JP4955166B2 - 宇宙望遠鏡 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、例えば宇宙空間に配備され、各種の観測を実行する宇宙望遠鏡に関する。
【０００２】
【従来の技術】
宇宙開発の分野においては、宇宙空間に宇宙望遠鏡を配備して宇宙空間から地上や、他の惑星等の観測を実行する観測システムがある。このような宇宙望遠鏡は、例えば図１２に示すようなハッブル宇宙望遠鏡を知られている。このハッブル宇宙望遠鏡は、電力源を形成する太陽電池パドル１、及び図示しない姿勢制御系や通信系等で構成される宇宙用バス系機器２を備えて、その姿勢を、宇宙ようバス系機器の姿勢制御系（図示せず）で制御しながらその望遠鏡本体３で所望の方向の光を集光する。そして、この望遠鏡本体３で集光した光は、その観測部４で、例えば受光及び記録されて、その取得した観測データが上記通信系を介して基地局に送信される。
【０００３】
しかしながら、上記宇宙望遠鏡では、それ自体を宇宙空間まで輸送して配備しなければならない構成上、その宇宙空間までの輸送の制約により、望遠鏡本体３の光を集光する反射鏡の開口径の大口径化を図るのが困難であるために、その観測の信頼性や運用の多様化の要請を満足することが困難であるという問題を有する。
【０００４】
そこで、最近の宇宙開発の分野においては、開口径の大口径化を図り得るようにした宇宙望遠鏡の開発が急がれている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
以上述べたように、従来の宇宙望遠鏡では、開口径の大口径化が困難であるという問題を有する。
【０００６】
この発明は、上記の事情に鑑みてなされたもので、宇宙空間までの効率的な輸送を実現したうえで、開口径の大口径化を図り得るようにして、信頼性の高い高精度な観測を実現した宇宙望遠鏡を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この発明は、支持構造体の周囲に着脱可能に配設される外形が略六角形形状に形成された複数の主反射鏡と、これら複数の主反射鏡の鏡面に対向して配設される複数の副反射鏡と、前記複数の主反射鏡及び複数の副反射鏡を介して集光した光を観測する光観測手段と、宇宙航行体を構成するための宇宙バス系とを備えて宇宙望遠鏡を構成した。
【０００８】
上記構成によれば、複数の主反射鏡は、支持構造体の周囲に略リング形状に配置することができることにより、その収納状態における外形寸法を所望の寸法に保ってうえで、鏡面としての開口径の大口径化を促進することが可能となる。従って、信頼性の高い高精度な観測を行うことが可能となる。
【０００９】
また、この発明は、複数の主反射鏡が着脱されて所望の鏡面を形成する支持構造体を組立可能あるいは折り畳み展開可能に構成した。これによれば、宇宙空間までの輸送の簡略化の促進を図ることが可能となる。
【００１０】
また、この発明は、支持構造体に電気コネクタを有した複数の取っ手を所定の間隔に設けて、作業ロボットアームが取っ手を把持した状態で、該作業ロボットアームが電気コネクタを介して宇宙バス系と電気的に接続され、所望の作業が可能に構成した。これによれば、支持構造体の作業ロボットアームを使用した主反射鏡の着脱作業を含む各種の作業を、安全に行うことが可能となる。
【００１１】
また、この発明は、前記光観測手段を、前記複数の主反射鏡で集光した光を個別に観測する個別観測手段と、前記複数の主反射鏡で集光した光を合成して観測する光束合成観測手段と、前記個別観測手段及び前記光束合成観測手段のいずれかを選択して個別観測あるいは光束合成観測を実行する観測選択手段とを備えて構成した。
【００１２】
上記構成によれば、観測選択手段により、個別観測あるいは光束合成観測を実行することにより、高精度な観測を実現したうえで、運用の多様化を図ることが可能となる。
【００１３】
また、この発明は、複数の主反射鏡を、外形が略六角形形状の鏡面支持体と、この鏡面支持体の一方面に配設される略中央部にバッフル筒が設けられた反射鏡面とを備え、前記鏡面支持体の鏡面側及び背面側に第１及び第２の嵌合部を設けると共に、前記反射鏡面のバッフル筒の両端に第３及び第４の嵌合部を設けて前記鏡面支持体の第１の嵌合部を、他の主反射鏡の鏡面支持体の第２の嵌合部と嵌合させ、前記反射鏡面のバッフル筒の第３の嵌合部を前記他の主反射鏡のバッフル筒の第４の嵌合部と嵌合させて複数個を積重状に収容可能に構成した。
【００１４】
上記構成によれば、複数の主反射鏡は、その鏡面支持体の第１の嵌合部を、他の主反射鏡の鏡面支持体の第２の嵌合部と嵌合させ、その反射鏡面のバッフル筒の第３の嵌合部を他の主反射鏡のバッフル筒の第４の嵌合部と嵌合させて複数個が順に積重状に収容配置される。従って、開口径の大口径化を実現したうえで、コンパクトな収納が可能となり、宇宙空間への簡便にして容易な輸送が可能となる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００１６】
図１及び図２は、この発明の一実施の形態に係る宇宙望遠鏡を示すもので、図１は側面を示し、図２は、鏡面側から見た状態を示す。即ち、支持構造体１０は、例えば梁部材が、折り畳み展開可能に略六角柱形状にトラス結合されて形成される。そして、この支持構造体１０には、その一方端の周囲に略六角形形状の主反射鏡１１が６台、略円形状に着脱可能に取り付けられる。この支持構造体１０の他方端には、副鏡取付部１０１が上記６台の主反射鏡１１に対応して６箇所設けられ、この各副鏡取付部１０１には、副反射鏡１２がそれぞれ主反射鏡に対向するように取り付けられる。
【００１７】
上記主反射鏡１１は、例えば図３に示すように骨組み構造に形成される鏡面支持体１３と、該鏡面支持体１３上に組み付けられる、例えばガラス等で略放物面形状に形成される反射鏡面１４で構成される。このうち鏡面支持体１３は、図４に示すようにその外形が上記支持構造体１０の一辺に対応するように略六角形形状に形成され、その一方面には、鏡面支持部１３１が設けられる。そして、この鏡面支持部１３１上には、上記反射鏡面１４の背面側が載置されて組み付けられる。
【００１８】
また、鏡面支持体１３には、その周囲の一辺に構造体結合部１３２が上記支持構造体１０１に対応して設けられ、この構造体結合部１３２を介して上記支持構造体１３２に着脱される。さらに、鏡面支持体１３２には、構造体結合部１３２を挟んで鏡面結合部１３３がそれぞれ設けられ、この鏡面結合部１３３を介して隣接される他の主反射鏡１１の鏡面支持体１３に鏡面結合部１３３と着脱される。
【００１９】
さらに、上記鏡面支持体１３には、その鏡面側の上面側に例えば図５に示すように凹状の第１の嵌合部１３４が所定の間隔に設けられ、その背面側に凸状に第２の嵌合部１３５が上記第１の嵌合部１３４に対応して所定の間隔に設けられる。これら第１及び第２の嵌合部１３４、１３５には、異なる主反射鏡１１の鏡面支持体１３の第２及び第１の嵌合部１３５、１３４が嵌合される。
【００２０】
また、上記反射鏡面１４には、その略中央部に遮光用のバッフル筒１５が設けられ、このバッフル筒１５には、両端に嵌合可能に構成する第３及び第４の嵌合部１５１、１５２が形成される。この第３及び第４の嵌合部１５１、１５２は、他の主反射鏡１１の反射鏡面１４のバッフル筒１５の第４及び第３の嵌合部１５２、１５１に嵌合される。
【００２１】
即ち、６台の主反射鏡１１は、その第１及び第３の嵌合部１３４、１５１に対して、その鏡面側に積重される他の主反射鏡１１に第２及び第４の嵌合部１３５、１５２が嵌合され、その第２及び第４の嵌合部１３５、１５２に対してその背面側に積重される他の主反射鏡１１の第１及び第３の嵌合部１３４、１５１が嵌合されて積重配置される。これにより、６台の主反射鏡１１は、その第１乃至第４の嵌合部１３４、１３５、１５１、１５２の作用により、略六角柱形状に位置決めされた状態で収納されて、宇宙空間への効率的な輸送が可能となる。
【００２２】
上記６台の主反射鏡１１には、そのバッフル筒１５の出力側に個別観測装置１６がそれぞれ配設される。この個別観測装置１６は、例えば図６に示すようにバッフル筒１５に対応して配設される個別観測選択用の切換反射境１６１及び個別観測部１６２でそれぞれ構成される。この切換反射鏡１６１は、例えば後述する通信系の通信アンテナ１７を介して入力される切換信号により切換制御され、バッフル筒１５に集光された光を選択的に個別観測部１６２に案内する。この個別観測部１６２は、入力した光を受光して例えば記録すると共に、その観測データを、上記通信アンテナ１７を介して地上局等の基地局に送信する。
【００２３】
また、切換反射鏡１６１の後段には、光束合成光学系１８が設けられ、この光束合成光学系１８の後段には、観測部１９が配設される。この光束結合光学系１８には、主反射鏡１１に対応して位相調整器１８１及び指向制御機構部１８２がそれぞれ設けられ、その出力側には、上記観測部１９及び偏差・位相差検出センサ２０が部分反射器２１を介して設けられる。
【００２４】
このうち偏差・位相差検出センサ２０は、部分反射器２１を介して光束合成された光が入力されると、その偏差及び位相差を検出して信号処理部２２に出力する。信号処理部２２は、入力した偏差及び位相差情報に基づいて主反射鏡１１毎の指向駆動信号及び位相調整信号を形成して上記指向制御機構部１８２及び位相調整器１８１に出力する。この指向制御機構部１８２及び位相調整器１８２は、入力した指向駆動信号及び位相調整信号に基づいて指向方向を制御すると共に、その位相を調整制御する。
【００２５】
また、上記信号処理部２２は、偏差情報を宇宙航行体を構成する宇宙バス系の姿勢制御部２３に出力する。この姿勢制御部２３には、図示しない検出センサを介して姿勢情報が入力されると共に、指令情報が入力され、これら姿勢情報及び指令情報と偏差情報とに基づいて姿勢制御信号を生成して図示しないアクチュエータを駆動して全体の姿勢を制御する。
【００２６】
他方、上記観測部１９は、光束合成された光を受光して記録すると共に、その観測データを、上記通信アンテナ１７を介して地上局等の基地局に送信する。
【００２７】
上記宇宙バス系としては、その他、例えば太陽電池パドル等の電源系２４、や上記通信系を構成する通信アンテナ１７、熱制御系等が設けられ、その電源系２４を介して上記個別観測装置１６、偏差・位相差検出センサ２０、指向制御機構部１８２、位相調整器１８１、信号処理部２２、上記検出センサ（図示せず）等に対して電力が供給される。
【００２８】
また、上記支持構造体１０には、図７に示すように作業ロボットアーム把持用の複数の取っ手２５が所定の間隔に設けられる。これら複数の取っ手２５は、例えば図８（ａ）（ｂ）（ｃ）に示すように係止孔２５１及び電気コネクタ２５２が設けられる。この取っ手２５の電気コネクタ２５２は、上記電源系２４に電気的に接続される。そして、この取っ手２５は、その係止孔２５１が作業ロボットアーム２６（図９参照）の指部により係止されて把持されると、該作業ロボットアーム２６が電気コネクタ２５２を介して上記電源系２４等と電気的に接続される。
【００２９】
上記作業ロボットアーム２６は、図示しないが、例えば両端に電気コネクタを備えた把持部が設けられ、その一端の把持部で支持構造体１０の一つの取っ手２５を把持した状態で、その他方の把持部で支持構造体１０の他の取っ手２５を把持したり、上記主反射鏡１１の鏡面支持体１３に設けられる取っ手１３６を把持することが可能に構成される。この際、作業ロボットアーム２６は、その一端の把持部で支持構造体１０の取っ手２５を把持した状態で、該取っ手２５の電気コネクタ２５２を介して上記電源系２４等に電気的に接続されて動作制御が行われる。これにより、作業ロボットアーム２６としては、比較的小形のものを用いて主反射鏡１１を支持構造体１０に着脱することが可能となり、宇宙空間における安全な組立作業が可能となる。
【００３０】
例えば、上記主反射鏡１１の鏡面支持体１３に設けられる取っ手１３６は、作業ロボットアーム２６の把持部（図示せず）により把持された状態で、その構造体結合部１３２及び鏡面結合部１３を結合可能な鏡面支持体１３の所定に位置に設けられる。
【００３１】
上記構成において、例えば支持構造体１０には、その略中央部に光束合成光学系１８及び観測部１９が組み付けられると共に、宇宙バス系を構成する姿勢制御部２３、電源系２４及び通信アンテナ１７等が配設され、この状態で宇宙空間に輸送される。ここで、支持構造体１０は、図示しない展開機構部が駆動されて略六角柱形状に展開され、その副鏡取付部１０１に対して副反射鏡１２が取り付けられる。
【００３２】
一方、主反射鏡１１は、上述したように６台が、その鏡面支持体１３の第１及び第３の嵌合部１３４、１５１を、鏡面側に積重される他の主反射鏡１１の鏡面支持体１３の第２及び第４の嵌合部１３５、１５２を嵌合させると共に、その第２及び第４の嵌合部１３５、１５２を背面側に積重される他の主反射鏡１１の鏡面支持体１３の第１及び第３の嵌合部１３４、１５１に嵌合させて順に積重状に収納した状態で、宇宙空間に輸送される。ここで、これら６台の主反射鏡１１は、各第１乃至第４の嵌合部１３４、１３５、１５１、１５２の嵌合により、堅牢な状態に保たれて、宇宙空間まで安全に輸送される。
【００３３】
そして、宇宙空間において、支持構造体１０の一方端の周囲部には、その取っ手２５を、図９に示すように作業ロボットアーム２６で把持した状態で、該作業ロボットアーム２６の先端部側の把持部で、６台の主反射鏡１１の鏡面支持体１３の取っ手１３６が把持されて、その構造体結合部１３２が取り付けられて、上述したように略リング状に取り付けられる。この際、６台の主反射鏡１１は、その鏡面結合部１３３が隣接される主反射鏡１１の鏡面結合部１３３と結合されて略リング形状に一体的に組み付けられる。ここで、６台の主反射鏡１１には、支持構造体１０の副鏡取付部１０１に取り付けられた副反射鏡１２が対向配置されて支持構造体１０への組付け配置が完了される（図１０参照、但し、図１０中では、一箇所のみを図示）。
【００３４】
ここで、上述したように６台の主反射鏡１１は、各指向方向の光を取り込んで各副反射鏡１２を介して各バッフル筒１５に光を集光する。この各主反射鏡１１で集光された光は、それぞれ個別観測装置１６に入力される。
【００３５】
個別観測装置１６は、指令情報に基づいて切換反射鏡１６１を動作制御して選択的に個別観測部１６２でそれぞれの主反射鏡で集光した光の受光、記録を実行して、その観測データを上記通信アンテナ１７を介して基地局に送信する。
【００３６】
また、個別観測装置１６は、選択的に光束合成光学系１８に各主反射鏡１１で集光した光を出力する。この光束合成光学系１８に導かれ各光は、合成されて部分反射器２１を介して観測部１９及び偏差・位相差検出センサ２０にそれぞれ出力される。すると、偏差・位相差検出センサ２０は、入力した光に基づいて各主反射鏡１１の偏差及び位相差を算出して信号処理部２２に出力する。信号処理部２２は、入力した偏差及び位相差情報に基づいて指向駆動信号及び位相調整信号を生成して指向制御機構部１８２及び位相調整器１８１を駆動制御して、各指向方向及び位相を調整する。
【００３７】
また、信号処理部２２は、偏差情報を姿勢制御部２３に出力する。この姿勢制御部２３には、上述したように姿勢情報及び指令情報が入力され、これら姿勢情報及び指令情報と偏差情報とに基づいて姿勢制御信号を生成して上記アクチュエータ（図示せず）を駆動して全体の姿勢を制御する。
【００３８】
このように、上記宇宙望遠鏡は、宇宙航行体を構成するための宇宙バス系を配備すると共に、その支持構造体１０の周囲に対して、外形が略六角形形状に形成される６台の主反射鏡１１を着脱可能に組み付けて、この６台の主反射鏡１１の鏡面に対向して配設される副反射鏡１２を対向配置し、これら主反射鏡１１及び副反射鏡１２を介して集光した光を観測するように構成した。
【００３９】
これによれば、６台の主反射鏡１１は、支持構造体１０の周囲に略リング形状に配置することができることにより、その収納状態における外形寸法を所望の寸法に保ってうえで、鏡面としての開口径の大口径化を促進することが可能となる。従って、信頼性の高い高精度な観測を行うことが可能となる。
【００４０】
なお、上記実施の形態では、支持構造体１０として、梁部材を、略六角柱形状のトラス結合して折り畳み展開可能に構成した場合で説明したが、これに限ることなく、例えば梁部材等の構成部材を分割組立可能に組合せ構成した支持構造においても適用可能である。また、支持構造体１０の一部を展開式にして、その他の部分を組立式に構成するようにしてもよい。さらに、支持構造体の形状としては、略六角柱形状に限ることなく、構成することが可能である。
【００４１】
また、上記実施の形態では、支持構造体１０に副鏡取付部１０１を設けて、この副鏡取付部１０１に副反射鏡１２を取り付け配置するように構成した場合で説明したが、これに限ることなく、例えば図１１に示すように主反射鏡１１に支持部材１１１を介して一体的に取り付けて、主反射鏡１１とともに支持構造体１０に取り付け配置するように構成することも可能である。
【００４２】
さらに、上記実施の形態では、主反射鏡１１の後段にそれぞれ個別観測装置１６を配設して選択的に各主反射鏡１１で取り込んだ光を観測し得るように構成した場合で説明したが、これに限ることなく、個別観測装置１６を設けることなく、光束合成光学系１８で直接的に各光を合成して、その合成した光を観測するように構成してもよい。この場合には、個別観測装置１６を備える構成に比して運用の多様化の点で若干劣ることとなる。
【００４３】
また、上記実施の形態では、支持構造体１０に対して光束合成光学系１８及び観測部１９が組み付けられると共に、宇宙バス系を構成する姿勢制御部２３、電源系２４及び通信アンテナ１７等が組み付け配置して、宇宙空間に輸送するように構成した場合で説明したが、これの限ることなく、例えばこれらを宇宙空間において支持構造体１０に組み付け配置するように構成することも可能である。
【００４４】
さらに、上記実施の形態では、６台の主反射鏡１１を支持構造体１０の周囲に略円形状に配置するように構成した場合で説明したが、この数に限ることなく、配置構成することも可能である。
【００４５】
よって、この発明は、上記実施の形態に限ることなく、その他、実施段階ではその要旨を逸脱いない範囲で種々の変形を実施し得ることが可能である。さらに、上記実施形態には、種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件における適宜な組合せにより種々の発明が抽出され得る。
【００４６】
例えば実施形態に示される全構成要件から幾つかの構成要件が削除されても、発明が解決しようとする課題の欄で述べた課題が解決でき、発明の効果で述べられている効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成が発明として抽出され得る。
【００４７】
【発明の効果】
以上詳述したように，この発明によれば、宇宙空間までの効率的な輸送を実現したうえで、開口径の大口径化を図り得るようにして、信頼性の高い高精度な観測を実現した宇宙望遠鏡を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施の形態に係る宇宙望遠鏡の側面から見た状態を示したそ構成図である。
【図２】図１を鏡面側から見た状態を示した構成図である。
【図３】図１の主反射鏡を取り出して示した図である。
【図４】図１の主反射鏡の鏡面支持体を取り出した図である。
【図５】図３を断面して示した図である。
【図６】図１の光学系の構成を示した図である。
【図７】図１を分解して示した図である。
【図８】図１のロボット把持用の取っ手の構成を示した図である。
【図９】図１の主反射鏡の組立動作を説明するために示した図である。
【図１０】支持構造体に組み付けられた主反射鏡及び副反射鏡の位置関係を示した図である。
【図１１】この発明の他の実施の形態を示した図でる。
【図１２】従来の宇宙望遠鏡を示した構成図である。
【符号の説明】
１０ … 支持構造体。
１０１ … 副鏡取付部。
１１ … 主反射鏡。
１１１ … 支持部材。
１２ … 副鏡。
１３ … 鏡面支持体。
１３１ … 鏡面支持部。
１３２ … 構造体結合部。
１３３ … 鏡面結合部。
１３４ … 第１の嵌合部。
１３５ … 第２の嵌合部。
１３６ … 取っ手。
１４ … 反射鏡面。
１５ … バッフル筒。
１５１ … 第３の嵌合部。
１５２ … 第４の嵌合部。
１６ … 個別観測装置。
１６１ … 切換反射鏡。
１６２ … 個別観測部。
１７ … 通信アンテナ。
１８ … 光束合成光学系。
１８１ … 位相調整器。
１８２ … 指向制御機構部。
１９ … 観測部。
２０ … 偏差・位相差検出センサ。
２１ … 部分反射器。
２２ … 信号処理部。
２３ … 姿勢制御部。
２４ … 電源系。
２５ … 取っ手。
２５１ … 係止孔。
２５２ … 電気コネクタ。
２６ … 作業ロボットアーム。
【発明の属する技術分野】
この発明は、例えば宇宙空間に配備され、各種の観測を実行する宇宙望遠鏡に関する。
【０００２】
【従来の技術】
宇宙開発の分野においては、宇宙空間に宇宙望遠鏡を配備して宇宙空間から地上や、他の惑星等の観測を実行する観測システムがある。このような宇宙望遠鏡は、例えば図１２に示すようなハッブル宇宙望遠鏡を知られている。このハッブル宇宙望遠鏡は、電力源を形成する太陽電池パドル１、及び図示しない姿勢制御系や通信系等で構成される宇宙用バス系機器２を備えて、その姿勢を、宇宙ようバス系機器の姿勢制御系（図示せず）で制御しながらその望遠鏡本体３で所望の方向の光を集光する。そして、この望遠鏡本体３で集光した光は、その観測部４で、例えば受光及び記録されて、その取得した観測データが上記通信系を介して基地局に送信される。
【０００３】
しかしながら、上記宇宙望遠鏡では、それ自体を宇宙空間まで輸送して配備しなければならない構成上、その宇宙空間までの輸送の制約により、望遠鏡本体３の光を集光する反射鏡の開口径の大口径化を図るのが困難であるために、その観測の信頼性や運用の多様化の要請を満足することが困難であるという問題を有する。
【０００４】
そこで、最近の宇宙開発の分野においては、開口径の大口径化を図り得るようにした宇宙望遠鏡の開発が急がれている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
以上述べたように、従来の宇宙望遠鏡では、開口径の大口径化が困難であるという問題を有する。
【０００６】
この発明は、上記の事情に鑑みてなされたもので、宇宙空間までの効率的な輸送を実現したうえで、開口径の大口径化を図り得るようにして、信頼性の高い高精度な観測を実現した宇宙望遠鏡を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この発明は、支持構造体の周囲に着脱可能に配設される外形が略六角形形状に形成された複数の主反射鏡と、これら複数の主反射鏡の鏡面に対向して配設される複数の副反射鏡と、前記複数の主反射鏡及び複数の副反射鏡を介して集光した光を観測する光観測手段と、宇宙航行体を構成するための宇宙バス系とを備えて宇宙望遠鏡を構成した。
【０００８】
上記構成によれば、複数の主反射鏡は、支持構造体の周囲に略リング形状に配置することができることにより、その収納状態における外形寸法を所望の寸法に保ってうえで、鏡面としての開口径の大口径化を促進することが可能となる。従って、信頼性の高い高精度な観測を行うことが可能となる。
【０００９】
また、この発明は、複数の主反射鏡が着脱されて所望の鏡面を形成する支持構造体を組立可能あるいは折り畳み展開可能に構成した。これによれば、宇宙空間までの輸送の簡略化の促進を図ることが可能となる。
【００１０】
また、この発明は、支持構造体に電気コネクタを有した複数の取っ手を所定の間隔に設けて、作業ロボットアームが取っ手を把持した状態で、該作業ロボットアームが電気コネクタを介して宇宙バス系と電気的に接続され、所望の作業が可能に構成した。これによれば、支持構造体の作業ロボットアームを使用した主反射鏡の着脱作業を含む各種の作業を、安全に行うことが可能となる。
【００１１】
また、この発明は、前記光観測手段を、前記複数の主反射鏡で集光した光を個別に観測する個別観測手段と、前記複数の主反射鏡で集光した光を合成して観測する光束合成観測手段と、前記個別観測手段及び前記光束合成観測手段のいずれかを選択して個別観測あるいは光束合成観測を実行する観測選択手段とを備えて構成した。
【００１２】
上記構成によれば、観測選択手段により、個別観測あるいは光束合成観測を実行することにより、高精度な観測を実現したうえで、運用の多様化を図ることが可能となる。
【００１３】
また、この発明は、複数の主反射鏡を、外形が略六角形形状の鏡面支持体と、この鏡面支持体の一方面に配設される略中央部にバッフル筒が設けられた反射鏡面とを備え、前記鏡面支持体の鏡面側及び背面側に第１及び第２の嵌合部を設けると共に、前記反射鏡面のバッフル筒の両端に第３及び第４の嵌合部を設けて前記鏡面支持体の第１の嵌合部を、他の主反射鏡の鏡面支持体の第２の嵌合部と嵌合させ、前記反射鏡面のバッフル筒の第３の嵌合部を前記他の主反射鏡のバッフル筒の第４の嵌合部と嵌合させて複数個を積重状に収容可能に構成した。
【００１４】
上記構成によれば、複数の主反射鏡は、その鏡面支持体の第１の嵌合部を、他の主反射鏡の鏡面支持体の第２の嵌合部と嵌合させ、その反射鏡面のバッフル筒の第３の嵌合部を他の主反射鏡のバッフル筒の第４の嵌合部と嵌合させて複数個が順に積重状に収容配置される。従って、開口径の大口径化を実現したうえで、コンパクトな収納が可能となり、宇宙空間への簡便にして容易な輸送が可能となる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００１６】
図１及び図２は、この発明の一実施の形態に係る宇宙望遠鏡を示すもので、図１は側面を示し、図２は、鏡面側から見た状態を示す。即ち、支持構造体１０は、例えば梁部材が、折り畳み展開可能に略六角柱形状にトラス結合されて形成される。そして、この支持構造体１０には、その一方端の周囲に略六角形形状の主反射鏡１１が６台、略円形状に着脱可能に取り付けられる。この支持構造体１０の他方端には、副鏡取付部１０１が上記６台の主反射鏡１１に対応して６箇所設けられ、この各副鏡取付部１０１には、副反射鏡１２がそれぞれ主反射鏡に対向するように取り付けられる。
【００１７】
上記主反射鏡１１は、例えば図３に示すように骨組み構造に形成される鏡面支持体１３と、該鏡面支持体１３上に組み付けられる、例えばガラス等で略放物面形状に形成される反射鏡面１４で構成される。このうち鏡面支持体１３は、図４に示すようにその外形が上記支持構造体１０の一辺に対応するように略六角形形状に形成され、その一方面には、鏡面支持部１３１が設けられる。そして、この鏡面支持部１３１上には、上記反射鏡面１４の背面側が載置されて組み付けられる。
【００１８】
また、鏡面支持体１３には、その周囲の一辺に構造体結合部１３２が上記支持構造体１０１に対応して設けられ、この構造体結合部１３２を介して上記支持構造体１３２に着脱される。さらに、鏡面支持体１３２には、構造体結合部１３２を挟んで鏡面結合部１３３がそれぞれ設けられ、この鏡面結合部１３３を介して隣接される他の主反射鏡１１の鏡面支持体１３に鏡面結合部１３３と着脱される。
【００１９】
さらに、上記鏡面支持体１３には、その鏡面側の上面側に例えば図５に示すように凹状の第１の嵌合部１３４が所定の間隔に設けられ、その背面側に凸状に第２の嵌合部１３５が上記第１の嵌合部１３４に対応して所定の間隔に設けられる。これら第１及び第２の嵌合部１３４、１３５には、異なる主反射鏡１１の鏡面支持体１３の第２及び第１の嵌合部１３５、１３４が嵌合される。
【００２０】
また、上記反射鏡面１４には、その略中央部に遮光用のバッフル筒１５が設けられ、このバッフル筒１５には、両端に嵌合可能に構成する第３及び第４の嵌合部１５１、１５２が形成される。この第３及び第４の嵌合部１５１、１５２は、他の主反射鏡１１の反射鏡面１４のバッフル筒１５の第４及び第３の嵌合部１５２、１５１に嵌合される。
【００２１】
即ち、６台の主反射鏡１１は、その第１及び第３の嵌合部１３４、１５１に対して、その鏡面側に積重される他の主反射鏡１１に第２及び第４の嵌合部１３５、１５２が嵌合され、その第２及び第４の嵌合部１３５、１５２に対してその背面側に積重される他の主反射鏡１１の第１及び第３の嵌合部１３４、１５１が嵌合されて積重配置される。これにより、６台の主反射鏡１１は、その第１乃至第４の嵌合部１３４、１３５、１５１、１５２の作用により、略六角柱形状に位置決めされた状態で収納されて、宇宙空間への効率的な輸送が可能となる。
【００２２】
上記６台の主反射鏡１１には、そのバッフル筒１５の出力側に個別観測装置１６がそれぞれ配設される。この個別観測装置１６は、例えば図６に示すようにバッフル筒１５に対応して配設される個別観測選択用の切換反射境１６１及び個別観測部１６２でそれぞれ構成される。この切換反射鏡１６１は、例えば後述する通信系の通信アンテナ１７を介して入力される切換信号により切換制御され、バッフル筒１５に集光された光を選択的に個別観測部１６２に案内する。この個別観測部１６２は、入力した光を受光して例えば記録すると共に、その観測データを、上記通信アンテナ１７を介して地上局等の基地局に送信する。
【００２３】
また、切換反射鏡１６１の後段には、光束合成光学系１８が設けられ、この光束合成光学系１８の後段には、観測部１９が配設される。この光束結合光学系１８には、主反射鏡１１に対応して位相調整器１８１及び指向制御機構部１８２がそれぞれ設けられ、その出力側には、上記観測部１９及び偏差・位相差検出センサ２０が部分反射器２１を介して設けられる。
【００２４】
このうち偏差・位相差検出センサ２０は、部分反射器２１を介して光束合成された光が入力されると、その偏差及び位相差を検出して信号処理部２２に出力する。信号処理部２２は、入力した偏差及び位相差情報に基づいて主反射鏡１１毎の指向駆動信号及び位相調整信号を形成して上記指向制御機構部１８２及び位相調整器１８１に出力する。この指向制御機構部１８２及び位相調整器１８２は、入力した指向駆動信号及び位相調整信号に基づいて指向方向を制御すると共に、その位相を調整制御する。
【００２５】
また、上記信号処理部２２は、偏差情報を宇宙航行体を構成する宇宙バス系の姿勢制御部２３に出力する。この姿勢制御部２３には、図示しない検出センサを介して姿勢情報が入力されると共に、指令情報が入力され、これら姿勢情報及び指令情報と偏差情報とに基づいて姿勢制御信号を生成して図示しないアクチュエータを駆動して全体の姿勢を制御する。
【００２６】
他方、上記観測部１９は、光束合成された光を受光して記録すると共に、その観測データを、上記通信アンテナ１７を介して地上局等の基地局に送信する。
【００２７】
上記宇宙バス系としては、その他、例えば太陽電池パドル等の電源系２４、や上記通信系を構成する通信アンテナ１７、熱制御系等が設けられ、その電源系２４を介して上記個別観測装置１６、偏差・位相差検出センサ２０、指向制御機構部１８２、位相調整器１８１、信号処理部２２、上記検出センサ（図示せず）等に対して電力が供給される。
【００２８】
また、上記支持構造体１０には、図７に示すように作業ロボットアーム把持用の複数の取っ手２５が所定の間隔に設けられる。これら複数の取っ手２５は、例えば図８（ａ）（ｂ）（ｃ）に示すように係止孔２５１及び電気コネクタ２５２が設けられる。この取っ手２５の電気コネクタ２５２は、上記電源系２４に電気的に接続される。そして、この取っ手２５は、その係止孔２５１が作業ロボットアーム２６（図９参照）の指部により係止されて把持されると、該作業ロボットアーム２６が電気コネクタ２５２を介して上記電源系２４等と電気的に接続される。
【００２９】
上記作業ロボットアーム２６は、図示しないが、例えば両端に電気コネクタを備えた把持部が設けられ、その一端の把持部で支持構造体１０の一つの取っ手２５を把持した状態で、その他方の把持部で支持構造体１０の他の取っ手２５を把持したり、上記主反射鏡１１の鏡面支持体１３に設けられる取っ手１３６を把持することが可能に構成される。この際、作業ロボットアーム２６は、その一端の把持部で支持構造体１０の取っ手２５を把持した状態で、該取っ手２５の電気コネクタ２５２を介して上記電源系２４等に電気的に接続されて動作制御が行われる。これにより、作業ロボットアーム２６としては、比較的小形のものを用いて主反射鏡１１を支持構造体１０に着脱することが可能となり、宇宙空間における安全な組立作業が可能となる。
【００３０】
例えば、上記主反射鏡１１の鏡面支持体１３に設けられる取っ手１３６は、作業ロボットアーム２６の把持部（図示せず）により把持された状態で、その構造体結合部１３２及び鏡面結合部１３を結合可能な鏡面支持体１３の所定に位置に設けられる。
【００３１】
上記構成において、例えば支持構造体１０には、その略中央部に光束合成光学系１８及び観測部１９が組み付けられると共に、宇宙バス系を構成する姿勢制御部２３、電源系２４及び通信アンテナ１７等が配設され、この状態で宇宙空間に輸送される。ここで、支持構造体１０は、図示しない展開機構部が駆動されて略六角柱形状に展開され、その副鏡取付部１０１に対して副反射鏡１２が取り付けられる。
【００３２】
一方、主反射鏡１１は、上述したように６台が、その鏡面支持体１３の第１及び第３の嵌合部１３４、１５１を、鏡面側に積重される他の主反射鏡１１の鏡面支持体１３の第２及び第４の嵌合部１３５、１５２を嵌合させると共に、その第２及び第４の嵌合部１３５、１５２を背面側に積重される他の主反射鏡１１の鏡面支持体１３の第１及び第３の嵌合部１３４、１５１に嵌合させて順に積重状に収納した状態で、宇宙空間に輸送される。ここで、これら６台の主反射鏡１１は、各第１乃至第４の嵌合部１３４、１３５、１５１、１５２の嵌合により、堅牢な状態に保たれて、宇宙空間まで安全に輸送される。
【００３３】
そして、宇宙空間において、支持構造体１０の一方端の周囲部には、その取っ手２５を、図９に示すように作業ロボットアーム２６で把持した状態で、該作業ロボットアーム２６の先端部側の把持部で、６台の主反射鏡１１の鏡面支持体１３の取っ手１３６が把持されて、その構造体結合部１３２が取り付けられて、上述したように略リング状に取り付けられる。この際、６台の主反射鏡１１は、その鏡面結合部１３３が隣接される主反射鏡１１の鏡面結合部１３３と結合されて略リング形状に一体的に組み付けられる。ここで、６台の主反射鏡１１には、支持構造体１０の副鏡取付部１０１に取り付けられた副反射鏡１２が対向配置されて支持構造体１０への組付け配置が完了される（図１０参照、但し、図１０中では、一箇所のみを図示）。
【００３４】
ここで、上述したように６台の主反射鏡１１は、各指向方向の光を取り込んで各副反射鏡１２を介して各バッフル筒１５に光を集光する。この各主反射鏡１１で集光された光は、それぞれ個別観測装置１６に入力される。
【００３５】
個別観測装置１６は、指令情報に基づいて切換反射鏡１６１を動作制御して選択的に個別観測部１６２でそれぞれの主反射鏡で集光した光の受光、記録を実行して、その観測データを上記通信アンテナ１７を介して基地局に送信する。
【００３６】
また、個別観測装置１６は、選択的に光束合成光学系１８に各主反射鏡１１で集光した光を出力する。この光束合成光学系１８に導かれ各光は、合成されて部分反射器２１を介して観測部１９及び偏差・位相差検出センサ２０にそれぞれ出力される。すると、偏差・位相差検出センサ２０は、入力した光に基づいて各主反射鏡１１の偏差及び位相差を算出して信号処理部２２に出力する。信号処理部２２は、入力した偏差及び位相差情報に基づいて指向駆動信号及び位相調整信号を生成して指向制御機構部１８２及び位相調整器１８１を駆動制御して、各指向方向及び位相を調整する。
【００３７】
また、信号処理部２２は、偏差情報を姿勢制御部２３に出力する。この姿勢制御部２３には、上述したように姿勢情報及び指令情報が入力され、これら姿勢情報及び指令情報と偏差情報とに基づいて姿勢制御信号を生成して上記アクチュエータ（図示せず）を駆動して全体の姿勢を制御する。
【００３８】
このように、上記宇宙望遠鏡は、宇宙航行体を構成するための宇宙バス系を配備すると共に、その支持構造体１０の周囲に対して、外形が略六角形形状に形成される６台の主反射鏡１１を着脱可能に組み付けて、この６台の主反射鏡１１の鏡面に対向して配設される副反射鏡１２を対向配置し、これら主反射鏡１１及び副反射鏡１２を介して集光した光を観測するように構成した。
【００３９】
これによれば、６台の主反射鏡１１は、支持構造体１０の周囲に略リング形状に配置することができることにより、その収納状態における外形寸法を所望の寸法に保ってうえで、鏡面としての開口径の大口径化を促進することが可能となる。従って、信頼性の高い高精度な観測を行うことが可能となる。
【００４０】
なお、上記実施の形態では、支持構造体１０として、梁部材を、略六角柱形状のトラス結合して折り畳み展開可能に構成した場合で説明したが、これに限ることなく、例えば梁部材等の構成部材を分割組立可能に組合せ構成した支持構造においても適用可能である。また、支持構造体１０の一部を展開式にして、その他の部分を組立式に構成するようにしてもよい。さらに、支持構造体の形状としては、略六角柱形状に限ることなく、構成することが可能である。
【００４１】
また、上記実施の形態では、支持構造体１０に副鏡取付部１０１を設けて、この副鏡取付部１０１に副反射鏡１２を取り付け配置するように構成した場合で説明したが、これに限ることなく、例えば図１１に示すように主反射鏡１１に支持部材１１１を介して一体的に取り付けて、主反射鏡１１とともに支持構造体１０に取り付け配置するように構成することも可能である。
【００４２】
さらに、上記実施の形態では、主反射鏡１１の後段にそれぞれ個別観測装置１６を配設して選択的に各主反射鏡１１で取り込んだ光を観測し得るように構成した場合で説明したが、これに限ることなく、個別観測装置１６を設けることなく、光束合成光学系１８で直接的に各光を合成して、その合成した光を観測するように構成してもよい。この場合には、個別観測装置１６を備える構成に比して運用の多様化の点で若干劣ることとなる。
【００４３】
また、上記実施の形態では、支持構造体１０に対して光束合成光学系１８及び観測部１９が組み付けられると共に、宇宙バス系を構成する姿勢制御部２３、電源系２４及び通信アンテナ１７等が組み付け配置して、宇宙空間に輸送するように構成した場合で説明したが、これの限ることなく、例えばこれらを宇宙空間において支持構造体１０に組み付け配置するように構成することも可能である。
【００４４】
さらに、上記実施の形態では、６台の主反射鏡１１を支持構造体１０の周囲に略円形状に配置するように構成した場合で説明したが、この数に限ることなく、配置構成することも可能である。
【００４５】
よって、この発明は、上記実施の形態に限ることなく、その他、実施段階ではその要旨を逸脱いない範囲で種々の変形を実施し得ることが可能である。さらに、上記実施形態には、種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件における適宜な組合せにより種々の発明が抽出され得る。
【００４６】
例えば実施形態に示される全構成要件から幾つかの構成要件が削除されても、発明が解決しようとする課題の欄で述べた課題が解決でき、発明の効果で述べられている効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成が発明として抽出され得る。
【００４７】
【発明の効果】
以上詳述したように，この発明によれば、宇宙空間までの効率的な輸送を実現したうえで、開口径の大口径化を図り得るようにして、信頼性の高い高精度な観測を実現した宇宙望遠鏡を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施の形態に係る宇宙望遠鏡の側面から見た状態を示したそ構成図である。
【図２】図１を鏡面側から見た状態を示した構成図である。
【図３】図１の主反射鏡を取り出して示した図である。
【図４】図１の主反射鏡の鏡面支持体を取り出した図である。
【図５】図３を断面して示した図である。
【図６】図１の光学系の構成を示した図である。
【図７】図１を分解して示した図である。
【図８】図１のロボット把持用の取っ手の構成を示した図である。
【図９】図１の主反射鏡の組立動作を説明するために示した図である。
【図１０】支持構造体に組み付けられた主反射鏡及び副反射鏡の位置関係を示した図である。
【図１１】この発明の他の実施の形態を示した図でる。
【図１２】従来の宇宙望遠鏡を示した構成図である。
【符号の説明】
１０ … 支持構造体。
１０１ … 副鏡取付部。
１１ … 主反射鏡。
１１１ … 支持部材。
１２ … 副鏡。
１３ … 鏡面支持体。
１３１ … 鏡面支持部。
１３２ … 構造体結合部。
１３３ … 鏡面結合部。
１３４ … 第１の嵌合部。
１３５ … 第２の嵌合部。
１３６ … 取っ手。
１４ … 反射鏡面。
１５ … バッフル筒。
１５１ … 第３の嵌合部。
１５２ … 第４の嵌合部。
１６ … 個別観測装置。
１６１ … 切換反射鏡。
１６２ … 個別観測部。
１７ … 通信アンテナ。
１８ … 光束合成光学系。
１８１ … 位相調整器。
１８２ … 指向制御機構部。
１９ … 観測部。
２０ … 偏差・位相差検出センサ。
２１ … 部分反射器。
２２ … 信号処理部。
２３ … 姿勢制御部。
２４ … 電源系。
２５ … 取っ手。
２５１ … 係止孔。
２５２ … 電気コネクタ。
２６ … 作業ロボットアーム。
Claims (10)
- 角柱形状に梁部材を結合して形成された支持構造体と、
前記支持構造体の一方端の梁部材の一辺に対応する周囲に配設される複数の骨組み形状の鏡面支持体と、
前記鏡面支持体に組みつけられている複数の主反射鏡と、
前記支持構造体の他方端の梁部材の周囲に、前記複数の主反射鏡の鏡面に対向して配設される複数の副反射鏡と、
前記複数の主反射鏡及び複数の副反射鏡を介して集光した光を観測する光観測手段と、
宇宙航行体を構成するための宇宙バス系と、を具備したことを特徴とする宇宙望遠鏡。 - 前記支持構造体は、分割可能な複数の構造部材を略六角柱形状に組立結合し、前記支持構造体の一方端の梁部材の一辺に対応する周囲に略六角形形状の鏡面支持体を着脱可能に配設したことを特徴とする請求項１記載の宇宙望遠鏡。
- 前記支持構造体を構成する分割可能な複数の構造部材は、少なくとも一部が折り畳み展開可能に設けられることを特徴とする請求項２記載の宇宙望遠鏡。
- 前記支持構造体は、折り畳み展開可能に形成され、略六角柱形状に展開されることを特徴とする請求項１記載の宇宙望遠鏡。
- 前記支持構造体は、折り畳み展開可能な展開構造と、この展開構造に組立結合される組立構造とで形成されることを特徴とする請求項４記載の宇宙望遠鏡。
- 上記支持構造体は、作業ロボットアームが解放可能に把持するもので、前記作業ロボットアームの把持状態で該作業ロボットアームと電気的に接続される前記宇宙バス系に接続された電気コネクタを有する複数の取っ手が設けられることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか記載の宇宙望遠鏡。
- 前記光観測手段は、前記複数の主反射鏡で集光した光を個別に観測する個別観測手段と、前記複数の主反射鏡で集光した光を合成して観測する光束合成観測手段と、前記個別観測手段及び前記光束合成観測手段のいずれかを選択して個別観測あるいは光束合成観測を実行する観測選択手段とを備えることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか記載の宇宙望遠鏡。
- 前記副反射鏡は、前記支持構造体あるいは前記主反射鏡のいずれか一方に、前記主反射鏡の鏡面に対応して取付配置されることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか記載の宇宙望遠鏡。
- 前記宇宙バス系は、少なくとも外部局との通信を実行する通信手段と、電力を供給するための電力源と、前記複数の主反射鏡、前記複数の副反射鏡、前記光観測手段、前記通信手段及び前記電力源を含む前記支持構造体の姿勢を制御する姿勢制御手段とを備えることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか記載の宇宙望遠鏡。
- 支持構造体の周囲に着脱可能に配設される外形が略六角形形状に形成された複数の主反射鏡と、これら複数の主反射鏡の鏡面に対向して配設される複数の副反射鏡と、前記複数の主反射鏡及び複数の副反射鏡を介して集光した光を観測する光観測手段と、宇宙航行体を構成するための宇宙バス系とを具備し、
前記複数の主反射鏡は、外形が略六角形形状の鏡面支持体と、この鏡面支持体の一方面に配設される略中央部にバッフル筒が設けられた反射鏡面とを備え、前記鏡面支持体の鏡面側及び背面側に第１及び第２の嵌合部を設けると共に、前記反射鏡面のバッフル筒の両端に第３及び第４の嵌合部を設けて前記鏡面支持体の第１の嵌合部を、他の主反射鏡の鏡面支持体の第２の嵌合部と嵌合させ、前記反射鏡面のバッフル筒の第３の嵌合部を前記他の主反射鏡のバッフル筒の第４の嵌合部と嵌合させて複数個を積重状に収容可能に構成したことを特徴とする宇宙望遠鏡。
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