JP4660763B2 - 宇宙構造物 - Google Patents

Description

本発明は、人工衛星や太陽電池パネル、大気観測機、宇宙ステーション等で使用されるテザーを有する宇宙構造物に関し、特に、テープ状のテザーを使用する宇宙構造物に関する。

人工衛星や太陽電池パネル等の宇宙構造物は、地球上で作製され、ロケット等の運搬装置を使用して宇宙空間に運搬している。しかし、ロケット等に積載可能なサイズや重量は限られているため、大型の宇宙構造物を建設、使用する場合には、搬送時には折り畳んで収容し、宇宙空間で展開したり、組み立てたりする必要がある。
このような、宇宙構造物において、運搬時の軽量化および宇宙空間における展開を容易にするための技術として、第１構造物と展開される第２構造物との間を、ケブラー（登録商標）等のアラミド繊維や、アルミを織り込んで作成された紐状、ワイヤー状のテザーで連結して収納し、宇宙空間で展開する技術が知られている。

宇宙開発の技術分野において前記テザーを使用する技術として、下記の従来技術（Ｊ01），（Ｊ02）が公知である。
（Ｊ01）特許文献１（特開平１１−２９１９９５号公報）記載の技術
特許文献１には、親衛星（第１構造物）とテザー人工衛星（第２構造物）との間をテザーで連結した宇宙構造物において、テザーを巻き取る巻取り型の展開装置（リール）により、テザーの長さを調節する技術が記載されている。
（Ｊ02）特許文献２（特開２０００−１２８０９７号公報）記載の技術
特許文献２には、テザー衛星の子衛星が射出された時に、ドラム（巻取り型の展開装置）に巻き取られたテザーを繰り出す技術において、繰り出す位置にかかわらず、テザーを常にドラムの軸方向と直角の状態で繰り出す技術が記載されている。

特開平１１−２９１９９５号公報（段落番号「０００２」、第４図） 特開２０００−１２８０９７号公報（段落番号「００３５」〜「００３６」、第１図）

前記従来技術（Ｊ01）、（Ｊ02）に記載されているような紐状、ワイヤー状のテザーは、構造物の牽引や捕縛、導電性のテザーを利用して推力の得る等の利用が検討され、一部は実際に宇宙空間で実施されている。
しかし、前記従来技術（Ｊ01）、（Ｊ02）のような紐状のテザーは、収納、巻き取り、展開方法などで課題が多い。
例えば、回転する巻取り型の展開装置を使用するため、テザーを精確（精度良く且つ正確）に展開装置に巻き取っておかないと展開途中で紐状テザーが絡んで、展開できなくなる恐れがある。特に、前記テザーは、数ｋｍ〜数十ｋｍになることもあるため、精確にリールに巻き取るには、時間と手間が非常にかかるという問題もある。
また、前記従来技術（Ｊ01）、（Ｊ02）では、展開装置や回転軸を精度良く作成しておかないと、展開装置が円滑に回転しなかったり、回転中に破損したりして、途中でテザーが展開できなくなる恐れもある。特に、テザーは、宇宙空間において短時間で非常に長い距離展開する必要がある（例えば、１ｋｍのテザーを１４０秒程度で展開する）ので、展開装置は非常に高速で回転することになり、信頼性に課題が残る。
また、前記従来技術（Ｊ01）、（Ｊ02）では、展開装置の回転に伴い角運動量が発生するため、宇宙構造物の移動や姿勢制御等に影響が出やすくなる。また、巻取り型の展開装置では、後から展開される部分（巻き取られた内側部分）もまとめて回転しなければならず、この慣性力を維持するための力を考慮する必要がある。

また、紐状のテザーでは、スペースデブリ（宇宙ゴミ、宇宙空間に滞留している人工衛星等の破片や粉塵）等の異物により切断され易いという課題がある。この課題を解決するための技術として、テープ状のテザーを使用することが検討されている。テープ状のテザーは、厚み方向では投影面積が少ないため異物の衝突確率が低く、幅方向では面積があるため、一部が切断されても残りの部分で繋がっているので耐切断性に優れている。また、テープテザーは紐状テザーに比べ、面により自由度が減少するため、宇宙空間における制御が容易になるという可能性もある。
しかし、前記テープテザーにおいて巻取り型の展開装置を使用すると、前記従来技術（Ｊ01）、（Ｊ02）と同様に、収納、巻き取り、展開方法で課題がある。また、巻取り型展開装置から繰り出すと、テープテザーが紐状テザーの場合と同様に捩れてしまう場合があり、巻取り型展開装置を使用しにくいといった問題もある。

本発明は、前述の事情に鑑み、テザー展開時の信頼性を高めることを第１の技術的課題とする。
また、本発明は、テザーの切断に対する耐性を高めることを第２の技術的課題とする。

（第１発明）
前記技術的課題を解決するために、本発明の宇宙構造物は、
宇宙空間に展開される第１構造物と、
前記第１構造物から離隔可能な第２構造物と、
前記第１構造物と前記第２構造物とを連結するテープ状のテザーと、
前記第２構造物が前記第１構造物から離隔する際に展開される前記テープテザーが蛇腹状に折り畳まれて収容されるテープテザー収容部と、
を備えたことを特徴とする。

（第１発明の作用）
前記構成要件を備えた第１発明の宇宙構造物では、前記第１構造物から離隔可能な第２構造物と前記第１構造物とは、テープ状のテザーで連結されている。前記第２構造物が前記第１構造物から離隔する際に展開される前記テープテザーは、テープテザー収容部に蛇腹状に折り畳まれて収容される。
したがって、第１発明の宇宙構造物では、蛇腹状に折り畳まれたテープテザーは、展開時に折り畳まれた端から順に送り出されて展開される。したがって、巻取り型展開装置を使用する従来技術に比べ、展開装置（リール等）のような稼働部材が必要ない。この結果、テープテザー展開時に、稼働部材が故障したりテザーが絡まったりして展開でできなくなることを低減でき、信頼性を向上させることができる。また、巻取り型の展開装置の場合に問題となっていた、後から展開する部分を回転させるための慣性力や各運動量等を考慮する必要を無くすることができる。さらに、第１発明の宇宙構造物では、テープテザーを使用しているので、紐状のテザーを使用する従来技術に比べ、切断に対する耐性を高めることができる。

（第１発明の形態１）
第１発明の形態１の宇宙構造物は、前記第１発明において、
前記テープテザーの展開速度を調整するブレーキ機構、を備えたことを特徴とする。
（第１発明の形態１の作用）
前記構成要件を備えた第１発明の形態１の宇宙構造物では、ブレーキ機構により、テープテザーの展開速度を調整することができる。

（第１発明の形態２）
第１発明の形態２の宇宙構造物は、前記第１発明または第１発明の形態１において、
前記テープテザーの一部に設けられたたるみ部と、
前記たるみ部の両端部を連結する破断防止部であって、展開中の前記テープテザーに衝撃が発生した場合に破断して緩衝することにより前記テープテザーの破断を防止する前記破断防止部と、
を備えたことを特徴とする。

（第１発明の形態２の作用）
前記構成要件を備えた第１発明の形態２の宇宙構造物では、前記テープテザーの一部に設けられたたるみ部の両端部が、破断防止部により連結されている。したがって、展開中の前記テープテザーに衝撃が発生した場合に、前記破断防止部が破断して緩衝することにより前記テープテザーの破断を防止することができる。この結果、テープテザーを保護でき、テープテザーの切断に対する耐性を高めることができる。

（第１発明の形態３）
第１発明の形態３の宇宙構造物は、前記第１発明の形態２において、
切り欠きが形成された前記破断防止部、を備えたことを特徴とする。
（第１発明の形態３の作用）
前記構成要件を備えた第１発明の形態３の宇宙構造物では、前記破断防止部に切り欠きが形成されているので、破断防止部が優先的に破断し、テープテザーを保護することができる。

（第１発明の形態４）
第１発明の形態４の宇宙構造物は、前記第１発明および第１発明の形態１〜３のいずれかにおいて、
前記第２構造物離隔時に繰り出された前記テープテザーの長さを計測するテザー繰り出し長さ計測装置、
を備えたことを特徴とする。
（第１発明の形態４の作用）
前記構成要件を備えた第１発明の形態４の宇宙構造物では、テザー繰り出し長さ計測装置によって、前記第２構造物離隔時に繰り出された前記テープテザーの長さを計測することができる。

（第１発明の形態５）
第１発明の形態５の宇宙構造物は、前記第１発明および第１発明の形態１〜４のいずれかにおいて、
前記第２構造物離隔時に繰り出された前記テープテザーの張力を検出する張力検出装置、を備えたことを特徴とする。
（第１発明の形態５の作用）
前記構成要件を備えた第１発明の形態５の宇宙構造物では、張力検出装置によって、前記第２構造物離隔時に繰り出された前記テープテザーの張力を検出することができる。

（第１発明の形態６）
第１発明の形態６の宇宙構造物は、前記第１発明および第１発明の形態１〜５のいずれかにおいて、
前記テープテザーの一端部が連結され、回転駆動時に前記テープテザーを巻き取るテザー巻き取り装置であって、前記第２構造物が離隔した状態で回転駆動して、前記テープテザーを巻き取り、前記第２構造物を前記第１構造物に接近させる前記テザー巻き取り装置、
を備えたことを特徴とする。
（第１発明の形態６の作用）
前記構成要件を備えた第１発明の形態６の宇宙構造物では、前記テープテザーの一端部が連結され、回転駆動時に前記テープテザーを巻き取るテザー巻き取り装置によって、前記第２構造物を前記第１構造物に接近させることができる。

（第１発明の形態７）
第１の発明の形態７の宇宙構造物は、第１発明および第１発明の形態１〜６のいずれかにおいて、
対向して配置された一対のテザー折り畳みアームを有し、
テープテザーが収容されるテープテザー収容部の内側に突出し且つ折り畳まれていない前記テープテザーに係合するテザー係合位置と、係合した前記テープテザーをテープテザー収容部の底部側に移動させて折り畳むテザー折り畳み位置と、前記テザー折り畳み位置から前記テープテザー収容部の外側に離脱したアーム離脱位置と、の間で、前記一対のテザー折り畳みアームを交互に移動させることにより、前記テープテザーを前記テープテザー収容部に蛇腹状に折り畳んで収容するテザー折り畳み装置、
を備えたことを特徴とする。

（第１発明の形態７の作用）
前記構成要件を備えた第１発明の形態７の宇宙構造物では、テザー折り畳み装置は、対向して配置された一対のテザー折り畳みアームを有する。前記テザー折り畳みアームは、テザー係合位置において、テープテザーが収容されるテープテザー収容部の内部に突出し且つ折り畳まれていない前記テープテザーに係合する。前記テザー折り畳みアームは、テザー折り畳み位置において、係合した前記テープテザーをテープテザー収容部の底部側に移動させて折り畳む。前記テザー折り畳みアームは、アーム離脱位置において、前記テザー折り畳み位置から前記テープテザー収容部の外部に離脱する。そして、前記一対のテザー折り畳みアームを、交互に、前記テザー係合位置と、テザー折り畳み位置と、アーム離脱位置との間で移動させることにより、前記テープテザーを前記テープテザー収容部に蛇腹状に折り畳んで収容する。

したがって、第１発明の形態７の宇宙構造物では、テザー折り畳み装置によりテープテザーを蛇腹状に折り畳むことができ、蛇腹状に折り畳まれたテープテザーは、折り畳まれた端から順に送り出されて展開される。したがって、第１発明の形態７の宇宙構造物では、テザー折り畳み装置により折り畳まれたテープテザーを使用する場合、巻取り型の展開装置を使用する従来技術に比べ、稼働部材が必要ない。この結果、テープテザー展開時に、稼働部材が故障したりテザーが絡まったりして展開でできなくなることを低減でき、信頼性を向上させることができる。また、巻取り型の展開装置の場合に問題となっていた、後から展開する部分を回転させるための慣性力や各運動量等を考慮する必要を無くすることができる。さらに、第１発明の形態７の宇宙構造物では、テザー折り畳み装置により折り畳まれたテープテザーでは、テープテザーを使用しているので、紐状のテザーを使用する従来技術に比べ、切断に対する耐性を高めることができる。

前述の本発明は、テザー展開時の信頼性を高めることができる。
また、本発明は、テザーの切断に対する耐性を高めることができる。

次に図面を参照しながら、本発明の実施の形態を説明するが、本発明は以下の実施の形態に限定されるものではない。

図１は、本発明の実施例１のテザーを有する宇宙構造物の説明図である。
図２は、実施例１の宇宙構造物におけるテープテザー収容部の説明図である。
図１において、地上から宇宙空間に打ち上げられるロケット１の先端部には、本発明の実施例１の宇宙構造物２が支持されており、ロケット１により宇宙空間に運搬される。
図１，図２において、前記宇宙構造物２は、ベース（第１構造物）２ａと、展開構造物（第２構造物）２ｂとを有する。前記ベース２ａと展開構造物２ｂとの間には、射出バネ３が配置されている。前記射出バネ３の一端部はベース２ａに固定支持され、他端部には展開構造物押出部材４が支持されており、射出バネ３により展開構造物２ｂは常時外方に付勢されている。前記展開構造物２ｂは、前記ベース２ａにロック部材６により係止されており、ロック部材６が回動して係止が解除されると、前記射出バネ３の付勢力により展開構造物２ｂが外方に離脱する（射出される）ように構成されている。また、前記展開構造物２ｂには、推進装置（小型ロケット）７が支持されており、推進装置７作動時の推進力により離脱速度を高めるように構成されている。

図３は、実施例１の宇宙構造物の要部拡大説明図であり、図３Ａは破断防止部の説明図図３Ｂはブレーキ装置の拡大説明図、図３Ｃはテザー繰り出し長さ計測装置の説明図である。
図２において、前記展開構造物２ｂのベース２ａ側には、テープ状のテザー１１の一端が固定されている。図３Ａにおいて、前記テープテザー１１の一端側には、弛まされたたるみ部１１ａが設けられており、たるみ部１１ａの両端を短絡するように破断防止部１１ｂが連結されている。前記破断防止部１１ｂには、切り欠き１１ｃが形成されている。
前記テープテザー１１は、テザー繰り出し口１２を通じて、ベース２ａの内部に形成されたテープテザー収容部１３に延びている。前記テープテザー収容部１３には、テザー繰り出し口１２側から順に、ブレーキ収容部１６、センサ収容部１７、テザー収容室１８および巻き取り装置収容室１９が設けられている。

図２，図３Ｂにおいて、前記ブレーキ収容室１６には、テープテザー１１の繰り出し速度（展開速度）を調整可能なブレーキ装置（ブレーキ機構）２１が配置されている。前記ブレーキ装置２１は、テープテザー１１に対して接近離隔可能な摩擦パッド２１ａと、前記摩擦パッド２１ａに対してテープテザー１１の厚み方向反対側に配置された固定パッド２１ｂとを有し、前記摩擦パッド２１ａによりテープテザー１１を固定パッド２１ｂに押付けることによって、摩擦力によりブレーキをかける。
前記センサ収容部１７には、光センサ２２が配置されている。図３Ｃにおいて、前記光センサ２２は、検査光を出射する発光部２２ａと、テープテザー１１表面で反射した検査光を受光する受光部２２ｂとを有する。前記光センサ２２には、マイクロコンピュータにより構成されたコントローラＣが接続されている。図３Ｃに示すように、テープテザー１１には、あらかじめ設定された間隔を空けて、検査光の反射率が異なる帯部１１ｄが形成されており、前記光センサ２２による帯部１１ｄの検出結果（検出回数）に応じて、前記コントローラＣが繰り出したテープテザー１１の長さを計測する。前記光センサ２２、コントローラＣ等によりテザー繰り出し長さ計測装置２４が構成されている。

図２において、前記テザー収容室１８には、テープテザー１１が蛇腹状に折り畳まれて収容されている。
前記巻き取り装置収容室１９には、リール状のテザー巻き取り装置２６が収容されている。前記テザー巻き取り装置２６には、テープテザー１１の他端が固定支持されている。前記テザー巻き取り装置２６は、図示しないテザー巻き取りモータを有しており、モータ駆動時にテープテザー１１を巻き取り可能に構成されている。なお、前記テザー巻取り装置２６には、ブレーキ装置（図示せず）が内蔵されている。

（テザー折り畳み装置の説明）
図４は実施例１の宇宙構造物で使用されるテープテザーをテザー収容室に折り畳むテザー折り畳み装置の斜視説明図である。
図５は実施例１のテザー折り畳み装置の折り畳み順の説明図であり、図５Ａはテザー折り畳み位置に移動した状態の説明図、図５Ｂはアーム離脱位置に移動した状態の説明図、図５Ｃは上方回動位置に移動した状態の説明図、図５Ｄはテザー係合位置に移動した状態の説明図、図５Ｅは再びテザー折り畳み位置に移動した状態の説明図である。
図４、図５において、実施例１のテザー収容室１８にテープテザー１１を蛇腹状に折り畳むテザー折り畳み装置３１は、一対のテザー折り畳みアーム３２を有する。図４において、前記テザー折り畳みアーム３２の外側下面には、内部に長孔（被ガイド孔）３３ａが形成された被ガイド部３３が固定支持されている。前記被ガイド部３３は、回動台３４上にスライド移動可能に支持されており、前記長孔３３ａには回動台３４に支持されたガイドバー３４ａが貫通している。前記被ガイド部３３の外端面には回動台３４に支持されたソレノイドＳＬのプランチャＳＬ１が連結されている。また、前記回動台３４にはバネ支持部３４ｂが形成されており、前記バネ支持部３４ｂと被ガイド部３３の外端面との間にはテザー折り畳みアーム３２をテザー収容室１８側に付勢するスプリングＳｐが支持されている。

前記回動台３４には回動軸３４ｃが固定されており、前記回動軸３４ｃは図示しない軸受を介してベース３６に回動可能に支持されている。前記回動軸３４ｃの一端部には被駆動ギアＧ１が固定支持されており、前記被駆動ギアＧ１には、駆動ギアＧ２が噛合っている。前記駆動ギアＧ２は、ベース３６に支持された回動用モータ３７のモータ軸３７ａに固定支持されている。前記ベース３６の背面には一対のベース移動ベルト３８が連結されており、ベース移動ベルト３８の回転に伴いベース移動ベルト３８が上下動可能に構成されている。
図５において、前記テザー収容室１８の底部材３９は、図示しないリフト装置により上下動可能に構成されており、テープテザー１１の折り畳み量に応じて下方に移動する。

したがって、前記テザー折り畳み装置３１でテープテザーを折り畳む場合、先ず、図５Ａに示すテザー折り畳み位置から、下側のテザー折り畳みアーム３２に連結されたソレノイドＳＬを作動させる。前記ソレノイドＳＬの作動により、テザー折り畳みアーム３２が外側に移動し、テープテザー１１から離脱したアーム離脱位置（図５Ｂ参照）に移動する。このとき、他方のテザー折り畳みアーム３２′側の回動用モータ３７′を作動させて、テープテザー１１に係合しているテザー折り畳みアーム３２′を下方に移動させ、テープテザー１１を押さえる。
次に、図５Ｂに示すアーム離脱位置から、回動用モータ３７を正回転させて、テザー折り畳みアーム３２の先端を上方に回動させると共に、ベース移動ベルト３８を作動させて他方のテザー折り畳みアーム３２′よりも上方に移動した上方回動位置（図５Ｃ参照）に移動させる。

次に、図５Ｃに示す上方回動位置において、ソレノイドＳＬをオフにして、スプリングＳｐのバネ力によりテザー折り畳みアーム３２の先端をテザー収容室１８内部に突出させ、テープテザー１１に係合するテザー係合位置（図５Ｄ参照）に移動させる。
次に、テザー係合位置から、回動用モータ３７を逆回転させて、テザー折り畳みアーム３２を下方に回動させることにより、係合したテープテザー１１をテザー収容室１８の底部３９側に移動させて折り畳むテザー折り畳み位置に移動させる。
前記一連の工程を一対のテザー折り畳みアーム３２，３２′で交互に繰り返すことによりテープテザー１１を蛇腹状に折り畳むことができる。

（実施例１の作用）
図６は実施例１の作用説明図であり、図６Ａは展開構造物射出前の状態の説明図、図６Ｂは展開構造物射出直後の説明図、図６Ｃは展開構造物の射出が完了直前の状態の説明図、図６Ｄは展開構造物を回収する状態の作用説明図である。
図６において、前記構成を備えた実施例１の宇宙構造物としての宇宙構造物２では、宇宙空間でロック６が解除されると、射出バネ３により展開構造物２ｂが射出され、推進装置７により高速で展開する（図６Ｂ参照）。前記展開構造物２ｂの展開に伴い、蛇腹状に折り畳まれたテープテザー１１は解かれるように展開する。前記テザー繰り出し長さ計測装置２４は、繰り出されたテープテザー１１の長さをリアルタイムで計測する。

図６Ｃにおいて、テープテザー１１が所定の長さ繰り出されると、ブレーキ装置２１が作動し、展開構造物２ｂの移動速度を減速する。前記展開構造物２ｂが減速すると、減速の程度に応じてテープテザー１１に張力（衝撃）が作用する。しかし、実施例１のテープテザー１１では、切り欠き１１ｃが形成されているために破断しやすい破断防止部１１ｂが優先的に破断し、テープテザー１１本体の破断が防止される。また、破断防止部１１ｂの破断時に作用する緩衝力により、テープテザー１１の展開速度、すなわち、展開構造物２ｂの移動速度を減速することもできる。
図６Ｄにおいて、前記展開構造物２ｂを回収する場合には、テザー巻き取り装置２６が作動し、テープテザー１１が巻き取られ、展開構造物２ｂがベース２ａに接近し、回収される。

したがって、前記実施例１の宇宙構造物２では、テープテザー１１が折り畳まれて収納されており、テープテザーを展開させるための稼働部材、すなわち、回転するリール等の回転部材（巻取り型展開装置）が配置されていない。したがって、巻取り型展開装置を使用した場合に発生する恐れのある、展開構造物２ｂの移動速度よりもテザーが繰り出される速度が速くなるバックラッシュによりテザーが絡まることが防止される。この結果、実施例１の宇宙構造物２では、回転する展開装置の故障やテープテザー１１の絡まりが発生しないので、テープテザー１１を確実に展開でき、信頼性が向上する。また、巻取り型の展開装置の場合に問題となっていた、後から展開する部分を回転させるための慣性力を考慮する必要を無くすることができる。また、回転部材が無いので、展開時に角運動が発生せず、位置制御や姿勢制御に対する影響を低減できる。また、巻取り型展開装置を使用する従来技術では、テープテザーを収容するために円板状の空間が必要となり、空間の形状が限定され、自由度が小さかったが、テープテザーを蛇腹状に折り畳む際の折り畳み１回分の長さを調整することにより、テープテザー１１を収容する空間をある程度自由に調節でき、自由度を高めることができる。

さらに、実施例１の宇宙構造物２では、テープテザー１１を使用しているので、紐状のテザーに比べ、耐切断性が高くなっている。その上、破断防止部１１ｂが設けられているので、展開時の破断（切断）に対する耐性も高められている。また、テープテザー１１を導電性材料で構成した場合、紐状テザーに比べ表面積が広く、集電効果が高いので、テザーを利用して高い推進力を得ることができる。なお、テザーを利用して推進力を得る技術は、従来公知（例えば、特開２００４−９８９５９号公報等参照）であるので、詳細な説明は省略する。

また、実施例１の宇宙構造物２では、テザー繰り出し長さ計測装置２４により繰り出されたテープテザー１１の長さ、すなわち、ベース２ａと展開構造物２ｂとの距離を計測できる。また、繰り出されたテープテザー１１の長さに応じて、テープテザー１１が全て展開されたと判断することができ、ブレーキ装置２１により適切なタイミングでブレーキをかけることもできる。なお、ブレーキを内蔵したテザー巻取り装置２６は、展開時に巻取り方向と逆回転方向に力を受けるため、テザー巻取り装置２６がブレーキとして作用する。
さらに、実施例１の宇宙構造物２では、テザー巻き取り装置２６が設けられているので、展開構造物２ｂを回収する場合に、テザー巻き取り装置２６を作動させてテープテザー１１を巻き取って展開構造物２ｂをベース２ａ側に引き寄せることもできる。
また、実施例１では、テザー折り畳み装置３１により自動的にテープテザー１１を蛇腹状に折り畳むことができるので、容易にテープテザー１１を折り畳むことができる。

（実施例１の変更例）
次に、前記実施例１の変更例を説明する。
（実施例１の変更例１）
図７は実施例１のブレーキ機構の変更例の説明図であり、図７Ａは変更例１の説明図、図７Ｂは変更例２の説明図である。
図７Ａにおいて、実施例１の変更例１では、テザー収容室１８に折り畳んで収容されたテープテザー１１のテザー巻き取り装置２６側の部分において、折り畳まれた隣接するテザー１１どうしが複数の破断減速部材（ブレーキ機構）４１により連結されている。前記破断減速部材４１は、前記破断防止部１１ｂと同様に構成されており、蛇腹状に折り畳まれたテープテザー１１が展開する際に破断する。したがって、破断減速部材４１の破断時に生じる力により、テープテザー１１の展開速度、すなわち、展開構造物２ｂの移動速度を減速することができる。
（実施例１の変更例２）
図７Ｂにおいて、実施例１の変更例２では、ブレーキ装置（ブレーキ機構）２１′はテープテザー１１を両側から挟み込む一対の摩擦パッド２１ａ′を有している。したがって、実施例１のブレーキ装置２１と同様の作用効果を有する。

（実施例１の変更例３）
図８は実施例１の変更例３の破断防止部の説明図である。
図８において、実施例１の変更例３では、たるみ部１１ａに対して、破断防止部１１ｂが二重に設けられており、２重の破断防止部１１ｂによりたるみ部１１ａ、すなわちテープテザー１１本体が破断しないように保護されている。なお、実施例１では、前記破断防止部１１ｂを展開構造物２ｂの連結部近傍に配置したが、これに限定されず、テープテザー１１の任意の場所に配置することが可能である。

（実施例１の変更例４）
図９は実施例１の変更例４の説明図であり、図９Ａは図２に対応するテープテザー収容部の説明図、図９Ｂはエンコーダ装置の説明図である。
図９において、実施例１の変更例４では、光センサ２２と帯部１１ｄとにより構成されたテザー繰り出し長さ計測装置２４に替えて、テザー巻き取り装置２６の回転軸２６ａの端部にテザー繰り出し長さ計測装置としてのエンコーダ装置Ｅｃ（図９Ｂ参照）が設けられている。前記エンコーダ装置（テザー繰り出し長さ計測装置）Ｅｃは、回転軸２６ａに固定された円板Ｅｃ１と、光センサＥｃ２とを有する。前記円板Ｅｃ１には、等間隔に放射状のスリットＥｃ１ａが形成されている。前記光センサＥｃ２は、前記スリットＥｃ１ａを通過またはスリットＥｃ１ａの間で遮光される検査光を出射する発光部Ｅｃ２ａと、検査光を受光する受光部Ｅｃ２ｂとを有する。

実施例１の変更例４では、テザー巻き取り装置２６に予め数周分のテープテザー１１が巻き取られており、テープテザー１１展開時に、折り畳まれた部分が全て展開されると、テープテザー１１に巻き取られていたテープテザー１１が展開され始める。このとき、テザー巻き取り装置２６の回転に伴い円板Ｅｃ１が回転し、光センサＥｃ２によりテザー巻き取り装置２６の回転を検出できる。このとき、光センサＥｃ２の検査光の検出間隔、すなわち、スリットＥｃ１ａが検査光の位置を通過する間隔に応じて、テザー巻き取り装置２６の回転速度が検出され、テープテザー１１の展開速度が検出できる。また、同時に、スリットＥｃ１ａを検出した回数に基づいて、テザー巻き取り装置２６の回転角度が検出でき、繰り出されたテープテザー１１の長さも検出することができる。この結果、エンコーダ装置Ｅｃにより、テザー繰り出し長さと展開速度を検出でき、適切なタイミングおよび強さでブレーキをかけることができる。また、巻き取られていたテープテザー１１が展開する際には、テザー巻取り装置２６の巻き取り用のモータ自体もブレーキとして作用する。

（実施例１の変更例５）
図１０は実施例１の変更例５の説明図であり、テザー繰り出し長さ計測装置の変更例の説明図である。
図１０において、実施例１の変更例５では、テザー繰り出し長さ計測装置２４に替えて、テザー収容室１８内には、蛇腹状に折り畳まれたテープテザー１１の繰出し方向に沿って、ラインセンサ（テザー繰り出し長さ計測装置）４２が配置されている。前記ラインセンサ４２は、線上にセンサが多数配置されており、多数のセンサの出力に基づいて折り畳まれたテープテザー１１の折り畳み数をカウントする。したがって、折り畳まれたテープテザー１１の折り畳み数をカウントすることにより、展開され、繰り出されたテープテザー１１の長さを計測できる。

（実施例１の変更例６）
図１１は実施例１の変更例６の説明図であり、図１１Ａはテザー展開前の説明図、図１１Ｂはテザー展開後の説明図である。
図１１において、実施例１の変更例６では、テザー繰り出し口１２の近傍に張力を検出する張力検出装置４３が配置されている。前記張力検出装置４３は、テープテザー１１の一面に接触するテザー接触部４３ａと、回転中心４３ｂを中心として回転可能な回動アーム４３ｃと、前記回動アーム４３ｃの回転中心４３ｂに支持されてテザー接触部４３ａを上方に付勢するねじりバネ４３ｄとを有する。そして、テープテザー１１の展開前や展開中で、テープテザー１１に作用する張力が弱い状態では、ねじりバネ４３ｄによりテザー接触部４３ａが図１１Ａに示す通常位置に保持される。

前記展開構造物２ｂが射出されて、テープテザー１１が全て展開された時やブレーキ装置２１が作動した時にはテープテザー１１に張力が作用し、ねじりバネ４３ｄのバネ力に抗して回動アーム４３ｃが図１１Ｂに示す張力作用位置に移動する。このときの回動アーム４３ｃの回転量やねじりバネ４３ｄに作用する力を計測することによりテープテザー１１に作用する張力を検出することができる。なお、前記回転量や力は従来公知の種々の装置により計測可能であり、例えば、前記回転量は、前記エンコーダ装置Ｅｃを使用して計測することができ、ねじりバネ４３ｄに作用する力は、例えば、ねじりバネ４３ｄの端部に圧力計や歪みゲージ等を配置することで計測できる。
前記張力を検出することにより、ブレーキ装置２１によるブレーキの強さを調整して、テープテザー１１の破断を効率よく防止することができる。また、テープテザー１１が全て展開し終わったことを検出することもできる。

（実施例１の変更例７、８）
図１２は実施例１の変更例の折り畳み方法の説明図であり、図１２Ａは変更例７の説明図、図１２Ｂは変更例８の説明図である。
図１２Ａにおいて、実施例１の変更例７では、テープテザー収容部１３が３つの部屋１３ａ〜１３ｃに仕切られている。実施例１の変更例７のテープテザー１１は、テザー繰り出し口１２から最も遠い部屋１３ａにテープテザーの一端が固定支持されている。前記部屋１３ａにテープテザー１１は蛇腹状に折り畳まれて収容され、次に部屋１３ｂで蛇腹状に折り畳まれて収容され、最後に部屋１３ｃで蛇腹状に折り畳まれて収容され、他端側がテザー繰り出し口１２に伸びている。したがって、テープテザー収容部１３の形状を任意に変更することができる。
図１２Ｂにおいて、実施例１の変更例８では、テープテザー１１がテープ幅方向にずれる蛇腹状に折り畳まれている。したがって、実施例１の変更例８のように折り畳むことにより、テープテザー収容部１３の形状を任意に変更することができる。
なお、前記実施例１や実施例１の変更例７、８では、二次元的なテープテザー１１の折り畳み収納方法を示したが、三次元的、例えば、折り畳みの方向を９０°ずらしてマトリックス状（格子状）に積み重ねて格納することもできる。さらにこれらを組み合わせることによりテープテザー収納部１３の形状を任意に設計でき、テープテザー収納部１３が長大になったり幅が大きくなったりすることを防止できる。

(その他の変更例)
以上、本発明の実施例および変更例を詳述したが、本発明は、前記実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内で、種々の変更を行うことが可能である。本発明のその他の変更例（Ｈ01）〜（Ｈ08）を下記に例示する。
（Ｈ01）前記実施例において、テザー繰り出し長さ計測装置２４の光センサとして、反射型の光センサ２２を使用したが、これに限定されず、テープテザー１１または帯部１１ｄを透明部材で構成することにより、透過型の光センサを使用することも可能である。また、光を使用せず、電磁波を使用して検出することも可能である。さらに、帯部１１ｄを読取った回数に基づいて、テザー繰り出し長さを計測したが、これに限定されず、テープテザー１１に画像（例えば、数字や文字あるいは識別用のバーコード等）を印刷等しておき、画像の読取結果に応じて、繰り出し長さを計測することも可能である。なお、繰り出し長さを計測する必要がなければ、テザー繰り出し長さ計測装置を省略することも可能である。

（Ｈ02）前記実施例において、展開構造物２ｂを展開するだけで、回収する必要がなければ、テザー巻き取り装置２６を省略することも可能である。
（Ｈ03）前記実施例において、破断防止部１１ｂに切り欠き１１ｃを形成したが、省略することも可能である。なお、切り欠き１１ｃを省略した場合、破断防止部１１ｂがテープテザー本体（たるみ部１１ａ）よりも優先的に破断するように、破断強さの弱い材料により構成することが望ましい。なお、テープテザー１１が十分な破断強さを有する場合、破断防止部１１ｂを省略することも可能である。逆に、前記破断防止部１１ｂとして、ゴムやバネのような破断せずに伸縮や変形により衝撃を緩衝する部材を使用することも可能である。
（Ｈ04）前記実施例において、展開構造物２ｂを射出するために、射出バネ３と推進装置７を設けたが、いずれか一方とすることも可能であり、これ以外の射出方法、例えば、レール上を走行させてベース２ａから展開構造物２ｂを射出する等の任意の構成を採用することも可能である。また、ロック部材６として、爆発ボルト（内蔵された火薬等の発火により分割するボルト）を使用することも可能である。

（Ｈ05）前記実施例において、展開構造物２ｂの移動速度があまり速くない場合やテープテザー１１の強度が十分確保されている場合等では、ブレーキ装置２１を省略することも可能である。なお、ブレーキ装置として、移動速度を低減するための逆噴射装置を展開構造物２ｂに設けることも可能である。
（Ｈ06）前記実施例において、宇宙構造物としては、ベース（第１構造物）と展開構造物（第２構造物）とをテザーで連結する場合や、宇宙船（第１構造物）と観測機器（第２構造物）とをテザーで連結する場合、衛星（第１構造物）と太陽電池パネル（第２構造物）とをテザーで連結する場合、宇宙ステーション（第１構造物、第２構造物）等の大型構造物どうしをテザーで連結する場合等、テザーで連結される任意の宇宙構造物に適用可能である。
（Ｈ07）前記実施例において、ベース２ａに対して１つの展開構造物２ｂがある場合を例示したが、これに限定されず、１つのベース２ａ（第１構造物）に対して、複数の展開構造物２ｂ（第２構造物）がテザーで連結される場合にも適用可能である。また、親衛星（ベース）にテザーで連結された子衛星（展開構造物）に、さらに孫衛星（展開構造物）がテザーで連結されるような場合にも適用可能である。

（Ｈ08）前記実施例において、テープテザー収容部１３、特にテザー収容室１８がベース２ａ内部に設けられたが、テープテザー１１が蛇腹状に折り畳まれて収容されるテープテザー収容部１３を展開構造物側に設けることも可能である。したがって、ブレーキ装置２１や繰り出し長さ計測装置２４、テザー巻き取り装置２６をベース２ａに配置し、テザー収容室１８を展開構造物２ｂ内部に設けることも可能である。

図１は、本発明の実施例１のテザーを有する宇宙構造物の説明図である。 図２は、実施例１の宇宙構造物におけるテープテザー収容部の説明図である。 図３は、実施例１の宇宙構造物の要部拡大説明図であり、図３Ａは破断防止部の説明図図３Ｂはブレーキ装置の拡大説明図、図３Ｃはテザー繰り出し長さ計測装置の説明図である。 図４は実施例１の宇宙構造物で使用されるテープテザーをテザー収容室に折り畳むテザー折り畳み装置の斜視説明図である。 図５は実施例１のテザー折り畳み装置の折り畳み順の説明図であり、図５Ａはテザー折り畳み位置に移動した状態の説明図、図５Ｂはアーム離脱位置に移動した状態の説明図、図５Ｃは上方回動位置に移動した状態の説明図、図５Ｄはテザー係合位置に移動した状態の説明図、図５Ｅは再びテザー折り畳み位置に移動した状態の説明図である。 図６は実施例１の作用説明図であり、図６Ａは展開構造物射出前の状態の説明図、図６Ｂは展開構造物射出直後の説明図、図６Ｃは展開構造物の射出が完了直前の状態の説明図、図６Ｄは展開構造物を回収する状態の作用説明図である。 図７は実施例１のブレーキ機構の変更例の説明図であり、図７Ａは変更例１の説明図、図７Ｂは変更例２の説明図である。 図８は実施例１の変更例３の破断防止部の説明図である。 図９は実施例１の変更例４の説明図であり、図９Ａは図２に対応するテープテザー収容部の説明図、図９Ｂはエンコーダ装置の説明図である。 図１０は実施例１の変更例５の説明図であり、テザー繰り出し長さ計測装置の変更例の説明図である。 図１１は実施例１の変更例６の説明図であり、図１１Ａはテザー展開前の説明図、図１１Ｂはテザー展開後の説明図である。 図１２は実施例１の変更例の折り畳み方法の説明図であり、図１２Ａは変更例７の説明図、図１２Ｂは変更例８の説明図である。

符号の説明

２…宇宙構造物
２ａ…第１構造物、
２ｂ…第２構造物、
１１…テープテザー、
１１ａ…たるみ部、
１１ｂ…破断防止部、
１１ｃ…切り欠き、
１３…テープテザー収容部と、
２１，２１′，４１…ブレーキ機構、
２４，Ｅｃ，４２…テザー繰り出し長さ計測装置、
２６…テザー巻き取り装置、
３１…テザー折り畳み装置、
３２…テザー折り畳みアーム、
４３…張力検出装置。

Claims (8)

1. 宇宙空間に展開される第１構造物と、
   前記第１構造物から離隔可能な第２構造物と、
   前記第１構造物と前記第２構造物とを連結するテープ状のテザーと、
   前記第２構造物が前記第１構造物から離隔する際に展開される前記テープテザーが蛇腹状に折り畳まれて収容されるテープテザー収容部と、
   を備えたことを特徴とする宇宙構造物。
2. 前記テープテザーの展開速度を調整するブレーキ機構、を備えたことを特徴とする請求項１に記載の宇宙構造物。
3. 前記テープテザーの一部に設けられたたるみ部と、
   前記たるみ部の両端部を連結する破断防止部であって、展開中の前記テープテザーに衝撃が発生した場合に破断して緩衝することにより前記テープテザーの破断を防止する前記破断防止部と、
   を備えたことを特徴とする請求項１または２に記載の宇宙構造物。
4. 切り欠きが形成された前記破断防止部、を備えたことを特徴とする請求項３に記載の宇宙構造物。
5. 前記第２構造物離隔時に繰り出された前記テープテザーの長さを計測するテザー繰り出し長さ計測装置、
   を備えたことを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の宇宙構造物。
6. 前記第２構造物離隔時に繰り出された前記テープテザーの張力を検出する張力検出装置、
   を備えたことを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の宇宙構造物。
7. 前記テープテザーの一端部が連結され、回転駆動時に前記テープテザーを巻き取るテザー巻き取り装置であって、前記第２構造物が離隔した状態で回転駆動して、前記テープテザーを巻き取り、前記第２構造物を前記第１構造物に接近させる前記テザー巻き取り装置、
   を備えたことを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載の宇宙構造物。
8. 対向して配置された一対のテザー折り畳みアームを有し、
   テープテザーが収容されるテープテザー収容部の内側に突出し且つ折り畳まれていない前記テープテザーに係合するテザー係合位置と、係合した前記テープテザーをテープテザー収容部の底部側に移動させて折り畳むテザー折り畳み位置と、前記テザー折り畳み位置から前記テープテザー収容部の外側に離脱したアーム離脱位置と、の間で、前記一対のテザー折り畳みアームを交互に移動させることにより、前記テープテザーを前記テープテザー収容部に蛇腹状に折り畳んで収容するテザー折り畳み装置、
   を備えたことを特徴とする請求項１ないし７のいずれかに記載の宇宙構造物。

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