JP4480520B2 - 人工衛星およびその電力供給方法 - Google Patents

Description

本発明は人工衛星およびその電力供給方法に関し、特に衛星本体から外方へ延びる１対の太陽電池パネルを使用する人工衛星およびその電力供給方法に関する。

人工衛星は、ロケットにより地球の軌道に打ち上げられ、この軌道を周回しながら地上局に対して各種の観測データ等を送信するために広く使用されている。特に、地球軌道を周回する人工衛星と地上の基地局間には、一般に障害物がなく又は少ないので、地上における無線通信等に比較して良好な通信が可能である。

斯かる人工衛星は、その使用目的に応じて地球観測センサ等の各種センサおよび地上の基地局との間の無線通信等のための各種のエレクトロニクス回路が内蔵されている。これらエレクトロ二クス回路が所定の機能を果たすには、これらエレクトロニクス回路を構成する能動デバイス等に動作電力を供給する必要がある。

人工衛星が内蔵するエレクトロニクス回路を正常動作させるための動作電力は、人工衛星の運用期間が短期間の場合には電池等から供給可能である。しかし、運用期間が長い場合には、内蔵電池を充電する必要がある。そのために、人工衛星には太陽電池パネルを搭載し、斯かる太陽電池パネルに入射する太陽光エネルギーによる起電力により内蔵電池を充電するのが一般的である。

斯かる人工衛星に関する従来技術は、種々の技術文献に開示されている。太陽電池パドル軸を黄道面に垂直となるよう設定し、送受信アンテナを太陽電池パネル軸に直交する軸線周りに回転可能とする軌道傾斜角を有する衛星が開示されている（例えば、特許文献１参照。）。また、衛星本体に設けられ衛星軌道面に垂直方向に突出する第１回転軸と、この第１回転軸の先端部分から黄道面に垂直方向に延出する第２回転軸と、この第２回転軸に一体に設けられた太陽電池パネルを備える人工衛星が開示されている（例えば、特許文献２参照。）。更に、人工衛星に設けられた１対の太陽電池パネルを、互いに平行且つ逆向きに回動するよう構成された人工衛星の太陽電池パネルが開示されている（例えば、特許文献３参照。）。

特開２００２−３７２００号公報（第３−４頁、第１図、第３図） 特開２００２−１４５２００号公報（第３頁、第１図） 特開平１−２７３７９８号公報（第２ページ、第１図）

図３は、従来の一般的な人工衛星の概略構成を示す斜視図である。また、図４は、図３に示す従来の人工衛星の太陽電池パネルを含む部分の断面図である。この人工衛星３０は、略方形の断面形状を有する衛星本体３１、この衛星本体３１の相互に対向する面３２、３３に取り付けられた１対の太陽電池パネル（ＰＤＬ１、ＰＤＬ２）３４、３５により構成される。ここで、衛星本体３１には、センサおよび地上基地局との無線通信等のための各種エレクトロニクス回路が含まれている。一方、太陽電池パネル３４、３５は、太陽光（光エネルギー）を電気エネルギー又は起電力に変換する多数のセル（光−電気変換素子）が含まれている。

図４に最もよく示す如く、この従来の人工衛星３０の１対の太陽電池パネル３４、３５は、軌道面に対して適切な傾き角度（又は傾斜）を持たせている。これにより、太陽光の入射角度の変化に対して人工衛星３０が必要とする電力を確保する。即ち、日陰最大時（太陽光の入射角度β＝０°）に太陽電池パネル３４、３５の有効発電面積がＥ１となり、全日照時（太陽光の入射角度β＝９０°）に太陽電池パネル３４、３５の有効発電面積がＥ２となるよう構成されている。

上述の如く従来の人工衛星の太陽電池パネル（又はパドル）では、軌道面に対する太陽光の入射角度βが０°〜９０°の範囲で変化することを前提に、各太陽光入射角度βにおける人工衛星のエレクトロニクス回路の必要電力要求に対して最適なキャント角（パドル回転軸に対する傾斜角度）を設定している。しかし、大きな発電量を得るためにパドルサイズが大きい場合には、この傾斜角度が原因でパドル先端部と人工衛星本体部に搭載された太陽センサや地球観測センサの校正視野が干渉し、コンフィギュレーション上の大きな制約条件となるという課題があった。

本発明は、従来技術の上述の如き課題に鑑みなされたものであり、斯かる課題を解消又は軽減する人工衛星およびその電力供給方法を提供することを目的とする。

前述の課題を解決するため本発明の人工衛星およびその電力供給方法は次のような特徴的な構成を採用している。

（１）衛星本体に取り付けられた複数の太陽電池パネルにより内部のエレクトロニクス回路を駆動する動作電力を得る人工衛星において、
前記複数の太陽電池パネルは、前記衛星本体の飛行方向に対して直交し、且つ相互に直交する方向に展開される回転式ストレート型の第１及び第２の太陽電池パネルだけであり、
前記第１の太陽電池パネルは、前記人工衛星の軌道面と直交する面に取り付けられている人工衛星。

（２）前記衛星本体は略方形の断面形状を有し、
前記第１及び第２の太陽電池パネルは、前記衛星本体の相互に隣接する外面に配設される上記（１）の人工衛星。

（３）前記衛星本体には、太陽センサ及び地球観測センサが搭載される上記（１）又は（２）の何れかの人工衛星。

（４）複数の太陽電池パネルを前記衛星本体から外方へ延伸させて設け、該衛星本体内に搭載されたセンサその他のエレクトロニクス回路の動作電力を該複数の太陽電池パネルから得る人工衛星の電力供給方法において、
前記複数の太陽電池パネルとして、前記衛星本体の飛行方向に対して直交し、且つ相互に直交する方向に展開される回転式ストレート型の第１及び第２の太陽電池パネルだけを設け、
前記第１の太陽電池パネルは、前記人工衛星の軌道面と直交する面に取り付け、
太陽光が前記人工衛星の軌道面に対して直角方向に入射する場合に、前記第２の太陽電池パネルを該太陽光に対し略垂直になるように制御する人工衛星の電力供給方法。

本発明の人工衛星およびその電力供給方法によると、次の如き実用上の顕著な効果が得られる。即ち、従来の太陽電池パネルと等価なパドル面積であっても、衛星搭載センサの視野妨害を回避することが可能である。また、実績のある回転式ストレート太陽電池パネルのみで構成することにより、人工衛星の信頼性を確保可能である。

以下、本発明による人工衛星およびその電力供給方法の好適実施例の構成および動作を、添付図面を参照して詳細に説明する。

図１は、本発明による人工衛星の好適実施例の概略構成を示す斜視図である。この人工衛星１０は、略方形の断面形状を有する衛星本体１１、その相互に隣接する２面１２、１３に取り付けられた回転式ストレート太陽電池パネル（ＰＤＬ１、ＰＤＬ２）１４、１５により構成される。この人工衛星１０の衛星本体１１の飛行方向と反体端には、この人工衛星１０の打ち上げに使用されるロケットが結合されるロケット結合リング１６が設けられている。

衛星本体１１には、太陽センサや地球観測センサ等のセンサ（図示せず）および地上の基地局との間での無線通信を行う無線通信手段等の各種エレクトロニクス回路が設けられている。そして、このエレクトロニクス回路は、内蔵する電池（二次電池）により動作電力が供給され、この電池は太陽電池パネル１４、１５を構成する多数のセルに入射する太陽光による起電力により充電される。

次に、図２は、図１に示す人工衛星１０の衛星本体１１および太陽電池パネル（ＰＤＬ１、ＰＤＬ２）１４、１５を含む部分の断面図である。図２から明らかな如く、第１太陽電池パネル（ＰＤＬ１）１４は、衛星本体１１の面１２から−Ｙ方向へ延びる。一方、第２太陽電池パネル（ＰＤＬ２）１５は、衛星本体１１の面１３から＋Ｚ方向へ延びる。

太陽光の入射が軌道面と垂直の場合には、第２太陽電池パネル（ＰＤＬ２）１５のみで発電する。換言すると、第１太陽電池パネル（ＰＤＬ１）１４の発電量は０である。一方、太陽光の入射が軌道面と平行である場合には、第１太陽電池パネル（ＰＤＬ１）１４および第２太陽電池パネル（ＰＤＬ２）１５の両方で発電し、人工衛星１０に必要な最大電力を供給する。

以上、本発明による人工衛星およびその電力供給方法の好適実施例の構成および動作を詳述した。しかし、斯かる実施例は、本発明の単なる例示に過ぎず、何ら本発明を限定するものではないことに留意されたい。本発明の要旨を逸脱することなく、特定用途に応じて種々の変形変更が可能であること、当業者には容易に理解できよう。

本発明による人工衛星の好適実施例の概略構成を示す斜視図である。 図１に示す人工衛星の太陽電池パネルを含む部分の断面図である。 従来の人工衛星の概略構成を示す斜視図である。 図３に示す従来の人工衛星の太陽電池パネルを含む部分の断面図である。

符号の説明

１０ 人工衛星
１１ 衛星本体
１２、１３ 太陽電池パネル取付面
１４、１５ 太陽電池パネル（ＰＤＬ１、ＰＤＬ２）

Claims (4)

1. 衛星本体に取り付けられた複数の太陽電池パネルにより内部のエレクトロニクス回路を駆動する動作電力を得る人工衛星において、
   前記複数の太陽電池パネルは、前記衛星本体の飛行方向に対して直交し、且つ相互に直交する方向に展開される回転式ストレート型の第１及び第２の太陽電池パネルだけであり、
   前記第１の太陽電池パネルは、前記人工衛星の軌道面と直交する面に取り付けられている
   ことを特徴とする人工衛星。
2. 前記衛星本体は略方形の断面形状を有し、
   前記第１及び第２の太陽電池パネルは、前記衛星本体の相互に隣接する外面に配設されることを特徴とする請求項１に記載の人工衛星。
3. 前記衛星本体には、太陽センサ及び地球観測センサが搭載されることを特徴とする請求項１又は２の何れかに記載の人工衛星。
4. 複数の太陽電池パネルを前記衛星本体から外方へ延伸させて設け、該衛星本体内に搭載されたセンサその他のエレクトロニクス回路の動作電力を該複数の太陽電池パネルから得る人工衛星の電力供給方法において、
   前記複数の太陽電池パネルとして、前記衛星本体の飛行方向に対して直交し、且つ相互に直交する方向に展開される回転式ストレート型の第１及び第２の太陽電池パネルだけを設け、
   前記第１の太陽電池パネルは、前記人工衛星の軌道面と直交する面に取り付け、
   太陽光が前記人工衛星の軌道面に対して直角方向に入射する場合に、前記第２の太陽電池パネルを該太陽光に対し略垂直になるように制御する
   ことを特徴とする人工衛星の電力供給方法。

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