JPH02500509A - 多数の宇宙船の同一打上げビークルにおけるコンパクト収容を可能にする宇宙船構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 多数の宇宙船の同一打上げビークルにおけるコンパクト収容を可能にする宇宙船 ボディ　明　の　背　景 本発明は一般に宇宙船の物理的構造に関する。特に、本発明は同時に打上げられ ることを意図された単一の打上げビークルにおける衛星群の構造形態に関する。

多数の衛星システムが典型的に通信システムおよびその他の宇宙間適用のために 検討および設計されている。多数の衛星システムを導入することによって、単一 の打上げビークルに所定の飛行のために必要な多数の衛星を能率的がっコンパク トに収容する能力の必要性が高まってきた。現在使用できる打上げビークル収容 部を構成し直すのではなく、このような打上げビークル収容部に多数の同一に成 形された宇宙船が収容されることができることに適する衛星またはその他の宇宙 船ボディの構造を発明する方が経済的に有効である。

発　明　の　要　約 したかって、本発明の目的は多数の衛星システムにおける使用に適合された構造 である、例えば衛星等の宇宙船に対する必要性を満たすことであり、多数の衛星 が単一の打上げビークルにおける打上げのためにコンパクトに能率的に収容され ることである。

したがって本発明は、実質的にカップ形状に構成された宇宙船ボディを含む。好 ましい態様において、例えば衛星は宇宙船の電子機器および電力供給機器を収容 するためのベース部材、およびゼロでない角度でベース部材の周辺部分がらベー ス部材の周辺を含む平面へ延在するパネルまたは側壁と共に形成される。好まし い態様において、側壁はアンテナにより太陽電池のような光発電装置を保持する 。ヒンジで配置可能なアンテナパネルと共に各側壁に固定太陽電池アレイを取付 ける方法が好ましいが、本発明は反転装置も考慮しており、その場合には太陽電 池アレイは各側壁に設けられた固定アンテナパネルと共に配置されることができ る。

本発明の特徴は、本発明の原理にしたがって構成された宇宙船が標準サイズの打 上げビークル収容部に収容されるためにコンパクトに入れ予成に積重ねられ得る ことである。

本発明の別の特徴は、“カップ°の側壁間の角度が太陽電池上の太陽角度などの 特定の設計要求、または全体の打上げビークル収容部の直径制限に対して変化さ れ得ることである。

さらに本発明の別の特徴は、入れ子積重ね中の最後の宇宙船の内部空洞が使用さ れることができる付加的エンジンまたは外宇宙の所望の位置に宇宙船を移動する 際に使用する推進燃料タンクのような予備ギアを保持するために使用されること ができる付加的空間を提供することである。

図面の簡単な説明 第１図は本発明の原理にしたがって構成された積込まれた状態、または展開され ていない状態の衛星の斜視図である。

第２Ａ図は入れ子に収容されたそれぞれが第１図のように構成されている多数の 衛星を含む打ち上げビークル蓄積領域の断面図である。

第２Ｂ図は第２Ａ図のセクションＡ−Ａにおける断面図である。

第３Ａ図は展開された状態のアンテナパネルを具備した第１図の衛星の斜視図で ある。

第３Ｂ図は第１図の別の衛星の斜視図であり、アンテナパネルが固定され、太陽 電池アレイが配置されることができる。

第４Ａ図乃至第４Ｄ図は、どのように太陽電池が自由に取り付けられ配置され得 るかに関する態様を示す。

第５図は打ち上げビークルハウジングから１つ以上の衛星を放出するＺＫと共に 入れ子に収容された多数の衛星を含む打ち上げビークル収容領域の断面図である 。

詳　細　な　説　明 ｍ１図は実質的にカップ状の衛ｆｆ１１００を示し、カップはその多角形状ベー スの側面１０４ａ、　１０４ｂおよび１０４ｃに沿ってその周辺に結合され、ゼ ロでない角度でベース部材がら延在する側壁またはパネル１０１ａ、　１０１ｂ 、　］０１ｃを自°する多角形（この場合は三角形）ベース部材’０５の接合に よって形成される。この構成の結果として、ベース部材１０５から開いている内 部空洞１０６はおよそベース部材１０５および包囲する壁部材１０１ａ。

１０１ｂおよび１０１ｃによって限定される。多角形ベース部材の各角は、ベー ス部材１０５によって保持された電子機器へのアクセス冷却気を供給するために 先端を切られて平坦部分１１０となっており、一方宇宙船は地上の打ち上げビー クル中の入れ子スタックに収められている。また角を取ることによって隣その好 ましい形態において、ベース部材１０５は実質的に平坦であり、電子回路および 衛星の電源（たとえばバッテリイ）用のハウジングとして機能する。好ましい形 態において、ベース部材の多角形の側面から延在する実質的に平坦な側壁１０１ ａ、　１ｏ１ｂおよび１０１ｃは本質的に太陽電池１０２ａ、　１０２ｂおよび １０２ｃ　（図示されていない）のような光発電装置の平坦アレイとして、また 実質的に平坦なアンテナ１０３ａ、　１０３ｂおよび１０３ｃ用の支持体として 機能する。側壁１０１と多角形ベース部材１０５の周辺を含む平面との間の角度 は太陽に関する平坦な太陽電池パネルの方位をＧ適化するように選択される。さ らに、この角度は第１図の打ち上げビークルの蓄積構造によりもたらされる制限 により部分的に定められても良い。

第２Ａ図および第２Ｂ図を参照すると、第１図のように構成された衛星は同様に 構成された宇宙船の入れ子スタックに容易に収まり、衛星の内部空洞１０６は入 れ子スタック中に後続する衛星の外面の大部分を容易にコンパクトに受けること ができる。

典型的な打ち上げビークルは、第１図に示されたように構成された衛星の入れ子 スタック２０４を含む内部収納空洞２０２を包囲する流線形部分２０１を宵する 。スタックにおける最初の衛、１２２０５−１に関して、それぞれ後続する衛星 は前の衛星のベース部材および側壁によって限定された空洞内において入れ子式 に収められており、スタックは最後の衛Ｎ２０５−ｎまでこのように連続する。

最後の衛星２０５−ｎの空洞は、示されているように打ち上げビークルの推進シ ステム２０３の貯蔵タンクまたはエンジンのための付加的なハウジング空間を提 供するために使用されても良い。

第３Ａ図および第３Ｂ図は第１図の衛星の別の配置構成を示す。第３Ａ図は展開 可能なアンテナパネル配列を示し、第３Ｂ図は展開可能な太陽電池アレイの構成 を示す。

第３Ａ図は太陽電池パネル１０２ａ、　１０２ｂおよび１０２ｃを支持する固定 された側壁に対して１３０ｂのような予め定められた角度でヒンジを介して展開 されたそのアンテナパネル１０３ａ、　１０３ｂおよび１０３Ｃを具備した衛星 を示す。ヒンジは簡単なバネ機構である。展開される宇宙船パネルは、（ａ）宇 宙船が空間において互いに分離したときに、パネルがばねの力の下で所望の位置 に展開されるまで入れ子スタックにおける重要な宇宙船の下の別の宇宙船に対し て連続的に押され続けることかできるか、もしくは（ｂ）宇宙船か分離され、特 別の指令によって解除されるまで所定位置に固定されている。展開可能なアンテ ナパネルは展開可能な太陽電池アレイの概念（以下において第３Ｂ図と共に論じ られる）に対して好ましい。すなわち、（ａ）太陽電池パネルの面積は自己妨害 をすることなく増加されることかでき、（ｂ）アンテナパネルの傾斜は利用可能 な展開範囲の任意の角度であり、収納された宇宙船の側壁角度で固定されなくて もよく、（Ｃ）アンテナパネルは、第３Ｂ図に示された別の方法によるように側 壁の端部上に配置された太陽電池パネルを支持する必要はない。

第３Ｂ図はその太陽電池パネル１０２ａ、　ｌ０２ｂおよび１０２ｃか展開状態 の第１図の衛星である。第３Ｂ図から分かるように、各太陽電池パネル１０２は 太陽電池パネルの各側壁の外側端部に対してパネルが外および下の方向に開閉す るように、（図示されていない花火式の固定具のような通常の手段によって）分 離された三角形のベース部材１０５と整列されたその端部を存していた。典型的 な地球軌道において、このような衛星は地球と反対側に面している内部空洞１０ ６を有し、それによって側壁がベース部材１０５と成す角度によって決定された 角度でパネル１０３　（第３Ａ図には１０３ｃが示されている）上に設置された アンテナを整列する。他方、第３Ａ図の宇宙船はその内部空洞が地球に面して位 置されることに留意すべきである。

第１図および第３Ａ図または第３Ｂ図の宇宙船は三角形のベースプレートおよび そこからぶら下がる３個の側壁を荷するものとして示されているが、本発明は例 えば六角形のような通常の多角形の任意の多数の別の宇宙船ボディベース部材形 態の考慮していることが理解されるべきである。特宵の形態は、入れ子式にカッ プのスタックと同様に宇宙船が積み重ねられることができる限り問題はない。第 ４Ａ図乃至第４Ｄ図は種々のベースプレート形状を示す複数の別の配列を表し、 太陽電池のパネル用の装置およびその展開を示す。

第４Ａ図は、太陽電池アレイからの電力をもっと必要とするときに使用される別 の形態を示す。このような条件の下において、付加的な電力は必要とされる数の パネルを各側壁に取り付けることによって得られる。第４Ａ図において、２つの 付加的パネルが仮想展開状態で示されている。ベース部材４０５はその周辺に結 合された３つのパネル部材を有する。太陽電池パネル４０１ａ−１，４０１ａ− ２および４０１ａ−３は側壁からの展開状態で示されている。各側壁における太 陽電池パネルは、各側壁の予偏パネルを供給する他に太陽電池電源に対してパネ ルの方位を最適化する角度で開かれてもよいことが分かるであろう。ヒンジで取 り付けられた太陽電池パネルは収容された状態のときは打ち上げビークル中の収 容部のために各側壁に互いに重なって折り畳まれていることも明かであろう。

第４Ｂ図は、いくつかの太陽電池が固定されて展開状態のまま移動しせず、一方 いくつかはベースプレート４０Ｂから下方に延在するようにヒンジで取付けない 方法で展開された別の態様である。したがって、第４Ｂ図に示されたように太陽 電池アレイ４０７ａ−１はその側壁取付部に固定され、一方ヒンジで取付けられ たアレイ４０７ａ−２は下方にぶら下がって展開される。

ｆｆｌＪｃ図はさらに別の態様を示し、展開されていない太陽電池アレイ４０９ ｂおよび４０９ｃがその各側壁に固定されたままであり、一方展開可能な太陽電 池４０９ａはそれを展開したときにベースプレート４０７に結合された側壁４０ ８のアンテナパネル設置部分を露８されたままにするようにその側面パネルの底 部にヒンジで取り付けられている。

第４Ｄ図において、六角形のベース部材４１０はそれぞれ各太陽電池アレイパネ ル４１１ａ−ｆ’を設置している６個の側壁に対する結合周辺部を提供する。こ の方法に関して、衛星の°カップ°の一面は太陽電池電源に関して常に実質的に 最適の方位にされている。

任務のタイプにしたがって、宇宙船の側壁は第１図乃至第４Ｄ図に示されたアン テナパネルまたは太陽電池アレイのほかに、またはその代わりに種々の装置を保 持または含むことができる。例えば、ある任務では側壁に薄いセンサまたはその 他科学機器または電子機器を保持することが要求される。

本発明にしたがって構成された衛星の入れ子スタックは、打ち上げビークルボデ ィから１つづつ１または１つ以上のグループのいずれかで放出または展開される ことができる。第５図は入れ子に収められた衛星のスタックを示し、適切な放出 手段に結合された前端の衛星が示されている。打ち上げビークルボディ５０１は 入れ子スタックのディスペンサの端部に第１の衛星５１３−１を、また放出装置 と反対側のスタックの端部に最後の衛星５１３−ｎを含む衛星５１０の入れ子ス タックを受けるために収容空洞５０２有する。衛星５１０のスタックは、第１の クランプフレーム５１１および第２のクランプフレーム５１２を有する打上げビ ークル５０１による打上げおよび輸送のために固定されている。スタック５１０ は多角形ベース部材の名句において花火式ボルトのようなばね加重された取外し 可能な固定具によってプレート５２４を固定するばね加重方法で固定されている 。固定装置５２１およびばね加重された花火式ボルトはこのような分解可能な固 定機器が技術的に知られているので詳細に示されておらず、本発明の構成部分で はない。

必要とされる複数のスラスタが固定プレート５２４に取り付けられ、その中の２ つが第５図において５２３ａおよび５２３ｃで示されている（第３のスラスタは この図に示されていない）。スラスタの燃料タンク５２２は固定プレートに隣接 している。固定プレート５２４、圧力固定装置５２１　、スラスタ５２３および スラスタ燃料タンク５２２の組み合わせはディスペンサ機構５２０を構成するも のと考えられてもよいことが分る。スラスタは最初に宇宙船のスタック（もしく は、１度に１つの宇宙船が展開される場合には１つの宇宙船）を位置するために 使用される。次に花火式ボルトが固定プレートの角において爆発され、ばねが宇 宙船のスタック（または１つの宇宙船）を固定プレートから発射させる。固定プ レートおよび適切なばね加重ボルトが同時に展開される第１のグループの衛星の いずれかのベース部材に結合されているか、もしくは１つづつ放出する場合には 、このような装置が入れ子スタックにおける全ての衛星の間に位置されているこ とが分る。

宇宙船の入れ子スタックは下方の衛星の内部空間におけるスタック５１００反対 側の端部にディスペンサ機構５２０を位置することによって空間を節約できる利 点を満たすように使用されてもよい。この構造は、例えば第２Ａ図の宇宙船スタ ・！りにおいて示されている。さらに第２Ａ図に示されたようなスタックは能率 的に典型的な打ち上げビークル収容部の円錐形のノーズ領域のほとんどを占有す る。

したがって、本発明の原理にしたがって構成された宇宙船は、多数の衛星システ ムの任務のために必要な場合に多数の衛星の比較的改善されたコンパクトな入れ 子スタックにもっと簡単に適合される。

本発明はいくつかの別の例と共に好ましい実施例の詳細な説明を参照して説明さ れている。このような説明は例示のために行なわれているだけであり、請求の範 囲の各項によって限定されている本発明の技術的範囲を制限するものでないこと が理解されるべきである。好ましい方法は多角形ベース部材に結合された平坦な 側壁を提供することであるが、本発明は内部空洞が設けられ、別の同様に構成さ れた宇宙船ボディの少なくとも一部分を受けるように適合される限り任意の数の 宇宙船形状を考慮するものであることが留意されるべきである。例えば本発明に よって検討された宇宙船は実質的に球状のカップ形、または側壁が共通点で実質 的に終わり、ベース部材が必要ないピラミッドタイプ構造を含むことができる。

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Claims (19)

【特許請求の範囲】
1. （１）構造表面の一部分において外側に向かって開いている中空の内部空洞を有 する実質的にカップ型の構造を具備している宇宙船ボディ。
2. （２）実質的にカップ型の構造は、中空の内部空洞を限定するためにその周辺部 分において結合された複数の壁部材を含む請求項１記載の宇宙船ボディ。
3. （３）周辺を有するベース部材と、 各々がベース部材の周辺部分にその境界を結合され、ゼロより大きい角度でベー ス部材周辺を含む平面に延在する複数の側壁部材とを具備し、それによって実質 的にカップ型でベース部材に結合された前記側壁の境界と反対側の側壁の境界に おいて外側に向かって開いた中空空洞の宇宙船構造を構成している請求項１記載 の宇宙船ボディ。
4. （４）ベース部材は実質的に平坦な角形断面のボディを含み、各々の側壁部材は 多角形ボディの異なる横向きの側面に沿ってベース部材に結合されている請求項 ３記載の宇宙船ボディ。
5. （５）各側壁部材は実質的に平面である請求項３記載の宇宙船ボデイ。
6. （６）各側壁部材は実質的に平面である請求項４記載の宇宙船ボデイ。
7. （７）ベース部材は電子機器および電力供給機器を収容し、各側壁部材は光発電 装置およびアンテナのアレイを収容している請求項３記載の宇宙船ボディ。
8. （８）ベース部材および側壁部材は実質的に平坦であり、ベース部材は電子機器 および電力供給機器を収容し、各側壁部材は展開可能なアンテナパネルおよび光 発電装置の固定アレイを取付けるための表面手段を提供している請求項３記載の 宇宙船ボデイ。
9. （９）ベース部材および側壁部材は実質的に平坦であり、ベース部材は電子機器 および電力供給機器を収容し、各側壁部材は光発電装置およびアンテナパネルの 展開可能なアレイを取付けるための表面手段を提供している請求項３記載の宇宙 船ボデイ。
10. （１０）中空空洞は、少なくとも同様に設計された宇宙船ボディの外面の一部分 が中空内部に入れ子式に設置されるような形状にされている請求項１記載の宇宙 船ボディ。
11. （１１）ビークルの最初の打上げに後続して展開される１つ以上の宇宙船を収容 するための収容部を含む複数の宇宙船を打上げるためのビークルにおいて、 各宇宙船が構造の一部分で開いている中空の空洞を実質的に包囲する構造を有す る実質的にカップ形状のボディを有し、第１の宇宙船ボディの中空空洞は少なく ともスタック中の第１の宇宙船ボディの下にある第２の宇宙船のボディの一部分 を入れ子式に受ける収容部中に複数の宇宙船を収容する装置。
12. （１２）各宇宙船ボディはボディベース部材およびベース部材から離れた側壁の 周辺で開いている中空空洞を実質的に包囲する側壁を含む請求項１１記載の装置 。
13. （１３）入れ子スタック中の各宇宙船ボディのベース部材は実質的に平坦な多角 形断面のボディを含み、各側壁は多角形ボディの異なる横方向の側面に沿ってベ ース部材に結合されている請求項１２記載の装置。
14. （１４）スタック中の各宇宙船ボディの各側壁は実質的に平坦である請求項１２ 記載の装置。
15. （１５）スタック中の各宇宙船ボディのベース部材は電子機器および電力供給機 器を収容し、スタック中の各宇宙船の各側壁は光発電装置およびアンテナのアレ イを収容する請求項１２記載の装置。
16. （１６）スタック中の各宇宙船ボディのベース部材および側壁は実質的に平坦で ある請求項１５記載の装置。
17. （１７）スタック中の予め選択された宇宙船ボディのベース部材は、必要な場合 には予め選択された宇宙船ボディに入れ子にされたスタック中の全ての宇宙船の ボディと共に予め選択されたボディを放出する手段に結合されている請求項１２ 記載の装置。
18. （１８）放出するための手段は、張力下において放出する手段に、予め選択され た宇宙船ボディのベース部材を結合する手段と、予め定められた位置的姿勢で入 れ子に収められ予め選択された宇宙船ボディおよび任意の別のボディを位置する 手段と、および入れ子に収められ予め定められた宇宙船ボディおよび任意の別の ボディを放出手段から分離する手段を含む請求項１７記載の装置。
19. （１９）位置するための手段は、予め定められた方位が得られるように張力下で 結合する手段に結合された燃料を供給されたロケットスラスタを含む請求項１８ 記載の装置。