JP4632112B2 - Satellite launch method - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、多段式ロケットで衛星を打ち上げる際に用いるのに好適な衛星の打ち上げ方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来において、多段式ロケットを用いて衛星を打ち上げる場合には、全段使い捨て方式が採用されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
上記したような全段使い捨て方式において、アビオニクスなどの搭載機器をできるだけ回収して再利用化を図ろうとしても、落下地点が射場からかなり離れていることから、事実上回収するのは困難であり、結局、衛星の打ち上げに上記の全段使い捨て方式を採用する限り、打ち上げコストの低減は期待することができないという問題が有り、この問題を解決することが従来の課題となっていた。
【0004】
【発明の目的】
本発明は、上記した従来の課題に着目してなされたもので、ロケット制御用のアビオニクスなどの搭載機器の大半を回収することができ、これらの回収した機器を再利用することで打ち上げコストの大幅な低減を実現することが可能である衛星の打ち上げ方法を提供することを目的としている。
【0005】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項1に係わる衛星の打ち上げ方法は、多段式ロケットで衛星を打ち上げるに際して、第1段目のロケットモータの燃焼による上昇およびこれに続く慣性上昇のステージの間にロケット制御の大半を集中して行って、2段目以降のロケットモータおよび衛星を打ち出し高度に到達させ、ロケット制御用のアビオニクスを搭載した回収部を2段目以降の機体の衛星側または後端側から切り離した後、2段目以降のロケットモータを順次燃焼させて衛星を所定の軌道に投入する構成としており、この衛星の打ち上げ方法の構成を前述した従来の課題を解決するための手段としている。
【0006】
本発明の請求項2に係わる衛星の打ち上げ方法は、回収部を多段式ロケットの2段目以降の機体の先端に配置したノーズフェアリング(例えば、脱頭型フェアリング)と一体的に切り離す構成としており、このように衛星側からノーズフェアリングと一体的に切り離した場合は、空気抵抗を軽減させるうえで、回収部をノーズフェアリングから分離することが望ましい。
【0007】
本発明の請求項3に係わる衛星の打ち上げ方法は、回収部に半球リボン型ドログシュートやガイドサーフェス型ドログシュートなどの減速手段を設けた構成とし、本発明の請求項4に係わる衛星の打ち上げ方法は、回収部に極超音速域で使用するのに好適な安定翼や低速域で使用するのに好適なグライディングパラシュート(パラフォイル)などの滑空手段を設けた構成としている。
【0008】
本発明に係わる衛星の打ち上げ方法において、多段式ロケットの各段をロケットモータと呼称しているが、ロケットエンジンと称することもある。また、ロケット制御とは、ピッチ角の変更や、姿勢制御や、ポインティング制御や、スピン付与や、スピンアップなどの行為のことを指す。
【0009】
【発明の作用】
本発明の請求項1に係わる衛星の打ち上げ方法では、多段式ロケットで衛星を打ち上げるに際して、第1段目のロケットモータの燃焼による上昇およびこれに続く慣性上昇のステージの間にロケット制御の大半を集中して行って、2段目以降のロケットモータおよび衛星を打ち出し高度に到達させるようにしているので、切り離された回収部は、射場の近傍に落下する(あるいは降下する)こととなって、回収が容易になされることとなり、その結果、回収したアビオニクスの再利用化を図れば、衛星の打ち上げコストが大幅に低減することとなる。
【0010】
本発明の請求項2に係わる衛星の打ち上げ方法において、回収部がノーズフェアリングと一体的に切り離されるので、回収部およびノーズフェアリングを個別に切り離す場合と比較して、分離機構が少ない分だけ、コストの低減が図られることとなる。
【0011】
本発明の請求項3に係わる衛星の打ち上げ方法では、空力加熱が少なく抑えられることとなり、本発明の請求項4に係わる衛星の打ち上げ方法では、回収部を射場ないしその近傍に向けて飛翔させ得ることとなり、回収がより一層簡単になる。
【0012】
【発明の効果】
本発明の請求項1に係わる衛星の打ち上げ方法では、アビオニクスを搭載した回収部を射場の近傍に落下させることができるので、回収部を簡単に回収することができ、したがって、回収したアビオニクスの再利用およびこれに伴う衛星の打ち上げコストの大幅な低減を実現することが可能であるという非常優れた効果がもたらされる。
【0013】
本発明の請求項2に係わる衛星の打ち上げ方法では、上記した構成としているので、回収部およびノーズフェアリングを各々個別に切り離す場合と比較して、分離機構が少なくて済む分だけ、コストを低減することができるという非常優れた効果がもたらされる。
【0014】
本発明の請求項3に係わる衛星の打ち上げ方法では、上記した構成としたから、回収部が落下する際に生じる空力加熱を少なく抑えることが可能であり、本発明の請求項4に係わる衛星の打ち上げ方法では、上記した構成としたため、回収部を射場ないしその近傍に向けて飛翔させることができ、その結果、より一層簡単に回収することが可能であるという非常優れた効果がもたらされる。
【0015】
【実施例】
以下、本発明を図面に基づいて説明する。
【0016】
図1および図2は本発明に係わる衛星の打ち上げ方法の一実施例を説明する図である。
【0017】
図2(a)に示すように、この実施例で使用する多段式ロケットRは、固体ロケットモータ1,2,3を具備した3段式ロケットであり、2段目の固体ロケットモータ2の外殻2aにはスピンモータ4が設けてあると共に、3段目の固体ロケットモータ3に分離可能に結合する人工衛星5にはアポジ点で点火されるキックモータ6が設けてある。
【0018】
この多段式ロケットRにおいて、点火コマンドを受けるコマンド受信機や圧力センサは各段にそれぞれ搭載してあり、多段式ロケットRのピッチ角の変更や、姿勢制御や、ポインティング制御や、スピン付与や、スピンアップなどのロケット制御用のアビオニクスは、多段式ロケットRの先端に位置するカプセル(回収部)7にまとめて搭載してある。
【0019】
この場合、カプセル7は、2段目の固体ロケットモータ2の外殻2aと分離面2bで切り離される脱頭型のノーズフェアリング8に分離可能に連結してあり、図2(b)に示すように、打ち出し高度において2段目の固体ロケットモータ2側からこのノーズフェアリング8と一体となって切り離されるようになっている。
【0020】
また、このカプセル7には、図1に示すように、減速手段としての半球リボン型ドログシュート9が装備してあると共に、滑空手段としてのグライディングパラシュート10が装備してある。
【0021】
この多段式ロケットRで人工衛星5を打ち上げるに際しては、まず、ステップ1において第1段目の固体ロケットモータ1に点火されて、射場Lから多段式ロケットRが打ち上げられると、ステップ2,3を経てステップ4まで固体ロケットモータ1の燃焼が継続して行われる。
【0022】
次いで、ステップ5において、図2(c)にも示すように、第1段目の固体ロケットモータ1が切り離されると、2段目以降の固体ロケットモータ2,3および衛星5は、慣性による上昇を続けて一気に打ち出し高度に登りつめ、ステップ8において、図2(b)に示すように、カプセル7が第2段目の固体ロケットモータ2側からノーズフェアリング8と一体となって切り離される。
【0023】
上記した第1段目の固体ロケットモータ1の燃焼による上昇およびこれに続く慣性による上昇のステージの間に、ロケット制御の大半が集中して行われる、すなわち、ステップ3におけるピッチ角変更、ステップ4における姿勢制御の開始、ステップ6におけるポインティング制御、ステップ7におけるスピン付与およびスピンアップが行われる。
【0024】
次に、スピンが付与されかつカプセル7およびノーズフェアリング8が切り離された第2段目の固体ロケットモータ2に、ステップ9において点火して燃焼させるのに続いて、図2(e)に示すように、2段目から分離した第3段目の固体ロケットモータ3に点火して燃焼させ、最終的に、3段目から分離した人工衛星5のキックモータ6にアポジ点で点火すると、ステップ10において人工衛星5は所定の軌道に投入されることとなる。
【0025】
一方、カプセル7は、ステップ11において、図2(d)に示すように、ノーズフェアリング8から分離し、ステップ12において半球リボン型ドログシュート9を放出して減速しつつ降下を続け、ステップ13においてグライディングパラシュート10を開いて滑空して射場L近傍の洋上に着水する(あるいは射場L近傍の陸上に着地する)。
【0026】
そして、カプセル7に設けたGPSやラジオビーコンなどの発信機11からの電波を受けた回収ヘリコプタ12がこのカプセル7を回収して帰投する。
【0027】
上記した衛星の打ち上げ方法では、第1段目の固体ロケットモータ1の燃焼による上昇およびこれに続く慣性による上昇のステージの間に、ロケット制御の大半を集中して行って、2段目以降の固体ロケットモータ2,3および衛星5を打ち出し高度に到達させるようにしていることから、上記ステージの終了時に切り離されるアビオニクスを搭載したカプセル7は、射場Lの近傍に落下する(あるいは降下する)こととなる。
【0028】
つまり、カプセル7の回収が非常に簡単になり、その結果、回収したアビオニクスを再利用することで、人工衛星5の打ち上げコストが大幅に低減することとなる。
【0029】
また、上記した衛星の打ち上げ方法では、カプセル7がノーズフェアリング8と一体的に切り離されるため、カプセル7およびノーズフェアリング8を個別に切り離す場合と比べて、分離機構が少ない分だけ、コストの低減が図られることとなる。
【0030】
さらに、上記した衛星の打ち上げ方法では、カプセル7の降下に際して半球リボン型ドログシュート9を放出するようにしているので、空力加熱が少なく抑えられることとなり、加えて、低高度においてグライディングパラシュート10を開いて滑空するようにしているので、カプセル7を射場Lないしその近傍に向けて飛翔させ得ることとなって、回収がより一層簡単になる。
【0031】
図3および図4は本発明に係わる衛星の打ち上げ方法の他の実施例を説明する図であって、この実施例に係わる衛星の打ち上げ方法が先の実施例による衛星の打ち上げ方法と相違するところは、図4(a)に示すように、ロケット制御用のアビオニクスを搭載したカプセル(回収部)17を第2段目の固体ロケットモータ2の後端2cに配置した点にあり、他の構成は先の実施例による衛星の打ち上げ方法と同じである。
【0032】
この実施例において、カプセル17は、図4(c)に示すように、打ち出し高度において第2段目の固体ロケットモータ2の後端2cから段間継手2Aと一体となって切り離されるようになっている。
【0033】
この実施例に係わる衛星の打ち上げ方法によって、人工衛星5を打ち上げるに際しては、図3に示すように、ステップ1〜ステップ8までは先の実施例による衛星の打ち上げ方法と同じ手順で進行し、ステップ8’において、スピンが付与されかつノーズフェアリング18が切り離された第2段目の固体ロケットモータ2の後端2cからカプセル17が段間継手2Aとともに切り離され、ステップ9において点火して燃焼させるのに続いて、図4(e)に示すように、2段目から分離した第3段目の固体ロケットモータ3に点火して燃焼させ、最終的に、3段目から分離した人工衛星5のキックモータ6にアポジ点で点火すると、ステップ10において人工衛星5は所定の軌道に投入されることとなる。
【0034】
一方、カプセル17は、ステップ12において半球リボン型ドログシュート9を放出して減速しつつ降下を続けて、ステップ13において、グライディングパラシュート10を開いて滑空して射場L近傍の洋上に着水し(あるいは射場L近傍の陸上に着地し)、このカプセル17に設けたGPSやラジオビーコンなどの発信機11からの電波を受けた回収ヘリコプタ12がこのカプセル17を回収して帰投する。
【0035】
この実施例に係わる衛星の打ち上げ方法においても、カプセル17を簡単に回収することができ、したがって、回収したアビオニクスを再利用することにより、人工衛星5の打ち上げコストの大幅な低減を実現し得ることとなる。
【0036】
また、この衛星の打ち上げ方法の場合も、空力加熱が少なく抑えられることとなるうえ、カプセル17を射場Lないしその近傍に向けて飛翔させ得ることとなって、回収がより一層簡単になる。
【0037】
なお、この実施例では、第2段目の固体ロケットモータ2の後端2cに配置したカプセル17が、固体ロケットモータ2のノズル2dに収容してある場合を示したが、これに限定されるものではなく、例えば、図5(a),(b)に示すように、カプセル17を固体ロケットモータ2のノズル2dの脇に配置し、段間継手2Aに固定するようにしても良い。
【0038】
図6は本発明に係わる衛星の打ち上げ方法のさらに他の実施例を説明する図であって、この実施例による衛星の打ち上げ方法では、極超音速域で使用するのに好適な安定翼10Aを有する有翼機7Aを回収部としており、他の構成は先の実施例と同じである。
【0039】
この実施例では、極超音速域において水平方向の移動距離が延びることとなり、有翼機7Aを射場Lに帰還させ得ることとなって、回収コストのより一層の低減化が図られることとなる。
【0040】
上記した実施例では、多段式ロケットRの各段がいずれも固体ロケットモータである場合を示したが、これに限定されるものではなく、第1段目に液体ロケットエンジンを採用することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係わる衛星の打ち上げ方法の一実施例を示す打ち上げシーケンス説明図である。
【図2】図1における多段式ロケットの断面説明図(a),ノーズフェアリングがカプセルとともに2段目から分離する際の簡略断面説明図(b),切り離された1段目の簡略断面説明図(c),ノーズフェアリングからカプセルが分離する際の簡略断面説明図(d)および2段目から3段目が分離する際の簡略断面説明図(e)である
【図3】本発明に係わる衛星の打ち上げ方法の他の実施例を示す打ち上げシーケンス説明図である。
【図4】図3における多段式ロケットの断面説明図(a),ノーズフェアリングが2段目から分離する際の簡略断面説明図(b),2段目以降の機体の後端から切り離されたカプセル,段間継手および1段目の簡略断面説明図(c),切り離されたノーズフェアリングの簡略断面説明図(d)および2段目から3段目が分離する際の簡略断面説明図(e)である。
【図5】図3における多段式ロケットのカプセルの他の配置例を示す多段式ロケットの断面説明図(a)および2段目以降の機体の後端から切り離されたカプセル,段間継手および1段目の簡略断面説明図(b)である。
【図6】本発明に係わる衛星の打ち上げ方法のさらに他の実施例を示す動作説明図である。
【符号の説明】
1,2,3 固体ロケットモータ
2c 第2段目の固体ロケットモータの後端(2段目以降の機体の後端)
5 人工衛星
7,17 カプセル(回収部)
7A 有翼機(回収部)
8 ノーズフェアリング
9 半球リボン型ドログシュート(減速手段)
10 グライディングパラシュート(滑空手段)
10A 安定翼(滑空手段)
R 多段式ロケット[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a satellite launching method suitable for use in launching a satellite with a multistage rocket.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, when launching a satellite using a multi-stage rocket, an all-stage disposable system has been adopted.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
In the all-stage disposable system as described above, even if it is attempted to collect and reuse avionics and other equipment as much as possible, it is actually difficult to recover because the fall point is far from the launch site. After all, as long as the above-mentioned all-stage disposable method is adopted for the launch of the satellite, there is a problem that the launch cost cannot be expected to be reduced, and it has been a conventional problem to solve this problem.
[0004]
OBJECT OF THE INVENTION
The present invention has been made paying attention to the above-described conventional problems, and can recover most of the onboard equipment such as aviation control for rocket control, and the cost of launch can be reduced by reusing these recovered equipment. The object is to provide a satellite launch method capable of realizing a significant reduction.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
In the satellite launch method according to
[0006]
In the satellite launching method according to
[0007]
The satellite launching method according to
[0008]
In the satellite launching method according to the present invention, each stage of the multistage rocket is called a rocket motor, but may be called a rocket engine. Rocket control refers to actions such as pitch angle change, attitude control, pointing control, spin provision, and spin-up.
[0009]
[Effects of the Invention]
In the satellite launching method according to
[0010]
In the satellite launching method according to
[0011]
In the satellite launching method according to
[0012]
【The invention's effect】
In the satellite launching method according to the first aspect of the present invention, the collection unit on which the avionics is mounted can be dropped in the vicinity of the launch site, so that the collection unit can be easily collected. There is an excellent effect that it is possible to realize a significant reduction in utilization and the satellite launch costs associated therewith.
[0013]
Since the satellite launch method according to
[0014]
In the satellite launching method according to
[0015]
【Example】
Hereinafter, the present invention will be described with reference to the drawings.
[0016]
1 and 2 are diagrams for explaining an embodiment of a satellite launching method according to the present invention.
[0017]
As shown in FIG. 2 (a), the multistage rocket R used in this embodiment is a three-stage rocket equipped with
[0018]
In this multistage rocket R, command receivers and pressure sensors that receive ignition commands are mounted on each stage, and the pitch angle of the multistage rocket R, attitude control, pointing control, spin application, Avionics for rocket control such as spin-up are collectively mounted on a capsule (collecting part) 7 located at the tip of the multistage rocket R.
[0019]
In this case, the
[0020]
Further, as shown in FIG. 1, the
[0021]
When launching the
[0022]
Next, in
[0023]
Most of the rocket control is concentrated between the above-described rising stage due to combustion of the first-stage
[0024]
Next, the second-stage
[0025]
On the other hand, the
[0026]
Then, a
[0027]
In the satellite launching method described above, most of the rocket control is concentrated between the stage of ascending due to combustion of the
[0028]
That is, the
[0029]
Further, in the satellite launching method described above, the
[0030]
Furthermore, in the satellite launching method described above, the hemispherical ribbon
[0031]
FIGS. 3 and 4 are diagrams for explaining another embodiment of the satellite launching method according to the present invention. The satellite launching method according to this embodiment is different from the satellite launching method according to the previous embodiment. As shown in FIG. 4 (a), the capsule (collecting part) 17 loaded with avionics for rocket control is arranged at the
[0032]
In this embodiment, as shown in FIG. 4C, the
[0033]
When launching the
[0034]
On the other hand, the
[0035]
Also in the satellite launching method according to this embodiment, the
[0036]
Also, in this satellite launching method, aerodynamic heating can be suppressed to a low level, and the
[0037]
In this embodiment, the
[0038]
FIG. 6 is a diagram for explaining still another embodiment of the satellite launching method according to the present invention. In the satellite launching method according to this embodiment, a stable wing 10A suitable for use in the hypersonic region is provided. The
[0039]
In this embodiment, the moving distance in the horizontal direction is extended in the hypersonic region, and the
[0040]
In the above-described embodiment, the case where each stage of the multistage rocket R is a solid rocket motor has been shown. However, the present invention is not limited to this, and a liquid rocket engine can be adopted as the first stage. It is.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an explanatory diagram of a launch sequence showing an embodiment of a satellite launch method according to the present invention.
2 is a cross-sectional explanatory view of the multistage rocket in FIG. 1 (a), a simplified cross-sectional explanatory view when the nose fairing is separated from the second stage together with the capsule (b), a simplified cross-sectional explanation of the separated first stage. FIG. 3 (c) is a simplified cross-sectional explanatory view (d) when the capsule is separated from the nose fairing, and a simplified cross-sectional explanatory view (e) when the second stage is separated from the third stage. It is launch sequence explanatory drawing which shows the other Example of the launch method of the satellite concerning this.
FIG. 4 is a cross-sectional explanatory view of the multistage rocket in FIG. 3 (a), a simplified cross-sectional explanatory view when the nose fairing is separated from the second stage (b), cut away from the rear end of the airframe after the second stage. Capsule, interstage joint and simplified cross-sectional explanatory diagram of the first stage (c), simplified cross-sectional explanatory diagram of the separated nose fairing (d), and simplified cross-sectional explanatory diagram when the third stage is separated from the second stage (e).
FIG. 5 is a cross-sectional explanatory view (a) of the multistage rocket showing another example of the arrangement of the capsule of the multistage rocket in FIG. 3; the capsule, the interstage joint, and 1 separated from the rear end of the airframe after the second stage It is a simplified cross-section explanatory drawing (b) of a step.
FIG. 6 is an operation explanatory view showing still another embodiment of the satellite launching method according to the present invention.
[Explanation of symbols]
1,2,3
5
7A winged aircraft (collection unit)
8
10 Gliding parachute (glide means)
10A Stabilized wing (glide means)
R Multistage rocket
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