JP7403403B2 - 宇宙状況監視事業装置、監視装置、および、地上設備 - Google Patents

Description

本開示は、宇宙状況監視事業装置、監視装置、地上設備、および、加減速物体追跡装置に関する。

デブリ増加に伴い宇宙物体の衝突リスクが増加している。
静止軌道を飛翔する宇宙物体を静止軌道の近傍を飛翔する人工衛星によって観測することができれば、その観測は衝突回避といったリスク対策に有効である。
光学的な観測装置を用いて観測が行われる場合、光学的な観測装置が観測対象からの太陽反射光を観測することになる。そのため、太陽と観測衛星と観測対象の相対位置関係が制約条件のひとつとなる。

静止衛星と呼ばれる人工衛星は地球の自転と同期して地球を周回する。そのため、その人工衛星を地表面から見ると、その人工衛星はあたかも静止しているように見える。
したがって、太陽と静止衛星の相対位置関係は時間に依存して決まる。

特許文献１は、太陽光が逆光になる空間でスペースデブリを観測するための方法が開示されている。

特開２０１１－２１８８３４号公報

特許文献１の方法では、カメラの他に、スペースデブリにレーザ光を照射するためのレーザ送信装置が必要となる。さらに、カメラのレンズの前に、太陽光をカットするための光学フィルタを配置する必要がある。そのため、特許文献１の方法では、観測衛星による監視の費用を抑えることが困難である。

本開示では、カタログに記録されている宇宙物体の位置座標を使って、静止軌道近傍を飛翔する監視装置に対して所望の宇宙物体の監視データの取得を指示することを目的とする。

本開示に係る宇宙状況監視事業装置は、宇宙を飛翔する宇宙物体の状況を表す宇宙物体情報を取得し、前記宇宙物体情報を管理する宇宙状況監視事業装置であって、
静止軌道を飛翔する監視装置と、
前記監視装置へコマンドを送信し、前記監視装置により取得された監視データを受信する地上設備と
を具備し、
前記地上設備は、
複数の宇宙物体の軌道情報を記録したカタログを具備し、
前記カタログに記録されている前記複数の宇宙物体から選択した宇宙物体の軌道情報に基づいて、前記宇宙物体の軌道情報に含まれる地球固定座標系の位置座標を指向して前記監視装置を動作させるコマンドを前記監視装置に送信する。

本開示に係る宇宙状況監視事業装置では、カタログに記録されている宇宙物体の位置座標を使って、静止軌道近傍を飛翔する監視装置に対して所望の宇宙物体の監視データ取得指示ができるという効果がある。

実施の形態１に係る宇宙交通管理システムの構成例。 実施の形態１に係る宇宙状況監視事業装置の構成例。 実施の形態１に係る宇宙物体の一例である衛星の構成例。 実施の形態１に係る通信衛星の構成例。 実施の形態１に係る監視装置の一例である観測衛星の構成例。 実施の形態１に係る監視装置の別例である観測衛星の構成例。 実施の形態１に係る宇宙物体情報の例。 実施の形態１に係る宇宙物体情報の例。 実施の形態１に係る監視装置の衛星制御装置の構成例。 実施の形態２に係る宇宙状況監視事業装置の構成例。 実施の形態３の監視装置の例である観測衛星による観測態様の一例。 実施の形態３の監視装置の例である観測衛星による観測態様の別例。 実施の形態４に係る魚眼レンズを具備したカメラによる魚眼図の例。 実施の形態４に係る魚眼レンズを具備したカメラによる魚眼図の例。 実施の形態４に係る、距離を横軸に、方位角を縦軸とするグラフに宇宙物体の情報をプロットした図。 実施の形態４に係る、図１５を分析した図。 実施の形態４に係る魚眼レンズを具備したカメラによる魚眼図の例。 実施の形態４に係る、図１７に対応するグラフ。 実施の形態４に係る魚眼レンズを具備したカメラの魚眼図と対応するグラフ。 実施の形態４に係る魚眼レンズを具備したカメラの魚眼図と対応するグラフ。 実施の形態５に係る魚眼付きカメラにおける魚眼図の一例。 実施の形態５に係る、図２１の魚眼図において等高線をプロットした図。 実施の形態５に係る、図２２の魚眼図をグラフ上にプロットした図。 実施の形態５に係る魚眼付きカメラにおける魚眼図の別例。 実施の形態５に係る、図２４において観測衛星の指向方向を維持したまま、時間遅れの後に再度取得した際の魚眼図の例。 実施の形態５に係る、相対位置関係を逸脱した位置が検出された魚眼図の例。 実施の形態５に係る、視線方向を監視対象に向けて移動させた場合の魚眼図の例。 実施の形態６に係る監視装置の衛星制御装置の構成例。 実施の形態７に係る宇宙状況監視事業装置の構成例。

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＊＊＊
図１は、本実施の形態に係る宇宙交通管理システム５００の構成例である。
宇宙交通管理システム５００は、宇宙を飛翔する宇宙物体６０の状況を表す宇宙物体情報５０１を取得し、宇宙物体情報５０１を管理する。宇宙交通管理システム５００は、管理事業装置４０を備える。また、管理事業装置４０は、宇宙交通管理装置７００を備える。
宇宙交通管理システム５００は、各々が宇宙物体の飛翔安全管理を行う複数の宇宙交通管理装置７００を備える。宇宙交通管理装置７００は、宇宙を飛翔する宇宙物体を管理する複数の管理事業者の各々により利用される管理事業装置４０に実装される。複数の宇宙交通管理装置７００は、互いに通信回線で接続されている。

宇宙交通管理装置７００は、他の管理事業装置４０と通信する。宇宙交通管理装置７００は、地上設備７０１に搭載されていてもよい。
例えば、メガコンステレーション事業装置４１は、複数の管理事業装置の各々が具備する宇宙交通管理装置７００と互換性を持つ宇宙交通管理装置７００を具備する。そして、メガコンステレーション事業装置４１が具備する宇宙交通管理装置７００は、その他の複数の管理事業装置の各々が具備する宇宙交通管理装置７００同士を通信回線で接続した宇宙交通管理システム５００と、宇宙交通管理装置７００経由で接続される。

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。ＳＳＡは、Ｓｐａｃｅ Ｓｉｔｕａｔｉｏｎａｌ Ａｗａｒｅｎｅｓｓの略語である。ＬＥＯは、Ｌｏｗ Ｅａｒｔｈ Ｏｒｂｉｔの略語である。
なお、管理事業装置４０は、観測衛星といった監視装置８１０を備え、監視装置８１０により宇宙物体を監視する構成でもよい。監視装置８１０を備える構成については後述する。

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。ＳＳＡ事業装置４７は、宇宙状況監視事業装置とも呼ばれる。

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、管理事業装置４０は、上記以外の装置でもよい。

宇宙交通管理装置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。

宇宙交通管理装置７００は、機能要素の一例として、宇宙交通管理部７１０と記憶部７２０を備える。記憶部７２０には、宇宙物体情報５０１が記憶されている。

宇宙交通管理部７１０の機能は、ソフトウェアにより実現される。記憶部７２０は、メモリ９２１に備えられる。あるいは、記憶部７２０は、補助記憶装置９２２に備えられていてもよい。また、記憶部７２０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。
例えば、宇宙交通管理装置７００は宇宙物体侵入警報の機能を実現する。しかし、後述するように、宇宙交通管理装置７００は宇宙物体侵入警報の機能以外の様々な機能を有する。

プロセッサ９１０は、宇宙交通管理プログラムを実行する装置である。宇宙交通管理プログラムは、宇宙交通管理装置７００および宇宙交通管理システム５００の各構成要素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、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。宇宙交通管理装置７００は、通信装置９５０を介して、地上設備と衛星、あるいは、衛星同士の通信を行う。

宇宙交通管理プログラムは、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、宇宙交通管理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、宇宙交通管理プログラムを実行する。宇宙交通管理プログラムおよびＯＳは、補助記憶装置に記憶されていてもよい。補助記憶装置に記憶されている宇宙交通管理プログラムおよび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、宇宙交通管理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。

宇宙交通管理装置７００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、宇宙交通管理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、宇宙交通管理プログラムを実行する装置である。

宇宙交通管理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。

宇宙交通管理部７１０の「部」を「処理」、「手順」あるいは「工程」に読み替えてもよい。また宇宙交通管理処理の「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。
宇宙交通管理プログラムは、上記の宇宙交通管理部の「部」を「処理」、「手順」あるいは「工程」に読み替えた各処理、各手順あるいは各工程を、コンピュータに実行させる。また、宇宙交通管理方法は、宇宙交通管理装置７００が宇宙交通管理プログラムを実行することにより行われる方法である。
宇宙交通管理プログラムは、コンピュータ読取可能な記録媒体あるいは記憶媒体に格納されて提供されてもよい。また、宇宙交通管理プログラムは、プログラムプロダクトとして提供されてもよい。

図２は、本実施の形態に係るＳＳＡ事業装置４７の構成例である。
ＳＳＡ事業装置４７は、宇宙を飛翔する宇宙物体６０の状況を表す宇宙物体情報５０１を取得する。そして、ＳＳＡ事業装置４７は、取得した宇宙物体情報５０１を管理する。
ＳＳＡ事業装置４７は、静止軌道近傍を飛翔する監視装置８１０と通信する。ＳＳＡ事業装置４７は、静止軌道近傍を飛翔する監視装置８１０を含んでもよい。このとき、ＳＳＡ事業装置４７は、監視装置８１０を含むＳＳＡ事業システムともいう。ＳＳＡ事業装置４７は、監視装置８１０へコマンド７１１を送信し、監視装置８１０により取得された監視データ７１２を受信する地上設備７０１を具備する。ＳＳＡ事業装置４７は、上述した管理事業装置４０の例である。地上設備７０１は上述した宇宙交通管理装置７００の例である。

以下の実施の形態において、管理事業装置４０、ＳＳＡ事業装置４７、宇宙交通管理装置７００、あるいは、地上設備７０１が、制御およびデータ処理の機能を実行すると記載する場合がある。この場合は、主に、宇宙交通管理部７１０がその機能を実現する。

図３は、本実施の形態に係る宇宙物体６０の一例である衛星３０の構成例である。
衛星３０は、衛星制御装置３１０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３では、衛星制御装置３１０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３１０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３１０は、地上装置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、地上装置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装置へ送信する。また、衛星通信装置３２は、地上装置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装置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３１０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４は、本実施の形態に係る通信衛星８１１の構成例を示す図である。
図５は、本実施の形態に係る監視装置８１０の一例である観測衛星８１２の構成例を示す図である。
図６は、本実施の形態に係る監視装置８１０の別例である観測衛星８１３の構成例を示す図である。
なお、図３から図６において、同一名称の構成は同様の機能を有し、その説明を省略する場合がある。

図４に基づいて、通信衛星８１１の構成を説明する。
通信衛星８１１は、通信装置１２１、推進装置１２２、電源装置１２３、およびカメラ１２４を備える。
例えば、カメラ１２４は、第１指向アンテナ１２１Ｅまたは第２指向アンテナ１２１Ｗの指向方向と同じ方向を指向する広角カメラである。

通信衛星８１１によって、観測衛星と、静止軌道または静止軌道の近傍の軌道を飛翔する他の宇宙物体と、を視覚的に捉えることができる。このため、通信衛星８１１の周囲が通信による干渉および雑音の原因となる障害物がない環境であることを視覚的に確認することができる。
他の宇宙物体は、観測衛星によって観測される宇宙物体とは別の宇宙物体である。

また、カメラ１２４は、魚眼レンズを有するカメラであってもよい。カメラ１２４は、通信衛星８１１から地球への方向が視線ベクトルとなるように配置される。
魚眼レンズを具備したカメラ１２４によって、視線ベクトルを軸にする周囲３６０度の視野方向においてエレベーション方向の画像情報が得られる。
通信衛星８１１から地球への方向が視線ベクトルとなるようにカメラ１２４が配置されることにより、観測衛星８１２と、静止軌道または静止軌道の近傍の軌道を飛翔する他の宇宙物体を視覚的に捉えることができる。さらに、軌道上の他の宇宙物体の位置を推定することが可能になる。このため、通信衛星８１１の周囲が通信による干渉および雑音がない環境であることを視覚的に確認することができる。

図５に基づいて、監視装置８１０の一例である観測衛星８１２の構成を説明する。
観測衛星８１２は、観測装置１１１、衛星制御装置１１２、通信装置１１３、推進装置１１４、姿勢制御装置１１５、電源装置１１６、およびカメラ１１７を備える。
観測装置１１１は、宇宙物体を観測するための装置である。観測装置１１１は監視機器ともいう。
カメラ１１７は、例えば、通信衛星８１１を指向する広角カメラである。

カメラ１１７により、通信衛星８１１と、静止軌道または静止軌道の近傍の軌道を飛翔する他の宇宙物体を視覚的に捉えることができる。このため、観測衛星８１２の周囲が通信によって干渉および雑音がない環境であることを視覚的に確認することができる。

また、カメラ１１７は、魚眼レンズを有するカメラであってもよい。カメラ１１７は、例えば、観測衛星８１２から通信衛星８１１への方向が視線ベクトルとなるように配置される。

魚眼レンズを具備したカメラ１１７によって、視線ベクトルに軸にする周囲３６０度の視野方向においてエレベーション方向の画像情報が得られる。
観測衛星８１２から通信衛星８１１への方向が視線ベクトルとなるようにカメラ１１７が配置されることにより、通信衛星８１１と、静止軌道または静止軌道の近傍の軌道を飛翔する他の宇宙物体を視覚的に捉えることができる。さらに、軌道上の他の宇宙物体の位置を推定することが可能となる。このため、観測衛星８１２の周囲が通信による干渉および雑音がない環境であることを視覚的に確認することができる。

図６に基づいて、監視装置８１０の別例である観測衛星８１３の構成を説明する。
観測衛星８１３は、観測装置２０１、衛星制御装置２０２、通信装置２０３、推進装置２０４、姿勢制御装置２０５、および電源装置２０６を備える。

観測装置２０１は、宇宙物体を観測するための装置である。
観測装置２０１は、観測衛星の軌道高度と異なる高度を飛翔する宇宙物体を光学で撮影する。具体的には、観測装置２０１は可視光学センサである。
観測装置２０１は、観測データを生成する。観測データは、観測装置２０１が行う観測によって得られるデータである。例えば、観測データは、宇宙物体１１０が映った画像を表すデータに相当する。

衛星制御装置２０２は、観測衛星８１３を制御するコンピュータである。
衛星制御装置２０２は、既定の手順、または、地上設備から送信される各種コマンドにしたがって、観測装置２０１と推進装置２０４と姿勢制御装置２０５とを制御する。

通信装置２０３は、地上設備と通信する装置である。衛星通信装置ともいう。
通信装置２０３は、観測データを地上設備へ送信する。また、通信装置２０３は、地上設備から送信される各種コマンドを受信する。

図７は、本実施の形態に係る宇宙物体情報５０１の例である。
宇宙物体情報５０１には、宇宙物体６０を識別する宇宙物体ＩＤと、軌道情報とが設定される。軌道情報には、予報軌道情報と実績軌道情報が含まれる。
予報軌道情報は、元期、軌道要素、予測誤差、情報提供事業装置ＩＤ、および情報更新日を含む。
実績軌道情報は、ＵＴＳ時刻、位置座標、計測誤差、情報提供事業装置ＩＤ、および情報更新日を含む。

宇宙物体情報５０１は、他の管理事業装置４０から収集した宇宙物体の軌道情報が含まれる。例えば、宇宙物体情報５０１には、宇宙物体の軌道情報があらかじめ記録されたカタログ５９０が含まれる。カタログ５９０は、宇宙物体を管理する管理事業者から収集する。

図８は、本実施の形態に係る宇宙物体情報５０１の例を示す図である。
ＳＳＡ事業装置４７は、例えば、宇宙物体６０の軌道の予報値が設定された宇宙物体情報５０１を記憶部７２０に記憶する。ＳＳＡ事業装置４７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、カタログ５９０として宇宙物体情報５０１に記憶してもよい。あるいは、ＳＳＡ事業装置４７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宇宙物体情報５０１を管理事業者から取得し、記憶部７２０に記憶してもよい。あるいは、ＳＳＡ事業装置４７は、ＳＳＡ事業装置４７が備える監視装置８１０から受信した監視データ７１２に基づいて、宇宙物体情報５０１を記憶部７２０に記憶してもよい。

宇宙物体情報５０１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とが宇宙物体情報５０１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７２０に記憶されていても構わない。

宇宙物体情報５０１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８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８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宇宙物体情報５０１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、宇宙物体情報５０１に設定されていてもよい。
このように、宇宙物体情報５０１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＊＊＊
次に、ＳＳＡ事業装置４７の動作例について説明する。
監視装置８１０は、静止衛星近傍を飛翔する。
地上設備７０１は、監視装置８１０へコマンド７１１を送信し、監視装置８１０により取得された監視データ７１２を受信する。
なお、以下の説明では、監視装置８１０の具体例は観測衛星８１２であるものとして説明する。

＜本実施の形態の動作例１＞
地上設備７０１は、複数の宇宙物体の軌道情報を記録したカタログ５９０を具備する。地上設備７０１は、カタログ５９０に記録されている複数の宇宙物体から選択した宇宙物体６０の軌道情報に基づいて、宇宙物体６０の軌道情報に含まれる地球固定座標系の位置座標を指向して監視装置８１０を動作させるコマンド７１１を監視装置８１０に送信する。

具体的には、宇宙交通管理部７１０は、カタログ５９０から選択した宇宙物体６０の軌道情報に基づいて、軌道情報に含まれる地球固定座標系の位置座標を指向して監視装置８１０を動作させるコマンド７１１を監視装置８１０に送信する。

自国保有の静止衛星の近傍にデブリといった宇宙物体が接近してサービス継続に支障をきたすことがないように、宇宙物体の監視をする必要がある。このため、ＳＳＡ事業装置４７といった管理事業装置４０は、予め静止軌道周辺の宇宙物体の軌道情報のカタログ５９０を保有する。
世界測地系ＷＧＳ８４は測位衛星システムでも利用する地球固定座標系である。本実施の形態では、この位置座標に基づき宇宙物体の軌道情報をカタログ５９０に記録する。また、地上設備７０１は、地球固定座標系の位置座標を使ってコマンド７１１を生成する。

本実施の形態の動作例１では、宇宙状況監視を行うＳＳＡ事業者は、カタログに記録された宇宙物体の位置座標を使って、静止軌道近傍を飛翔する監視装置に対して所望の宇宙物体の監視データの取得指示を行うことができるという効果がある。

＜本実施の形態の動作例２＞
監視装置８１０は、地上設備７０１から受信したコマンド７１１に基づいて、コマンド７１１により指定された位置座標を指向して監視データを取得する。

観測衛星８１２といった監視装置８１０は、地上設備７０１から受信した地球固定座標系の位置座標により、宇宙空間を飛翔する宇宙物体６０を指向する。

本実施の形態の動作例２では、宇宙状況監視を行うＳＳＡ事業者は、カタログに記録された宇宙物体の位置座標を使って、静止軌道近傍を飛翔する宇宙物体の状況を近傍から高分解能で監視することができるという効果がある。

＜本実施の形態の動作例３＞
図９は、本実施の形態に係る監視装置８１０の衛星制御装置１１２の構成例を示す図である。
監視装置８１０は、データ解析装置８２１と、データ再取得判断装置８２２と、自動監視制御装置８２３とを具備する。データ解析装置８２１と、データ再取得判断装置８２２と、自動監視制御装置８２３は、例えば、観測衛星８１２の衛星制御装置１１２、あるいは、観測衛星８１３の衛星制御装置２０２に備えられる。

データ解析装置８２１は、取得した監視データの輝度情報を数値化した輝度データをデータ再取得判断装置８２２に送信する。
データ再取得判断装置８２２は、輝度データが予め定めた輝度レベルの判定基準ないし輝度ヒストグラムの判定基準に合致した場合に、自動監視制御装置８２３に監視データを再取得するデータ再取得指示を送信する。
自動監視制御装置８２３は、データ再取得指示に基づいて、地上設備７０１から予め受信した位置座標を自律的に変更した位置座標を生成して、生成した位置座標を指向し、監視データを取得する。

宇宙物体６０が、カタログ５９０に記録された位置座標から移動する場合に、地上設備７０１からコマンド７１１で指示した監視データの監視範囲から逸脱して監視データ中に存在しなくなる可能性がある。
監視データの背景は概ね宇宙空間であり、輝度レベルは黒をゼロ、白を１００とした場合に概ねゼロレベルとなる。
所望の宇宙物体６０の太陽光反射が１００以下の有意な輝度レベルとなるよう感度を設定した監視装置８１０で監視データを取得することにより、宇宙物体６０が監視データの中に含まれれば有意の輝度レベルを示す。
また２次元エリアセンサのような光学的監視データで高分解能に監視データを取得した場合、宇宙物体の反射光は多数画素に渡り有意な輝度レベルとして取得される。
星は有意の輝度レベルとなる可能性があるが、太陽光を反射する宇宙物体と比較して輝度レベルが十分低い。また点光源と同様に、１画素あるいは隣接画素を含めてせいぜい４画素以下しか有意な輝度レベルとならない。
このためデータ解析装置により取得した監視データを輝度レベルとして数値化すれば、所望の宇宙物体は多数画素に渡る有意な輝度レベルとして自動的に軌道上で存在を識別できる。

例えば、データ再取得判断装置８２２が、予め輝度レベル５以上のデータが存在しない監視データには所望の宇宙物体が含まれないと判断する基準の例、を設定している。あるいは、データ再取得判断装置８２２が、輝度ヒストグラムの中に輝度レベル５以上の画素が１０画素未満の監視データには所望の宇宙物体が含まれないと判断する基準の例、を設定している。そして、データ再取得判断装置８２２は、この条件に合致した場合に、自動監視制御装置８２３にデータ再取得を指示する。
自動監視制御装置８２３は予め地上設備７０１から受信した位置座標を自律的に変更した位置座標を生成してその位置座標を指向し、監視データを取得する。
位置座標の変更は、監視装置８１０の監視範囲として取得済み監視データの隣接範囲を取得するように設定するのが合理的である。なお時間経過に伴い、監視装置８１０と宇宙物体の相対位置変化を加味して位置座標を変更することが望ましい。

本実施の形態の動作例３では、データ再取得をすることにより、宇宙物体がカタログの位置から移動しても監視できるという効果がある。また軌道上で自律的にデータ再取得ができるので、地上設備との通信回線が確立していない状況でも監視データを取得できるという効果がある。

＊＊＊本実施の形態の効果の説明＊＊＊
本実施の形態に係るＳＳＡ事業装置によれば、カタログに記録された宇宙物体の位置座標を使って、静止軌道近傍を飛翔する監視装置に対して所望の宇宙物体の監視データの取得指示を行うことができるという効果がある。

また、本実施の形態に係るＳＳＡ事業装置によれば、カタログに記録された宇宙物体の位置座標を使って、静止軌道近傍を飛翔する宇宙物体の状況を近傍から高分解能で監視することができるという効果がある。

また、本実施の形態に係るＳＳＡ事業装置によれば、データ再取得をすることにより、宇宙物体が移動しても監視できるという効果がある。また軌道上で自律的にデータ再取得ができるので、地上設備との通信回線が確立していない状況でも監視データを取得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に追加する点あるいは異なる点について説明する。なお、実施の形態１と同様の構成には同一の符号を付し、その説明を省略する場合がある。

図１０は、本実施の形態に係るＳＳＡ事業装置４７の構成例を示す図である。
本実施の形態では、ＳＳＡ事業装置４７は、通信装置を具備して静止軌道近傍を飛翔する監視装置８１０と、通信装置を具備する静止衛星８３０と、静止衛星８３０と通信する地上設備７０１を具備する。静止衛星８３０の構成は、例えば、図３の衛星の例と同様である。

地上設備７０１は、複数の宇宙物体の軌道情報を記録したカタログ５９０を具備する。
地上設備７０１は、カタログ５９０から選択した宇宙物体の軌道情報に基づき、軌道情報に含まれる地球固定座標系の位置座標を指向して監視装置８１０を動作させるコマンドを、静止衛星８３０経由で監視装置８１０に送信する。

静止衛星８３０を経由して地上設備７０１と監視装置８１０が常時通信可能な状態になるので、迅速なコマンド送信と監視データの取得とが可能になるという効果がある。

監視装置８１０は、静止衛星８３０経由で地上設備７０１から受信したコマンドに基づき、コマンドにより指定された位置座標を指向して監視データを取得する。そして、監視装置８１０は、静止衛星８３０経由で監視データを地上設備７０１に伝送する。

静止衛星８３０を経由して地上設備７０１と監視装置８１０が常時通信可能な状態になるので、迅速なコマンド送信と監視データの取得とが可能になるという効果がある。よって、デブリのような不審物の接近といった緊急事態が発生して、リスク回避といった緊急対応を要する場合でも、即座に宇宙状況を把握できるという効果がある。

地上設備７０１は、監視装置８１０から送信された監視データに基づき、データ再取得のための位置座標をコマンドに設定する。地上設備７０１は、静止衛星８３０経由でコマンドを監視装置８１０に送信する。
監視装置８１０は、静止衛星８３０経由で地上設備７０１から受信したコマンドに基づき、コマンドにより指定された位置座標を指向して監視データを取得する。そして、監視装置８１０は、取得した監視データを静止衛星８３０経由で地上設備７０１に送信する。

静止衛星８３０を経由して地上設備７０１と監視装置８１０が常時通信可能な状態になるので、宇宙物体が移動して監視範囲を逸脱した場合でも、即座にデータ再取得の指示ができるという効果がある。

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に追加する点あるいは異なる点について説明する。なお、実施の形態１および２と同様の構成には同一の符号を付し、その説明を省略する場合がある。

図１１は、本実施の形態の監視装置８１０の例である観測衛星８１２による観測態様の一例を示す図である。
観測衛星８１２は監視装置８１０の例である。また。観測衛星８１２，８１３の観測装置１１１，２０１は、監視機器の例である。本実施の形態では、観測衛星８１２の観測装置１１１を用いて説明する。

監視装置８１０は、監視機器を備える。
監視装置８１０は、宇宙物体に対して東方へ移動しながら、ＬＳＴ１８：００以降翌朝ＬＳＴ０６：００までの間に太陽光が当たらない側である地球の裏側の上空で、監視機器を動作させて、監視データを複数回取得する。ＬＳＴは、Ｌｏｃａｌ Ｓｕｎ Ｔｉｍｅの略語である。ＬＳＴは、太陽同期軌道ともいう。

具体的には、観測衛星８１２は、地球を周回して静止軌道近傍を飛翔する宇宙物体を観測する。観測衛星８１２は、観測装置１１１と推進装置１１４を具備する。
観測衛星８１２は、観測衛星８１２が減速するように推進装置１１４を制御することによって、観測衛星８１２の軌道高度を下降させ、軌道高度の下降に伴って地球の自転速度に対する観測衛星８１２の周回速度が上がることによって、観測衛星８１２が宇宙物体に対して東方へ移動しながら、ＬＳＴ１８：００以降翌朝ＬＳＴ０６：００までの間に太陽光が当たらない側である地球の裏側の上空で観測装置１１１を動作させる。

図１２は、本実施の形態の監視装置８１０の例である観測衛星８１２による観測態様の別例を示す図である。

監視装置８１０は、監視機器を備える。
監視装置８１０は、宇宙物体に対して西方へ移動しながら、ＬＳＴ０６：００以降ＬＳＴ１８：００までの間に太陽光が当たる側である地球の表側の上空で、監視機器を動作させて、監視データを複数回取得する。

具体的には、観測衛星８１２は、観測衛星８１２が増速するように推進装置１１４を動作させることによって、観測衛星８１２の軌道高度を上昇させ、軌道高度の上昇に伴って地球の自転速度に対する観測衛星８１２の周回速度が下がることによって、観測衛星８１２が宇宙物体に対して西方へ移動しながら、ＬＳＴ０６：００以降ＬＳＴ１８：００までの間に太陽光が当たる側である地球の表側の上空で観測装置１１１を動作させる。

本実施の形態に係るＳＳＡ事業装置４７によれば、宇宙物体に対する太陽反射光を監視装置が捉えるのに合理的な時間帯に監視データを再取得することにより、迅速かつ確実に宇宙物体の監視データを取得できるという効果がある。
なお、地上設備と監視装置の情報授受を静止衛星経由で実施してもよい。

実施の形態４．
本実施の形態では、主に、実施の形態１から３に追加する点あるいは異なる点について説明する。なお、実施の形態１から３と同様の構成には同一の符号を付し、その説明を省略する場合がある。

監視装置８１０は、軌道半径方向と平行な視線ベクトルを有する魚眼レンズ付きカメラを具備する。具体的には、図５で説明した観測衛星８１２のカメラ１１７が、軌道半径方向と平行な視線ベクトルを有する魚眼レンズ付きカメラである。

あるいは、監視装置８１０は、軌道半径方向と平行な視線ベクトルを有する広角カメラ、または軌道半径方向に対して東西方向を指向する視線ベクトルを有する複数の広角カメラを具備する。具体的には、図５で説明した観測衛星８１２のカメラ１１７が、軌道半径方向と平行な視線ベクトルを有する広角カメラ、または軌道半径方向に対して東西方向を指向する視線ベクトルを有する複数の広角カメラであってもよい。

以下に、魚眼レンズを具備したカメラ、または広角カメラを具備したカメラを備えた観測衛星の動作について説明する。

図１３は、本実施の形態に係る魚眼レンズを具備したカメラによる魚眼図の例を示す図である。
静止軌道よりも低い軌道高度を飛翔して相対的に東方移動しながら静止軌道近傍の宇宙物体を監視する観測衛星の具備する魚眼レンズ付きカメラで軌道傾斜角０度の静止軌道に全ての宇宙物体が飛翔していた場合、撮像した画像は図１３のように魚眼レンズの視野の中で宇宙物体が一列に整列する。

図１４は、本実施の形態に係る魚眼レンズを具備したカメラによる魚眼図の例を示す図である。
宇宙物体が０度以外の軌道傾斜角を有する場合、魚眼カメラ付きカメラの取得画像において、宇宙物体は一列に整列せず、図１４のようにばらつく。
魚眼レンズ付きカメラの画像の視野中心を原点として、横軸が軌道傾斜角０度の静止軌道面とすれば、横軸からの角度が宇宙物体の方位角、中心からの距離が前記観測衛星と宇宙物体の距離に相当する。

図１５は、距離を横軸に、方位角を縦軸とするグラフに宇宙物体の情報をプロットした図である。図１６は、図１５を分析した図である。
距離を横軸に、方位角を縦軸とするグラフに宇宙物体の情報をプロットすると、図１５のように、方位角０度付近と方位角１８０度付近に情報が密集する。
このグラフを分析すると、図１６のように、方位角０度付近は東方の宇宙物体を、また方位角１８０度付近は西方の宇宙物体であり、方位角の偏差は、軌道傾斜角が０度でないことに起因してばらついていることが判る。

図１７は、本実施の形態に係る魚眼レンズを具備したカメラによる魚眼図の例である。図１８は、図１７に対応するグラフである。
観測衛星が東方に移動して、時間遅れの後に複数の撮像をすると、西方の宇宙物体は概ね相対的な分布を維持しながら距離が離れ、東方の宇宙物体は概ね相対的な分布を維持しながら距離が接近し、観測衛星が追い越した後は西方に移動することになる。
厳密にはθ度の軌道傾斜角を有する軌道を飛翔する宇宙物体は方位角が１年間で±θ度変動することになるが、短時間に複数回撮像する間の変動は微小量である。

図１９は、本実施の形態に係る魚眼レンズを具備したカメラの魚眼図と対応するグラフである。
次に宇宙物体が移動している場合について説明する。
時間差をもって複数回撮像した画像では上述のように東方宇宙物体は概ね相対的な分布を維持して距離が近づくはずであるが、仮に宇宙物体の軌道高度が静止軌道と異なる場合、あるいは、宇宙物体が推進装置を稼働して移動する場合は、相対的な分布から逸脱することになる。

図２０は、本実施の形態に係る魚眼レンズを具備したカメラの魚眼図と対応するグラフである。
相対関係を維持した場合、宇宙物体の位置は予め予測することが可能であり、実測値がこれを逸脱していれば、宇宙物体が移動物体であることが判る。
東方において予測よりも接近スピードが遅い場合、つまり予測より距離が離れている場合、宇宙物体の軌道高度が静止軌道よりも低高度であることが推定され、観測衛星の軌道高度と静止軌道の高度の間の高度であることが推定される。
また方位角方向に偏差がある場合は軌道面外方向の移動を伴うことが判る。しかし、通常人工衛星において短時間に大きな面外移動を実現することが難しい。よって、この場合は静止軌道近傍であって、面外速度成分を有して横切ったデブリであることが推定される。

なお、魚眼レンズ付きではない広角カメラであっても同様の分析が可能である。
また、広角カメラは軌道半径方向に対して線対称に配置していれば、個別のカメラの視線ベクトルは軌道半径方向と平行でなくても、同様の分析が可能である。

本実施の形態に係るデータ処理によれば、監視対象の近傍に他の宇宙物体が密集していた場合に、予め監視対象を見分けることができるので、確実に監視装置で監視対象のデータを得られるという効果がある。
また、監視対象の近傍に不審な動きをする移動物体があった場合に、予め識別して、監視装置で監視データを取得できるという効果がある。
また、監視対象に回避行動をとるようアラームを出すことができるという効果がある。

実施の形態５．
本実施の形態では、主に、実施の形態１から４に追加する点あるいは異なる点について説明する。なお、実施の形態１から４と同様の構成には同一の符号を付し、その説明を省略する場合がある。

本実施の形態では、監視装置８１０は、魚眼レンズ付きカメラまたは広角カメラを具備し、監視対象を指向制御する。

魚眼レンズを具備したカメラによる撮像情報によれば、視線ベクトルに対して周囲３６０°の視野方向に対してエレベーション方向の画像情報が得られる。よって、監視装置８１０である観測衛星８１２から見て通信衛星８１１に向かう視線ベクトルとなる配置で撮像すれば、通信衛星８１１と、静止近傍軌道を飛翔する他の宇宙物体を視覚的に捉えることができ、かつ、軌道上の位置を推定できるという効果がある。
また、周囲が通信して干渉雑音がない環境であることを視覚的に確認できるという効果がある。

図２１は、本実施の形態に係る魚眼付きカメラにおける魚眼図の一例を表す図である。
図２１を用いて、魚眼レンズ付きカメラのデータ処理について説明する。
観測衛星が静止軌道上の通信衛星を指向した場合に、静止軌道上の他の衛星が配列しているため、仮に全ての衛星が軌道傾斜角０度で静止軌道上に整列していた場合、魚眼レンズ付きカメラの取得画像である魚眼図は図２１のようになる。

図２２は、図２１の魚眼図において等高線をプロットした図である。
予め観測衛星の軌道高度と、通信衛星に指向する指向方向が既知であれば、観測衛星からの等高線を図２２のように魚眼図内にプロットすることができる。

図２３は、図２２の魚眼図をグラフ上にプロットした図である。
魚眼図の中心に通信衛星があり、横軸が静止軌道面の東方向となるよう配置し、これを方位角０度とした各静止衛星の方位角を縦軸とし、観測衛星からの距離を横軸にして各静止衛星をグラフ上にプロットすると、図２３のようになる。
通信衛星を指向中心とした場合、通信衛星よりも東側の静止衛星は方位角が０度に並び、西側の衛星は方位角が１８０度に並ぶことになる。

図２４は、本実施の形態に係る魚眼付きカメラにおける魚眼図の別例を表す図である。
実際の静止軌道近傍衛星は、軌道傾斜角が０度以外となっている場合があり、この例を図２４に示す。通信衛星よりも東側の衛星に０度以外の軌道傾斜角がある場合、縦軸方位角、横軸距離のグラフ上では、方位角０度付近の縦軸のばらつきにとして現れ、西側の衛星では方位角１８０度付近の縦軸のばらつきとして現れる。

図２５は、図２４において観測衛星の指向方向を維持したまま、時間遅れの後に再度取得した際の魚眼図の例を表す図である。
図２６は、相対位置関係を逸脱した位置が検出された魚眼図の例を表す図である。
仮に観測衛星の指向方向を維持したまま、時間遅れの後に再度魚眼図を取得すると、図２５のように、静止軌道上の東側の衛星群は、概ね相対関係を維持して接近することになる。
従って静止軌道衛星群については、概ね相対関係を維持する前提により、時間遅れの後に取得した魚眼図上の位置が予測可能である。
これに対して相対位置関係を逸脱して、予測と異なる位置にある対象があるとすれば、移動中の衛星であると推定できる。
また一般に人工衛星の面外位置の変更を短時間に実施することは難しいため、方位角に大きな変動がある場合は、たまたま静止軌道近傍を横切った宇宙物体である可能性が高い。

図２７は、視線方向を監視対象に向けて移動させた場合の魚眼図の例を表す図である。
これまで、視線方向を維持したまま、時間経過の後に取得した監視データとの比較について示したが、視線方向を監視対象に向けて移動させた場合について補足説明する。
監視装置の角度の変更に伴う静止軌道近傍軌道の物体との距離が変わるため、魚眼図は図２７のように変化することになる。この例は宇宙物体が軌道傾斜角０度で整列している例を示す。
視線方向の相違に伴う監視対象や軌道上物体との相対関係の変化は幾何学的に解析可能なので、魚眼図における見え方が変化しても、データを分析する上で悪影響はない。
なお魚眼レンズ付きではない広角カメラを利用する場合であっても、同様のデータ処理が可能である。

本実施の形態に係るデータ処理によれば、監視対象の近傍に他の宇宙物体が密集していた場合に、予め監視対象を見分けることができるので、確実に監視装置で監視対象のデータを得られるという効果がある。
また監視対象の近傍に不審な動きをする移動物体があった場合に、予め識別して、監視装置で監視データを取得できるという効果がある。
また監視対象に回避行動をとるようアラームを出すことができるという効果がある。

実施の形態６．
本実施の形態では、主に、実施の形態１から５に追加する点あるいは異なる点について説明する。なお、実施の形態１から５と同様の構成には同一の符号を付し、その説明を省略する場合がある。

図２８は、本実施の形態に係る監視装置８１０の衛星制御装置１１２の構成例を示す図である。
本実施の形態に係る監視装置８１０は、静止軌道近傍を飛翔する。
監視装置８１０は、魚眼レンズ付きカメラまたは広角カメラと、データ解析装置８２１と、監視対象識別装置８２４と、自動監視制御装置８２３とを具備する。図２８に示すように、データ解析装置８２１と、監視対象識別装置８２４と、自動監視制御装置８２３とは、例えば、衛星制御装置１１２に備えられる。

データ解析装置８２１は、魚眼レンズ付きカメラまたは広角カメラで取得した監視データの輝度情報を数値化して輝度データとし、輝度データの輝度分布を距離と方位角情報に換算したマップ情報を監視対象識別装置８２４に送信する。
監視対象識別装置８２４は、マップ情報と、地上設備から予め送信された宇宙物体のマップ情報である先見マップ情報とをマッチング解析して、監視対象を識別し、識別した監視対象を抽出する。

監視装置８１０が、データ解析装置８２１と、監視対象識別装置８２４と、自動監視制御装置８２３を具備することにより、実施の形態４，５で説明したデータ処理を監視装置８１０が軌道上で自動的に実施することができる。

監視データには静止軌道近傍の宇宙物体の他に背景の天体、あるいは、墓場軌道と呼ばれる静止軌道よりも遠方の宇宙物体も含まれる可能性がある。しかし、西方移動における１８：００から翌０６：００まで、あるいは、東方移動における０６：００から１８：００までの監視では、監視対象と太陽の位置関係が良好である。よって、静止軌道近傍の物体の輝度が高く、遠方の天体は輝度が低いので、天体を除去することは容易である。また、明るい天体はスターセンサの具備するスターカタログにより予め位置座標または方位角が既知なので識別可能である。

静止軌道近傍を飛翔する宇宙物体については、予め地上で具備する宇宙物体の軌道情報カタログデータにより特定監視タイミングと指向方向において視野に入る宇宙物体を識別することができる。よって、距離と方位角の先見マップ情報を予め地上から監視装置に伝送し、軌道上で取得したマップ情報と比較すれば、軌道上配列がカタログ情報通りの宇宙物体群のマッチングをとることが可能である。
なお、墓場軌道の宇宙物体については、予め地上で具備する宇宙物体の軌道情報により対象を識別することができるので、除外可能である。
データ解析装置８２１がデータを数値化して、軌道上物体を識別する処理内容は実施の形態４，５で説明した内容と同様である。

＜本実施の形態の動作例１＞
また、監視対象識別装置８２４は、抽出した監視対象の軌道上位置座標を画像情報から解析し、予め地上設備から送信された先見位置座標と相違がある場合は、相違を補正した後の位置座標を自動監視制御装置８２３に送信する。
自動監視制御装置８２３は、監視装置８１０の視線ベクトルを、監視対象識別装置８２４から取得した位置座標に向けて監視データを取得する。

複数の軌道物体の中から、監視対象を抽出する方法としては、予めＳＳＡ事業者から入手した軌道上物体情報を先見情報として、監視対象を抽出する方法が有効である。しかし、軌道上物体情報に含まれる誤差情報に起因して、予測した位置からずれている場合がある。その場合は周辺を飛翔する宇宙物体との相対位置関係のマッチングをして、監視対象を識別し、更に予測軌道との差分を解析することにより、軌道情報を補正した上で、自動監視制御装置８２３に伝送する。
自動監視制御装置８２３は監視対象識別装置８２４により補正された監視対象の位置座標を指向することで、高分解能で狭域監視性能に優れた監視装置本体により高分解能監視データ取得を確実に実施することができる。

＜本実施の形態の動作例２＞
監視対象識別装置８２４は、マップ情報と先見マップ情報とをマッチング解析した結果、有意な移動が認められる宇宙物体を識別して監視対象として抽出する。監視対象識別装置８２４は、抽出した監視対象の軌道上位置座標を画像情報から解析し、位置座標を自動監視制御装置８２３に送信する。
自動監視制御装置８２３は、監視装置８１０の視線ベクトルを、監視対象識別装置８２４から取得した位置座標に向けて監視データを取得する。

有意な移動をする物体としては、デブリの通過、あるいは、制御能力を喪失して浮遊する宇宙物体の接近が考えられる。衝突を回避するために回避行動を迅速に実施する必要がある場合に、本実施の形態の動作例２の監視装置８１０によれば、軌道上で迅速に移動物体の監視データを取得することができるという効果がある。

実施の形態７．
本実施の形態では、主に、実施の形態１から６に追加する点あるいは異なる点について説明する。なお、実施の形態１から６と同様の構成には同一の符号を付し、その説明を省略する場合がある。

図２９は、本実施の形態に係るＳＳＡ事業装置４７の構成例である。

ＳＳＡ事業装置４７は、静止軌道近傍を飛翔する第１の監視装置８１０ａと、地上に設置された第２の監視装置８４０と、複数の宇宙物体の軌道情報を記録するカタログ５９０を備える。また、ＳＳＡ事業装置４７は、計測誤差精査装置４７１と、加減速物体追跡装置４７２とを具備する。第１の監視装置８１０ａの具体例は、観測衛星８１２である。また、第２の監視装置８４０の具体例は、ＳＳＡ事業装置４７の地上設備７０１が具備する観測装置である。

＜本実施の形態の動作例１＞
カタログ５９０は、公開されている情報から取得した公開軌道情報と、第１の監視装置８１０ａで取得した第１の軌道情報と、第２の監視装置８４０で取得した第２の軌道情報とを記録する。
ＳＳＡ事業装置４７は、特定宇宙物体の公開軌道情報に基づき、第１の監視装置８１０ａと第２の監視装置８４０とにより特定宇宙物体の監視情報を取得する。ＳＳＡ事業装置４７は、第１の監視装置８１０ａにより第１の監視情報を取得し、第２の監視装置８４０により第２の監視情報を取得する。監視情報は、第１の監視情報と第２の監視情報とを含む。
計測誤差精査装置４７１が、特定宇宙物体における公開軌道情報と第１の軌道情報と第２の軌道情報に基づき信憑性の高い軌道情報を選択して、更新情報である第３の軌道情報を生成する。

公開情報による軌道情報は、位置情報の精度が悪いという課題がある。また第１の監視装置および第２の監視装置において、光学的監視手段によって取得した物体情報は、監視装置から見た方位角の計測精度は高いが、距離方向誤差が大きいという課題がある。またレーダないしレーザによる監視手段によって取得した物体情報は、監視装置から見た距離方向の制度は高いが方位角の誤差が大きいという課題がある。

そこで、公開軌道情報の基づき特定監視対象の監視情報を、第１の監視装置および第２の監視装置で取得することにより、公開情報の誤差を低減したカタログ５９０の更新が可能となる。
また、監視装置の位置と監視手段に応じて軌道情報を構成する位置情報として、信憑性の高い情報を選択することにより、軌道情報の精度を向上することが可能となる。
慣性空間の星、あるいは、静止軌道近傍を飛翔する宇宙物体であって、人為的な推進装置の動作を伴わず、自然現象のみに依存して飛翔する物体は、特定時間経過後の位置を推定することが容易である。しかし、公開軌道情報の誤差が大きい場合に、第１の監視装置ないし第２の監視装置の視野範囲を逸脱して監視できないリスクがある。

本実施の形態の動作例１によれば、軌道情報の内包誤差を低減することにより、第１の監視装置ないし第２の監視装置で確実に視野範囲に捉えることができるという効果がある。

＜本実施の形態の動作例２＞
ＳＳＡ事業装置４７は、第３の軌道情報に基づき、第１の監視装置８１０と第２の監視装置８４０の両方または一方で、特定宇宙物体の監視情報を再度取得する。
計測誤差精査装置４７１は、第３の軌道情報と更新した第１の軌道情報と更新した第２の軌道情報に基づき第３の軌道情報を更新する。計測誤差精査装置４７１は、更新前後の第３の軌道情報を比較評価して、特定宇宙物体の人為的加減速運動の有無を識別する。そして、計測誤差精査装置４７１は、人為的加減速運動のある宇宙物体の情報を加減速物体追跡装置４７２に追跡情報の初期値として記録する。

静止軌道近傍を飛翔する宇宙物体には、人為的な推進装置の動作を伴う場合がある。自然現象のみに依存して飛翔する宇宙物体と比較して、時間経過に伴う加減速後位置が、推定位置と有意な相違がある宇宙物体の場合には、人為的加減速運動のある宇宙物体として識別可能となる。
本実施の形態の動作例２では、静止軌道上で人為的加減速運動をする宇宙物体を識別する。予め、軌道投入、軌道離脱、あるいは軌道遷移のために非定常移動計画が公開されている宇宙物体については、人為的加減速運動が識別されても、他の衛星に対して悪影響あるいは危険がないよう予め配慮されている。しかし、非定常移動計画が公開されていない宇宙物体は不審物体として追跡する必要がある。

＜本実施の形態の動作例３＞
加減速物体追跡装置４７２は、更新後の第３の軌道情報に基づき、第１の監視装置８１０と第２の監視装置８４０の両方または一方で、特定宇宙物体の監視情報を再度取得する。
計測誤差精査装置４７１が、更新後の第３の軌道情報と再更新した第１の軌道情報と再更新した第２の軌道情報に基づき第３の軌道情報を再更新する。そして、計測誤差精査装置４７１が、更新前、更新後、再更新後の第３の軌道情報を比較評価して、特定宇宙物体の加減速情報を取得して、特定宇宙物体の軌道情報の更新値を追跡情報として記録する。

本実施の形態の動作例３によれば、第３の軌道情報に関して時間経過を追うことにより、位置計測誤差の内包するオフセット誤差を排除でき、意図的な宇宙物体の移動方向を把握することが可能となる。

＜本実施の形態の動作例４＞
加減速物体追跡装置４７２が、第３の軌道情報に基づく第１の監視装置８１０と第２の監視装置８４０の両方または一方による監視情報の更新を繰り返し、特定宇宙物体の軌道情報の更新値を追跡情報として記録する。

第３の軌道情報に関して時間経過を追うことにより、意図的な宇宙物体の移動方向を把握することが可能となり、静止軌道上の他の宇宙物体に対する接近を予測することが可能となる。
特に、時間経過に伴う加減速の方向や大きさが変動する場合には、特定宇宙物体の移動履歴により人為的な意図を類推する手がかりになるという効果がある。

＜本実施の形態の動作例５＞
ＳＳＡ事業装置４７は、特定宇宙物体の人為的移動に伴い影響を受ける宇宙物体事業者に対して、加減速物体追跡装置４７２により記録された追跡情報を提供する。

通信衛星および気象衛星といった社会インフラストラクチャ―として必須なクリティカルインフラストラクチャ―に対して、不審な行動をする宇宙物体が接近する場合がる。このとき、衝突といったリスクを回避するために、衛星の退避行動を実施するといった対処行動が必要になる。
そこで、関係する宇宙物体事業者に対して加減速物体追跡装置４７２により記録された追跡情報を提供する。これにより、宇宙物体事業者のリスク回避行動が実施可能になるという効果がある。

以上の実施の形態１から７では、宇宙交通管理システム、ＳＳＡ事業システム、およびＳＳＡ事業装置といった各システムおよび各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、各システムおよび各装置の構成は、上述した実施の形態のような構成でなくてもよい。各システムおよび各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、各システムおよび各装置は、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から７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７では、各実施の形態の自由な組み合わせ、あるいは各実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは各実施の形態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。

３０ 衛星、３１０，１１２，２０２ 衛星制御装置、３２ 衛星通信装置、３３，１２２，１１４，２０４ 推進装置、３４，１１５，２０５ 姿勢制御装置、３５，１２３，１１６，２０６ 電源装置、１１１，２０１ 観測装置、１２１，１１３，２０３ 通信装置、１２４，１１７ カメラ、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、５００ 宇宙交通管理システム、５０１ 宇宙物体情報、５９０ カタログ、４７１ 計測誤差精査装置、４７２ 加減速物体追跡装置、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、７００ 宇宙交通管理装置、７０１ 地上設備、７１０ 宇宙交通管理部、７１１ コマンド、７１２ 監視データ、７２０ 記憶部、８１０ 監視装置、８１０ａ 第１の監視装置、８１１ 通信衛星、８１２，８１３ 観測衛星、８２１ データ解析装置、８２２ データ再取得判断装置、８２３ 自動監視制御装置、８２４ 監視対象識別装置、８３０ 静止衛星、８４０ 第２の監視装置、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 (6)

1. 宇宙を飛翔する宇宙物体の状況を表す宇宙物体情報を取得し、前記宇宙物体情報を管理する宇宙状況監視事業装置であって、
   静止軌道を飛翔する監視装置と、
   前記監視装置へコマンドを送信し、前記監視装置により取得された監視データを受信する地上設備と
   を具備し、
   前記地上設備は、
   複数の宇宙物体の軌道情報を記録したカタログを具備し、
   前記カタログに記録されている前記複数の宇宙物体から選択した宇宙物体の軌道情報に基づいて、前記宇宙物体の軌道情報に含まれる地球固定座標系の位置座標を指向して前記監視装置を動作させるコマンドを前記監視装置に送信し、
   前記監視装置は、
   前記地上設備から受信したコマンドに基づいて、前記コマンドにより指定された位置座標を指向して監視データを取得し、
   前記監視装置は、
   データ解析装置と、
   データ再取得判断装置と、
   自動監視制御装置と
   を具備し、
   前記データ解析装置は、
   取得した監視データの輝度情報を数値化した輝度データを前記データ再取得判断装置に送信し、
   前記データ再取得判断装置は、
   前記輝度データが予め定めた輝度レベルの判定基準ないし輝度ヒストグラムの判定基準に合致した場合に前記自動監視制御装置に監視データを再取得するデータ再取得指示を送信し、
   前記自動監視制御装置は、
   前記データ再取得指示に基づいて、前記地上設備から予め受信した位置座標を自律的に変更した位置座標を生成して、生成した位置座標を指向し、監視データを取得する宇宙状況監視事業装置。
2. 宇宙を飛翔する宇宙物体の状況を表す宇宙物体情報を取得し、前記宇宙物体情報を管理する宇宙状況監視事業装置であって、
   通信装置を具備して静止軌道を飛翔する監視装置と、
   通信装置を具備する静止衛星と、
   前記静止衛星と通信する地上設備を具備し、
   前記地上設備は、
   複数の宇宙物体の軌道情報を記録したカタログを具備し、
   前記カタログに記録された前記複数の宇宙物体から選択した宇宙物体の軌道情報に基づき、前記宇宙物体の軌道情報に含まれる地球固定座標系の位置座標を指向して前記監視装置を動作させるコマンドを、前記静止衛星を経由する静止衛星経由で監視装置に送信し、
   前記監視装置は、
   前記静止衛星経由で前記地上設備から受信したコマンドに基づき、前記コマンドにより指定された位置座標を指向して監視データを取得し、取得した監視データを前記静止衛星経由で前記地上設備に送信し、
   前記地上設備は、
   前記監視装置から送信された監視データに基づき、データ再取得のための位置座標をコマンドに設定し、前記静止衛星経由で前記コマンドを前記監視装置に送信し、
   前記監視装置は、
   前記静止衛星経由で前記地上設備から受信した前記コマンドに基づき、前記コマンドにより指定された位置座標を指向して監視データを取得し、取得した監視データを前記静止衛星経由で前記地上設備に送信する宇宙状況監視事業装置。
3. 前記監視装置は、監視データを取得する監視機器を備え、
   宇宙物体に対して東方へ移動しながら、Ｌｏｃａｌ Ｓｕｎ Ｔｉｍｅ（ＬＳＴ）１８：００以降翌朝ＬＳＴ０６：００までの間に太陽光が当たらない側である地球の裏側の上空で、前記監視機器を動作させて、監視データを複数回取得する
   請求項１または請求項２に記載の宇宙状況監視事業装置。
4. 前記監視装置は、監視データを取得する監視機器を備え、
   宇宙物体に対して西方へ移動しながら、Ｌｏｃａｌ Ｓｕｎ Ｔｉｍｅ（ＬＳＴ）０６：００以降ＬＳＴ１８：００までの間に太陽光が当たる側である地球の表側の上空で、前記監視機器を動作させて、監視データを複数回取得する
   請求項１または請求項２に記載の宇宙状況監視事業装置。
5. 請求項１に記載の宇宙状況監視事業装置が具備する監視装置。
6. 請求項２から請求項４のいずれか１項に記載の宇宙状況監視事業装置が具備する地上設備。

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