JP5492568B2 - 宇宙浮遊物体の検出装置 - Google Patents

Description

本発明は、地球周回軌道上等の宇宙空間に存在する宇宙浮遊物体の存在を検出するために用いる宇宙浮遊物体の検出装置に関するものである。

宇宙空間のうち、地球周回軌道上には、役目を終えた人工衛星やロケットの残骸、あるいは、これらが爆発したときの破片等の人工的な飛翔物体であるスペースデブリが多く存在している。又、天然岩石や鉱物・金属等からなる宇宙塵（微小な隕石）も存在している。

上記スペースデブリや宇宙塵の如き宇宙浮遊物体は、速度が速いため、運用中の人工衛星や有人宇宙船、宇宙ステーション等の宇宙機に衝突すると該運用中の宇宙機に重大な影響を与える虞がある。そのために、上記のような宇宙浮遊物体と運用中の宇宙機との衝突を防止するための対策を講じる上で、宇宙環境における宇宙浮遊物体の存在状況を正確に把握することが必要とされる。

そのために、上記のような宇宙浮遊物体のうち、比較的大きなスペースデブリについては、地上から光学望遠鏡やレーダーを用いての観測が行われている。しかし、この種の観測方法では、直径数センチメートル以上のサイズを有するスペースデブリしか検出できないため、それ以下のサイズの宇宙浮遊物体については、衛星等により実際に衝突する宇宙浮遊物体を検出して、その分布等を調べる必要がある。

この種の宇宙浮遊物体との衝突に基いて宇宙浮遊物体の検出を行うための手法としては、従来、ピエゾフィルムやピエゾ素子やマイクロフォン等の検出器により宇宙浮遊物体の衝突時に生じる音響や振動を計測する方式（たとえば、特許文献１参照）、宇宙浮遊物体が衝突してプラズマ化する際の光や電荷を所要の検出器で測定する方式、検出器となるピエゾフィルムに電荷を予めかけておき、宇宙浮遊物体が衝突して貫通する際に生じる電圧変動を測定する方式等が考えられてきている。

更には、小さな缶体にガスを詰めておき、宇宙浮遊物体が上記缶体に衝突してガスが抜けることで生じる該缶体内部の圧力変動を測定することで、宇宙浮遊物体との衝突を検出する手法も検討されている。
特開平５−２８６５００号公報

ところが、上記したような宇宙浮遊物体の衝突を検出するために検討されている従来の手法では、いずれも検出領域を広く設定することが難しいというのが実状である。すなわち、宇宙浮遊物体の衝突時に生じる音響や振動を計測する手法を実施するためには、宇宙浮遊物体の衝突によって振動や音響を生じるようなある程度の硬さを有するものが必要であり、更に、この宇宙浮遊物体の衝突によって生じる音響や振動が伝わる範囲ごとに検出器を設けなければならないため、多くの検出器が必要とされる。

又、宇宙浮遊物体が衝突してプラズマ化する際の光や電荷を測定できるのは、直径３０ｃｍ程度の範囲に限られる。しかも、プラズマを検出するための装置構成が複雑で大型化してしまう。

ピエゾフィルムに電荷を予めかけておき、宇宙浮遊物体が衝突して貫通する際に生じる電圧変動を測定する手法では、電荷をかけるためにピエゾフィルムの大きさに自ずから制限が生じてしまう。

小さな缶体にガスを詰めておく手法では、検出領域を広くするためには、上記缶体を多数設けなければならず、装置が複雑化すると共に、重量が増大する虞もある。

しかも、上記従来の各手法では、いずれも、宇宙浮遊物体の衝突を検出するための専用の構造物が必要とされ、更には、どの程度の粒径の宇宙浮遊物体がどの程度の速度で衝突したときに、電気的にどのくらいの信号強度が出るかということを知るために、予め、地上の施設で宇宙浮遊物体の様々な衝突パターンを模した実験や計算を行って、較正を行う必要があるため、この較正作業のために多くの手間及び時間が必要とされる。

本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、装置構成を簡単な構成として軽量化することができると共に、検出領域を広く設定することが容易であり、しかも較正を特に必要とすることなく宇宙浮遊物体の衝突を検出することができる宇宙浮遊物体の検出装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明では、第１の解決手段として、宇宙環境に曝露可能な不導体製の薄膜に導体製の検出線を所要の配列ピッチで平行に多数保持させてなる検出シート体と、各検出線に接続した検出回路を備えてなり、宇宙浮遊物体の貫通により上記検出シート体の検出線に破断が生じると、上記検出回路にて上記検出シート体に貫通した宇宙浮遊物体を検出できるようにする、という手段を採用する。

また、第２の解決手段として、宇宙環境に曝露可能な不導体製の薄膜に導体製の検出線を所要の配列ピッチで平行に多数保持させてなる２枚の検出シート体を、検出線の延びる方向が互いに直交するように重ねて配置し、更に、各検出線に接続した検出回路を備えてなり、宇宙浮遊物体の貫通により上記検出シート体の検出線に破断が生じると、上記検出回路にて上記各検出シート体に貫通した宇宙浮遊物体を検出できるようにする、という手段を採用する。

また、第３の解決手段として、宇宙環境に曝露可能な不導体製の薄膜の両面に互いに直交する方向に延びる導体製の検出線を所要の配列ピッチでそれぞれ平行に多数保持させてなる検出シート体と、各検出線に接続した検出回路を備えてなり、宇宙浮遊物体の貫通により上記検出シート体の検出線に破断が生じると、上記検出回路にて上記検出シート体に貫通した宇宙浮遊物体を検出できるようにする、という解決手段を採用する。

また、第４の解決手段として、宇宙環境に曝露可能な不導体製の薄膜に導体製の検出線を所要の配列ピッチで平行に多数保持させてなる検出シート体を、所要の間隔を隔てて２層に配置し、更に、検出回路を備えて、宇宙浮遊物体の貫通により上記検出シート体の検出線に破断が生じると、上記検出回路にて上記検出シート体に貫通した宇宙浮遊物体を検出できるようにする、という解決手段を採用する。

また、第５の解決手段として、宇宙環境に曝露可能な不導体製の薄膜に導体製の検出線を所要の配列ピッチで平行に多数保持させてなる２枚の検出シート体を検出線の延びる方向が互いに直交するように重ねて配置してなる積層物を、所要の間隔を隔てて２層に配置し、更に、検出回路を備えて、宇宙浮遊物体の貫通により上記検出シート体の検出線に破断が生じると、上記検出回路にて上記検出シート体に貫通した宇宙浮遊物体を検出できるようにする、という解決手段を採用する。

また、第６の解決手段として、宇宙環境に曝露可能な不導体製の薄膜の両面に互いに直交する方向に延びる導体製の検出線を所要の配列ピッチでそれぞれ平行に多数保持させてなる検出シート体を、所要の間隔を隔てて２層に配置し、更に、検出回路を備えて、宇宙浮遊物体の貫通により上記検出シート体の検出線に破断が生じると、上記検出回路にて上記検出シート体に貫通した宇宙浮遊物体を検出できるようにする、という解決手段を採用する。

また、第７の解決手段として、宇宙環境に曝露可能な不導体製の薄膜に導体製の検出線を所要の配列ピッチで平行に多数保持させてなる２枚の検出シート体を検出線の延びる方向が互いに直交するように重ねて配置してなる積層物と、宇宙環境に曝露可能な不導体製の薄膜に導体製の検出線を所要の配列ピッチで平行に多数保持させてなる検出シート体とを、所要の間隔を隔てて２層に配置し、更に、検出回路を備えて、宇宙浮遊物体の貫通により上記検出シート体の検出線に破断が生じると、上記検出回路にて上記検出シート体に貫通した宇宙浮遊物体を検出できるようにする、という解決手段を採用する。

また、第８の解決手段として、宇宙環境に曝露可能な不導体製の薄膜の両面に互いに直交する方向に延びる導体製の検出線を所要の配列ピッチでそれぞれ平行に多数保持させてなる検出シート体と、宇宙環境に曝露可能な不導体製の薄膜に導体製の検出線を所要の配列ピッチで平行に多数保持させてなる検出シート体とを、所要の間隔を隔てて２層に配置し、更に、検出回路を備えて、宇宙浮遊物体の貫通により上記検出シート体の検出線に破断が生じると、上記検出回路にて上記検出シート体に貫通した宇宙浮遊物体を検出できるようにする、という解決手段を採用する。

また、上記第１〜第８の解決手段において、検出線の配列ピッチを、検出を所望する宇宙浮遊物体の測定下限となる有効直径に対応した寸法に設定しても良い。
さらに、これに加えて、検出線の幅を、検出を所望する宇宙浮遊物体の有効直径の測定下限に対応した寸法に設定しても良い。

本発明によれば、以下のような優れた効果を発揮する。
（１）宇宙環境に曝露可能な不導体製の薄膜に導体製の検出線を所要の配列ピッチで多数保持させてなる検出シート体と、各検出線に接続した検出回路を備えてなり、宇宙浮遊物体の衝突により上記検出シート体の検出線に破断が生じると、上記検出回路にて上記検出シート体に衝突した宇宙浮遊物体を検出できるようにした構成としてあるので、上記検出シート体の面積を基に、単位面積当たりに宇宙浮遊物体が何個衝突するかを計測することで、宇宙浮遊物体の分布を測定できる。

（２）上記検出シート体は、薄膜に検出線を設ければよいため、ごく軽量なものとすることができると共に、容易に面積を拡大することができる。よって、宇宙浮遊物体の計測領域を容易に拡大することができる。又、上記検出シート体は、軽量であると共に自在に変形させることが可能なため、たとえば、宇宙機外面のサーマルブランケットに貼り付けて設置したり、宇宙機に装備されているアンテナを利用して展開させたり、所要のマストを用いて展開させる等、自在に配置することが可能となる。

（３）更に、宇宙浮遊物体の検出原理は、宇宙浮遊物体の衝突による検出線の破断という単純な現象に基づいているため、検出回路は、各検出線の導通の有無から検出シート体に衝突した宇宙浮遊物体を検出できることから、較正を不要とすることができる。

（４）宇宙環境に曝露可能な不導体製の薄膜に導体製の検出線を所要の配列ピッチで多数保持させてなる２枚の検出シート体を、検出線の延びる方向が互いに直交するように重ねて配置し、更に、各検出線に接続した検出回路を備えてなり、宇宙浮遊物体の衝突により上記検出シート体の検出線に破断が生じると、上記検出回路にて上記各検出シート体に衝突した宇宙浮遊物体を検出できるようにしてある構成、又は、宇宙環境に曝露可能な不導体製の薄膜の両面に互いに直交する方向に延びる導体製の検出線を所要の配列ピッチでそれぞれ多数保持させてなる検出シート体と、各検出線に接続した検出回路を備えてなり、宇宙浮遊物体の衝突により上記検出シート体の検出線に破断が生じると、上記検出回路にて上記検出シート体に衝突した宇宙浮遊物体を検出できるようにしてある構成とすることにより、破断した検出線の位置が特定できるようになるため、検出シート体に衝突した宇宙浮遊物体の大きさの検出や、衝突した宇宙浮遊物体の飛来した方向（入射方向）を求めることが可能になる。

（５）宇宙環境に曝露可能な不導体製の薄膜に導体製の検出線を所要の配列ピッチで多数保持させてなる検出シート体を、所要の間隔を隔てて２層に配置し、更に、検出回路を備えて、宇宙浮遊物体の衝突により上記検出シート体の検出線に破断が生じると、上記検出回路にて上記検出シート体に衝突した宇宙浮遊物体を検出できるようにしてある構成、又は、宇宙環境に曝露可能な不導体製の薄膜に導体製の検出線を所要の配列ピッチで多数保持させてなる２枚の検出シート体を検出線の延びる方向が互いに直交するように重ねて配置してなる積層物を、所要の間隔を隔てて２層に配置し、更に、検出回路を備えて、宇宙浮遊物体の衝突により上記検出シート体の検出線に破断が生じると、上記検出回路にて上記検出シート体に衝突した宇宙浮遊物体を検出できるようにしてある構成、又は、宇宙環境に曝露可能な不導体製の薄膜の両面に互いに直交する方向に延びる導体製の検出線を所要の配列ピッチでそれぞれ多数保持させてなる検出シート体を、所要の間隔を隔てて２層に配置し、更に、検出回路を備えて、宇宙浮遊物体の衝突により上記検出シート体の検出線に破断が生じると、上記検出回路にて上記検出シート体に衝突した宇宙浮遊物体を検出できるようにしてある構成、又は、宇宙環境に曝露可能な不導体製の薄膜に導体製の検出線を所要の配列ピッチで多数保持させてなる２枚の検出シート体を検出線の延びる方向が互いに直交するように重ねて配置してなる積層物と、宇宙環境に曝露可能な不導体製の薄膜に導体製の検出線を所要の配列ピッチで多数保持させてなる検出シート体とを、所要の間隔を隔てて２層に配置し、更に、検出回路を備えて、宇宙浮遊物体の衝突により上記検出シート体の検出線に破断が生じると、上記検出回路にて上記検出シート体に衝突した宇宙浮遊物体を検出できるようにしてある構成、又は、宇宙環境に曝露可能な不導体製の薄膜の両面に互いに直交する方向に延びる導体製の検出線を所要の配列ピッチでそれぞれ多数保持させてなる検出シート体と、宇宙環境に曝露可能な不導体製の薄膜に導体製の検出線を所要の配列ピッチで多数保持させてなる検出シート体とを、所要の間隔を隔てて２層に配置し、更に、検出回路を備えて、宇宙浮遊物体の衝突により上記検出シート体の検出線に破断が生じると、上記検出回路にて上記検出シート体に衝突した宇宙浮遊物体を検出できるようにしてある構成とすることにより、検出シート体に衝突した宇宙浮遊物体の速度と飛来方向を検出することが可能になる。

（６）検出線の配列ピッチを、検出を所望する宇宙浮遊物体の測定下限となる有効直径に対応した寸法に設定した構成とすることにより、測定下限の有効直径を有する宇宙浮遊物体が衝突すると、少なくとも１本の検出線を破断させることができるため、上記宇宙浮遊物体の検出を確実に行なうことができる。更に、破断した検出線の本数に基いて、検出シート体に衝突した宇宙浮遊物体の有効直径を判断することが可能になる。

（７）検出線の幅を、検出を所望する宇宙浮遊物体の有効直径の測定下限に対応した寸法に設定した構成とすることにより、一本の検出線の破断により、少なくとも該検出線の幅寸法以上の有効直径を有する宇宙浮遊物体が衝突したことを検出することができる。

本発明の一実施形態に係わる宇宙浮遊物体の検出装置の概略平面図である。 本発明の一実施形態に係わる宇宙浮遊物体の検出装置における検出シート体の一部拡大図である。 図１Ａにおける検出回路の一例を示す回路図である。 図１Ａにおける検出回路の別の例を示す回路図である。 図１Ａにおける検出回路の更に別の例を示す回路図である。 本発明の他の実施形態に係わる宇宙浮遊物体の検出装置の概略平面図である。 本発明の他の実施形態に係わる宇宙浮遊物体の検出装置における検出シート体の一部拡大図である。 本発明の他の実施形態に係わる宇宙浮遊物体の検出装置における検出シート体の一部拡大図である。 本発明の更に他の実施形態に係わる宇宙浮遊物体の検出装置の表面側から見た図である。 本発明の更に他の実施形態に係わる宇宙浮遊物体の検出装置の裏面側から見た図である。 本発明の更に他の実施形態に係わる宇宙浮遊物体の検出装置の形態を示す概略側面図である。 図７に示す検出装置の応用例を示す第１の図である。 図７に示す検出装置の応用例を示す第２の図である。 図７に示す検出装置の別の応用例を示す第１の図である。 図７に示す検出装置の別の応用例を示す第２の図である。 図７に示す検出装置の別の応用例を示す第３の図である。 図７に示す検出装置の更に別の応用例を示す図である。

符号の説明

１，１ａ，１ｂ，１ｃ…検出シート体、２…薄膜、３…検出線、４，４ａ，４ｂ，４ｃ…検出回路

以下、図面を参照して、本発明の一実施形態について説明する。
図１Ａ、図１Ｂ及び図２は、本実施形態に係る宇宙浮遊物体の検出装置を示す図である。

この検出装置は、宇宙環境に曝露可能な絶縁体製の薄膜２上に、検出を所望する宇宙浮遊物体の粒径に対応した配列ピッチ（空間周期）で直線状の細長い導線としての検出線３を多数平行に設けてなる検出シート体１と、この検出シート体１に設けられた各検出線３の破断の発生を電気的に検出する検出回路４とを備えている。

具体例として、１００μｍ程度以上の有効直径を有する宇宙浮遊物体の検出を所望する場合、上記検出シート体１は、各検出線３の配列ピッチが宇宙浮遊物体の測定下限とする粒径に対応した寸法である１００μｍとなるように、たとえば、ポリイミド等を材質とする厚さ５０μｍ程度の薄膜２の片面にエッチング等の技法により銅箔による５０μｍ幅の検出線３を５０μｍ間隔で平行に配列したものである。このような検出シート体１では、１００μｍ以上の有効直径を有する宇宙浮遊物体が衝突すると、薄膜２の片面に配列してある検出線３のうち、１本以上の検出線３が破断される。

上記検出シート体１における各検出線３の破断は、各検出線３の導通がなくなることを検出すればよいので、多数のスイッチのオン／オフ状態を検出することに等しい。

検出回路４は、図２に示すように、ダイオードマトリクスによるデジタル検出を行う回路である。

この検出回路４は、検出シート体１に配設してある全検出線３に行番号と列番号を付して、各検出線３を上記行番号と列番号によって区別できるようにし、各列の検出線３を列出力ポート５の各ビットに接続すると共に、各行の検出線３を行入力ポート６の各ビットに接続し、更に、ダイオード７を用いて各検出線３を、他から絶縁した回路構成となっている。

このような検出回路４では、行番号と列番号の組み合わせに基いて、全検出線３について導通の有無を個別に監視することができる。したがって、たとえば、８ビットの入出力ポートを８個備えてなるシングルチップコンピュータを用いれば、３２ビット×３２ビットで１０２４本の検出線３の破断状態を監視することが可能となる。

なお、図２では、図示する便宜上、１６本の検出線を、それぞれ４ビットずつ列出力ポート５と行入力ポート６に接続した回路構成が示してある。又、図２における符号８は検出線３の行ブロックごとに設けた負荷抵抗を示す。

このように構成された宇宙浮遊物体の検出装置を使用する場合は、該宇宙浮遊物体の検出装置を、宇宙浮遊物体の分布の計測を望む所望の宇宙環境、たとえば、所定の地球周回軌道を回る宇宙機に搭載した状態で上記検出シート体１を展開させるようにする。この状態で上記検出シート体１に宇宙浮遊物体が衝突すると、該宇宙浮遊物体が薄膜２を貫通する際に該衝突位置に存在する検出線３が破断される。このようにして検出線３が破断されると、上記検出回路４により破断された検出線３の位置と本数が検知されるため、一度に破断された検出線３の本数から、上記検出シート体１に衝突した宇宙浮遊物体の大きさが判断される。

このように、本発明の宇宙浮遊物体の検出装置によれば、宇宙浮遊物体の衝突を検出できると共に、該衝突した宇宙浮遊物体の大きさを検出することができるため、上記検出シート体１の面積を基に、単位面積当たりにどの程度の大きさの宇宙浮遊物体が何個衝突するかを計測することができる。

又、上記検出シート体１は、薄膜２にエッチング等により検出線３を設ければよいため、ごく軽量なものとすることができると共に、容易に面積を拡大することができる。よって、このような検出シート体１によれば、宇宙浮遊物体の計測領域を容易に拡大することができる。

しかも、宇宙浮遊物体の検出原理は、宇宙浮遊物体の衝突による検出線３の破断という単純な現象に基づいているため、検出回路４は、各検出線３の導通の有無を監視できればよく、したがって、較正を必要とすることなく宇宙浮遊物体の衝突の検出と、該衝突した宇宙浮遊物体の大きさの検出を行うことができる。

更に、上記検出回路４は、宇宙機に内蔵する等して保護する必要があるが、上記検出シート体１は、軽量であると共に自在に変形させることが可能なため、たとえば、宇宙機外面のサーマルブランケットに貼り付けて設置してもよく、又、宇宙機に装備されているアンテナを利用して展開させたり、所要のマストを用いて展開させる等、自在に配置することが可能となる。

なお、宇宙浮遊物体の衝突により検出線３が破断されると、該破断された検出線３に沿う領域では、以降の宇宙浮遊物体の衝突が検出できなくなるが、該破断した検出線３に沿う領域の面積分だけ宇宙浮遊物体の有効検出面積が小さくなるのみ、すなわち、単位面積当たりにどの程度の大きさの宇宙浮遊物体が何個衝突するかということを算出する場合に分母側となる有効検出面積が小さくなるのみであって、宇宙浮遊物体の衝突を検出する機能自体には何ら影響を受けることない。したがって、長期に亘り宇宙浮遊物体の検出を継続して行うことができる。

ところで、上記実施の形態では、検出回路４として、ダイオードマトリクスによるデジタル検出を行う回路を示したが、図３に示す如く、検出シート体１に設けてある各検出線３を流れる電流をアナログ検出する回路構成を備えた検出回路４としてもよい。

すなわち、図３に示す検出回路４は、個別の電流制限抵抗９を接続した各検出線３を、並列に電流／電圧変換回路１０に接続し、更に、該電流／電圧変換回路１０にアナログ／デジタル変換回路１１を接続した構成として、電流制限抵抗９により各検出線３に一定の電流を流し、それらの総和を電流／電圧変換回路１０とアナログ／デジタル変換回路１１により測定することができる。上記検出回路４では、検出線３の破断が生じると、上記電流／電圧変換回路１０に流れる電流値が、破断した本数の分だけ減少するようになることから、上記アナログ／デジタル変換回路１１の測定結果から、破断した検出線３の本数を知ることができるようにしてある。

アナログ／デジタル変換回路１１として広く一般的に用いられている１２ビットのアナログ／デジタル変換回路１１によれば、フルスケールで１／４０９６の変化を検出することができるため、たとえば、その１／４にあたる１０２４本の検出線３の破断状態を監視することは容易に実現可能である。なお、図３では、図示する便宜上、１６本の検出線３に対応する回路構成が示してある。

以上の構成としてある検出回路４によれば、破断した検出線３の位置を知ることはできないが、電流／電圧変換回路１０に高速度な素子を用いれば、図２に示したデジタル方式の回路構成に比較して、衝突時間をより高い分解能で知ることが可能になる。

更に、宇宙浮遊物体の衝突による検出線３の破断がまれに（少なくとも数秒以上の間隔をおいて）しか発生しないことを考慮すれば、図１Ａ、図１Ｂ及び図２の検出回路４を、図４に示す如きデジタル方式とアナログ方式を組み合わせたハイブリッド方式の回路構成としてもよい。

すなわち、図４に示す検出回路４は、図２に示したデジタル方式の回路と同様に、検出シート体１に配設してある全検出線３に行番号と列番号を付して、各列の検出線３を、図３に示したと同様の個別の電流制限抵抗９と、図２に示したと同様の各検出線３を他から絶縁するための個別のダイオード７とを介して列出力ポート５の各ビットに並列に接続すると共に、各検出線３の行入力側を、各行ごとに対応する図３に示したと同様の電流／電圧変換回路１０に接続し、更に、該各電流／電圧変換回路１０の出力側を、ハイパスフィルタ１２（図では便宜上、コンデンサ記号で示してある）を介して電流変化分検出部１３に接続すると共に、各電流／電圧変換回路１０の出力側を、電流の有無を検出するための電流検出部１４にも並列に接続した構成としてある。

これにより、常時はすべての列出力をオンにしておき、行ごとに設けた電流／電圧変換回路１０の出力を、ハイパスフィルタ１３に通して電流変化分検出部１３で監視するようにしておく。この状態で、検出線３の破断が生じると、１個以上の行に対応する電流変化分検出部１３にて電流変化が観測されることにより、検出線３の破断の検出と、その破断時刻を知ることができるようになる。

更に、上記のようにして検出線３の破断が検出された場合は、その後、列出力を順次１列ずつオンにし、電流／電圧変換回路１０の出力からそのときの電流の有無を電流検出部１４で検出することにより、デジタル方式の検出回路と同様に検出線３の破断位置を知ることができるようになる。

したがって、上記ハイブリッド方式の検出回路４によれば、検出線３の破断時刻、破断位置、及び、破断した検出線３の本数をすべて知ることができる。又、回路構成はやや複雑となるが、必要電力を、図３に示したアナログ方式の検出回路４と基本的に同一とすることができる。

なお、上記ハイブリッド方式の検出回路４は、ダイオード７を用いて各検出線３を他から絶縁した回路構成となっているが、検出線３は５０μｍ幅かつ５０μｍ間隔で平行に配列した非常に微細なものであり、これに対してダイオード７は小型表面実装型のものでも１．２５×２．５ｍｍ程度と検出線３に比較して大型であり、よって検出線３毎にダイオード７を実装することは、実装上の困難と実装部分の大形化をもたらすという問題がある。

このような問題を考慮し、電流／電圧変換回路１０を入力オフセット電圧が比較的小さい低オフセット型の演算増幅器（ＯＰアンプ）を用いることが考えられる。このような低オフセット型の演算増幅器を電流／電圧変換回路１０に用いることにより、ダイオード７が無くても検出線３間での回り込み電流の影響を極めて小さなものとすることができる。

すなわち、図４に示すように、共通接続された各検出線３の一端（出力端）は、電流／電圧変換回路１０を構成する演算増幅器の逆相入力端と帰還抵抗器の一端とに接続されているが、演算増幅器の正相入力端は接地されているので、上記逆相入力端は、正相入力端の電位と同電位つまり接地電位となり、ある検出線３を流れた電流が他の検出線３に回り込んで流れることを防止して各検出線３を独立した状態とすることができる。

以上、図２に示したデジタル方式、図３に示したアナログ方式、図４に示したハイブリッド方式のそれぞれの方式の検出回路４の得失は以下の表のようになる。

したがって、検出することが所望される項目と、回路を構築する上でのコストや時間と、利用可能な電力とを勘案して、最も適した方式の検出回路４を適宜選択して使用するようにすればよい。

次に、図５Ａ、図５Ｂ、図５Ｃは、他の実施形態に係る宇宙浮遊物体の検出装置を示すもので、図１Ａ、図１Ｂ及び図２に示した実施の形態における検出シート体１とそれぞれ同様の構成としてある２枚の検出シート体１ａ，１ｂを、検出線３の延びる方向が互いに直交するように重ねて配置した構成としたものである。

なお、４ａと４ｂは上記各検出シート体１ａと１ｂについて各々の検出線３の破断状態をそれぞれ検出するための検出回路である。その他の構成は図１Ａ，図１Ｂ及び図２に示したものと同様であり、同一のものには同一の符号が付してある。

本実施の形態の宇宙浮遊物体の検出装置によれば、宇宙浮遊物体の衝突により上記各検出シート体１ａと１ｂにて検出線３の破断がそれぞれ生じると、上記各検出回路４ａと４ｂによる検出線３の破断の検知に基いて、上記宇宙浮遊物体の衝突を検出できる。

更に、一方の検出シート体１ａの各検出線３に接続してある検出回路４ａによって破断が検出された該検出シート体１ａにおける破断された検出線３の位置情報と、他方の検出シート体１ｂの各検出線３に接続してある検出回路４ｂによって破断が検出された該検出シート体１ｂにおける破断された検出線３の位置情報を併せることで、上記宇宙浮遊物体の衝突により破断された検出線３について、その破断された位置を、上記各検出シート体１ａ，１ｂが配してある二次元平面上で特定することができる。

これにより、たとえば、上記各検出シート体１ａと１ｂにてそれぞれ３本ずつの検出線３の破断が検出された場合であっても、図５Ｂに二点鎖線で示すように、宇宙浮遊物体が衝突することで上記各シート体１ａ，１ｂに形成される孔１５の形状がほぼ円形であれば、有効直径３００μｍ程度の宇宙浮遊物体が、上記各検出シート体１ａ，１ｂの配された平面に対してほぼ垂直な方向から衝突したと判断でき、一方、図５Ｃに二点鎖線で示すように、宇宙浮遊物体が衝突することで上記各シート体１ａ，１ｂに形成される孔１５の形状が長い楕円形をしていれば、有効直径がより小さい宇宙浮遊物体が、上記各検出シート体１ａ，１ｂの配された平面に対して浅い角度で斜め方向から衝突したと判断することが可能となる。

したがって、衝突した宇宙浮遊物体の大きさをより正確に検出することが可能になると共に、衝突した宇宙浮遊物体の飛来した方向（入射方向）を求めることも可能になる。

更に、いずれか片方の検出シート体１ａ又は１ｂにて宇宙浮遊物体の衝突によって既に破断している検出線３に沿う領域であっても、衝突位置が同一でなければ、宇宙浮遊物体の新たな衝突を、もう片方の検出シート体１ｂ又は１ａの検出線３の破断によって検出できるため、破断現象の検出回数を大幅に増加させることができる。したがって、宇宙浮遊物体の衝突による有効検出領域の減少を抑制して、長期に亘り宇宙浮遊物体の検出を行うことが可能になる。

次いで、図６Ａ，図６Ｂは、本発明の更に他の実施形態に係る宇宙浮遊物体の検出装置を示すもので、図１Ａ、図１Ｂ及び図２の実施の形態における薄膜２と同様の薄膜２の表面と裏面に、互いに直交する方向に直線状に延びる細長い導線としての検出線３を、それぞれ図１Ａ、図１Ｂに示したと同様の配列ピッチでそれぞれ多数保持させて検出シート体１ｃを構成する。更に、上記検出シート体１ｃの表面側と裏面側の全ての検出線３に接続した検出回路４ｃを備えてなる構成としてある。

その他の構成は図１Ａ、図１Ｂ及び図２に示したものと同様であり、同一のものには同一の符号が付してある。

このような宇宙浮遊物体の検出装置によれば、検出シート体１ｃの表面側と裏面側に互いに直交する方向に延びる検出線３が配してあるため、宇宙浮遊物体の衝突により上記検出シート体１ｃの表面側と裏面側にて検出線３の破断がそれぞれ生じると、上記検出回路４ｃによる検出線３の破断の検知に基いて、上記宇宙浮遊物体の衝突を検出できる。

更に、表面側と裏面側のうちの一方の面側で破断が検出された検出線３の位置情報と、他方の面側で破断が検出された検出線３の位置情報を併せることで、上記宇宙浮遊物体の衝突により破断された検出線３について、その破断された位置を、上記検出シート体１ｃが配してある二次元平面上で特定することができる。

よって、本実施の形態によれば、図５Ａ，図５Ｂ、図５Ｃに示した実施の形態と同様の効果を得ることができる。

次いで、図７は、本発明の更に他の実施形態に係る宇宙浮遊物体の検出装置を示すもので、図５Ａ，図５Ｂ、図５Ｃに示したと同様に、２枚の検出シート体１ａ，１ｂを検出線３の延びる方向が互いに直交するように重ねて配置してなる検出シート体１ａと１ｂの組（積層物）を、所要の間隔ｔ、たとえば、１０ｃｍ程度の間隔ｔを隔てて二組平行に（２層に）設けてなる構成としたものである。

上記２枚一組の検出シート体１ａ，１ｂにより形成してある一方の組と、他方の組同士は、たとえば、上記所望する間隔ｔに応じた高さ寸法を有する図示しない骨組構造の間隔保持部材の両側に取り付ける等により、上記所望する間隔ｔを保持させるようにすればよい。

その他の構成は図５Ａ，図５Ｂ、図５Ｃに示したものと同様であり、同一のものには同一の符号が付してある。

本実施の形態によれば、上記図５Ａ，図５Ｂ、図５Ｃの宇宙浮遊物体の検出装置と同様の効果を得ることができる。

更に、上記所要の間隔ｔを隔てて配置してある２枚一組の検出シート体１ａと１ｂの各組では、それぞれ上記図５Ａ，図５Ｂ、図５Ｃに示したものと同様に、宇宙浮遊物体の衝突した位置を各検出シート体１ａと１ｂが配してある二次元平面上で特定できるため、上記所要の間隔ｔを隔てて配置してある二組の検出シート体１ａと１ｂの組のうち、片方の組、たとえば、図７の上側の組における検出シート体１ａ，１ｂによって特定される宇宙浮遊物体の衝突位置情報と、もう片方の組としての図７の下側の組における検出シート体１ａ，１ｂによって特定される宇宙浮遊物体の衝突位置情報とから、衝突した宇宙浮遊物体の飛来した方向（入射方向）をより正確に検出することができる。

又、図７の上側の組における検出シート体１ａ，１ｂによって特定される宇宙浮遊物体の衝突位置情報と、もう片方の組としての図７の下側の組における検出シート体１ａ，１ｂによって特定される宇宙浮遊物体の衝突位置情報と、各組の間隔ｔとから算出される各組間での宇宙浮遊物体の移動距離、及び、片方の組としての図７の上側の組における検出シート体１ａ，１ｂに宇宙浮遊物体が衝突して生じた検出線３の破断がそれぞれ対応する検出回路４ａ，４ｂにより検知された時点と、もう片方の組としての図７の下側の組における検出シート体１ａ，１ｂに宇宙浮遊物体が衝突して生じた検出線３の破断がそれぞれ対応する検出回路４ａ，４ｂにより検知された時点との時間差から、上記宇宙浮遊物体の速度を検出することができる。

なお、上記図７の実施の形態では、検出シート体１ａと１ｂとからなる２枚一組のものを、所要の間隔ｔを隔てて二組平行に設けたものとして示したが、図８Ａ、図８Ｂに示すように、いずれか一方の組を、図１Ａ、図１Ｂに示したと同様の１枚の検出シート体１に置き換えるようにしてもよい。

このような構成とした場合は、２枚一組で重ねて配置してある検出シート体１ａと１ｂの組にて、図５Ａ，図５Ｂ、図５Ｃに示したものと同様に、該各シート体１ａと１ｂの組に衝突した宇宙浮遊物体の飛来した方向（入射方向）を求めることが可能なため、この入射方向と、２枚一組の検出シート体１ａ，１ｂと１枚の検出シート体１の間隔ｔとから、２枚一組の検出シート体１ａ，１ｂと１枚の検出シート体１の間における宇宙浮遊物体の移動距離が算出でき、この算出された移動距離と、上記２枚一組の検出シート体１ａ，１ｂに宇宙浮遊物体が衝突して生じた検出線３（図５Ａ，図５Ｂ、図５Ｃ参照）の破断がそれぞれ対応する検出回路４ａ，４ｂ（図５Ａ，図５Ｂ、図５Ｃ参照）により検知された時点と、上記１枚の検出シート体１に宇宙浮遊物体が衝突して生じた検出線３（図１Ａ、図１Ｂ参照）の破断が対応する検出回路１（図１Ａ、図１Ｂ参照）により検知された時点との時間差から、上記宇宙浮遊物体の速度を検出することが可能になる。したがって、図７の実施の形態と同様の効果を得ることができる。

図７の宇宙浮遊物体の検出装置及び図８Ａ、図８Ｂの宇宙浮遊物体の検出装置では、いずれも２枚の検出シート体１ａ，１ｂを重ねて配置してなる検出シート体１ａと１ｂの組（積層物）を用いるようにしているが、この検出シート体１ａと１ｂの組を、図６Ａ、図６Ｂに示したと同様の表面側と裏面側に互いに直交する方向に延びる検出線３を設けてなる検出シート体１ｃに置き換えるようにしてもよい。

すなわち、図９Ａに示す如く、上記検出シート体１ｃを、所要の間隔ｔ、たとえば、１０ｃｍ程度の間隔ｔを隔てて２層に平行に配置した構成とすることにより、図７の実施の形態と同様の効果を得ることができる。又、図９Ｂ、図９Ｃに示すように、図９Ａにおける２層に配置した検出シート体１ｃの一方を、図１Ａ、図１Ｂに示したと同様の１枚の検出シート体１に置き換えるようにすれば、図８Ａ、図８Ｂの実施の形態と同様の効果を得ることができる。

更には、図１０に示すように、図１Ａ、図１Ｂに示したと同様の検出シート体１を、所要の間隔ｔを隔てて２枚平行に配置するようにしてもよい。かかる構成とした場合には、図１Ａ、図１Ｂ及び図２の実施の形態と同様の効果を得ることができると共に、上記所要の間隔ｔを隔てて配置してある２枚の検出シート体１のそれぞれにて、宇宙浮遊物体の衝突により検出線３（図１Ａ、図１Ｂ参照）が破断するときの時間差と、上記間隔ｔとから、宇宙浮遊物体の速度を概算することが可能になる。

なお、本発明は上記各実施の形態のみに限定されるものではなく、上記検出シート体１，１ａ，１ｂに配設する検出線３の配列ピッチは、検出を所望する宇宙浮遊物体の測定下限となる有効直径の寸法に応じて適宜変更してよい。

更に、一本の検出線３が破断することで、少なくとも該検出線３の幅寸法以上の有効直径を有する宇宙浮遊物体が衝突したことを検出することができるようになることから、検出線３の幅寸法を、検出を所望する宇宙浮遊物体の有効直径の測定下限に応じて適宜変更してもよい。

検出回路４，４ａ，４ｂにより該検出シート体１，１ａ，１ｂ上に設けてある各検出線３に破断が生じた場合に直ちに検出できるようにしてあれば、検出線３の長さ寸法は適宜変更してもよい。したがって、検出線３に設定される長さ寸法に応じて検出シート体１，１ａ，１ｂを構成するための薄膜２の長さ寸法は適宜変更してよい。更に、１枚の検出シート体１，１ａ，１ｂに設ける検出線３の本数は、検出線３の配列ピッチに応じて適宜変更してもよい。又、１枚の検出シート体１，１ａ，１ｂに設けることが望まれる検出線３の本数及び配列ピッチに応じて薄膜２の幅寸法は適宜変更してもよい。

薄膜２は宇宙環境に曝露可能な不導体であれば、任意の材質のものを用いてよい。

検出線３は導体であれば、銅以外の任意の材質としてよく、又、エッチング以外のいかなる手法により薄膜２に設置するようにしてもよい。

更に、使用する検出回路４，４ａ，４ｂの処理能力に応じて、１枚の検出シート体１，１ａ，１ｂ，１ｃに設けてある検出線３の破断を検出するために複数の検出回路４，４ａ，４ｂ，４ｃを用いるようにしてもよく、又、図５Ａ，図５Ｂ、図５Ｃの実施の形態、図７の実施の形態、図８Ａ、図８Ｂの実施の形態、図９Ａ，図９Ｂ、図９Ｃの実施の形態、図１０の実施の形態にて、複数の検出シート体１，１ａ，１ｂ，１ｃの検出線３の破断を１つの検出回路４，４ａ，４ｂ，４ｃで検出するようにしてもよい。

検出回路４，４ａ，４ｂ，４ｃは、検出線３の導通を常時監視して、検出線３に破断が生じると、該破断した検出線３の本数を検出できるような回路構成としてあれば、図２及び図３及び図４に示した以外のいかなる回路構成を採用してもよい。

その他本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々変更を加え得ることは勿論である。

Claims (8)

1. 宇宙環境に曝露可能な不導体製の薄膜に導体製の検出線を所要の配列ピッチで平行に多数保持させてなる検出シート体と、各検出線に接続した検出回路を備えてなり、宇宙浮遊物体の貫通により上記検出シート体の検出線に破断が生じると、上記検出回路にて上記検出シート体に貫通した宇宙浮遊物体を検出できるようにしてある宇宙浮遊物体の検出装置であって、
   上記検出線の配列ピッチと上記検出線の幅を、共に、検出を所望する宇宙浮遊物体の測定下限となる有効直径に対応した寸法に設定したことを特徴とする宇宙浮遊物体の検出装置。
2. 宇宙環境に曝露可能な不導体製の薄膜に導体製の検出線を所要の配列ピッチで平行に多数保持させてなる２枚の検出シート体を、検出線の延びる方向が互いに直交するように重ねて配置し、更に、各検出線に接続した検出回路を備えてなり、宇宙浮遊物体の貫通により上記検出シート体の検出線に破断が生じると、上記検出回路にて上記各検出シート体に貫通した宇宙浮遊物体を検出できるようにしてある宇宙浮遊物体の検出装置であって、
   上記検出線の配列ピッチと上記検出線の幅を、共に、検出を所望する宇宙浮遊物体の測定下限となる有効直径に対応した寸法に設定したことを特徴とする宇宙浮遊物体の検出装置。
3. 宇宙環境に曝露可能な不導体製の薄膜の両面に互いに直交する方向に延びる導体製の検出線を所要の配列ピッチでそれぞれ平行に多数保持させてなる検出シート体と、各検出線に接続した検出回路を備えてなり、宇宙浮遊物体の貫通により上記検出シート体の検出線に破断が生じると、上記検出回路にて上記検出シート体に貫通した宇宙浮遊物体を検出できるようにしてある宇宙浮遊物体の検出装置であって、
   上記検出線の配列ピッチと上記検出線の幅を、共に、検出を所望する宇宙浮遊物体の測定下限となる有効直径に対応した寸法に設定したことを特徴とする宇宙浮遊物体の検出装置。
4. 宇宙環境に曝露可能な不導体製の薄膜に導体製の検出線を所要の配列ピッチで平行に多数保持させてなる検出シート体を、所要の間隔を隔てて２層に配置し、更に、検出回路を備えて、宇宙浮遊物体の貫通により上記検出シート体の検出線に破断が生じると、上記検出回路にて上記検出シート体に貫通した宇宙浮遊物体を検出できるようにしてある宇宙浮遊物体の検出装置であって、
   上記検出線の配列ピッチと上記検出線の幅を、共に、検出を所望する宇宙浮遊物体の測定下限となる有効直径に対応した寸法に設定したことを特徴とする宇宙浮遊物体の検出装置。
5. 宇宙環境に曝露可能な不導体製の薄膜に導体製の検出線を所要の配列ピッチで平行に多数保持させてなる２枚の検出シート体を検出線の延びる方向が互いに直交するように重ねて配置してなる積層物を、所要の間隔を隔てて２層に配置し、更に、検出回路を備えて、宇宙浮遊物体の貫通により上記検出シート体の検出線に破断が生じると、上記検出回路にて上記検出シート体に貫通した宇宙浮遊物体を検出できるようにしてある宇宙浮遊物体の検出装置であって、
   上記検出線の配列ピッチと上記検出線の幅を、共に、検出を所望する宇宙浮遊物体の測定下限となる有効直径に対応した寸法に設定したことを特徴とする宇宙浮遊物体の検出装置。
6. 宇宙環境に曝露可能な不導体製の薄膜の両面に互いに直交する方向に延びる導体製の検出線を所要の配列ピッチでそれぞれ平行に多数保持させてなる検出シート体を、所要の間隔を隔てて２層に配置し、更に、検出回路を備えて、宇宙浮遊物体の貫通により上記検出シート体の検出線に破断が生じると、上記検出回路にて上記検出シート体に貫通した宇宙浮遊物体を検出できるようにしてある宇宙浮遊物体の検出装置であって、
   上記検出線の配列ピッチと上記検出線の幅を、共に、検出を所望する宇宙浮遊物体の測定下限となる有効直径に対応した寸法に設定したことを特徴とする宇宙浮遊物体の検出装置。
7. 宇宙環境に曝露可能な不導体製の薄膜に導体製の検出線を所要の配列ピッチで平行に多数保持させてなる２枚の検出シート体を検出線の延びる方向が互いに直交するように重ねて配置してなる積層物と、宇宙環境に曝露可能な不導体製の薄膜に導体製の検出線を所要の配列ピッチで平行に多数保持させてなる検出シート体とを、所要の間隔を隔てて２層に配置し、更に、検出回路を備えて、宇宙浮遊物体の貫通により上記検出シート体の検出線に破断が生じると、上記検出回路にて上記検出シート体に貫通した宇宙浮遊物体を検出できるようにしてある宇宙浮遊物体の検出装置であって、
   上記検出線の配列ピッチと上記検出線の幅を、共に、検出を所望する宇宙浮遊物体の測定下限となる有効直径に対応した寸法に設定したことを特徴とする宇宙浮遊物体の検出装置。
8. 宇宙環境に曝露可能な不導体製の薄膜の両面に互いに直交する方向に延びる導体製の検出線を所要の配列ピッチでそれぞれ平行に多数保持させてなる検出シート体と、宇宙環境に曝露可能な不導体製の薄膜に導体製の検出線を所要の配列ピッチで平行に多数保持させてなる検出シート体とを、所要の間隔を隔てて２層に配置し、更に、検出回路を備えて、宇宙浮遊物体の貫通により上記検出シート体の検出線に破断が生じると、上記検出回路にて上記検出シート体に貫通した宇宙浮遊物体を検出できるようにしてある宇宙浮遊物体の検出装置であって、
   上記検出線の配列ピッチと上記検出線の幅を、共に、検出を所望する宇宙浮遊物体の測定下限となる有効直径に対応した寸法に設定したことを特徴とする宇宙浮遊物体の検出装置。

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