JP7186894B2 - 宇宙物体侵入警報装置、宇宙物体侵入警報方法、宇宙物体侵入警報プログラム、衛星コンステレーション形成システム、デブリ除去衛星、地上設備、および宇宙物体侵入警報システム - Google Patents

Description

本発明は、宇宙物体侵入警報装置、宇宙物体侵入警報方法、宇宙物体侵入警報プログラム、衛星コンステレーション形成システム、デブリ除去衛星、地上設備、および宇宙物体侵入警報システムに関する。

近年、数百から数千機に及ぶ大規模衛星コンステレーション、所謂メガコンステレーションの構築が始まり、軌道上における衛星の衝突のリスクが高まっている。また、故障により制御不能となった衛星、あるいは、ロケットの残骸といったスペースデブリが増加している。
このような宇宙空間における衛星およびスペースデブリといった宇宙物体の急激な増加に伴い、宇宙交通管制（ＳＴＭ）では、宇宙物体の衝突を回避するための国際的なルール作りの必要性が高まっている。

特許文献１には、同一の円軌道に複数の衛星から成る衛星コンステレーションを形成する技術が開示されている。

従来、米国のＣＳｐＯＣ（Ｃｏｍｂｉｎｅｄ Ｓｐａｃｅ Ｏｐｅｒａｔｉｏｎｓ Ｃｅｎｔｅｒ）が宇宙物体の監視を継続し、宇宙物体同士の接近あるいは衝突が予見された場合に警報を発令する仕組みが存在する。有人宇宙基地および商用通信衛星では、この警報に応じて必要と判断した場合に回避運用を実施している。

特開２０１７－１１４１５９号公報

宇宙空間のデブリの増加、メガコンステレーションの登場による衛星数の増加、および地上監視能力の向上に伴い、従来の米国ＣＳｐＯＣによる警報発令サービスの継続が難しくなっている。衛星コンステレーションにデブリが侵入するか否かの判断には、宇宙状況監視（ＳＳＡ：Ｓｐａｃｅ Ｓｉｔｕａｔｉｏｎ Ａｗａｒｅｎｅｓｓ）が必要となる。
しかしながら、特許文献１には、衛星コンステレーションにデブリが侵入することを予見する方式については記載されていない。

本発明は、衛星コンステレーションの軌道領域にデブリが侵入するか否かを判定することで、適切な侵入警報を通知することを目的とする。

本発明に係る宇宙物体侵入警報装置は、
衛星の軌道の予報値が設定された衛星軌道予報情報と、デブリの軌道の予報値が設定されたデブリ軌道予報情報とに基づいて、衛星コンステレーションを形成する複数の衛星が飛行する軌道または領域である衛星軌道領域をデブリが通過するか否かを判定する通過判定部と、
前記衛星軌道領域をデブリが通過すると判定されると、デブリが通過する予測時刻と予測位置座標と予測速度ベクトル情報とを含む侵入警報を生成する警報生成部と、
前記侵入警報を、前記衛星軌道領域を飛行する衛星を管理する管理事業者により利用される管理事業装置に通知する警報通知部とを備えた。

本発明に係る宇宙物体侵入警報装置では、衛星コンステレーションの軌道領域にデブリが侵入するか否かを判定することができ、適切な侵入警報を通知することができるという効果がある。

複数衛星が連携して地球の全球に亘り通信サービスを実現する例。 単一軌道面の複数衛星が地球観測サービスを実現する例。 極域近傍で交差する複数の軌道面を有する衛星コンステレーションの例。 極域以外で交差する複数の軌道面を有する衛星コンステレーションの例。 衛星コンステレーション形成システムの構成図。 衛星コンステレーション形成システムの衛星の構成図。 衛星コンステレーション形成システムの地上設備の構成図。 衛星コンステレーション形成システムの機能構成例。 実施の形態１に係る宇宙物体侵入警報装置の構成図。 実施の形態１に係る軌道予報情報の例。 実施の形態１に係る宇宙物体侵入警報装置による宇宙物体侵入警報処理のフロー図。 実施の形態１に係る衛星コンステレーションを通過するデブリの予測軌道と侵入警報の例。 誤差がない場合の衛星コンステレーションとデブリとの衝突リスクの例。 誤差がある場合の衛星コンステレーションとデブリとの衝突リスクの例。 実施の形態１の変形例に係る宇宙物体侵入警報装置の構成図。 実施の形態２に係る衛星軌道領域に侵入するデブリの軌道例。 実施の形態２に係るデブリ除去制御装置の構成図。 実施の形態２に係るデブリ除去衛星の構成図。 実施の形態２に係る衛星軌道領域に侵入するデブリの軌道例。

以下、本発明の実施の形態について、図を用いて説明する。なお、各図中、同一または相当する部分には、同一符号を付している。実施の形態の説明において、同一または相当する部分については、説明を適宜省略または簡略化する。また、以下の図面では各構成の大きさの関係が実際のものとは異なる場合がある。また、実施の形態の説明において、「上」、「下」、「左」、「右」、「前」、「後」、「表」、「裏」といった方向あるいは位置が示されている場合がある。それらの表記は、説明の便宜上、そのように記載しているだけであって、装置、器具、あるいは部品といった構成の配置および向きを限定するものではない。

実施の形態１．
以下の実施の形態に係る宇宙物体侵入警報システムの前提となる衛星コンステレーションの例について説明する。

図１は、地上に対し、複数衛星が連携して地球７０の全球に亘り通信サービスを実現する例を示す図である。
図１は、全球に亘り通信サービスを実現する衛星コンステレーション２０を示している。
同一軌道面を同一高度で飛行している複数の衛星の各衛星では、地上に対する通信サービス範囲が後続衛星の通信サービス範囲とオーバーラップしている。よって、このような複数の衛星によれば、地上の特定地点に対して、同一軌道面上の複数の衛星が時分割的に交互に交代しながら通信サービスを提供することができる。また、隣接軌道面を設けることにより、隣接軌道間の地上に対する通信サービスを面的に網羅することが可能となる。同様に、地球の周りに多数の軌道面を概ね均等配置すれば、全球に亘り地上に対する通信サービスが可能となる。

図２は、単一軌道面の複数衛星が地球観測サービスを実現する例を示す図である。
図２は、地球観測サービスを実現する衛星コンステレーション２０を示している。図２の衛星コンステレーション２０は、光学センサあるいは合成開口レーダといった電波センサである地球観測装置を具備した衛星が同一軌道面を同一高度で飛行する。このように、地上の撮像範囲が時間遅れで後続衛星がオーバーラップする衛星群３００では、地上の特定地点に対して軌道上複数の衛星が時分割的に交互に交代しながら地上画像を撮像することにより地球観測サービスを提供する。

このように、衛星コンステレーション２０は、各軌道面の複数の衛星からなる衛星群３００により構成される。衛星コンステレーション２０では、衛星群３００が連携してサービスを提供する。衛星コンステレーション２０とは、具体的には、図１に示すような通信事業サービス会社、あるいは、図２に示すような観測事業サービス会社による１つの衛星群から成る衛星コンステレーションを指す。

図３は、極域近傍で交差する複数の軌道面２１を有する衛星コンステレーション２０の例である。また、図４は、極域以外で交差する複数の軌道面２１を有する衛星コンステレーション２０の例である。
図３の衛星コンステレーション２０では、複数の軌道面の各軌道面２１の軌道傾斜角が約９０度であり、かつ、複数の軌道面の各軌道面２１が互いに異なる面に存在する。
図４の衛星コンステレーション２０では、複数の軌道面の各軌道面２１の軌道傾斜角が約９０度ではなく、かつ、複数の軌道面の各軌道面２１が互いに異なる面に存在する。

図３の衛星コンステレーション２０では、任意の２つの軌道面が極域近傍の地点で交差する。また、図４の衛星コンステレーション２０では、任意の２つの軌道面が極域以外の地点で交差する。図３では、極域近傍において、衛星３０の衝突が発生する可能性がある。また、図４に示すように、軌道傾斜角が９０度よりも傾斜している複数の軌道面の交点は軌道傾斜角に応じて極域から離れていく。また、軌道面の組合せによって赤道近傍を含む多様な位置で軌道面が交差する可能性がある。このため、衛星３０の衝突が発生する可能性のある場所が多様化する。衛星３０は人工衛星ともいう。

特に、近年、数百から数千機に及ぶ大規模衛星コンステレーションの構築が始まり、軌道上における衛星の衝突のリスクが高まっている。また、故障により制御不能となった人工衛星、あるいは、ロケットの残骸といったデブリが増加している。大規模衛星コンステレーションは、メガコンステレーションともいう。このようなデブリはスペースデブリともいう。
このように、宇宙空間におけるデブリ増加、および、メガコンステレーションを始めとする衛星数の急激な増加に伴い、宇宙交通管制（ＳＴＭ）の必要性が高まっている。

また、宇宙物体の軌道遷移のために、軌道上のミッション終了後の軌道離脱（ＰＭＤ）あるいは故障した衛星、および、浮遊するロケット上段といったデブリをデブリ除去衛星といった外的手段により軌道離脱させるＡＤＲの必要性が高まっている。このようなＡＤＲの必要性について、ＳＴＭとして国際的な議論が始まっている。ここで、ＰＭＤは、Ｐｏｓｔ Ｍｉｓｓｉｏｎ Ｄｉｓｐｏｓａｌの略語である。ＡＤＲは、Ａｃｔｉｖｅ Ｄｅｂｒｉｓ Ｒｅｍｏｖａｌの略語である。ＳＴＭは、Ｓｐａｃｅ Ｔｒａｆｆｉｃ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔの略語である。

また、宇宙状況監視（ＳＳＡ）の国際協力を含む体制強化および観測精度向上に伴う、把握可能な宇宙物体のサイズは、より小さなものまで監視可能となっている。また、監視可能な宇宙物体の総数はより多くなっている。

メガコンステレーション整備に伴う宇宙物体数の激増は、宇宙空間の衝突リスクを増加される原因のひとつとなる。しかし、仮に人工宇宙物体同士の衝突はＳＴＭといった人為的な活動の効果として回避できたとすると、宇宙空間に浮遊するデブリ衝突がトリガとなる連鎖衝突リスクは依然深刻な問題である。
デブリ自体が微小物体であったとしても、相対速度が大きい衝突条件であれば、衛星が爆裂的に破壊するリスクがあり、飛散した破片による高次被害が連鎖するリスクがある。
数千機のメガコンステレーションでは、同一高度に２５００機程度の衛星が飛翔する構想が発表されている。定常運用時には前衛星の飛翔位置を時間管理することにより、自システム内の衝突を回避する方針が主流となっている。しかしながらデブリ衝突がトリガとなり、１機の衛星に軌道姿勢制御の異常が発生して当初の時間管理の制御を逸脱する場合、あるいは、破片が飛散した場合に、同一軌道高度を飛翔する他の衛星に衝突するリスクが非常に高い。

このような衝突リスクを回避するためには、デブリの軌道情報と、メガコンステレーションの軌道情報を一元的に管理して、衝突予測解析を実施するのが合理的である。デブリ情報は、ＳＳＡの領域において、バスケットボール大のデブリ約２万個が監視可能と言われてきた。更に将来米国のスペースフェンスと呼ばれる監視能力向上に伴い、ソフトボール大２０万個の監視が可能になると言われている。
仮に２０万個のデブリ情報をＳＳＡ事業者が情報更新しながら維持管理するとした場合、更にメガコンステレーション事業者が保有する１万機以上の軌道情報を一元的に管理することには多くの課題がある。例えば自然現象に基づく軌道予測のみならず、衛星自身が保有する軌道姿勢制御を用いた場合に、その効果を軌道予測解析に反映する必要があり、膨大な作業量を伴う。また、メガコンステレーション事業者が常に最新かつ精度の高い衛星情報をＳＳＡ事業者に開示するとは限らない。また２０万個のデブリ監視は決して必要十分な規模ではない。ソフトボールよりも小さな微小デブリでも衛星を破壊できるほどのポテンシャルを持ち得る。よって、将来は更にサイズが小さく、膨大な量のデブリを監視する必要性が増す。
一方メガコンステレーション事業者が、２０万に及ぶデブリ情報を含めて一元管理することも作業量などの観点で現実的ではない。更に複数のメガコンステレーション事業者の情報を一元的に集約することは容易ではない。

以上のような状況下において、ＳＳＡ事業者がデブリ軌道情報をメガコンステレーション事業者に渡し、メガコンステレーション事業者が自システム内の衛星との衝突解析を実施するのが好適である。メガコンステレーションでは特定軌道高度に数千機の衛星が飛翔する。よって、デブリ軌道情報としては、メガコンステレーションが運用する特定軌道高度を通過する予測時刻および位置、速度ベクトル情報があれば、メガコンステレーション事業者側に衝突リスクのある衛星を識別して衝突予測解析を実施することが可能となる。

ここで、図５から図８を用いて衛星コンステレーション２０を形成する衛星コンステレーション形成システム６００における衛星３０と地上設備７００の一例について説明する。例えば、衛星コンステレーション形成システム６００は、メガコンステレーション事業装置４１、ＬＥＯコンステレーション事業装置４２、あるいは衛星事業装置４３のような衛星コンステレーション事業を行う事業者により運用される。

図５は、衛星コンステレーション形成システム６００の構成図である。
衛星コンステレーション形成システム６００は、コンピュータを備える。図５では、１つのコンピュータの構成を示しているが、実際には、衛星コンステレーション２０を構成する複数の衛星の各衛星３０、および、衛星３０と通信する地上設備７００の各々にコンピュータが備えられる。そして、複数の衛星の各衛星３０、および、衛星３０と通信する地上設備７００の各々に備えられたコンピュータが連携して、衛星コンステレーション形成システム６００の機能を実現する。以下において、衛星コンステレーション形成システム６００の機能を実現するコンピュータの構成の一例について説明する。

衛星コンステレーション形成システム６００は、衛星３０と地上設備７００を備える。衛星３０は、地上設備７００の通信装置９５０と通信する衛星通信装置３２を備える。図５では、衛星３０が備える構成のうち衛星通信装置３２を図示している。

衛星コンステレーション形成システム６００は、プロセッサ９１０を備えるとともに、メモリ９２１、補助記憶装置９２２、入力インタフェース９３０、出力インタフェース９４０、および通信装置９５０といった他のハードウェアを備える。プロセッサ９１０は、信号線を介して他のハードウェアと接続され、これら他のハードウェアを制御する。衛星コンステレーション形成システム６００のハードウェアについては、図９において後述する宇宙物体侵入警報装置１００のハードウェアと同様である。

衛星コンステレーション形成システム６００は、機能要素として、衛星コンステレーション形成部１１を備える。衛星コンステレーション形成部１１の機能は、ハードウェアあるいはソフトウェアにより実現される。
衛星コンステレーション形成部１１は、衛星３０と通信しながら衛星コンステレーション２０の形成を制御する。

図６は、衛星コンステレーション形成システム６００の衛星３０の構成図である。
衛星３０は、衛星制御装置３１と衛星通信装置３２と推進装置３３と姿勢制御装置３４と電源装置３５とを備える。その他、各種の機能を実現する構成要素を備えるが、図６では、衛星制御装置３１と衛星通信装置３２と推進装置３３と姿勢制御装置３４と電源装置３５について説明する。衛星３０は、宇宙物体６０の一例である。

衛星制御装置３１は、推進装置３３と姿勢制御装置３４とを制御するコンピュータであり、処理回路を備える。具体的には、衛星制御装置３１は、地上設備７００から送信される各種コマンドにしたがって、推進装置３３と姿勢制御装置３４とを制御する。
衛星通信装置３２は、地上設備７００と通信する装置である。具体的には、衛星通信装置３２は、自衛星に関する各種データを地上設備７００へ送信する。また、衛星通信装置３２は、地上設備７００から送信される各種コマンドを受信する。
推進装置３３は、衛星３０に推進力を与える装置であり、衛星３０の速度を変化させる。具体的には、推進装置３３は、アポジキックモーターまたは化学推進装置、または電気推進装置である。アポジキックモーター（ＡＫＭ：Ａｐｏｇｅｅ Ｋｉｃｋ Ｍｏｔｏｒ）は、人工衛星の軌道投入に使われる上段の推進装置のことであり、アポジモーター（固体ロケットモーター使用時）、またはアポジエンジン（液体エンジン使用時）とも呼ばれている。
化学推進装置は、一液性ないし二液性燃料を用いたスラスタである。電気推進装置としては、イオンエンジンまたはホールスラスタである。アポジキックモーターは軌道遷移に用いる装置の名称であり、化学推進装置の一種である場合もある。
姿勢制御装置３４は、衛星３０の姿勢と衛星３０の角速度と視線方向（Ｌｉｎｅ Ｏｆ Ｓｉｇｈｔ）といった姿勢要素を制御するための装置である。姿勢制御装置３４は、各姿勢要素を所望の方向に変化させる。もしくは、姿勢制御装置３４は、各姿勢要素を所望の方向に維持する。姿勢制御装置３４は、姿勢センサとアクチュエータとコントローラとを備える。姿勢センサは、ジャイロスコープ、地球センサ、太陽センサ、スター・トラッカ、スラスタおよび磁気センサといった装置である。アクチュエータは、姿勢制御スラスタ、モーメンタムホイール、リアクションホイールおよびコントロール・モーメント・ジャイロといった装置である。コントローラは、姿勢センサの計測データまたは地上設備７００からの各種コマンドにしたがって、アクチュエータを制御する。
電源装置３５は、太陽電池、バッテリおよび電力制御装置といった機器を備え、衛星３０に搭載される各機器に電力を供給する。

衛星制御装置３１に備わる処理回路について説明する。
処理回路は、専用のハードウェアであってもよいし、メモリに格納されるプログラムを実行するプロセッサであってもよい。
処理回路において、一部の機能が専用のハードウェアで実現されて、残りの機能がソフトウェアまたはファームウェアで実現されてもよい。つまり、処理回路は、ハードウェア、ソフトウェア、ファームウェアまたはこれらの組み合わせで実現することができる。
専用のハードウェアは、具体的には、単一回路、複合回路、プログラム化したプロセッサ、並列プログラム化したプロセッサ、ＡＳＩＣ、ＦＰＧＡまたはこれらの組み合わせである。
ＡＳＩＣは、Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔの略称である。ＦＰＧＡは、Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙの略称である。

図７は、衛星コンステレーション形成システム６００が備える地上設備７００の構成図である。
地上設備７００は、全ての軌道面の多数衛星をプログラム制御する。地上設備７００は、地上装置の例である。地上装置は、地上アンテナ装置、地上アンテナ装置に接続された通信装置、あるいは電子計算機といった地上局と、地上局にネットワークで接続されたサーバあるいは端末としての地上設備から構成される。また、地上装置には航空機、自走車両、あるいは移動端末といった移動体に搭載された通信装置を含んでも良い。

地上設備７００は、各衛星３０と通信することによって衛星コンステレーション２０を形成する。地上設備７００は、宇宙物体侵入警報装置１００に備えられる。地上設備７００は、プロセッサ９１０を備えるとともに、メモリ９２１、補助記憶装置９２２、入力インタフェース９３０、出力インタフェース９４０、および通信装置９５０といった他のハードウェアを備える。プロセッサ９１０は、信号線を介して他のハードウェアと接続され、これら他のハードウェアを制御する。地上設備７００のハードウェアについては、図９において後述する宇宙物体侵入警報装置１００のハードウェアと同様である。

地上設備７００は、機能要素として、軌道制御コマンド生成部５１０と、解析予測部５２０を備える。軌道制御コマンド生成部５１０および解析予測部５２０の機能は、ハードウェアあるいはソフトウェアにより実現される。

通信装置９５０は、衛星コンステレーション２０を構成する衛星群３００の各衛星３０を追跡管制する信号を送受信する。また、通信装置９５０は、軌道制御コマンド５５を各衛星３０に送信する。
解析予測部５２０は、衛星３０の軌道を解析予測する。
軌道制御コマンド生成部５１０は、衛星３０に送信する軌道制御コマンド５５を生成する。
軌道制御コマンド生成部５１０および解析予測部５２０は、衛星コンステレーション形成部１１の機能を実現する。すなわち、軌道制御コマンド生成部５１０および解析予測部５２０は、衛星コンステレーション形成部１１の例である。

図８は、衛星コンステレーション形成システム６００の機能構成例を示す図である。
衛星３０は、更に、衛星コンステレーション２０を形成する衛星コンステレーション形成部１１ｂを備える。そして、複数の衛星の各衛星３０の衛星コンステレーション形成部１１ｂと、地上設備７００の各々に備えられた衛星コンステレーション形成部１１とが連携して、衛星コンステレーション形成システム６００の機能を実現する。なお、衛星３０の衛星コンステレーション形成部１１ｂは、衛星制御装置３１に備えられていてもよい。

＊＊＊構成の説明＊＊＊
図９は、本実施の形態に係る宇宙物体侵入警報装置１００の構成図である。
宇宙物体侵入警報システム５００は、宇宙物体侵入警報装置１００を備える。
宇宙物体侵入警報装置１００は、管理事業装置４０と通信する。宇宙物体侵入警報装置１００は、地上設備７０１に搭載されていてもよい。また、宇宙物体侵入警報装置１００は、衛星コンステレーション形成システム６００に搭載されていてもよい。あるいは、宇宙物体侵入警報装置１００は、ＳＳＡ事業装置４７といった管理事業装置４０の少なくともいずれかに搭載されていてもよい。あるいは、宇宙物体侵入警報装置１００は、軌道解析サービス事業者に搭載されていてもよい。

管理事業装置４０は、人工衛星、あるいは、デブリといった宇宙物体６０に関する情報を提供する。管理事業装置４０は、人工衛星、あるいは、デブリといった宇宙物体６０に関する情報を収集する事業者のコンピュータである。
管理事業装置４０には、メガコンステレーション事業装置４１、ＬＥＯコンステレーション事業装置４２、衛星事業装置４３、軌道遷移事業装置４４、デブリ除去事業装置４５、ロケット打ち上げ事業装置４６、およびＳＳＡ事業装置４７といった装置が含まれる。ＬＥＯが、Ｌｏｗ Ｅａｒｔｈ Ｏｒｂｉｔの略語である。

メガコンステレーション事業装置４１は、大規模衛星コンステレーション、すなわちメガコンステレーション事業を行うメガコンステレーション事業者のコンピュータである。
ＬＥＯコンステレーション事業装置４２は、低軌道コンステレーション、すなわちＬＥＯコンステレーション事業を行うＬＥＯコンステレーション事業者のコンピュータである。
衛星事業装置４３は、１機から数機の衛星を扱う衛星事業者のコンピュータである。
軌道遷移事業装置４４は、衛星の宇宙物体侵入警報を行う軌道遷移事業者のコンピュータである。
デブリ除去事業装置４５は、デブリを回収する事業を行うデブリ除去事業者のコンピュータである。
ロケット打ち上げ事業装置４６は、ロケット打ち上げ事業を行うロケット打ち上げ事業者のコンピュータである。
ＳＳＡ事業装置４７は、ＳＳＡ事業、すなわち、宇宙状況監視事業を行うＳＳＡ事業者のコンピュータである。

管理事業装置４０は、人工衛星、あるいは、デブリといった宇宙物体に関する情報を収集し、収集した情報を宇宙物体侵入警報装置１００に提供する装置であれば、その他の装置でもよい。また、宇宙物体侵入警報装置１００が、ＳＳＡの公開サーバ上に搭載される場合は、宇宙物体侵入警報装置１００がＳＳＡの公開サーバとして機能する構成でもよい。
なお、管理事業装置４０から宇宙物体侵入警報装置１００に提供される情報については、後で詳しく説明する。

宇宙物体侵入警報装置１００は、プロセッサ９１０を備えるとともに、メモリ９２１、補助記憶装置９２２、入力インタフェース９３０、出力インタフェース９４０、および通信装置９５０といった他のハードウェアを備える。プロセッサ９１０は、信号線を介して他のハードウェアと接続され、これら他のハードウェアを制御する。

宇宙物体侵入警報装置１００は、機能要素として、通過判定部１１０と警報生成部１２０と警報通知部１３０と記憶部１４０を備える。記憶部１４０には、軌道予報情報５１が記憶されている。

通過判定部１１０と警報生成部１２０と警報通知部１３０の機能は、ソフトウェアにより実現される。記憶部１４０は、メモリ９２１に備えられる。あるいは、記憶部１４０は、補助記憶装置９２２に備えられていてもよい。また、記憶部１４０は、メモリ９２１と補助記憶装置９２２に分けられて備えられてもよい。

プロセッサ９１０は、宇宙物体侵入警報プログラムを実行する装置である。宇宙物体侵入警報プログラムは、通過判定部１１０と警報生成部１２０と警報通知部１３０の機能を実現するプログラムである。
プロセッサ９１０は、演算処理を行うＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）である。プロセッサ９１０の具体例は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）、ＧＰＵ（Ｇｒａｐｈｉｃｓ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）である。

メモリ９２１は、データを一時的に記憶する記憶装置である。メモリ９２１の具体例は、ＳＲＡＭ（Ｓｔａｔｉｃ Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、あるいはＤＲＡＭ（Ｄｙｎａｍｉｃ Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）である。
補助記憶装置９２２は、データを保管する記憶装置である。補助記憶装置９２２の具体例は、ＨＤＤである。また、補助記憶装置９２２は、ＳＤ（登録商標）メモリカード、ＣＦ、ＮＡＮＤフラッシュ、フレキシブルディスク、光ディスク、コンパクトディスク、ブルーレイ（登録商標）ディスク、ＤＶＤといった可搬の記憶媒体であってもよい。なお、ＨＤＤは、Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅの略語である。ＳＤ（登録商標）は、Ｓｅｃｕｒｅ Ｄｉｇｉｔａｌの略語である。ＣＦは、ＣｏｍｐａｃｔＦｌａｓｈ（登録商標）の略語である。ＤＶＤは、Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｋの略語である。

入力インタフェース９３０は、マウス、キーボード、あるいはタッチパネルといった入力装置と接続されるポートである。入力インタフェース９３０は、具体的には、ＵＳＢ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ｓｅｒｉａｌ Ｂｕｓ）端子である。なお、入力インタフェース９３０は、ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）と接続されるポートであってもよい。
出力インタフェース９４０は、ディスプレイといった表示機器９４１のケーブルが接続されるポートである。出力インタフェース９４０は、具体的には、ＵＳＢ端子またはＨＤＭＩ（登録商標）（Ｈｉｇｈ Ｄｅｆｉｎｉｔｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｍｅｄｉａ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）端子である。ディスプレイは、具体的には、ＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）である。

通信装置９５０は、レシーバとトランスミッタを有する。通信装置９５０は、具体的には、通信チップまたはＮＩＣ（Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ Ｃａｒｄ）である。宇宙物体侵入警報装置１００は、通信装置９５０を介して、管理事業装置４０との通信を行う。

宇宙物体侵入警報プログラムは、プロセッサ９１０に読み込まれ、プロセッサ９１０によって実行される。メモリ９２１には、宇宙物体侵入警報プログラムだけでなく、ＯＳ（Ｏｐｅｒａｔｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）も記憶されている。プロセッサ９１０は、ＯＳを実行しながら、宇宙物体侵入警報プログラムを実行する。宇宙物体侵入警報プログラムおよびＯＳは、補助記憶装置９２２に記憶されていてもよい。補助記憶装置９２２に記憶されている宇宙物体侵入警報プログラムおよびＯＳは、メモリ９２１にロードされ、プロセッサ９１０によって実行される。なお、宇宙物体侵入警報プログラムの一部または全部がＯＳに組み込まれていてもよい。

宇宙物体侵入警報装置１００は、プロセッサ９１０を代替する複数のプロセッサを備えていてもよい。これら複数のプロセッサは、プログラムの実行を分担する。それぞれのプロセッサは、プロセッサ９１０と同じように、プログラムを実行する装置である。

プログラムにより利用、処理または出力されるデータ、情報、信号値および変数値は、メモリ９２１、補助記憶装置９２２、または、プロセッサ９１０内のレジスタあるいはキャッシュメモリに記憶される。

宇宙物体侵入警報システムの各部の「部」を「処理」、「手順」、「手段」、「段階」あるいは「工程」に読み替えてもよい。また、通過判定処理と警報生成処理と警報通知処理の「処理」を「プログラム」、「プログラムプロダクト」または「プログラムを記録したコンピュータ読取可能な記録媒体」に読み替えてもよい。「処理」、「手順」、「手段」、「段階」あるいは「工程」は、互いに読み換えが可能である。
宇宙物体侵入警報プログラムは、宇宙物体侵入警報システムの各部の「部」を「処理」、「手順」、「手段」、「段階」あるいは「工程」に読み替えた各処理、各手順、各手段、各段階あるいは各工程を、コンピュータに実行させる。また、宇宙物体侵入警報方法は、宇宙物体侵入警報装置１００が宇宙物体侵入警報プログラムを実行することにより行われる方法である。
宇宙物体侵入警報プログラムは、コンピュータ読取可能な記録媒体に格納されて提供されてもよい。また、各プログラムは、プログラムプロダクトとして提供されてもよい。

図１０は、本実施の形態に係る軌道予報情報５１の例を示す図である。
宇宙物体侵入警報装置１００は、宇宙物体６０の軌道の予報値が設定された軌道予報情報５１を記憶部１４０に記憶する。宇宙物体侵入警報装置１００は、例えば、複数の宇宙物体６０を管理する管理事業者により利用される管理事業装置４０から、複数の宇宙物体６０の各々の軌道の予報値を取得し、軌道予報情報５１として記憶してもよい。あるいは、宇宙物体侵入警報装置１００は、複数の宇宙物体６０の各々の軌道の予報値が設定された軌道予報情報５１を管理事業者から取得し、記憶部１４０に記憶してもよい。
管理事業者は、衛星コンステレーション、各種の衛星、ロケット、およびデブリといった宇宙を飛行する宇宙物体６０を管理する事業者である。また、上述したように、各管理事業者により利用される管理事業装置４０は、メガコンステレーション事業装置４１、ＬＥＯコンステレーション事業装置４２、衛星事業装置４３、軌道遷移事業装置４４、デブリ除去事業装置４５、ロケット打ち上げ事業装置４６、およびＳＳＡ事業装置４７といったコンピュータである。

軌道予報情報５１には、衛星軌道予報情報５２とデブリ軌道予報情報５３とが含まれる。衛星軌道予報情報５２には、衛星の軌道の予報値が設定されている。デブリ軌道予報情報５３には、デブリの軌道の予報値が設定されている。本実施の形態では、衛星軌道予報情報５２とデブリ軌道予報情報５３とが軌道予報情報５１に含まれる構成であるが、衛星軌道予報情報５２とデブリ軌道予報情報５３とが、個々の情報として記憶部１４０に記憶されていても構わない。

軌道予報情報５１には、例えば、宇宙物体ＩＤ（Ｉｄｅｎｔｉｆｉｅｒ）５１１、予報元期５１２、予報軌道要素５１３、および予報誤差５１４といった情報が設定される。

宇宙物体ＩＤ５１１は、宇宙物体６０を識別する識別子である。図１１では、宇宙物体ＩＤ５１１として、衛星ＩＤとデブリＩＤが設定されている。宇宙物体は、具体的には、宇宙空間に打ち上げられるロケット、人工衛星、宇宙基地、デブリ除去衛星、惑星探査宇宙機、ミッション終了後にデブリ化した衛星あるいはロケットといった物体である。

予報元期５１２は、複数の宇宙物体の各々の軌道について予報されている元期である。
予報軌道要素５１３は、複数の宇宙物体の各々の軌道を特定する軌道要素である。予報軌道要素５１３は、複数の宇宙物体の各々の軌道について予報されている軌道要素である。図１１では、予報軌道要素５１３として、ケプラー軌道６要素が設定されている。

予報誤差５１４は、複数の宇宙物体の各々の軌道において予報される誤差である。予報誤差５１４には、進行方向誤差、直交方向誤差、および誤差の根拠が設定されている。このように、予報誤差５１４には、実績値が内包する誤差量が根拠とともに明示的に示される。誤差量の根拠としては、計測手段、位置座標情報の精度向上手段として実施したデータ処理の内容、および、過去データの統計的評価結果の一部あるいはすべてが含まれる。

なお、本実施の形態に係る軌道予報情報５１では、宇宙物体６０について、予報元期５１２と予報軌道要素５１３が設定されている。予報元期５１２と予報軌道要素５１３により、宇宙物体６０の近未来における時刻と位置座標を求めることができる。例えば、宇宙物体６０についての近未来の時刻と位置座標が、軌道予報情報５１に設定されていてもよい。
このように、軌道予報情報５１には、元期と軌道要素、あるいは、時刻と位置座標を含む宇宙物体の軌道情報が具備され、宇宙物体６０の近未来の予報値が明示的に示されている。

＊＊＊動作の説明＊＊＊
図１１は、本実施の形態に係る宇宙物体侵入警報装置１００による宇宙物体侵入警報処理Ｓ１００のフロー図である。
また、図１２は、本実施の形態に係る衛星コンステレーション２０を通過するデブリの予測軌道と侵入警報１１１の例を示す図である。

＜宇宙物体侵入警報処理Ｓ１００の動作＞
ステップＳ１０１において、通過判定部１１０は、衛星軌道予報情報５２とデブリ軌道予報情報５３とに基づいて、衛星コンステレーション２０を形成する複数の衛星が飛行する軌道または領域である衛星軌道領域３０１をデブリが通過するか否かを判定する。具体的には、衛星軌道領域３０１は、衛星コンステレーション２０が形成された軌道である。衛星軌道領域３０１をデブリが通過すると判定されると、処理はステップＳ１０２に進む。衛星軌道領域をデブリが通過すると判定されない場合、ステップＳ１０１の処理を繰り返す。

ステップＳ１０２において、警報生成部１２０は、デブリが通過する予測時刻と予測位置座標と予測速度ベクトル情報とを含む侵入警報１１１を生成する。
図１２では、軌道高度Ａｋｍの衛星コンステレーションＡと軌道高度Ｂｋｍの衛星コンステレーションＢが形成された衛星軌道領域３０１をデブリが通過する様子を示している。通過判定部１１０は、衛星軌道予報情報５２とデブリ軌道予報情報５３とに基づいて、デブリの予測軌道が衛星コンステレーションを通過するか否かを判定する。図１２では、衛星コンステレーションＡの入口と出口、および、衛星コンステレーションＢの入口と出口が衛星コンステレーション２０の通過点となる。
警報生成部１２０は、これらの４箇所の通過点の各々について、通過時に予測される（時刻、座標、速度ベクトル）を含む侵入警報１１１を生成する。

ステップＳ１０３において、警報通知部１３０は、侵入警報１１１を、衛星軌道領域３０１を飛行する衛星を管理する管理事業者により利用される管理事業装置４０に通知する。具体的には、警報通知部は、前記衛星コンステレーションを運用する衛星コンステレーション事業者により用いられる衛星コンステレーション事業装置に侵入警報を通知する。衛星コンステレーション事業装置は、メガコンステレーション事業装置４１、ＬＥＯコンステレーション事業装置４２、あるいは衛星事業装置４３のような衛星コンステレーション事業を行う事業者である。

図１３は、誤差がない場合の衛星コンステレーション２０とデブリとの衝突リスクの例を示す図である。
図１４は、本実施の形態に係る衛星コンステレーション２０とデブリとの衝突リスクの例を示す図である。

メガコンステレーションの衛星群を対象として、デブリの侵入警報を発令する場合、接近警報と衝突警報を警報発令側が区別することは困難となる。以下メガコンステレーションにおける衝突リスクと接近リスクの概念を説明する。
衝突リスクがあるのは、特定高度を通過する入口と出口の２箇所に限定される。しかし、衝突する可能性のある衛星は近傍軌道を飛翔する多数の衛星である。デブリの予測軌道が誤差を含まず、メガコンステレーションの衛星が飛翔する軌道高度にもばらつきがなければ、衝突リスクがある点が特定でき、入口と出口に２点に限定される。
しかしながら、実際にはデブリの予測軌道には誤差があり、またメガコンステレーションの衛星が飛翔する軌道高度にもばらつきあるいは誤差がある。このため、衝突リスクは点ではなく、領域としての空間的な広がりをもつことになる。またデブリの飛翔方向の時刻誤差は飛翔方向に対する空間的な誤差に還元される。更にメガコンステレーション側は、時刻誤差に応じた飛翔距離に拡大して、衝突リスクのある衛星が増えることになる。

相対距離が１００ｋｍ以下に接近する場合に接近警報を発令する場合がある。予測誤差に加えて１００ｋｍ相当拡大したエリアが「接近リスクのあるエリア」となり、メガコンステレーション側の対象衛星は更に増加することになる。
低軌道周回衛星は概ね７ｋｍ／ｓｅｃから１０ｋｍ／ｓｅｃ程度で飛翔しているので、１０秒の時刻誤差があれば１００ｋｍ相当のエリア拡大を及ぼすことになる。

また位置座標は、地球固定座標系ＷＧＳ８４といった座標系を採用すれば一意に位置を特定できる。しかし、地球に対してメガコンステレーションの衛星軌道面は時々刻々相対移動している。よって、特定時刻において、軌道面がどの位置にあるかは、厳密にはメガコンステレーション事業者しか把握することができない。加えて当該軌道面のどこを衛星が飛翔しているかを正確に把握しているのもメガコンステレーション事業者に限定される。
したがって、米国ＣＳｐＯＣの警報発令サービスを継承するＳＳＡ事業者が登場した場合に、ＳＳＡ事業者は当該軌道高度を通過する予測時刻、予測位置座標、および予測速度ベクトルをメガコンステレーション事業者に対して「警報」として発令すれば十分である。本実施の形態では、この「警報」を侵入警報１１１と呼ぶ。そして、その侵入警報１１１を受けて、回避行動をとるのはメガコンステレーション事業者といった衛星コンステレーション事業者の役割となる。

＜衛星コンステレーション形成システムによる衝突回避について＞
図５から図８で説明した衛星コンステレーション形成システム６００は、宇宙物体侵入警報装置１００による侵入警報１１１に基づいて、衛星コンステレーション２０に侵入するデブリを回避するように衛星コンステレーション２０を制御する。
また、図５から図８に示すように、衛星コンステレーション形成システム６００が地上設備７００に搭載されていてもよい。その場合、地上設備７００は、宇宙物体侵入警報装置１００による侵入警報１１１に基づいて、衛星軌道領域３０１に侵入するデブリと衛星コンステレーション２０を構成する衛星との衝突を回避する回避行動を制御する。

衛星コンステレーション事業者は、衛星コンステレーション形成システム６００により、少なくとも全ての衛星を一斉に増速ないし減速するといった方法により、全ての衛星の相対位置関係を著しく狂わすことなく衝突回避をする運用が可能である。よって、衛星コンステレーション形成システム６００は、本実施の形態に係る侵入警報１１１により、デブリ衝突を回避することができる。

＊＊＊本実施の形態の効果の説明＊＊＊
本実施の形態に係る宇宙物体侵入警報装置１００では、衛星コンステレーションにデブリが侵入すると判定されると、予測時刻と予測位置座標と予測速度ベクトル情報とを含む侵入警報を通知することができる。このように、本実施の形態に係る宇宙物体侵入警報装置１００によれば、衛星コンステレーションの軌道領域にデブリが侵入するか否かを判定することができ、適切な侵入警報を通知することができる。また、本実施の形態に係る侵入警報を通知された衛星コンステレーション形成システムあるいは地上設備は、適切な回避行動をとることができる。

＊＊＊他の構成＊＊＊
本実施の形態では、宇宙物体侵入警報装置１００の機能がソフトウェアで実現される。変形例として、宇宙物体侵入警報装置１００の機能がハードウェアで実現されてもよい。

図１５は、本実施の形態の変形例に係る宇宙物体侵入警報装置１００の構成を示す図である。
宇宙物体侵入警報装置１００は、プロセッサ９１０に替えて電子回路９０９を備える。
電子回路９０９は、宇宙物体侵入警報装置１００の機能を実現する専用の電子回路である。
電子回路９０９は、具体的には、単一回路、複合回路、プログラム化したプロセッサ、並列プログラム化したプロセッサ、ロジックＩＣ、ＧＡ、ＡＳＩＣ、または、ＦＰＧＡである。ＧＡは、Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙの略語である。
宇宙物体侵入警報装置１００の機能は、１つの電子回路で実現されてもよいし、複数の電子回路に分散して実現されてもよい。
別の変形例として、宇宙物体侵入警報装置１００の一部の機能が電子回路で実現され、残りの機能がソフトウェアで実現されてもよい。

プロセッサと電子回路の各々は、プロセッシングサーキットリとも呼ばれる。つまり、宇宙物体侵入警報装置１００の機能は、プロセッシングサーキットリにより実現される。

実施の形態２．
本実施の形態では、主に、実施の形態１と異なる点、あるいは、実施の形態１に追加する点について説明する。本実施の形態において、実施の形態１と同様の構成については同一の符号を付し、その説明を省略する。

＊＊＊構成の説明＊＊＊
本実施の形態において、衛星コンステレーション形成システム６００および宇宙物体侵入警報装置１００の構成は、実施の形態１の図５から図９で説明したものと同様である。
本実施の形態では、衛星軌道領域３０１は、太陽同期軌道ＬＳＴ（Ｌｏｃａｌ Ｓｕｎ Ｔｉｍｅ）１０：３０程度かつ高度５００ｋｍから８００ｋｍ程度の軌道を含む。警報通知部１３０は、デブリを除去するデブリ除去事業者により利用されるデブリ除去事業装置４５に、デブリが太陽同期軌道ＬＳＴ１０：３０程度かつ高度５００ｋｍから８００ｋｍ程度の軌道に侵入することを警告するための侵入警報１１１を通知する。

図１６は、本実施の形態に係る衛星軌道領域３０１に侵入するデブリの軌道例を示す図である。
地球観測光学衛星が多用する太陽同期軌道のＬＳＴ１０：３０近傍で軌道高度５００ｋｍから８００ｋｍ程度には、現状でも複数国、多数の事業者の衛星が飛翔している。将来は多数のステークホルダーの衛星が数珠つなぎ状に運用する密集軌道になることが想定される。この密集軌道面とほぼ同一面内にデブリが侵入する場合、多数の衛星が接近警報ないし衝突警報の対象となる。
更に、この軌道ではＣｕｂｅＳａｔと呼ばれる小型衛星など、自力で回避行動をとる手段を持たない衛星については、衝突警報が発令されても回避行動をとることができない。密集軌道において回避行動をとる衛星ととらない衛星が混在した場合、回避したつもりが別の衛星に衝突するといった副次的衝突リスクが発生するため、密集軌道においては回避行動をとることが合理的とは限らない。
またデブリ飛来の予測時刻に誤差が含まれる場合、衛星飛翔方向とデブリ飛翔方向が近い場合には距離換算では大きな距離となり、多数の衛星が衝突リスクに晒されることになる。
低軌道周回衛星は概ね９０分から１００分で１周するので、仮にデブリ飛来に±５０分程度の不確定性があれば、当該軌道面の全ての衛星に衝突リスクが発生する。
更に密集軌道上で衝突事故が発生した場合、衝突する連鎖が非常に高いことも問題である。
従って、密集軌道に侵入するデブリの軌道予測が見出された場合は、デブリ除去事業者に早急に警報を発令して当該デブリを除去するのが合理的である。

図１７は、本実施の形態に係るデブリ除去制御装置１９０の構成例を示す図である。
図１８は、本実施の形態に係るデブリ除去衛星３０ａの構成例を示す図である。
デブリ除去衛星３０ａは、図５から図８で説明した衛星３０の構成に加え、デブリを捕獲する捕獲装置３６を備える。デブリ除去衛星３０ａは、デブリ除去制御装置１９０からの制御コマンド５６により、デブリを捕獲し、大気圏突入までのデオービット過程において、宇宙物体との衝突リスクの高い領域を回避して降下する軌道降下時能動的制御運用を行う。軌道降下時能動的制御運用は、アクティブデオービット運用ともいう。
デブリ除去制御装置１９０は、地上設備７０２に搭載されていてもよい。また、デブリ除去制御装置１９０は、デブリ除去事業装置４５に搭載されていてもよいし、デブリ除去事業装置４５と通信するその他の装置に搭載されていてもよい。

デブリ除去制御装置１９０の制御部１９１は、デブリ除去衛星３０ａに送信する制御コマンド５６を生成する。制御コマンド５６には、捕獲コマンド５７と、軌道制御コマンド５５とが含まれる。
制御部１９１は、デブリを、捕獲装置３６により捕獲する捕獲コマンド５７を生成する。また、制御部１９１は、デブリを捕獲した状態のデブリ除去衛星３０ａに対してアクティブデオービット運用を実施する軌道制御コマンド５５を生成する。
デブリ除去衛星３０ａは、制御コマンド５６に基づいて、デブリを捕獲し、アクティブデオービット運用を実施する。

また、衛星軌道領域３０１は、極域を含む高緯度領域を含んでいてもよい。警報通知部１３０は、デブリを除去するデブリ除去事業者により利用されるデブリ除去事業装置４５に、デブリが極域を含む高緯度領域に侵入することを警告するための侵入警報１１１を通知する。

図１９は、本実施の形態に係る衛星軌道領域３０１に侵入するデブリの軌道例を示す図である。
極軌道衛星のコンステレーションでは、全ての軌道面が極域を通過するため、極域が密集領域となる。
仮にデブリ飛来時刻の予測誤差が±５０分あると、全ての軌道面の全衛星に衝突リスクが発生する可能性がある。また回避行動をとりたくても、通常衛星の具備する推進装置で寄与できる回避行動は軌道高度の変更程度であり、有効なリスク回避手段とならない可能性もあり、回避行動をとることが事実上困難な事態も起こり得る。
従って、極域を含む高緯度地域上空に侵入するデブリの軌道予測が見出された場合は、デブリ除去事業者に早急に警報を発令して当該デブリを除去するのが合理的である。

実施の形態１では、メガコンステレーション事業者といった衛星コンステレーション事業者に対する侵入警報の例を説明した。衛星コンステレーション事業者に対する侵入警報は、例えば、不審者発見時における巨大マンションの統括管理組織に対する侵入警報の通報に似ている。実施の形態２では、デブリ除去事業者に対する侵入警報の例を説明した。デブリ除去事業者に対する侵入警報は、警備保障サービス組織に対する侵入警報の通報に似ている。

宇宙物体侵入警報システムは、複数の宇宙物体を管理する管理事業者により利用される管理事業装置から取得した宇宙物体情報を記録する宇宙情報レコーダーと、サーバとを備えていてもよい。また、宇宙物体侵入警報システムは、宇宙情報レコーダーから取得した宇宙物体情報を格納するデータベースを備えていてもよい。サーバは、管理事業装置に対して侵入警報を送信し、宇宙物体との衝突の回避を支援する。

サーバは、具体的には、宇宙物体侵入警報装置である。データベースはサーバに備えられていてもよいし、サーバとは別の装置でもよい。サーバは、プロセッサあるいは電子回路といったプロセッシングサーキットリにより、以下の段階（手段あるいは部ともいう）を実現する。

データベースは、具体的には、メモリ、補助記憶装置、あるいは、ファイルサーバでもよい。宇宙情報レコーダーは、複数の宇宙物体を管理する管理事業者により利用される管理事業装置から取得した宇宙物体情報を記録する。宇宙物体侵入警報装置が宇宙情報レコーダーを備えていてもよい。宇宙情報レコーダーに、軌道予報情報が含まれていてもよい。

サーバは、以下の段階を備える。
・多数の宇宙物体が飛行する密集領域を定義して登録する段階。
・宇宙情報レコーダーに記録された宇宙物体情報の中から、密集領域のいずれかに侵入が予見される宇宙物体Ａを識別する段階。
・宇宙物体Ａの管理事業装置に対して侵入警報を送信する段階。
・密集領域を飛行する宇宙物体を管理する管理事業装置に対して侵入警報を送信する段階。

宇宙物体情報は、宇宙物体の予報元期と予報軌道要素と予報誤差とを含む。

密集領域は、概ね、太陽同期軌道ＬＳＴ１０：００から１１：００の衛星群が存在する軌道高度３００ｋｍから１０００ｋｍの範囲である。
また、密集領域は、概ね、極軌道衛星群が飛行する北緯８０度以上、または南緯８０度以上であって、軌道高度３００ｋｍから１０００ｋｍの範囲である。

密集領域は、メガコンステレーションを構成する衛星群の管理事業装置から取得した、同じ公称高度を飛翔して連携して同一ミッションを実現するコンステレーション衛星群の飛行する高度範囲と緯度範囲を含む。

サーバは、宇宙物体Ａが密集領域に侵入してから離脱するまでの予報時間帯と予報軌道情報とを解析する段階を備える。

また、サーバは、宇宙物体Ａが密集領域に侵入してから離脱するまでの予報時間帯と予報軌道情報とを、宇宙物体Ａの管理事業装置と、密集領域を飛行する宇宙物体の管理事業装置に送信する段階を備える。

また、サーバは、宇宙物体Ａが密集領域に侵入することを予報する侵入警報と、宇宙物体Ａが密集領域に侵入してから離脱するまでの予報時間帯と予報軌道情報とを、デブリ除去衛星を管理するデブリ除去事業者の管理事業装置に送信する段階を備える。

また、サーバは、宇宙物体Ａが密集領域に侵入することを予報する侵入警報と、宇宙物体Ａが密集領域に侵入してから離脱するまでの予報時間帯と予報軌道情報とを、宇宙保険を運用する宇宙保険事業者の管理事業装置に送信する段階を備える。

メガコンステレーション事業者の管理事業装置は、メガコンステレーションの衛星群の宇宙物体情報と、宇宙物体Ａの宇宙物体情報とにより衝突解析する手段を具備する。
サーバは、衝突解析により衝突が予見された場合に、メガコンステレーションの衛星が衝突を回避する衝突回避方法において、メガコンステレーション事業者の管理事業装置に侵入警報を送信する段階を備える。

デブリ除去手段を具備するデブリ除去事業者の管理事業装置は、宇宙物体Ａの宇宙物体情報に基づき、デブリ除去手段により侵入予報時間よりも前に宇宙物体Ａを予報軌道位置において捕獲し、侵入を回避する衝突回避方法を行う。衝突回避方法において、サーバは、デブリ除去事業者の管理事業装置に侵入警報を送信する。

宇宙保険事業者は、宇宙物体の衝突による損害を、予め徴収して貯蓄した保険料を財源として、保険金支払いにより賄う保険金支払いシステムを運用する。保険金支払いシステムは、宇宙物体の衝突が予見されてから契約を開始するシステムである。保険金支払いシステムにおいて、サーバは、宇宙保険事業者の管理事業装置に侵入警報を送信する。

宇宙物体Ａは、新規に打ち上げられるロケットである。あるいは、宇宙物体Ａは、軌道遷移途中の静止衛星または準天頂衛星である。あるいは、宇宙物体Ａは、デオービット過程における軌道降下途中の宇宙物体である。

以上の実施の形態１，２では、宇宙物体侵入警報装置の各部を独立した機能ブロックとして説明した。しかし、宇宙物体侵入警報装置の構成は、上述した実施の形態のような構成でなくてもよい。宇宙物体侵入警報装置の機能ブロックは、上述した実施の形態で説明した機能を実現することができれば、どのような構成でもよい。また、宇宙物体侵入警報装置は、１つの装置でも、複数の装置から構成されたシステムでもよい。

また、実施の形態１，２のうち、複数の部分を組み合わせて実施しても構わない。あるいは、これらの実施の形態のうち、１つの部分を実施しても構わない。その他、これらの実施の形態を、全体としてあるいは部分的に、どのように組み合わせて実施しても構わない。
すなわち、実施の形態１，２では、実施の形態１，２の部分の自由な組み合わせ、あるいは任意の構成要素の変形、もしくは実施の形態１，２において任意の構成要素の省略が可能である。

なお、上述した実施の形態は、本質的に好ましい例示であって、本発明の範囲、本発明の適用物の範囲、および本発明の用途の範囲を制限することを意図するものではない。上述した実施の形態は、必要に応じて種々の変更が可能である。

２０ 衛星コンステレーション、２１ 軌道面、３０ 衛星、３０ａ デブリ除去衛星、３１ 衛星制御装置、３２ 衛星通信装置、３３ 推進装置、３４ 姿勢制御装置、３５ 電源装置、３６ 捕獲装置、４０ 管理事業装置、４１ メガコンステレーション事業装置、４２ ＬＥＯコンステレーション事業装置、４３ 衛星事業装置、４４ 軌道遷移事業装置、４５ デブリ除去事業装置、４６ ロケット打ち上げ事業装置、４７ ＳＳＡ事業装置、５１ 軌道予報情報、５２ 衛星軌道予報情報、５３ デブリ軌道予報情報、５１１ 宇宙物体ＩＤ、５１２ 予報元期、５１３ 予報軌道要素、５１４ 予報誤差、６０ 宇宙物体、７０ 地球、１００ 宇宙物体侵入警報装置、１１０ 通過判定部、１１１ 侵入警報、１２０ 警報生成部、１３０ 警報通知部、１４０ 記憶部、１９０ デブリ除去制御装置、１９１ 制御部、５５ 軌道制御コマンド、５６ 制御コマンド、５７ 捕獲コマンド、３０１ 衛星軌道領域、５００ 宇宙物体侵入警報システム、６００ 衛星コンステレーション形成システム、１１，１１ｂ 衛星コンステレーション形成部、３００ 衛星群、７００，７０１，７０２ 地上設備、５１０ 軌道制御コマンド生成部、５２０ 解析予測部、９０９ 電子回路、９１０ プロセッサ、９２１ メモリ、９２２ 補助記憶装置、９３０ 入力インタフェース、９４０ 出力インタフェース、９４１ 表示機器、９５０ 通信装置。

Claims (24)

1. 衛星の軌道の予報値が設定された衛星軌道予報情報と、デブリの軌道の予報値が設定されたデブリ軌道予報情報とに基づいて、衛星コンステレーションを形成する複数の衛星が飛行する軌道または領域である衛星軌道領域をデブリが通過するか否かを判定する通過判定部と、
   前記衛星軌道領域をデブリが通過すると判定されると、デブリが通過する予測時刻と予測位置座標と予測速度ベクトル情報とを含む侵入警報を生成する警報生成部と、
   前記侵入警報を、前記衛星軌道領域を飛行する衛星を管理する管理事業者により利用される管理事業装置に通知する警報通知部と
   を備えた宇宙物体侵入警報装置。
2. 前記衛星軌道領域は、前記衛星コンステレーションが形成された軌道であり、
   前記警報通知部は、前記衛星コンステレーションを運用する衛星コンステレーション事業者により用いられる衛星コンステレーション事業装置に前記侵入警報を通知する請求項１に記載の宇宙物体侵入警報装置。
3. 前記衛星軌道領域は、太陽同期軌道ＬＳＴ（Ｌｏｃａｌ Ｓｕｎ Ｔｉｍｅ）１０：３０程度かつ高度５００ｋｍから８００ｋｍ程度の軌道であり、
   前記警報通知部は、デブリを除去するデブリ除去事業者により利用されるデブリ除去事業装置に前記侵入警報を通知する請求項１または請求項２に記載の宇宙物体侵入警報装置。
4. 前記衛星軌道領域は、極域を含む高緯度領域であり、
   前記警報通知部は、デブリを除去するデブリ除去事業者により利用されるデブリ除去事業装置に前記侵入警報を通知する請求項１または請求項２に記載の宇宙物体侵入警報装置。
5. 通過判定部が、衛星の軌道の予報値が設定された衛星軌道予報情報と、デブリの軌道の予報値が設定されたデブリ軌道予報情報とに基づいて、衛星コンステレーションを形成する複数の衛星が飛行する軌道または領域である衛星軌道領域をデブリが通過するか否かを判定し、
   警報生成部が、前記衛星軌道領域をデブリが通過すると判定されると、デブリが通過する予測時刻と予測位置座標と予測速度ベクトル情報とを含む侵入警報を生成し、
   警報通知部が、前記侵入警報を、前記衛星軌道領域を飛行する衛星を管理する管理事業者により利用される管理事業装置に通知する宇宙物体侵入警報方法。
6. 衛星の軌道の予報値が設定された衛星軌道予報情報と、デブリの軌道の予報値が設定されたデブリ軌道予報情報とに基づいて、衛星コンステレーションを形成する複数の衛星が飛行する軌道または領域である衛星軌道領域をデブリが通過するか否かを判定する通過判定処理と、
   前記衛星軌道領域をデブリが通過すると判定されると、デブリが通過する予測時刻と予測位置座標と予測速度ベクトル情報とを含む侵入警報を生成する警報生成処理と、
   前記侵入警報を、前記衛星軌道領域を飛行する衛星を管理する管理事業者により利用される管理事業装置に通知する警報通知処理と
   をコンピュータに実行させる宇宙物体侵入警報プログラム。
7. 請求項１または請求項２に記載の宇宙物体侵入警報装置による侵入警報に基づいて、衛星コンステレーションに侵入するデブリを回避するように前記衛星コンステレーションを制御する衛星コンステレーション形成システム。
8. 請求項３または請求項４に記載の宇宙物体侵入警報装置による侵入警報に基づいて、衛星軌道領域に侵入するデブリを除去するデブリ除去衛星。
9. 請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の宇宙物体侵入警報装置による侵入警報に基づいて、衛星軌道領域に侵入するデブリと前記衛星コンステレーションを構成する衛星との衝突を回避する回避行動を制御する地上設備。
10. 複数の宇宙物体を管理する管理事業者により利用される管理事業装置から取得した宇宙物体情報を記録する宇宙情報レコーダーと、サーバとを備え、
    前記サーバが、
    多数の宇宙物体が飛行する密集領域を定義して登録する段階と、
    前記宇宙情報レコーダーに記録された宇宙物体情報の中から、前記密集領域のいずれかに侵入が予見される宇宙物体Ａを識別する段階と、
    前記宇宙物体Ａの管理事業装置に対して侵入警報を送信する段階と、
    前記密集領域を飛行する宇宙物体を管理する管理事業装置に対して侵入警報を送信する段階と
    を備えた宇宙物体侵入警報システム。
11. 前記宇宙物体情報は、宇宙物体の予報元期と予報軌道要素と予報誤差とを含む請求項１０に記載の宇宙物体侵入警報システム。
12. 前記密集領域は、太陽同期軌道ＬＳＴ（Ｌｏｃａｌ Ｓｕｎ Ｔｉｍｅ）１０：００から１１：００の衛星群が存在する軌道高度３００ｋｍから１０００ｋｍの範囲を含む請求項１０または請求項１１に記載の宇宙物体侵入警報システム。
13. 前記密集領域は、極軌道衛星群が飛行する北緯８０度以上、または南緯８０度以上であって、軌道高度３００ｋｍから１０００ｋｍの範囲を含む請求項１０または請求項１１に記載の宇宙物体侵入警報システム。
14. 前記密集領域は、衛星コンステレーションを構成する衛星群の管理事業装置から取得した、同じ公称高度を飛翔するとともに連携して同一ミッションを実現するコンステレーション衛星群の飛行する高度範囲と緯度範囲を含む請求項１０または請求項１１に記載の宇宙物体侵入警報システム。
15. 前記サーバは、
    前記宇宙物体Ａが前記密集領域に侵入してから離脱するまでの予報時間帯と予報軌道情報とを解析する段階を備えた請求項１０から請求項１４のいずれか１項に記載の宇宙物体侵入警報システム。
16. 前記サーバは、
    前記宇宙物体Ａが前記密集領域に侵入してから離脱するまでの予報時間帯と予報軌道情報とを、前記宇宙物体Ａの管理事業装置と、前記密集領域を飛行する宇宙物体の管理事業装置に送信する段階を備えた請求項１０から請求項１５のいずれか１項に記載の宇宙物体侵入警報システム。
17. 前記サーバは、
    前記宇宙物体Ａが前記密集領域に侵入することを予報する侵入警報と、前記宇宙物体Ａが前記密集領域に侵入してから離脱するまでの予報時間帯と予報軌道情報とを、デブリ除去衛星を管理するデブリ除去事業者の管理事業装置に送信する段階を備えた請求項１０から請求項１５のいずれか１項に記載の宇宙物体侵入警報システム。
18. 前記サーバは、
    前記宇宙物体Ａが前記密集領域に侵入することを予報する侵入警報と、前記宇宙物体Ａが前記密集領域に侵入してから離脱するまでの予報時間帯と予報軌道情報とを、宇宙保険を運用する宇宙保険事業者の管理事業装置に送信する段階を備えた請求項１０から請求項１５のいずれか１項に記載の宇宙物体侵入警報システム。
19. 衛星コンステレーション事業者の管理事業装置が、衛星コンステレーションの衛星群の宇宙物体情報と、前記宇宙物体Ａの宇宙物体情報とにより衝突解析する手段を具備し、
    前記サーバは、
    前記衝突解析により衝突が予見された場合に、衛星コンステレーションの衛星が衝突を回避する衝突回避方法において、前記衛星コンステレーション事業者の管理事業装置に侵入警報を送信する段階を備えた請求項１６に記載の宇宙物体侵入警報システム。
20. 前記サーバは、
    デブリ除去手段を具備する前記デブリ除去事業者の管理事業装置が、前記宇宙物体Ａの宇宙物体情報に基づき、デブリ除去手段により侵入予報時間よりも前に前記宇宙物体Ａを予報軌道位置において捕獲して侵入を回避する衝突回避方法において、前記デブリ除去事業者の管理事業装置に侵入警報を送信する請求項１７に記載の宇宙物体侵入警報システム。
21. 前記サーバは、
    宇宙物体の衝突による損害を、予め徴収して貯蓄した保険料を財源として、保険金支払いにより賄う保険金支払いシステムであって、宇宙物体の衝突が予見されてから契約を開始する保険金支払いシステムにおいて、前記宇宙保険事業者の管理事業装置に侵入警報を送信する請求項１８に記載の宇宙物体侵入警報システム。
22. 前記宇宙物体Ａが新規に打ち上げられるロケットである請求項１０に記載の宇宙物体侵入警報システム。
23. 前記宇宙物体Ａが軌道遷移途中の静止衛星または準天頂衛星である請求項１０に記載の宇宙物体侵入警報システム。
24. 前記宇宙物体Ａがデオービット過程における軌道降下途中の宇宙物体である請求項１０に記載の宇宙物体侵入警報システム。

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