JP7224530B2 - 衛星コンステレーション形成システム、衛星コンステレーション形成方法、衛星コンステレーション形成プログラム、地上設備、事業装置、およびオープンアーキテクチャーデータリポジトリ - Google Patents

Description

本開示は、衛星コンステレーション形成システム、衛星コンステレーション形成方法、衛星コンステレーション形成プログラム、地上設備、事業装置、およびオープンアーキテクチャーデータリポジトリに関する。

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、ＳＴＭ（宇宙交通管制）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。

特に、軌道高度３４０ｋｍ近傍に数千機の衛星群で構成されるメガコンステレーションを構築する計画がある。一方、ＩＳＳ（国際宇宙ステーション）は、通常、軌道高度４００ｋｍ程度を飛翔している。また、ＩＳＳは、２０２０年代後半以降にミッションを終了する見込みである。ＩＳＳは、ミッション終了後、ＰＭＤ（Ｐｏｓｔ Ｍｉｓｓｉｏｎ Ｄｉｓｐｏｓａｌ）のために軌道離脱して、大気圏投入させる必要がある。

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。

特開２０１７－１１４１５９号公報

ＩＳＳは、大型宇宙物体であり、大きい面積の太陽電池パドルを多数具備する。このような太陽電池パドルは、軌道降下途中に通過する領域の大気の空力抵抗を受ける。空力抵抗を受けることにより、ＩＳＳが予測軌道とは異なるタイミングあるいは速度で降下し、予測位置に誤差が生じるリスクが高い。ＩＳＳが、ＰＭＤのために軌道離脱して降下する際、３４０ｋｍ近傍を通過すると、メガコンステレーションを構成する衛星群と衝突するリスクがある。また、軌道高度３４０ｋｍ程度ではすでに空力抵抗が存在する。この空力抵抗による軌道制御の想定外誤差により、ＩＳＳに対し地上からのコントロールが効かないリスクがある。
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大型宇宙物体が侵入する際の衝突回避方式については記載されていない。

本開示は、ＩＳＳのような大型宇宙物体が衛星コンステレーションと衝突するリスクを低減することを目的とする。

本開示に係る衛星コンステレーション形成システムは、各軌道面に複数の衛星が同じ平均軌道高度で飛行する複数の軌道面を有する衛星コンステレーションを形成する衛星コンステレーション形成システムであって、
前記衛星コンステレーションの上空から宇宙物体が前記衛星コンステレーションの軌道高度を通過する前に、前記複数の軌道面の軌道面間におけるアジマス方向の相対角度を制御することにより、前記衛星コンステレーションの軌道高度において前記宇宙物体が通過する通過領域を形成し、前記通過領域を前記宇宙物体が通過した後に、前記複数の軌道面の軌道面間におけるアジマス方向の相対角度を元に戻すことにより、前記通過領域を形成する前の状態に前記衛星コンステレーションを戻す衛星コンステレーション形成部を備えた。

本開示に係る衛星コンステレーション形成システムによれば、衛星コンステレーションの軌道高度において宇宙物体を通過させるための通過領域を形成するので、大型の宇宙物体と衛星コンステレーションとの衝突のリスクを低減させることができる。

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に係る衛星コンステレーション形成システムによる衛星コンステレーション形成処理のフロー図。 実施の形態１に係る２４面の軌道面で構成される衛星コンステレーションの１２面の軌道面を北極方向から見た図。 図１０の１２面以外の１２面の軌道面。 図１０の１２面と図１１の１２面を合わせた合計２４面の軌道面。 図１０の衛星コンステレーションにおいて通過領域が形成された図。 図１１の衛星コンステレーションにおいて通過領域が形成された図。 図１２の衛星コンステレーションにおいて通過領域が形成された図。 実施の形態１の変形例に係る衛星コンステレーション形成システムの構成図。 実施の形態２に係る２４面の軌道面で構成される衛星コンステレーションの１２面の軌道面を北極方向から見た図。 図１７の１２面以外の１２面の軌道面。 図１７の１２面と図１８の１２面を合わせた合計２４面の軌道面。 図１７の衛星コンステレーションにおいて通過領域が形成された図。 図１８の衛星コンステレーションにおいて通過領域が形成された図。 図１９の衛星コンステレーションにおいて通過領域が形成された図。 実施の形態２に係るメガコンステレーションを北極から見た図。 実施の形態２に係る通過領域を形成したメガコンステレーションを北極から見た図。 実施の形態２に係る通過領域を形成したメガコンステレーションと大型宇宙物体の衝突回避の例。 実施の形態３に係るＯＡＤＲの構成例を示す図。

以下、本開示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．
＊＊＊構成の説明＊＊＊
以下の実施の形態に係る衛星コンステレーション形成システムの構成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。

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、ＳＴＭ（宇宙交通管制）の必要性が高まっている。

また、ＩＳＳといった大型宇宙物体および衛星におけるミッション終了後の軌道離脱、あるいは、故障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。ＡＤＲは、Ａｃｔｉｖｅ Ｄｅｂｒｉｓ Ｒｅｍｏｖａｌの略語である。

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、衛星３０、および地上設備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、ＬＥＯ（Ｌｏｗ Ｅａｒｔｈ Ｏｒｂｉｔ）コンステレーション事業装置、あるいは衛星事業装置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。
また、衛星コンステレーション形成システム６００による衛星制御方式は、宇宙物体を管理するその他の事業装置にも適用される。具体的には、デブリ除去衛星を管理するデブリ除去事業装置、ロケットを打ち上げるロケット打ち上げ事業装置、および軌道遷移衛星を管理する軌道遷移事業装置といった事業装置に搭載されていてもよい。衛星コンステレーション形成システム６００による衛星制御方式は、宇宙物体を管理する事業者の事業装置であれば、どのような事業装置に搭載されていても構わない。

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と通信する地上設備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。
衛星コンステレーション形成部１１の機能は、ソフトウェアにより実現される。

プロセッサ９１０は、衛星コンステレーション形成プログラムを実行する装置である。衛星コンステレーション形成プログラムは、衛星コンステレーション形成部１１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といった可搬の記録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。

衛星コンステレーション形成プログラムは、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、衛星コンステレーション形成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、衛星コンステレーション形成プログラムを実行する。衛星コンステレーション形成プログラムおよび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に記憶されている衛星コンステレーション形成プログラムおよび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、衛星コンステレーション形成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。

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。

衛星コンステレーション形成システムの各部の「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、衛星コンステレーション形成処理の「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憶媒体」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。
衛星コンステレーション形成プログラムは、衛星コンステレーション形成システムの各部の「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、衛星コンステレーション形成方法は、衛星コンステレーション形成システム６００が衛星コンステレーション形成プログラムを実行することにより行われる方法である。
衛星コンステレーション形成プログラムは、コンピュータ読取可能な記憶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、衛星コンステレーション形成システム６００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５において説明した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。

＊＊＊動作の説明＊＊＊
図９は、本実施の形態に係る衛星コンステレーション形成システム６００による衛星コンステレーション形成処理Ｓ１００のフロー図である。
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は、各軌道面に複数の衛星が同じ平均軌道高度で飛行する複数の軌道面を有する衛星コンステレーションを形成する。
また、以下の説明において大型宇宙物体とは、具体的には、ＩＳＳ程度の大きさの大型の宇宙物体を意味する。

ステップＳ１０１において、衛星コンステレーション形成部１１は、衛星コンステレーションの上空から宇宙物体が衛星コンステレーションの軌道高度を通過するか否かを判定する。例えば、衛星コンステレーション形成システム６００が、軌道高度３４０ｋｍ近傍に数千機の衛星群で構成されるメガコンステレーションを形成しているものとする。また、ＩＳＳが、軌道高度４００ｋｍ程度を飛翔しているものとする。ＩＳＳは、ミッション終了後、ＰＭＤのために軌道離脱し、メガコンステレーションに降下してくることが想定される。衛星コンステレーション形成部１１は、メガコンステレーションの上空から大型宇宙物体であるＩＳＳがメガコンステレーションの軌道高度を通過するか否かを判定する。
宇宙物体が通過すると判定された場合、ステップＳ１０２に進む。
宇宙物体が通過すると判定されない場合、ステップＳ１０１を繰り返す。

ステップＳ１０２において、衛星コンステレーション形成部１１は、衛星コンステレーションの上空から宇宙物体が衛星コンステレーションの軌道高度を通過する前に、複数の軌道面の軌道面間におけるアジマス方向の相対角度を制御する。そして、衛星コンステレーション形成部１１は、衛星コンステレーションの軌道高度において宇宙物体が通過する通過領域Ｒを形成する。通過領域Ｒは、例えば、複数の軌道面の各軌道面が存在しない、あるいは、軌道面同士の交点が少ない領域である。衛星コンステレーション形成部１１は、隣接する軌道面を構成する全ての衛星の軌道高度を同時に変更し、アジマス方向に並ぶ複数の軌道面の平均軌道高度が順番に高くなる状態を維持する。これにより、複数の軌道面の軌道面間におけるアジマス方向の相対角度が狭くなり、通過領域Ｒが形成される。

具体的には、衛星コンステレーション形成部１１は、隣接する軌道面上の全ての衛星の軌道高度を同時に変更し、アジマス方向に並ぶ複数の軌道面の平均軌道高度が順番に高くなる状態を維持する軌道制御コマンドを生成する。そして、衛星コンステレーション形成部１１は、軌道制御コマンドを、衛星コンステレーションを形成する複数の衛星３０に送信する。衛星コンステレーションを形成する各衛星が、軌道制御コマンドにしたがって軌道制御を実施することにより、アジマス方向に並ぶ複数の軌道面の平均軌道高度が順番に高くなる状態を維持し、通過領域Ｒが形成される。

隣接する軌道面上の全ての衛星の軌道高度を同時に変更し、アジマス方向に並ぶ複数の軌道面の平均軌道高度が順番に高くなる状態を維持することにより、軌道面ごとにアジマス方向の相対角度がずれていく。これにより、密集していた軌道面の間に余裕の領域、すなわち通過領域Ｒが生じる。大型宇宙物体がミッションを終了して軌道離脱して大気投入する軌道降下過程において、大型宇宙物体が通過領域Ｒを通過することで、大型宇宙物体が衛星コンステレーションを構成する衛星と衝突するリスクが低減されるという効果がある。

衛星コンステレーション形成部１１による通過領域の形成についえ、以下に具体例を用いて説明する。
本実施の形態では、衛星コンステレーション形成部１１は、複数の軌道面の各軌道面が極域を通り、極域が軌道面の密集領域となる衛星コンステレーションを形成するものとする。すなわち、図１および図３で説明した衛星コンステレーション２０である。ここでは、衛星コンステレーション形成部１１が、複数の軌道面のうち宇宙物体が通過する軌道面間を拡大した領域を通過領域Ｒとして形成する例について説明する。

図１０から図１２は、本実施の形態に係る衛星コンステレーション２０を示す図である。
図１０から図１２では、軌道傾斜角が９０度近傍の極軌道衛星により構成される衛星コンステレーション２０の例を示している。図１０から図１２の衛星コンステレーション２０では、密集領域が極域近傍となる。

図１０は、本実施の形態に係る２４面の軌道面で構成される衛星コンステレーション２０の１２面の軌道面を北極方向から見た図である。図１１は、図１０の１２面以外の１２面の軌道面を示している。図１２は、図１０の１２面と図１１の１２面を合わせた合計２４面の軌道面を示している。
各軌道面の法線のアジマス成分はそれぞれ１５度ずつ離れている。しかし、北極から見ると、法線のアジマス成分が対向する方向を向く軌道面同士は重なって見える。よって、図１２では、あたかも１２面の軌道面で構成されるように錯覚しやすいことに留意する必要がある。

図１３から図１５は、本実施の形態に係る通過領域Ｒが形成された衛星コンステレーション２０を示す図である。
図１３は、図１０の衛星コンステレーション２０において通過領域Ｒが形成された図である。図１４は、図１１の衛星コンステレーション２０において通過領域Ｒが形成された図である。図１５は、図１２の衛星コンステレーション２０において通過領域Ｒが形成された図である。
衛星コンステレーション形成部１１は、隣接する軌道面上の全ての衛星の軌道高度を同時に変更し、アジマス方向に並ぶ複数の軌道面の平均軌道高度が順番に高くなる状態を維持する。これにより、複数の軌道面の軌道面間におけるアジマス方向の相対角度が狭くなり、衛星コンステレーション２０の軌道高度の一部に通過領域Ｒが形成される。

図１０と図１１の軌道面において、それぞれ隣接する軌道面のアジマス成分について２度ずつずらすことにより、図１３と図１４の軌道面が得られる。この図１３と図１４を重ねた２４面の軌道面を図１５に示す。この結果、軌道面間に隙間、すなわち通過領域Ｒが生まれたことがわかる。図１５に示すように、通過領域Ｒは，軌道面が位置しない、あるいは、軌道面が少ない、余裕のある領域である。このような通過領域Ｒを大型宇宙物体が通過することにより、大型宇宙物体は、衛星コンステレーション２０を形成する衛星と衝突するリスクなく降下することが可能となる。

ステップＳ１０３において、衛星コンステレーション形成部１１は、通過領域を宇宙物体が通過したか否かを判定する。
宇宙物体の通過が完了したと判定された場合、ステップＳ１０４に進む。
宇宙物体の通過が完了したと判定されない場合、ステップＳ１０３を繰り返す。

ステップＳ１０４において、衛星コンステレーション形成部１１は、通過領域Ｒを宇宙物体が通過した後に、複数の軌道面の軌道面間におけるアジマス方向の相対角度を元に戻す。これにより、衛星コンステレーション２０が、通過領域Ｒを形成する前の状態に戻る。衛星コンステレーション形成部１１は、アジマス方向に並ぶ複数の軌道面の平均軌道高度が順番に低くなる状態を維持する。これにより、複数の軌道面の軌道面間におけるアジマス方向の相対角度が元に戻り、通過領域Ｒを形成する前の状態に衛星コンステレーション２０が戻される。

具体的には、衛星コンステレーション形成部１１は、隣接する軌道面上の全ての衛星の軌道高度を同時に変更し、アジマス方向に並ぶ複数の軌道面の平均軌道高度が順番に低くなる状態を維持する軌道制御コマンドを生成する。そして、衛星コンステレーション形成部１１は、軌道制御コマンドを、衛星コンステレーションを形成する複数の衛星に送信する。衛星コンステレーションを形成する各衛星が、軌道制御コマンドにしたがって軌道制御を実施することにより、アジマス方向に並ぶ複数の軌道面の平均軌道高度が順番に低くなる状態を維持し、衛星コンステレーション２０を通過領域Ｒが形成される前の状態に戻す。
ステップＳ１０４により、衛星コンステレーション２０は、通過領域Ｒが形成された図１３から図１５の状態から、通過領域Ｒが形成されていない図１０から図１２の状態に戻る。

＊＊＊他の構成＊＊＊
本実施の形態では、衛星コンステレーション形成システム６００の機能がソフトウェアで実現される。変形例として、衛星コンステレーション形成システム６００の機能がハードウェアで実現されてもよい。

図１６は、本実施の形態の変形例に係る衛星コンステレーション形成システム６００の構成を示す図である。
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に替えて電子回路９０９を備える。
電子回路９０９は、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。
衛星コンステレーション形成システム６００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、衛星コンステレーション形成システム６００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、衛星コンステレーション形成システム６００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。

＊＊＊本実施の形態の効果の説明＊＊＊
ＩＳＳのような大型宇宙物体が、メガコンステレーションの存在する軌道高度を通過する際には、メガコンステレーション側が通過可能なエリアを広げて、衝突回避するのが合理的である。
本実施の形態に係る衛星コンステレーション形成システムでは、複数の軌道面で構成されるメガコンステレーションが、通常は等間隔に維持している隣接軌道面間のアジマス方向の角度を変更する。この変更により、衛星コンステレーションは、軌道面間に大きな余裕領域、すなわち通過領域を確保することができる。
よって、本実施の形態に係る衛星コンステレーション形成システムによれば、ＩＳＳのように大型宇宙物体がデオービットする際の、衛星とＩＳＳとの衝突を回避ができる。また、本実施の形態に係る衛星コンステレーション形成システムによれば、ロケット打上げの際、および、遷移衛星が近地点から遠地点に軌道遷移する際にも衝突回避できるという効果がある。

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。

本実施の形態に係る衛星コンステレーション形成システム６００、衛星３０、および地上設備７００の構成については実施の形態１と同様である。

本実施の形態では、衛星コンステレーション形成部１１は、複数の軌道面の各軌道面が極域を通らず、中緯度領域が軌道面の密集領域となる衛星コンステレーションを形成するものとする。すなわち、図４で説明した衛星コンステレーション２０である。中緯度領域とは、具体的には、北緯５０度近傍および南緯５０度近傍である。そして、衛星コンステレーション形成部１１は、中緯度領域において軌道面の密度が緩和された領域を通過領域Ｒとして形成する。

図１７は、本実施の形態に係る２４面の軌道面で構成される衛星コンステレーション２０の１２面の軌道面を北極方向から見た図である。図１８は、図１７の１２面以外の１２面の軌道面を示している。図１９は、図１７の１２面と図１８の１２面を合わせた合計２４面の軌道面を示している。
図１７から図１９では、軌道傾斜角が９０度から離れた軌道衛星により構成される衛星コンステレーション２０の例を示している。図１７から図１９の衛星コンステレーション２０では、密集領域が中緯度近傍となる。

図１７と図１８は、図１０と図１１と同様に、北極から見た１２面ずつの軌道面を示している。図１９は、図１７と図１８の各々の１２面を合わせた２４面の軌道面を示している。実施の形態１の図１２では全ての軌道面が極域で密集する領域がある。本実施の形態の図１９では極域にあった密集領域の緯度が中緯度まで下がり、密集度合いも緩和されている。一方で、中緯度帯全域にわたり、他の軌道面との交点が格子状に存在する。
メガコンステレーションではそれぞれの軌道面に数十機の衛星が飛翔している。よって、軌道面の重なりあるいは交点は、衝突する可能性があることを示す。したがって、密集度合いが高いエリアは衝突する確率が高いことを示している。

図２０は、図１７の衛星コンステレーション２０において通過領域Ｒが形成された図である。図２１は、図１８の衛星コンステレーション２０において通過領域Ｒが形成された図である。図２２は、図１９の衛星コンステレーション２０において通過領域Ｒが形成された図である。
衛星コンステレーション形成部１１は、隣接する軌道面上の全ての衛星の軌道高度を同時に変更し、アジマス方向に並ぶ複数の軌道面の平均軌道高度が順番に高くなる状態を維持する。これにより、軌道面間におけるアジマス方向の相対角度が狭くなり、通過領域Ｒが形成される。ここでの通過領域Ｒは、軌道面の重なりあるいは交点の密集度合いが緩和された領域である。

図１７と図１８の軌道面において、それぞれ隣接する軌道面のアジマス成分について２度ずつずらすことにより、図２０と図２１の軌道面が得られる。図２０と図２１の軌道面を重ねた２４面の軌道面を図２２に示す。この結果、中緯度領域に、軌道面の重なりあるいは交点の密集度合いが緩和された余裕のある領域、すなわち通過領域Ｒが生まれたことがわかる。ＩＳＳの軌道傾斜角は、９０度から離れており、軌道高度３４０ｋｍに構築することが計画されているメガコンステレーションの軌道傾斜角と近い。よって、この通過領域Ｒは、ＩＳＳの効果に対してより有効である。極軌道衛星とは異なり、図２２に示すように、通過領域Ｒには、中緯度帯で法線のアジマス成分が対向する側にある複数の軌道面との交点が存在している。しかし、図１９と図２２を比較すると、通過領域Ｒを形成することにより、衝突リスクが低減されることがわかる。

なお、本実施の形態においても、衛星コンステレーション形成部１１は、通過領域Ｒを宇宙物体が通過した後に、通過領域Ｒを形成する前の状態に衛星コンステレーション２０を戻す。衛星コンステレーション２０は、通過領域Ｒが形成された図２０から図２２の状態から、通過領域Ｒが形成されていない図１７から図１９の状態に戻る。

次に、ＩＳＳがデオービットして軌道降下する具体例について説明する。
ＩＳＳは、軌道傾斜角約５０度、かつ、軌道高度約４００ｋｍで飛翔している。ＩＳＳは、デオービットして軌道降下する過程で、軌道傾斜角約５０度を概ね維持しながら軌道高度を降下する。デオービットして軌道降下する際、ＩＳＳは、以下のように構築予定のメガコンステレーションと衝突することなく、軌道高度を変更する必要がある。
軌道傾斜角約５３度で軌道高度約３４６ｋｍ、約２５００機
軌道傾斜角約４８度で軌道高度約３４１ｋｍ、約２５００機
軌道傾斜角約４２度で軌道高度約３３６ｋｍ、約２５００機

図２３は、本実施の形態に係るメガコンステレーションを北極から見た図である。
図２３に示すように、北緯約５０度近傍と南緯約５０度近傍では、全ての軌道面の最北端と最南端とが位置している。よって、北緯約５０度近傍と南緯約５０度近傍では、衛星が東西方向に飛翔するための滞留時間が長く、かつ、軌道面同士の交点も高密度に存在している。北緯約５０度近傍と南緯約５０度近傍は、衝突リスクが極めて高い危険ゾーンである。

図２４は、本実施の形態に係る通過領域Ｒを形成したメガコンステレーションを北極から見た図である。
図２４に示すように、本実施の形態に係る衛星コンステレーション形成システム６００により、北緯約５０度上空で軌道面同士の交点が高密度な領域と軌道面同士の交点の密度が緩和される領域とが生じる。軌道面の最北端と最南端の高密度危険ゾーンの密度が緩和される効果が生まれるため、この疎領域を大型宇宙物体の通過領域Ｒとして利用することにより衝突を回避する。ＩＳＳといった大型宇宙物体の軌道は事前に把握できるので、軌道高度が３４０ｋｍ近傍となる時間帯における軌道面のアジマス方向角度に応じて、メガコンステレーション側が軌道面をずらせばよい。

図２５は、本実施の形態に係る通過領域Ｒを形成したメガコンステレーションと大型宇宙物体の衝突回避の例を示す図である。
なお、高密度が緩和されるとはいえ、軌道面の最北端と最南端近傍は、他の軌道面との交点が密に存在する危険ゾーンであることに変わりはない。よって、危険高度帯の通過は、赤道上空の、軌道面に交点のない通過領域Ｒ’で実施するのが望ましい。デオービットに利用する推進装置が極めて大きな推力を持つ場合は、大型宇宙物体は、赤道上空で急激に減速して、危険高度帯を短時間で通過するのが効果的である。
そこまで高推力の推進装置を具備できない場合には、大型宇宙物体が衛星通過の時間帯をずらすことによって、軌道面の交点がある領域において、衝突を回避するのが現実的な衝突回避策となる。
軌道面の最北端と最南端近傍が危険ゾーンなので、極域通過後から、次の極域通過までの間に、危険高度帯、例えば軌道高度約３４６ｋｍ、軌道高度約３４１ｋｍ、軌道高度約３３６ｋｍのそれぞれの高度帯を抜けるのが効果的である。
なお高度帯という呼び方をしているのは、約２５００機で構成されるそれぞれの高度の衛星群の軌道高度にばらつきあるいは変動があるためである。

なお、実施の形態１，２では、以下の事業装置について説明した。
衛星コンステレーションを管理する事業者の事業装置は、上記の実施の形態で説明した衛星コンステレーション形成システム、または、地上設備を具備する。そして、衛星コンステレーションを管理する事業者の事業装置は、上記の実施の形態で説明した衛星コンステレーション形成方法、または、衛星コンステレーション形成プログラムを実行する。衛星コンステレーションを管理する事業者の事業装置は、衛星コンステレーションの事業装置ともいう。

宇宙物体を管理する事業者の事業装置は、衛星コンステレーションを管理する事業者の事業装置に対して、上記の実施の形態で説明した衛星コンステレーション形成方法、または、衛星コンステレーション形成プログラムを実行させる。宇宙物体を管理する事業者の事業装置は、宇宙物体の事業装置ともいう。

大型宇宙物体の代表的事例としてＩＳＳ（国際宇宙ステーション）がある。宇宙物体を管理する事業者としては、ＩＳＳを統括して管理するＮＡＳＡ、日本実験棟「きぼう」（ＪＥＭ：Ｊａｐａｎｅｓｅ Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ Ｍｏｄｕｌｅ）を管理するＪＡＸＡ、および、欧州モジュールを管理するＥＳＡといった事業者が挙げられる。ＮＡＳＡは、Ｎａｔｉｏｎａｌ Ａｅｒｏｎａｕｔｉｃｓ ａｎｄ Ｓｐａｃｅの略語である。ＪＡＸＡＪａｐａｎ Ａｅｒｏｓｐａｃｅ ｅＸｐｌｏｒａｔｉｏｎ Ａｇｅｎｃｙの略語である。ＥＳＡは、Ｅｕｒｏｐｅａｎ Ｓｐａｃｅ Ａｇｅｎｃｙの略語である。

軌道高度約４００ｋｍを飛翔するＩＳＳは、ミッションを終了後にデオービットし軌道降下する。このとき、例えば軌道高度約３４０ｋｍに構築される予定のメガコンステレーション衛星群が飛翔する軌道高度を通過して大気圏突入する必要がある。軌道高度約３４０ｋｍでは大気抵抗の影響も無視できない。ＩＳＳといった大型宇宙物体は、大型太陽電池パドルといった面積が大きく、かつ、大気抵抗の影響を受けやすい構造物を具備する。このような大型宇宙物体では、軌道降下時の予測軌道を解析しても、予測誤差が大きいという問題があり、メガコンステレーション衛星群と衝突するリスクが高い。

また、メガコンステレーション衛星群も自システム内衝突防止のために時々刻々個別衛星の軌道制御を実施していることが想定される。このため、予め大型宇宙物体を管理する事業者側でメガコンステレーション衛星群のリアルタイム高精度軌道情報を把握するのが難しいという課題もある。

そこで、ＩＳＳないしＪＥＭないし欧州モジュールなどを管理する事業者が、メガコンステレーション事業者に対して、上記の実施の形態で説明した衛星コンステレーション形成方法により飛行安全を確保して軌道高度を通過させることが合理的である。
なお、ＩＳＳは複数国あるいは複数機関が共同で管理する大型宇宙物体である。よって、ＩＳＳの軌道降下時において、複数国の管理するモジュールが結合した完成状態のまま軌道降下させるか、分解して軌道降下させるかは不明である。結合したまま軌道降下させる場合であっても、構成する各事業者の事業装置を、上記宇宙物体の事業装置として適用する。
また、事業装置は、有線あるいは無線に関わらず、通信回線あるいはインターネット回線といったネットワークにより接続された端末を含む。

実施の形態３．
本実施の形態では、主に、実施の形態１および２と異なる点、あるいは、実施の形態１および２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および２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。

本実施の形態では、宇宙物体の軌道情報を公開するオープンアーキテクチャーデータリポジトリについて説明する。以下において、オープンアーキテクチャーデータリポジトリをＯＡＤＲ８００と称する場合がある。ＯＡＤＲは、Ｏｐｅｎ Ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ Ｄａｔａ Ｒｅｐｏｓｉｔｏｒｙの略語である。
以下に、ＯＡＤＲ８００の具体例について説明する。

図２６は、本実施の形態に係るＯＡＤＲ８００の構成例を示す図である。
ＯＡＤＲ８００は、宇宙物体の軌道情報を格納するデータベース８０１と、サーバ８０２を具備する。
データベース８０１は、非公開情報を格納する第一のデータベース８１と、公開情報を格納する第二のデータベース８２を具備する。
サーバ８０２が、宇宙物体を管理する事業者の事業装置、またはデブリ除去事業装置、またはＳＳＡ事業装置から取得した宇宙物体の軌道情報に基づき、上述した衛星コンステレーションを管理する事業者に対して、上述した衛星コンステレーション形成方法、または、上述した衛星コンステレーション形成プログラムを実行させる。
具体的には、サーバ８０２は、機能要素として制御部８３を備え、制御部８３により上述のサーバ８０２の機能が実現される。

図２６における事業装置４０（管理事業装置ともいう）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。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。
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。ＳＳＡは、Ｓｐａｃｅ Ｓｉｔｕａｔｉｏｎａｌ Ａｗａｒｅｎｅｓｓの略語である。ＬＥＯは、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。メガコンステレーション事業装置４１は、例えば、１００機以上の衛星により構成された衛星コンステレーションを管理する事業装置である。
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。ＳＳＡ事業者は、例えば、ＳＳＡ事業により収集した宇宙物体の情報の少なくとも一部をサーバ上に公開する。

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交通管理システム５００に提供する装置であれば、事業装置４０は、上記以外の装置でもよい。

ＯＡＤＲは、衛星コンステレーション事業者に対して衝突回避行動の指示ないし要請をする権限を持っていることがある。国際宇宙ステーションあるいは大型衛星、およびロケット上段といった大型宇宙物体がデオービットする過程で大規模衛星コンステレーションの飛翔する高度帯を通過する場合がある。このような通過が予見できた場合に、ＯＡＤＲが、上述した衛星コンステレーション形成方法、または、衛星コンステレーション形成プログラムを実行させることにより、衝突回避を合理的に実施できるという効果がある。

以下において、本実施の形態に係るＯＡＤＲ８００の機能と効果についてさらに説明する。

宇宙物体の軌道情報をＯＡＤＲと呼ばれる公開情報システムを構築して事業者が情報共有し、宇宙物体の飛行安全を確保する検討が進められている。
国際連携の公的機関としてＯＡＤＲを整備する場合には、事業者に対して国境を超えて指示あるいは要請をする権限が付与される可能性がある。
例えば世界各国の事業者が保有する宇宙物体の軌道情報を一元的に管理する上で、国際的な合意に基づくルールの下でＯＡＤＲに軌道情報を提供する指示あるいは要請ができれば合理的である。

特定の国が公的機関としてＯＡＤＲを整備する場合には、当該国の事業者に対して指示あるいは要請をする権限が付与される可能がある。
一方で、当該国の事業者には無条件で情報を公開し、それ以外の事業者には条件付きで情報を公開する仕組みとなる可能性もある。
公開条件としては、有償化、価格設定、開示項目制限、開示情報の精度制限、開示頻度制限、特定事業者に対する非開示、などが設定可能である。
例えば当該国とそれ以外で、無償か有償かの相違、あるいは、情報取得の対価の相違が発生する可能性があり、ＯＡＤＲによる公開条件の設定が、宇宙交通管理の仕組み作り、産業競争力の観点で影響力を持つことになる。

安全保障に資する宇宙物体の秘匿情報は、国が公的機関として整備するＯＡＤＲは保有しつつも、対外的には非公開とするのが合理的となる。このため、ＯＡＤＲは情報公開を目的とするデータベースの他に、非公開情報を格納するデータベースを具備する可能性もある。
また民間事業者が保有する宇宙物体情報の中にも、企業秘密等の理由で一般公開できない情報、あるいは、時事刻々マヌーバ制御をして情報量あるいは更新頻度の観点で一般公開するのが妥当ではない情報も存在する。

宇宙物体の接近・衝突に関わる危険解析および分析評価をする場合には、宇宙物体の秘匿性有無に関わらず、すべての宇宙物体の軌道情報を対象とする必要がある。
このため、公的機関としてのＯＡＤＲが秘匿情報を含めて危険解析を実施して、分析評価の結果として次のような条件付き公開をするのが合理的である。例えば、ＯＡＤＲが、危険が予見された場合には、公開可能な情報に加工した上で、危険回避に寄与する開示対象に危険のある時間帯の軌道情報だけを公開するなど、公開対象あるいは公開内容に制限を付けて、条件付き公開をする。

将来軌道上物体が増加して、接近・衝突リスクが増大した場合に、デブリ除去事業者が危険なデブリを除去する手段、メガコンステレーション事業者が軌道位置あるいは通過タイミングを変更して衝突回避する手段などの、多様な危険回避対策が必要となる。公的機関であるＯＡＤＲが、事業者に対して危険回避行動の実行を指示ないし要請できれば、宇宙の飛行安全を確保する上で絶大な効果が期待できる。
宇宙事業に経験が浅く、危険回避に資する情報に乏しい新興国あるいはベンチャー事業者、大学などの管理する宇宙物体が、メガコンステレーションの飛翔する軌道高度帯に侵入することが予見された場合などは、ＯＡＤＲが仲介して必要な事業者に情報送信することにより、迅速かつ効果的に危険回避が可能となる。

また民間事業者に対して危険回避対策の実行、宇宙保険を斡旋ないし紹介することで、宇宙交通管理の促進と産業化にも寄与できる。
ＯＡＤＲの実現形態としては、公開データベースのみを具備する形態、あるいは、危険解析手段あるいは衝突回避支援手段あるいはＳＳＡ手段を保有して、主体的に危険回避に寄与する形態がある。また、事業者に対する指示、要請、斡旋、あるいは紹介などを実施して、情報管理により危険回避に寄与する形態など多様な可能性がある。

以上の実施の形態１から３では、衛星コンステレーション形成システムの各部を独立した機能ブロックとして説明した。しかし、衛星コンステレーション形成システムの構成は、上述した実施の形態のような構成でなくてもよい。衛星コンステレーション形成システムの機能ブロックは、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、衛星コンステレーション形成システムは、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から３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から３では、実施の形態１から３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から３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、本開示の範囲、本開示の適用物の範囲、および本開示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。

１１，１１ｂ 衛星コンステレーション形成部、２０ 衛星コンステレーション、２１ 軌道面、３０ 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、５５ 軌道制御コマンド、６０ 宇宙物体、７０ 地球、３００ 衛星群、６００ 衛星コンステレーション形成システム、７００ 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、９５０ 通信装置、Ｒ 通過領域、４０ 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、８００ ＯＡＤＲ、８０１ データベース、８０２ サーバ、８１ 第一のデータベース、８２ 第二のデータベース、８３ 制御部。

Claims (10)

1. 各軌道面に複数の衛星が同じ平均軌道高度で飛行する複数の軌道面を有する衛星コンステレーションを形成する衛星コンステレーション形成システムであって、
   前記衛星コンステレーションの上空から宇宙物体が前記衛星コンステレーションの軌道高度を通過する前に、前記複数の軌道面の軌道面間におけるアジマス方向の相対角度を制御することにより、前記衛星コンステレーションの軌道高度において前記宇宙物体が通過する通過領域を形成し、前記通過領域を前記宇宙物体が通過した後に、前記複数の軌道面の軌道面間におけるアジマス方向の相対角度を元に戻すことにより、前記通過領域を形成する前の状態に前記衛星コンステレーションを戻す衛星コンステレーション形成部を備えた衛星コンステレーション形成システム。
2. 前記衛星コンステレーション形成部は、
   前記複数の軌道面の各軌道面が極域を通り、極域が軌道面の密集領域となる衛星コンステレーションを形成し、前記複数の軌道面のうち前記宇宙物体が通過する軌道面間を拡大した領域を前記通過領域として形成する請求項１に記載の衛星コンステレーション形成システム。
3. 前記衛星コンステレーション形成部は、
   前記複数の軌道面の各軌道面が極域を通らず、中緯度領域が軌道面の密集領域となる衛星コンステレーションを形成し、前記中緯度領域において軌道面の密度が緩和された領域を前記通過領域として形成する請求項１に記載の衛星コンステレーション形成システム。
4. 前記衛星コンステレーション形成部は、
   隣接する軌道面を構成する全ての衛星の軌道高度を同時に変更し、アジマス方向に並ぶ前記複数の軌道面の平均軌道高度が順番に高くなる状態を維持することにより、前記複数の軌道面の軌道面間におけるアジマス方向の相対角度を狭くし、前記通過領域を形成し、アジマス方向に並ぶ前記複数の軌道面の平均軌道高度が順番に低くなる状態を維持することにより、前記複数の軌道面の軌道面間におけるアジマス方向の相対角度を元に戻し、前記通過領域を形成する前の状態に前記衛星コンステレーションを戻す請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の衛星コンステレーション形成システム。
5. 各軌道面に複数の衛星が同じ平均軌道高度で飛行する複数の軌道面を有する衛星コンステレーションを形成する衛星コンステレーション形成システムの衛星コンステレーション形成方法であって、
   衛星コンステレーション形成部が、前記衛星コンステレーションの上空から宇宙物体が前記衛星コンステレーションの軌道高度を通過する前に、前記複数の軌道面の軌道面間におけるアジマス方向の相対角度を制御することにより、前記衛星コンステレーションの軌道高度において前記宇宙物体が通過する通過領域を形成し、前記通過領域を前記宇宙物体が通過した後に、前記複数の軌道面の軌道面間におけるアジマス方向の相対角度を元に戻すことにより、前記通過領域を形成する前の状態に前記衛星コンステレーションを戻す衛星コンステレーション形成方法。
6. 各軌道面に複数の衛星が同じ平均軌道高度で飛行する複数の軌道面を有する衛星コンステレーションを形成する衛星コンステレーション形成プログラムであって、
   前記衛星コンステレーションの上空から宇宙物体が前記衛星コンステレーションの軌道高度を通過する前に、前記複数の軌道面の軌道面間におけるアジマス方向の相対角度を制御することにより、前記衛星コンステレーションの軌道高度において前記宇宙物体が通過する通過領域を形成し、前記通過領域を前記宇宙物体が通過した後に、前記複数の軌道面の軌道面間におけるアジマス方向の相対角度を元に戻すことにより、前記通過領域を形成する前の状態に前記衛星コンステレーションを戻す衛星コンステレーション形成処理をコンピュータに実行させる衛星コンステレーション形成プログラム。
7. 各軌道面に複数の衛星が同じ平均軌道高度で飛行する複数の軌道面を有する衛星コンステレーションを形成する衛星コンステレーション形成システムが備える地上設備であって、
   前記衛星コンステレーションの上空から宇宙物体が前記衛星コンステレーションの軌道高度を通過する前に、前記複数の軌道面の軌道面間におけるアジマス方向の相対角度を制御することにより、前記衛星コンステレーションの軌道高度において前記宇宙物体が通過する通過領域を形成し、前記通過領域を前記宇宙物体が通過した後に、前記複数の軌道面の軌道面間におけるアジマス方向の相対角度を元に戻すことにより、前記通過領域を形成する前の状態に前記衛星コンステレーションを戻す衛星コンステレーション形成部を備えた地上設備。
8. 衛星コンステレーションを管理する事業者の事業装置であって、
   請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の衛星コンステレーション形成システム、または、請求項７に記載の地上設備を具備し、請求項５に記載の衛星コンステレーション形成方法、または、請求項６に記載の衛星コンステレーション形成プログラムを実行する前記衛星コンステレーションを管理する事業者の事業装置。
9. 宇宙物体を管理する事業者の事業装置であって、
   請求項８に記載の前記衛星コンステレーションを管理する事業者に対して、請求項５に記載の衛星コンステレーション形成方法、または、請求項６に記載の衛星コンステレーション形成プログラムを実行させる前記宇宙物体を管理する事業者の事業装置。
10. 宇宙物体の軌道情報を格納するデータベースとサーバを具備し、宇宙物体の軌道情報を公開するオープンアーキテクチャーデータリポジトリであって、
    前記サーバが、宇宙物体を管理する事業者の事業装置、またはデブリ除去事業装置、またはＳＳＡ事業装置から取得した宇宙物体の軌道情報に基づき、
    請求項８に記載の前記衛星コンステレーションを管理する事業者に対して、請求項５に記載の衛星コンステレーション形成方法、または、請求項６に記載の衛星コンステレーション形成プログラムを実行させるオープンアーキテクチャーデータリポジトリ。

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