学機器の概略的な構成を示す断面図であり、（ａ）は軌道上での観測運用前の状態、（ｂ）は軌道上での観測運用時を示し、（ｃ）は軌道上での観測運用前の他の状態を示している。また、この図では、宇宙航行光学機器として宇宙望遠鏡を例に挙げている。図において、８，９は光学部品１ａ〜１ｃの近傍に設置されたデコンタミヒータ（加熱手段）であって、光学部品１ａ〜１ｃをそれぞれ加熱する。このデコンタミヒータ８，９は、例えば光学部品１ａ〜１ｃを構成する反射鏡の裏面に平面上に発熱素子を取り付けた構成などが考えられる。また、この発熱素子の電源を太陽電池で供給するようにしてもよい。なお、図１と同一構成要素には同一符号を付して重複する説明を省略する。
【００３１】
次に動作について説明する。
先ず、観測運用前においては、図２（ａ）に示すように、宇宙望遠鏡の姿勢を観測対象物Ａに指向させる。また、トップドア３、及びサイドドア５は閉じた状態で、デコンタミヒータ８，９をそれぞれ発熱させ、各光学部品１ａ〜１ｃを充分な時間加熱する（以下、軌道上ベーキングと呼ぶ）。このように、デコンタミヒータ８，９で加熱することによって、光学部品１ａ〜１ｃの温度を鏡筒２内部の他の構成品（鏡筒２も含む）より上昇させて温度差（熱勾配）を形成させる。これにより、光学部品１ａ〜１ｃに付着した汚染物質７は、光学部品１ａ〜１ｃの表面から脱離する（図２（ａ）中の破線の矢印参照）。
【００３２】
十分な時間、軌道上ベーキングが実施されると、光学部品１ａ〜１ｃから脱離した汚染物質７は、鏡筒２内壁部に付着することになる。続いて、図２（ｂ）に示すように、トップドア３及びサイドドア５を同時に開放することで、鏡筒２内部から２つの開口部を介して汚染物質７が宇宙空間へ排出される（図２（ｂ）中の破線の矢印参照）。この場合、上記実施の形態１と比較して、トップドア３及びサイドドア５が開放されることから宇宙空間とのコンダクタンスが大きく汚染物質７の排出効率がよい。
【００３３】
また、図２（ｃ）に示すように、観測運用前において、サイドドア５は開放した状態でデコンタミヒータ８，９をそれぞれ発熱させ、各光学部品１ａ〜１ｃを十分な時間加熱する軌道上ベーキングを行っても良い。この場合も上記と同様に、デコンタミヒータ８，９で加熱することにより、汚染物質７を光学部品１ａ〜１ｃから脱離させ、且つ、サイドドア５を開放することにより生じた開口部から汚染物質７が宇宙空間に排出される。ここで、サイドドア５を開放した後もデコンタミヒータ８，９による加熱を継続する。この軌道上ベーキングを十分な時間実施した後、トップドア３を開放して宇宙望遠鏡の観測を開始する。このように、軌道上ベーキング時に既にサイドドア５を開放しておくことで、鏡筒２内部の汚染物質を宇宙空間へ効率よく排出することができる。
【００３４】
以上のように、この実施の形態２によれば、光学部品１ａ〜１ｃを加熱するデコンタミヒータ８，９を設けたので、光学部品１ａ〜１ｃを高温部とする熱勾配をより急峻にすることができ、光学部品鏡面に付着した汚染物質を効率よく宇宙空間に排出することができる。
【００３５】
実施の形態３．
図３はこの発明の実施の形態３による宇宙航行光学機器の概略的な構成を示す断面図であり、（ａ）は軌道上での観測運用前の状態を示し、（ｂ）は観測運用時を示している。また、この図では、宇宙航行光学機器として宇宙望遠鏡を例に挙げている。図において、１０，１１はトップドア３及びサイドドア５の外表面（宇宙空間に暴露された面）にそれぞれ設けたα／ε値が小さい熱制御材（又は表面処理）（放熱手段）であって、トップドア３及びサイドドア５自身を放熱面として低温板化する。これにより、トップドア３及びサイドドア５自身を、それぞれ汚染物質７のトラップ用板として機能させることが可能となる。ここで、αは太陽光吸収率、εは赤外線放射率である。また、α／ε値が小さい熱制御材（又は表面処理）１０，１１は、例えばα／ε値が小さい粘着物質を用いた粘着テープであるシルバーテフロン（登録商標）、ＯＳＲ（Ｏｐｔｉｃａｌ Ｓｏｌａｒ Ｒｅｆｌｅｃｔｏｒ）、ホワイトペイントなどを施すことによって実現される。なお、図１と同一構成要素には同一符号を付して重複する説明を省略する。
【００３６】
次に動作について説明する。
先ず、観測運用前において、図３（ａ）に示すように、宇宙望遠鏡の姿勢を観測対象物Ａに指向させ、α／ε値が小さい熱制御材１０，１１を施したトップドア３及びサイドドア５を閉じた状態にする。このとき、トップドア３及びサイドドア５の温度は、α／ε値が小さい熱制御材１０，１１によって鏡筒２又は鏡筒２内部の各構成品の温度と比較して数十度下がることになる。つまり、光学部品１ａ〜１ｃの温度より両ドア３，５の方が数十度低くなる。このため、光学部品鏡面に付着していた汚染物質７は、両ドア３，５の方へ移動（浮遊）して吸着する。このように、トップドア３及びサイドドア５の外表面にα／ε値が小さい熱制御材を実装することで、汚染物質７を吸着させる機能を持たせることが可能となる。
【００３７】
上述のようにして、光学部品鏡面などに付着した汚染物質をトップドア３及びサイドドア５に吸着させたあと、図３（ｂ）に示すように、これらを同時に開放する。これによって汚染物質７が排出されると共に、宇宙望遠鏡の観測運用を開始することができる。
【００３８】
以上のように、この実施の形態３によれば、トップドア３及びサイドドア５を低温板化する熱制御材１０，１１を設けることにより、トップドア３及びサイドドア５を汚染物質７のトラップとして機能させることが可能となる。これにより、光学部品鏡面に付着した汚染物質７を効率よく排除することができる。
【００３９】
実施の形態４．
図４はこの発明の実施の形態４による宇宙航行光学機器の概略的な構成を示す断面図であり、（ａ）は軌道上での観測運用前の状態、（ｂ）は軌道上での観測運用時を示し、（ｃ）は軌道上での観測運用前の他の状態を示している。また、この図では、宇宙航行光学機器として宇宙望遠鏡を例に挙げている。図４に示す宇宙航行光学機器は、図３の構成にデコンタミヒータ８，９を追加したものに相当する。
【００４０】
次に動作について説明する。
先ず、観測運用前においては、図４（ａ）に示すように、宇宙望遠鏡の姿勢を観測対象物Ａに指向させ、α／ε値が小さい熱制御材１０，１１を施したトップドア３及びサイドドア５を閉じた状態にする。ここで、デコンタミヒータ８，９を発熱させて光学部品１ａ〜１ｃを加熱（軌道上ベーキング）し、光学部品１ａ〜１ｃに付着した汚染物質７をその表面から脱離させる。このとき、光学部品１ａ〜１ｃの表面から脱離した汚染物質７は、熱制御材１０，１１によって低温板化されたドア３，５に直ちにトラップされる。このように、光学部品１ａ〜１ｃの温度を上昇させることで光学部品鏡面からの汚染物質７の排除量を多くさせると共に、熱制御材１０，１１によって光学部品１ａ〜１ｃと両ドア３，５との温度差（熱勾配）を大きくすることで、上記実施の形態３と比較して汚染物質７の両ドア３，５に対する吸着効率を向上させることができる。
【００４１】
上述のような軌道上ベーキングを十分な時間実施したあと、トップドア３及びサイドドア５を開放して、図４（ｂ）に示すように、光学部品鏡面に付着した汚染物質７を宇宙空間に排出し、宇宙望遠鏡の観測運用を開始する。
【００４２】
また、観測運用前において、宇宙望遠鏡の姿勢を観測対象物Ａに指向させ、トップドア３及びサイドドア５を閉じた状態で、デコンタミヒータ８，９をそれぞれ発熱させ、各光学部品１ａ〜１ｃを充分な時間加熱する軌道上ベーキングを行っても良い。この場合も上記と同様に、デコンタミヒータ８，９で加熱することにより、汚染物質７を光学部品１ａ〜１ｃから脱離させると共に、低温板化しているトップドア３及びサイドドア５に汚染物質７を吸着させる。この軌道上ベーキングを十分な時間実施した後、図４（ｃ）に示すように、サイドドア５のみ開放し、サイドドア５に吸着した汚染物質７及び鏡筒２内部の汚染物質７を宇宙空間に排出する。このサイドドア５の開放後もデコンタミヒータ８，９による軌道上ベーキングを十分な時間実施した後、トップドア３を開放して宇宙望遠鏡の観測を開始する。このように、軌道上ベーキング時に既にサイドドア５を開放しておくことで、鏡筒２内部の汚染物質を宇宙空間へ効率よく排出することができる。
【００４３】
以上のように、この実施の形態４によれば、光学部品１ａ〜１ｃを他の構成部品より高温化するデコンタミヒータ８，９と、トップドア３及びサイドドア５を低温板化する熱制御材１０，１１とを設けることにより、光学部品鏡面から脱離した汚染物質７を効率よくトップドア３及びサイドドア５にトラップさせることができる。これにより、光学部品鏡面に付着した汚染物質７を効率よく排除することができる。
【００４４】
実施の形態５．
図５はこの発明の実施の形態５による宇宙航行光学機器の概略的な構成を示す断面図であり、（ａ）は軌道上での観測運用前の状態を示し、（ｂ）は観測運用時を示している。また、この図では、宇宙航行光学機器として宇宙望遠鏡を例に挙げている。図において、図５に示す宇宙航行光学機器は、全て図２に記載されたものと同一である。上記実施の形態２との相違点は、ドア３，５の運用方法にある。
【００４５】
次に動作について説明する。
図５（ａ）に示すように、観測運用前において、トップドア３を開放した後であっても、光学部品１ａ〜１ｃにて観測光Ｂが受光しないように宇宙望遠鏡の指向軸（姿勢）を制御する。このとき、光学部品１ａ〜１ｃでは、観測光Ｂを受光しないため熱吸収がない。これにより、鏡筒２内部の温度は観測運用時と比較して下がることになる。この姿勢で、デコンタミヒータ８，９を発熱させることで光学部品１ａ〜１ｃを加熱（軌道上ベーキング）し、トップドア３及びサイドドア５を開放する。つまり、姿勢制御によって鏡筒２内部の温度を観測運用時と比較して下げることで、光学部品１ａ〜１ｃを高温部とする熱勾配がより急峻になる。これにより、光学部品１ａ〜１ｃに付着した汚染物質７は、より確実に排除される。
【００４６】
上記軌道上ベーキングを十分な時間実施したあと、図５（ｂ）に示すように、宇宙望遠鏡の指向軸（姿勢）を観測光の光軸に合わせて観測運用を開始する。
【００４７】
以上のように、この実施の形態５によれば、トップドア３を開放した際に観測光Ｂが入射しない姿勢に光学機器を制御して、光学部品１ａ〜１ｃを加熱しながらトップドア３及び／又はサイドドア５によって鏡筒２内部を宇宙空間に開放して汚染物質７を排出するので、光学部品１ａ〜１ｃを高温部とする熱勾配をより急峻にすることができ、光学部品鏡面に付着した汚染物質を効率よく宇宙空間に排出することができる。
【００４８】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、光学部品を収納する筐体に、宇宙空間へ汚染物質を効率よく排出する機構を設けたので、宇宙航行中に光学部品の汚染物質を除去することができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の実施の形態１による宇宙航行光学機器の概略的な構成を示す断面図である。
【図２】 この発明の実施の形態２による宇宙航行光学機器の概略的な構成を示す断面図である。
【図３】 この発明の実施の形態３による宇宙航行光学機器の概略的な構成を示す断面図である。
【図４】 この発明の実施の形態４による宇宙航行光学機器の概略的な構成を示す断面図である。
【図５】 この発明の実施の形態５による宇宙航行光学機器の概略的な構成を示す断面図である。
【図６】 従来の宇宙航行光学機器である宇宙望遠鏡の概略的な構成を示す断面図である。
【符号の説明】
１ａ〜１ｃ 光学部品、２ 鏡筒（筐体）、３ トップドア（観測系側ドア部）、４ａ，４ｂ ヒンジ部、５ サイドドア（汚染物質除去用ドア部）、６ 断熱材（熱勾配形成手段）、７ 汚染物質、８，９ デコンタミヒータ（加熱手段）、１０，１１ 熱制御材（又は表面処理）（放熱手段）。
Claims (10)
- 光学部品を収納する筐体と、
該筐体の外周部のうち、宇宙航行中に宇宙空間と輻射熱結合する割合が最も大きく、外部からの熱入力が最も小さい部位に設けられ、上記筐体内部を宇宙空間に開放する汚染物質除去用ドア部と
を備えた宇宙航行光学機器。 - 筐体内を高温部とし、宇宙空間を低温部とする熱勾配を形成させる熱勾配形成手段を備えたことを特徴とする請求項１記載の宇宙航行光学機器。
- 光学部品を加熱する加熱手段を備えたことを特徴とする請求項１記載の宇宙航行光学機器。
- 汚染物質除去用ドア部は、宇宙空間に熱を放出する放熱手段を備えたことを特徴とする請求項１記載の宇宙航行光学機器。
- 光学部品を収納する筐体と、該筐体の外周部のうち、宇宙航行中に宇宙空間と輻射熱結合する割合が最も大きく、外部からの熱入力が最も小さい部位に設けられ、上記筐体内部を宇宙空間に開放する汚染物質除去用ドア部とを備えた宇宙航行光学機器に対して、その筐体内を高温部とし上記宇宙空間を低温部とする熱勾配を形成すると共に、上記汚染物質除去用ドア部によって上記筐体内部を上記宇宙空間に開放して汚染物質を排出する宇宙航行光学機器の汚染物質除去方法。
- 光学部品を加熱して筐体内で該光学部品を高温部とし上記筐体内壁を低温部とする熱勾配を形成することを特徴とする請求項５記載の宇宙航行光学機器の汚染物質除去方法。
- 汚染物質除去用ドア部を放熱させることで筐体内壁における最低温部とすることを特徴とする請求項５記載の宇宙航行光学機器の汚染物質除去方法。
- 光学部品を加熱しながら筐体内部を宇宙空間に開放することを特徴とする請求項５記載の宇宙航行光学機器の汚染物質除去方法。
- 宇宙航行光学機器は、汚染物質除去用ドア部とは別に、観測対象物からの観測光を筐体内部の光学部品に導く観測系側ドア部を有し、
上記観測系側ドア部及び／又は汚染物質除去用ドア部によって筐体内部を宇宙空間に開放することを特徴とする請求項５記載の宇宙航行光学機器の汚染物質除去方法。 - 観測系側ドア部を開放した際に観測光が入射しない姿勢に光学機器を制御し、光学部品を加熱しながら上記観測系側ドア部及び／又は汚染物質除去用ドア部によって筐体内部を宇宙空間に開放して汚染物質を排出することを特徴とする請求項９記載の宇宙航行光学機器の汚染物質除去方法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001383300A JP3789812B2 (ja) | 2001-12-17 | 2001-12-17 | 宇宙航行光学機器及びその汚染物質除去方法 |
| US10/164,635 US7021776B2 (en) | 2001-12-17 | 2002-06-10 | Space navigation optical instrument and contaminant removing method thereof |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001383300A JP3789812B2 (ja) | 2001-12-17 | 2001-12-17 | 宇宙航行光学機器及びその汚染物質除去方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003182700A JP2003182700A (ja) | 2003-07-03 |
| JP3789812B2 true JP3789812B2 (ja) | 2006-06-28 |
Family
ID=19187567
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001383300A Expired - Fee Related JP3789812B2 (ja) | 2001-12-17 | 2001-12-17 | 宇宙航行光学機器及びその汚染物質除去方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US7021776B2 (ja) |
| JP (1) | JP3789812B2 (ja) |
Families Citing this family (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005101537A (ja) * | 2003-08-29 | 2005-04-14 | Canon Inc | 露光装置及びそれを用いたデバイスの製造方法 |
| GB0517627D0 (en) * | 2005-08-30 | 2005-10-05 | Tyco Electronics Ltd Uk | Bus-bar and connector |
| FR2894037B1 (fr) * | 2005-11-28 | 2007-12-28 | Alcatel Sa | Instrument optique comprenant une cavite d'entree dans laquelle est place un miroir |
| US7911710B2 (en) * | 2006-09-18 | 2011-03-22 | Edwards Optical Corporation | Telemicroscopic apparatus for the enhancement of simultaneous bi-level telescope viewing of objects both far and near |
| FR2920229B1 (fr) * | 2007-08-24 | 2009-12-18 | Thales Sa | Amelioration des performances d'instruments d'observation par l'utilisation de revetements a emissivite variable |
| KR20130132938A (ko) * | 2010-12-29 | 2013-12-05 | 오씨 외를리콘 발처스 악티엔게젤샤프트 | 진공 처리 장치 및 이의 제조 방법 |
| FR2974348B1 (fr) * | 2011-04-21 | 2014-01-24 | Thales Sa | Dispositif de protection d'un instrument optique d'un satellite |
| US8917934B2 (en) | 2012-06-14 | 2014-12-23 | International Business Machines Corporation | Multi-cue object detection and analysis |
Family Cites Families (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5191469A (en) * | 1988-03-17 | 1993-03-02 | Margolis H Jay | Afocal variation focusing system for mirrored optical systems |
| JPH02140517A (ja) | 1988-11-21 | 1990-05-30 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 電気調理器の加熱装置 |
| JPH0367312A (ja) | 1989-08-05 | 1991-03-22 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 湯水混合装置 |
| US5296285A (en) * | 1992-05-26 | 1994-03-22 | Mcdonnell Douglas Corporation | High emittance low absorptance coatings |
| US5418431A (en) * | 1993-08-27 | 1995-05-23 | Hughes Aircraft Company | RF plasma source and antenna therefor |
| JP2688322B2 (ja) | 1994-02-18 | 1997-12-10 | 三鷹光器株式会社 | 鏡筒内気流制御装置を備えた反射望遠鏡 |
| US5716030A (en) * | 1996-02-06 | 1998-02-10 | Hughes Aircraft Company | Aperture door and calibration source for spacecraft remote sensing devices |
-
2001
- 2001-12-17 JP JP2001383300A patent/JP3789812B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
2002
- 2002-06-10 US US10/164,635 patent/US7021776B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US20030112512A1 (en) | 2003-06-19 |
| US7021776B2 (en) | 2006-04-04 |
| JP2003182700A (ja) | 2003-07-03 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP3789812B2 (ja) | 宇宙航行光学機器及びその汚染物質除去方法 | |
| Hołyńska et al. | Coatings and thin films for spacecraft thermo‐optical and related functional applications | |
| Stewart et al. | Photochemical spacecraft self-contamination-Laboratory results andsystems impacts | |
| Sharma et al. | Degradation of thermal control materials under a simulated radiative space environment | |
| CN108099277B (zh) | 航天器用分子污染吸附控制结构及其控制方法 | |
| JP2003519716A (ja) | 宇宙飛行体の表面を清浄化する光触媒コーティングおよび方法 | |
| CN111071496A (zh) | 用于减少从航天器脱气的挥发性可冷凝材料的污染限制器 | |
| Defise et al. | SWAP: a novel EUV telescope for space weather | |
| Antonenko | Thermal control materials in mercury environment | |
| Ogawa et al. | Assessment of molecular contamination on the BepiColombo MMO spacecraft | |
| Stewart et al. | Photochemical spacecraft self-contamination: Laboratory results and systems impacts | |
| Cohen et al. | Architecture of the FIRST telescope | |
| Hansen et al. | Degradation of Hubble Space Telescope Metallized Teflon [R] FEP Thermal Control Materials | |
| Leschly et al. | Strategy for contamination control to improve Wide-Field Planetary Camera far-ultraviolet performance | |
| Uy et al. | Contamination lessons learned from the Midcourse Space Experiment | |
| Antonenko et al. | Development of thermal control components for the BepiColombo mission to Mercury | |
| Schuehle | Cleanliness and calibration stability of UV instruments on SOHO | |
| Lee et al. | Design and development of the SIRTF cryogenic telescope assembly (CTA) | |
| Tuttle et al. | Thermal design of the Mercury transfer module | |
| Green et al. | Local Environment Surrounding the Midcourse Space Experiment Satellite During Its First Week | |
| Wood et al. | Midcourse space experiment (MSX) satellite measurements of contaminant films using QCMs-5 years in space | |
| Chen et al. | Contamination effects on the Geostationary Operational Environmental Satellite instrument thermal control system | |
| Antonenko et al. | Advanced components for thermal control of a mercury orbiting spacecraft | |
| Kerslake et al. | High-flux, high-temperature thermal vacuum qualification testing of a solar receiver aperture shield | |
| Dyer et al. | Contamination control of the SABER cryogenic infrared telescope |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20050628 |
|
| 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: 20060228 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20060329 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100407 Year of fee payment: 4 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |