JP5124589B2 - 宇宙機に燃料を補給するためのシステムおよび方法 - Google Patents

Description

連邦支援調査に関する陳述
本発明は、防衛高等研究計画局（ＤＡＲＰＡ）によって授与される協定番号ＭＤＡ９７２−００−９−００１５のもと、政府支援によってなされたものである。政府は、本発明の特定の権利を有する。

以下の開示は、概して、２つの宇宙機間で推進剤を移送するシステムおよび方法に関し、より詳細には、軌道上の衛星の燃料補給に関する。

通信衛星は、一般的に、軌道を達成し維持するため搭載された推進システムを有する。推進システムは、単一推進剤のロケットスラスタ（すなわち、ヒドラジンなどの単一の種類の推進剤を使用するスラスタ）と、二元推進剤のスラスタ（すなわち、たとえば燃料（たとえばモノメチルヒドラジン（「ＭＭＨ」））および酸化剤（たとえば二酸化窒素（「ＮＴＯ」））などの２種類の推進剤を使用するスラスタ）との両方とも含むことができる。使用される推進剤の種類にかかわらず、推進剤なしでは衛星はその軌道を無期限に維持することができず、地球大気圏に最終的には再突入することになる。

提案されている軌道上での衛星への燃料補給の１つの方法としては、推進剤を必要とする軌道周回している「顧客」衛星に「サービス」衛星をドッキングすることがある。ドッキング操作中に、サービス衛星上の供給タンクの第１の推進剤ラインが、顧客衛星の推進剤タンクに通じる第２の推進剤ラインに着脱可能に接続される。ついで、供給タンクからの推進剤が、嵌合された推進剤ラインを介して顧客タンクに移送される。一旦燃料の移送が終了すると、２つの宇宙機は分離する。宇宙機が分離するので、２つの推進剤ラインが自動的に切断する。

ほとんどの場合、液体推進剤と加圧剤（ｐｒｅｓｓｕｒａｎｔ）すなわち「アレージ」（ｕｌｌａｇｅ）ガスとの間の二元推進剤タンクには、物理的分離がない。その結果、アレージには、一般的に、多少の液体燃料蒸気が含まれる。上述の燃料補給方法に関する１つの問題は、顧客タンクが充填されるにつれ、顧客タンクのアレージが宇宙空間に排出するということである。この燃料入りの加圧剤が顧客衛星およびサービス衛星の近くの宇宙空間に排出されると、衛星の太陽電池パネルおよび／または他の高感度装置を汚染し損傷を与える可能性がある。

以下の概要は、読み手だけのために提供され、特許請求の範囲によって記載されている本発明を、いかなる形であれ限定することを目的とするものではない。

本発明は、一般に、宇宙機に燃料補給するシステムおよび方法に関する。本発明の一態様に従って、第１の宇宙機から第２の宇宙機へ推進剤を移送する方法は、第１の宇宙機によって搭載されている第１の推進剤導管を、第２の宇宙機によって搭載されている第２の推進剤導管に着脱可能に接続して、第１の宇宙機によって搭載されている第１のアレージ導管を、第２の宇宙機によって搭載されている第２のアレージ導管に着脱可能に接続する工程を含む。この方法は、第１および第２の推進剤導管を介して第１の宇宙機から第２の宇宙機に推進剤を移送し、第１および第２のアレージ導管を介して第２の宇宙機から第１の宇宙機にアレージを移送する工程をさらに含む。一実施形態において、第１の宇宙機から第２の宇宙機に推進剤を移送する工程が、第１の宇宙機によって搭載されている第１の推進剤タンクから、第２の宇宙機によって搭載されている第２の推進剤タンクに推進剤を移送する工程を含んでいてもよく、第２の宇宙機から第１の宇宙機へアレージを移送する工程が、第２の推進剤タンクから第１の推進剤タンクにアレージを移送する工程を含んでいてもよい。

本発明の別の態様による宇宙機に燃料補給する方法は、第２の宇宙機に第１の宇宙機を着脱可能に連結し、第１の宇宙機によって搭載されている第１のタンクから第２の宇宙機によって搭載されている第２のタンクに推進剤を移送する工程を含む。この方法は、第１のタンクから第２のタンクに推進剤を移送しつつ、第２のタンクから第１のタンクにアレージを移送する工程をさらに含んでいてもよい。

本発明のさらなる態様によって構成される推進剤供給宇宙機は、第１の推進剤タンクおよび宇宙機燃料補給インターフェイスを含む。第１の推進剤タンクは、推進剤出口およびアレージ入口を含む。この燃料補給インターフェイスは、推進剤出口と流体連通している第１の推進剤移送連結器、および、アレージ入口と流体連通している第１のアレージ移送連結器を含む。第１の推進剤移送連結器は、顧客宇宙機によって搭載されている第２の推進剤移送連結器に着脱可能に接続されるように構成されているので、第１の推進剤タンクからの推進剤が、第２の推進剤タンクに流入することができる。第１のアレージ移送連結器は、第２の宇宙機によって搭載されている第２のアレージ移送連結器に着脱可能に接続されるように構成されているので、推進剤が第１の推進剤タンクから第２の推進剤タンクに流入しつつ、第２の推進剤タンクからのアレージが第１の推進剤タンクに流入することができる。

本発明の一実施形態に従って構成される宇宙機燃料補給システムの部分概略図である。 本発明の一実施形態による宇宙機に燃料を補給するルーチンを示す、フローチャートである。 本発明の別の実施形態に従って構成される宇宙機燃料補給システムの部分概略図である。

以下の開示は、宇宙機に燃料補給する種々の方法およびシステムを記載している。本発明のさまざまな実施形態を完全に理解するために、ある特定の細部を以下の記載および図１から図３で説明する。本発明のさまざまな実施形態の記載を不必要に曖昧にすることを回避するために、衛星および他の宇宙機、ならびに宇宙機推進システムおよび推進剤にしばしば関連付けられる周知の構造およびシステムを説明する他の細部を、以下の開示に記載していない。

図に示されている細部、寸法、角度および他の特徴の多くは、単に本発明の特定の実施形態を例示するのみである。したがって、他の実施形態は、本発明の精神および範囲から逸脱することなく、他の細部、寸法、角度および特徴を有していてもよい。さらに、後述する細部のうちのいくつかがなくても、本発明のさらなる実施形態を実施することができる。

図において、同一の参照番号は、同一の、あるいは少なくとも概して類似した要素を特定する。任意の特定の要素の考察を容易にするために、任意の参照番号の最上位桁すなわち数字は、その要素が最初に紹介される図を指す。たとえば、要素１１０は、図１を参照しつつ最初に紹介され考察されている。

図１は、本発明の一実施形態に従って構成される宇宙機燃料補給システム１００の部分概略図である。宇宙機燃料補給システム１００は、推進剤供給宇宙機１１０および推進剤受容宇宙機１６０を含む。明確にするため、推進剤供給宇宙機１１０は、以下、「供給宇宙機１１０」と称し、推進剤受容宇宙機１６０は、以下、「顧客宇宙機１６０」と称する。図示の実施態様において、顧客宇宙機１６０は、研究衛星、通信衛星、気象衛星、航行衛星など、単一推進剤推進システムを有する軌道衛星であってもよい。供給宇宙機１１０は、顧客宇宙機１６０に燃料を補給するために顧客宇宙機１６０とドッキングした別の衛星または宇宙機であってもよい。

以下により詳細に説明するように、供給タンク１２０から受容タンク１７０に推進剤を流しつつ、加圧剤すなわち「アレージ」を受容タンク１７０から供給タンク１２０に同時に戻して流すことによって、供給宇宙機１１０は顧客宇宙機１６０に燃料を補給することができる。このような閉ループシステムで推進剤を移送することによって、供給宇宙機１１０および顧客宇宙機１６０の近くの宇宙空間に、太陽電池パネルおよび／または宇宙機の他の臨界表面および装置に損傷を与えることになり得る、燃料の多く含まれたアレージの排出を防止する。この手法のさらなる利点は、受容タンク１７０からのアレージを再利用し、供給タンク１２０を補充するためにそのアレージを使用し、それによって、供給宇宙機１１０によって上方に搭載されることを必要とする貯蔵されたアレージの量を減少させるということである。燃料補給システム１００のこれらのおよび他の態様を、図１から図３を参照しつつ、以下にさらに詳述する。

供給宇宙機１１０は、推進システム１１２（たとえば、単一推進剤推進システムおよび／または二元推進剤推進システム）と、誘導装置１１４と、搭載された電力系統１１６（たとえば、バッテリ、太陽電池パネル、など）とを含むことができる。これらのシステムは、当該技術分野において知られている従来の宇宙機システムに、構造および機能が少なくとも概して類似していてもよい。さらに、供給宇宙機１１０は、宇宙機制御装置１１８を含んでいてもよい。制御装置１１８は、メモリ１１９に記憶されるコンピュータ可読の命令を実行するように構成されているプロセッサ１１７を含んでいてもよい。コンピュータ可読の命令によって、制御装置１１８が、推進システム１１２、誘導装置１１４、およ
び電力系統１１６を制御できるようになる。コンピュータ可読の命令によって、制御装置１１８はまた、推進剤供給タンク１２０（「供給タンク１２０」）と関連付けられている燃料補給作業を制御できるようになる。

供給タンク１２０は、単元推進剤推進システムでの用途に適した推進剤１２２（第１の推進剤部分１２２ａとして特定されている）を搭載する。この種の推進剤は、ヒドラジン、過酸化水素、および／または当該技術分野において知られている他の適した単元推進剤を含んでいてもよい。供給タンク１２０は、推進剤１２２ａを加圧剤すなわちアレージ１２３（第１のアレージ部分１２３ａとして特定されている）から分離する、推進剤管理装置（ＰＭＤ）１２４を含んでいてもよい。適したアレージは、たとえば、気体窒素（Ｎ_２）、ヘリウム（Ｈｅ）などを含んでいてもよい。ＰＭＤ１２４は、ブラダ、ダイアフラム、または当該技術分野において知られている他の適した確動の排除装置（ｐｏｓｉｔｉｖｅ ｅｘｐｕｌｓｉｏｎ ｄｅｖｉｃｅ）を含んでいてもよい。さらに、他の実施形態では、使用されている推進剤の種類に応じて、ＰＭＤ１２４は当該技術分野において知られている他のタイプのＰＭＤ装置を含んでいてもよい。たとえば、図３を参照しつつ以下に詳述するように、いくつかの実施形態において、スクリーンまたは翼形のＰＭＤなど表面張力型のＰＭＤ装置が使用されてもよい。

供給宇宙機１２０は、第１の推進剤連結器１３７ａおよび第１のアレージ連結器１４１ａを有する第１の燃料補給インターフェイス１３６ａを含んでいてもよい。顧客宇宙機１６０は、第２の推進剤連結器１３７ｂおよび第２のアレージ連結器１４１ｂを有する対応する第２の燃料補給インターフェイス１３６ｂを含んでいてもよい。第１の燃料補給インターフェイス１３６ａが第２の燃料補給インターフェイス１３６ｂを嵌合する場合、第１の推進剤連結器１３７ａは、第２の推進剤連結器１３７ｂを着脱可能に係合するように構成され、第１のアレージ連結器１４１ａは、第２のアレージ連結器１４１ｂを着脱可能に係合するように構成されている。この目的のために、推進剤連結器１３７およびアレージ連結器１４１は、当該技術分野において知られている、流体導管を共に着脱可能に接続するためのさまざまなタイプの「急速着脱コネクタ」嵌合を含んでいてもよい。

第１の推進剤移送導管１３２ａは、供給タンク１２０の推進剤出口１２８から第１の燃料補給インターフェイス１３６ａの第１の推進剤連結器１３７ａまで操作可能に延びている。明確にするため、第１の推進剤移送導管１３２ａを、以下、「第１の推進剤ライン１３２ａ」と称する。ＰＭＤ１２４は、常に、推進剤１２２ａを推進剤出口１２８の上に保つのを助ける。第１の推進剤バルブ１３４ａが開口しいている場合、推進剤移動機１３０（たとえば、電動機械式ポンプなどのポンプ）が、第１の推進剤ライン１３２ａを通る推進剤１２２ａの移動を促進することができる。

第１のアレージ移送導管１４２ａは、第１の燃料補給インターフェイス１３６ａの第１のアレージ連結器１４１ａから供給タンク１２０のアレージ入口１２６まで操作可能に延びている。明確にするため、第１のアレージ移送導管１４２ａを、以下、「第１のアレージライン１４２ａ」と称する。第１のアレージバルブ１４４ａが、第１のアレージライン１４２ａを通るアレージの流れを制御する。第１のアレージ貯蔵タンク１５０ａは、アレージ１２３の一部（第３のアレージ部１２３ｃとして特定されている）を搭載する。第３のアレージバルブ１４４ｃが、たとえば以下に詳述される燃料補給手順の間、供給タンク１２０にアレージ１２３ａを補充するために、必要に応じて貯蔵タンク１５０ａからアレージ入口１２６までのアレージの流れを制御する。

顧客宇宙機１６０は、推進システム１６２、誘導装置１６４、および搭載された電力系統１６６を含んでいてもよい。推進システム１６２は、１つ以上の単一推進剤スラスタ１６３（第１のスラスタ１６３ａおよび第２のスラスタ１６３ｂとして個々に図示されてい
る）を含んでもよい。顧客宇宙機１６０は、宇宙機制御装置１６８をさらに含んでいてもよい。制御装置１６８は、メモリ１６９に記憶されているコンピュータ可読の命令を実行するように構成されているプロセッサ１６７を含んでいてもよい。コンピュータ可読の命令によって、制御装置１６８が、推進システム１６２、誘導装置１６４、および電力系統１６６を制御することができる。コンピュータ可読の命令によって、制御装置１６８はまた、推進剤受容タンク１７０と関連付けられている燃料補給作業を制御することができる。明確にするため、推進剤受容タンク１７０を、以下、「顧客タンク１７０」と称する。

図示の実施態様において、顧客タンク１７０は、推進剤１２２の一部（第２の推進剤部分１２２ｂとして特定されている）と、アレージ１２３の一部（第２のアレージ部分１２３ｂとして特定されている）とを搭載する。ＰＭＤ１７４は、アレージ１２３ｂを推進剤１２２ｂから分離する。ＰＭＤ１７４は、構造および機能が供給宇宙機１１０のＰＭＤ１２４に少なくとも概して類似していてもよい。第２の推進剤移送導管１３２ｂは、第２の燃料補給インターフェイス１３６ｂの第２の推進剤連結器１３７ｂから顧客タンク１７０の推進剤入口１７６まで操作可能に延びている。明確にするため、第２の推進剤移送導管１３２ｂを、以下、「第２の推進剤ライン１３２ｂ」と称する。第２の推進剤移送バルブ１３４ｂが、第２の推進剤ライン１３２ｂを通る推進剤の流れを制御する。

第２のアレージ移送導管１４２ｂは、顧客タンク１７０のアレージ出口１７８から第２の燃料補給インターフェイス１３６ｂの第２のアレージ連結器１４１ｂまで操作可能に延びている。明確にするため、第２のアレージ移送導管１４２ｂを、以下、「第２のアレージライン１４２ｂ」と称する。ＰＭＤ１７４は、常に、推進剤１２２ｂをアレージ出口１７８から遠ざけておくのを助ける。第２のアレージバルブ１４４ｂは、第２のアレージライン１４２ｂを通るアレージの流れを制御する。第２のアレージ貯蔵タンク１５０ｂは、アレージ１２３の一部（第４のアレージ部分１２３ｄとして特定されている）を搭載する。第４のアレージバルブ１４４ｄは、たとえば推進システム１６２の作動中、貯蔵タンク１５０ｂから供給タンク１７０までのアレージの流れを制御する。

図２は、本発明の一実施形態に従って宇宙機に燃料を補給するルーチン２００のフローチャートである。説明の便宜上、ルーチン２００を、図１の宇宙機燃料補給システム１００を参照しつつ以下に説明する。たとえば一実施形態において、供給側の制御装置１１８は、供給宇宙機１１０によって実行されるルーチン２００の部分を実施することができ、受容側の制御装置１６８は、顧客宇宙機１６０によって実行されるルーチン２００の部分を実施することができる。しかし、他の実施形態では、供給宇宙機１１０および／または顧客宇宙機１６０の一方または両方に全面的にまたは部分的に属する他の処理装置によって、ルーチン２００の異なる部分が実施されてもよい。さらに、ルーチン２００は、他の宇宙機燃料補給システムによって利用されてもよい。たとえば、ルーチン２００は、他の単一推進剤および／または二元推進剤の燃料補給システム（図３を参照しつつ後述する二元推進剤燃料補給システムなど）によって利用されてもよい。

図１および図２をともに参照する。ブロック２０２で、第１の推進剤ライン１３２ａを第２の推進剤ライン１３２ｂに着脱可能に接続する。一実施形態において、供給宇宙機１１０の第１の燃料補給インターフェイス１３６ａが顧客宇宙機１６０の第２の燃料補給インターフェイス１３６ｂに嵌合される場合、推進剤ライン１３２を自動的に接続してもよい。２つのインターフェイスが一体となるので、第１の推進剤連結器１３７ａを第２の推進剤連結器１３７ｂと着脱可能に係合することができる。上述のように、推進剤連結器１３７は、この目的のために、当該技術分野において知られている、適した急速着脱部を含んでいてもよい。ブロック２０４で、第１のアレージライン１４２ａを第２のアレージライン１４２ｂに着脱可能に接続する。推進剤ライン１３２と同様に、第１の燃料補給インターフェイス１３６ａを第２の燃料補給インターフェイス１３６ｂに嵌合するので、第１
のアレージ連結器１４１ａを第２のアレージ連結器１４１ｂと着脱可能に係合することができる。

ブロック２０６で、第１の推進剤ライン１３２ａの第１の推進剤移送バルブ１３４ａと、第２の推進剤ライン１３２ｂの第２の推進剤移送バルブ１３４ｂとを開放する。ブロック２０８で、第１のアレージライン１４２ａの第１のアレージ移送バルブ１４４ａと、第２のアレージライン１４２ｂの第２のアレージ移送バルブ１４４ｂとを開放する。ブロック２１０で、供給タンク１２０からの推進剤１２２ａが、推進剤ライン１３２を介して顧客タンク１７０に流入する。推進剤移動機１３０が、供給タンク１２０から顧客タンク１７０までの推進剤１２２ａの移動を促進する。推進剤１２２ａが顧客タンク１７０に流入するので、追い出されたアレージ１２３ｂが顧客タンク１７０から流出し、アレージライン１４２を介して供給タンク１２０に流入する。

判断ブロック２１４で、ルーチンは燃料補給が終了しているかどうかを決定する。このことは、顧客タンク１７０が推進剤１２２で少なくともほぼ満ちている場合に起こり得る。燃料補給が終了していない場合、ルーチンはブロック２１０に戻って繰り返す。燃料補給が終了すると、ルーチンはブロック２１６に進行する。ブロック２１６で、第１および第２の推進剤移送バルブ１３４ａ，ｂと、第１および第２のアレージ移送バルブ１４４ａ，ｂとを閉止する。ブロック２１８で、第１の燃料補給インターフェイス１３６ａが第２の燃料補給インターフェイス１３６ｂから分離する。２つのインターフェイスが互いから離れて移動するので、第１の推進剤連結器１３７ａが第２の推進剤連結器１３７ｂから離れ、第１のアレージ連結器１４１ａが第２のアレージ連結器１４１ｂから離れ、それによって、第１の燃料ライン１３２ａを第２の燃料ライン１３２ｂから切断し、第１のアレージライン１４２ａを第２のアレージライン１４２ｂから切断する。ブロック２１８の後、ルーチンが終了する。

一旦供給宇宙機１１０が適切な分離操作で顧客宇宙機１６０から離れて移動してしまうと、顧客宇宙機１６０は、適切な軌道を維持するために、必要に応じてスラスタ１６３を作動させることができる。スラスタ１６３を作動させるために、スラスタバルブ１８８が開口され、推進剤１２２ｂが顧客タンク１７０からスラスタ１６３まで流れることができるようになる。推進剤１２２ｂが顧客タンク１７０から流出するので、第４のアレージバルブ１４４ｄが開口され、アレージ１２３ｄが顧客タンク１７０に流入し推進剤１２２ｂを加圧することができるようになる。

図３は、本発明の別の実施形態に従って構成される宇宙機燃料補給システム３００の部分概略図である。宇宙機燃料補給システム３００は、供給宇宙機３１０および顧客宇宙機３６０を含む。供給宇宙機３１０および顧客宇宙機３６０のうちの多くの構成部品および特徴は、構造および機能において、図１および図２を参照しつつ詳細に上述されている供給宇宙機１１０および顧客宇宙機１６０のそれぞれの対応する特徴に、少なくとも概して類似していてもよい。しかし、図３の実施形態では、顧客宇宙機３６０は、第１のスラスタ３６３ａおよび第２のスラスタ３６３ｂを有する二元推進剤推進システム３６２を含む。二元推進剤推進システム３６２は、第１の顧客タンク３７０ａによって搭載されている燃料３２２（第１の燃料部分３２２ａとして特定されている）などの第１の推進剤と、第２の顧客タンク３７０ｂによって搭載されている酸化剤３２５（第１の酸化剤部分３２５ａとして特定されている）などの第２の推進剤とを使用してもよい。燃料３２２ａは、モノメチルヒドラジン（ＭＭＨ）、液体水素、ＲＰ１などを含んでいてもよい。酸化剤３２５ａは、二酸化窒素（ＮＴＯ）、液体酸素などを含んでいてもよい。これらの推進剤が潜在的な侵襲性（ａｇｇｒｅｓｓｉｖｅ ｎａｔｕｒｅ）であるため、第１の推進剤タンク３７０ａおよび第２の推進剤タンク３７０ｂは、表面張力型ＰＭＤ３７４（第１のＰＭＤ３７４ａおよび第２のＰＭＤ３７４ｂとして個別に特定されている）を含んでいてもよい
。それぞれのＰＭＤ３７４は、推進剤を収集するために、複数のスクリーン／羽根３７５および１つ以上のバッフルシステム３７７を含んでもよい。第１の顧客タンク３７０ａでは、ＰＭＤ３７４ａが燃料３２２ａをアレージ３２３（第１のアレージ部分３２３ａとして個別に特定されている）から離した状態に保つ。第２の顧客タンク３７０ｂでは、ＰＭＤ３７４ｂが酸化剤３２５ａをアレージ３２３の第２の部分（第２のアレージ部分３２３ｂとして特定されている）から離した状態に保つ。

顧客宇宙機３６０によって使用される２種類の推進剤を収容するために、供給宇宙機３１０は、第１の供給タンク３２０ａおよび第２の供給タンク３２０ｂを含む。第１の供給タンク３２０ａは、第１の顧客タンク３７０ａに燃料を補給するために、燃料３２２の一部分（第２の燃料部分３２２ｂとして特定されている）を搭載する。同様に、第２の供給タンク３２０ｂは、第２の顧客タンク３７０ｂの酸化剤を補充するために、酸化剤３２５の一部分（第２の酸化剤部分３２５ｂとして特定されている）を搭載する。

供給宇宙機３１０で顧客宇宙機３６０に燃料を補給するために、供給宇宙機３１０の第１の燃料補給インターフェイス３３６ａが、顧客宇宙機３６０の第２燃料補給インターフェイス３３６ｂに着脱可能に嵌合されている。この実施手形態では、第１の燃料補給インターフェイス３３６ａが、第１の供給タンク３２０ａと流体連通している第１の推進剤連結器３３７ａと、第２の供給タンク３２０ｂと流体連通している第２の推進剤連結器３３７ｂとを含む。第１の燃料補給インターフェイス３３６ａはまた、第１の供給タンク３２０ａと流体連通している第１のアレージ連結器３４１ａと、第２の供給タンク３２０ｂと流体連通している第２のアレージ連結器３４１ｂとを含む。同様に、顧客宇宙機３６０の第２の燃料補給インターフェイス３３６ｂが、第１の顧客タンク３７０ａと流体連通している第３の推進剤連結器３３７ｃおよび第３のアレージ連結器３４１ｃと、第２の顧客タンク３７０ｂと流体連通している第４の推進剤連結器３３７ｄおよび第４のアレージ連結器３４１ｄとを含む。燃料補給過程の間、燃料３２２ｂは、第１の推進剤ライン３３２ａを介して、第１の供給タンク３２０ａから第１の顧客タンク３７０ａまで流れる。燃料が第１の顧客タンク３７０ａに流れるにつれて、図１および図２を参照しつつ上述したような閉ループ方法で、アレージ３２３ａが顧客タンク３７０ａから流出し、第１のアレージライン３４２ａを介して第１の供給タンク３２０ａに流入する。第１の推進剤移動機３３０ａ（たとえば電動機械式ポンプ）が、第１の推進剤ライン３３２ａを通る燃料３２２ｂの流れを促進する。酸化剤３２５ｂが、第２の推進剤ライン３３２ｂを介して、第２の供給タンク３２０ｂから第２の顧客タンク３７０ｂまで流れる。第２の推進剤移動機３３０ｂが、第２の推進剤ライン３３２ｂを通る酸化剤３２５ｂの流れを促進することができる。酸化剤３２５ｂが第２の顧客タンク３７０ｂに流入するにつれて、アレージ３２３ｂが第２の顧客タンク３７０ｂから流出し、第２のアレージライン３４２ｂを介して第２の供給タンク３２０ｂに流入する。

一旦燃料補給過程が終了すると、第１の燃料補給インターフェイス３３６ａが、第２の燃料補給インターフェイス３３６ｂから離され、供給宇宙機３１０が適した分離操作で顧客宇宙機３６０から分離する。ついで、顧客宇宙機３６０は、第１の顧客タンク３７０ａから燃料３２２ａを流すために第１のスラスタバルブ３８８ａを開口し、第２の顧客タンク３７０ｂから酸化剤３２５ａを流すために第２のスラスタバルブ３８８ｂを開口することによって、二元推進剤推進システム３６２を作動させることができる。燃料３２２ａが第１の顧客タンク３７０ａから流出するので、第１の貯蔵タンク３９０ａからのアレージが第１の顧客タンク３７０ａに流入することができ、燃料圧力を維持する。同様に、酸化剤３２５ａが第２の顧客タンク３７０ｂから流出するので、第２の貯蔵タンク３９０ｂからのアレージが第２の顧客タンク３７０ｂに流入することができ、酸化剤圧力を維持する。

前述から、例示の目的で本発明の具体的な実施形態を本明細書で説明してきたが、本発明のさまざまな実施形態の精神および範囲から逸脱することなくさまざまな改変がなされ得ることが理解されるであろう。さらに、本発明のある特定の実施形態に関連付けられるさまざまな利点を、これらの実施形態の文脈で説明してきたが、他の実施形態もまた、このような利点を示し得るものであり、かつ、すべての実施形態が必ずしも本発明の範囲内に含まれるようにこのような利点を示す必要はない。したがって、本発明は添付の特許請求の範囲による場合を除いて限定されない。

Claims (14)

1. 第１の宇宙機から第２の宇宙機へ推進剤を移送する方法であって、前記方法が、
   前記第１の宇宙機によって搭載されている第１の推進剤導管を、前記第２の宇宙機によって搭載されている第２の推進剤導管に着脱可能に接続する第１の工程と、
   前記第１の宇宙機によって搭載されている第１のアレージ導管を、前記第２の宇宙機によって搭載されている第２のアレージ導管に着脱可能に接続する第２の工程と、
   前記第１および第２の推進剤導管を介して前記第１の宇宙機から前記第２の宇宙機に推進剤を移送する第３の工程と、
   前記第１および第２のアレージ導管を介して前記第２の宇宙機から前記第１の宇宙機にアレージを移送する第４の工程と、
   前記第３の工程が、前記第１の宇宙機によって搭載されている第１の推進剤タンクから前記第２の宇宙機によって搭載されている第２の推進剤タンクに推進剤を移送する第５の工程を含み、かつ、前記第４の工程が、前記第２の推進剤タンクから前記第１の推進剤タンクにアレージを移送する第６の工程を含み、
   前記第１および第２の推進剤タンクは推進剤をアレージから分離する手段を有し、
   前記第５の工程が、前記第１および第２のタンク内で少なくともほぼ一定の圧力を維持しつつ、前記第２のタンクに前記推進剤を汲み出す工程を含む、方法。
2. 前記推進剤をアレージから分離する手段は推進剤管理装置である請求項１に記載の方法。
3. 前記第１の宇宙機から前記第２の宇宙機に推進剤を移送する工程が、前記第１および第２の推進剤導管を通して推進剤を機械的に汲み出す工程を含む、請求項１または２に記載の方法。
4. 前記第１の宇宙機から前記第２の宇宙機に推進剤を移送する工程が、機械式ポンプを作動させる工程を含み、前記機械式ポンプが、前記第１の宇宙機によって搭載されている第１の推進剤タンクと流体連通している出口から前記推進剤を受容し、かつ、前記機械式ポンプが、前記第２の宇宙機によって搭載されている第２の推進剤タンクと流体連通している入口に前記推進剤を供給する、請求項１または２に記載の方法。
5. 少なくともほぼ同時に、前記第１の推進剤導管が前記第２の推進剤導管に着脱可能に接続され、前記第１のアレージ導管が前記第２のアレージ導管に着脱可能に接続されている、請求項１または２に記載の方法。
6. 宇宙機に燃料補給する方法であって、前記方法が、
   第２の宇宙機に第１の宇宙機を着脱可能に連結する工程と、
   前記第１の宇宙機によって搭載されている第１のタンクから前記第２の宇宙機によって搭載されている第２のタンクに推進剤を移送する工程と、
   前記第１のタンクから前記第２のタンクに推進剤を移送しつつ、前記第２のタンクから前記第１のタンクにアレージを移送する工程と、を含み、
   前記第１および第２のタンクは推進剤をアレージから分離する手段を有し、
   前記第１のタンクから前記第２のタンクに前記推進剤を移送する工程が、前記第１および第２のタンク内で少なくともほぼ一定の圧力を維持しつつ、前記第２のタンクに前記推進剤を汲み出す工程を含む、方法。
7. 前記推進剤をアレージから分離する手段は推進剤管理装置である請求項６に記載の方法。
8. 前記推進剤が第１の推進剤であり、前記アレージが第１のアレージであって、前記方法が、
   前記第１の宇宙機によって搭載されている第３のタンクから前記第２の宇宙機によって搭載されている第４のタンクに第２の推進剤を移送する工程と、
   前記第３のタンクから前記第４のタンクに前記第２の推進剤を移送しつつ、前記第４のタンクから前記第３のタンクに第２のアレージを移送する工程と、をさらに含み、
   前記第３および第４のタンクは推進剤をアレージから分離する手段を有する請求項６または７に記載の方法。
9. 第２の宇宙機に第１の宇宙機を着脱可能に連結する工程が、前記第１の宇宙機の第１の推進剤連結器を前記第２の宇宙機の第２の推進剤連結器に着脱可能に接続する工程と、前記第１の宇宙機の第１のアレージ連結器を前記第２の宇宙機の第２のアレージ連結器に着脱可能に接続する工程とを含み、
   前記第１の宇宙機によって搭載されている第１のタンクから前記第２の宇宙機によって搭載されている第２のタンクに推進剤を移送する工程が、前記第１および第２の推進剤連結器を通して前記推進剤を流す工程を含み、
   前記第２のタンクから前記第１のタンクにアレージを移送する工程が、前記第１および第２のアレージ連結器を通して前記アレージを流す工程を含み、
   前記方法が、前記第２の宇宙機から前記第１の宇宙機を外す工程をさらに含む、請求項６または７に記載の方法。
10. 推進剤出口およびアレージ入口を有する供給タンクと、
    宇宙機燃料補給インターフェイスと、
    を備え、前記宇宙機燃料補給インターフェイスが、
    前記推進剤出口と流体連通している第１の推進剤移送連結器であって、前記第１の推進剤移送連結器は、顧客宇宙機によって搭載されている第２の推進剤移送連結器に着脱可能に接続されるように構成されているので、前記供給タンクからの推進剤が、前記顧客宇宙機によって搭載されている顧客タンクに流入することができる、第１の推進剤移送連結器と、
    前記アレージ入口と流体連通している第１のアレージ移送連結器であって、前記第１のアレージ移送連結器は、前記顧客宇宙機によって搭載されている第２のアレージ移送連結器に着脱可能に接続されるように構成されているので、推進剤が前記供給タンクから前記顧客タンクに流入しつつ、前記顧客タンクからのアレージが前記供給タンクに流入することができる、第１のアレージ移送連結器と、を含み、
    前記供給タンクと前記顧客タンクは推進剤をアレージから分離する手段を有し、
    前記供給タンクから前記顧客タンクへの前記推進剤の移送が、前記供給および顧客タンク内で少なくともほぼ一定の圧力を維持しつつ、前記顧客タンクに前記推進剤を汲み出す推進剤供給宇宙機。
11. 前記推進剤をアレージから分離する手段は推進剤管理装置である請求項１０に記載の推進剤供給宇宙機。
12. 前記供給タンクから前記顧客タンクまで推進剤の流れを促進するために、前記推進剤出口と流体連通しているポンプをさらに備える、請求項１０または１１に記載の推進剤供給宇宙機。
13. 第１の宇宙機を第２の宇宙機に着脱可能に連結する手段と、
    前記第１の宇宙機によって搭載されている第１のタンクから前記第２の宇宙機によって搭載されている第２のタンクに推進剤を移送する手段と、
    前記第１のタンクから前記第２のタンクに前記推進剤を移送しつつ、前記第２のタンクから前記第１のタンクにアレージを移送する手段と、を備えた宇宙機燃料補給システムであって、
    前記第１および第２のタンクは推進剤をアレージから分離する手段を備え、
    前記第１のタンクから前記第２のタンクへの前記推進剤の移送が、前記第１および第２のタンク内で少なくともほぼ一定の圧力を維持しつつ、前記第２のタンクに前記推進剤を汲み出す宇宙機燃料補給システム。
14. 前記第２の宇宙機に前記第１の宇宙機を着脱可能に連結する手段が、
    前記第１のタンクと流体連通している推進剤出口を前記第２のタンクと流体連通している推進剤入口に着脱可能に接続する手段と、
    前記第２のタンクと流体連通しているアレージ出口を前記第１のタンクと流体連通しているアレージ入口に着脱可能に接続する手段と、を含み、
    前記推進剤をアレージから分離する手段は推進剤管理装置であることを特徴とする請求項１３に記載の宇宙機燃料補給システム。

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