JPH0257499A - 人工衛星の姿勢制御方式 - 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】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、人工衛星の姿勢制御方式に関し、更に詳しく
は、打ち上げ時に折り畳んで収納し、打ら上げて軌道に
乗った後、軌道上で展開する構造物を有する人工衛星の
姿勢制御方式に関する。

（従来の技術） 大型のアンテナ反射鏡、太ｌｉ電池パドル等の構造物を
搭載する人工衛星は、打ち上げロケットの大きさの制限
から構造物を折り畳んで収納して打も上げされ、軌道に
乗った後、軌道上で構造物を展開する必要がある。

第５図は上述したように展開する構造物を有する人工衛
星における該構造物の展開過程を示す図である。同図に
おいて、２は人工ＷＴ星の本体であり、構造物１は収納
時には実線で示１ような位置１ａにあるが、人工ＷＩ星
が軌道上になると、！構造物１は実線の位置１ａから点
線で示すように位置１ｂ、更に位置１Ｃへと展開し、位
置１Ｃで固定され、この位置で作動するようになってい
る。このように構造物１が展開すると、この展開運Ｖノ
によって発生す′るトルクによって人工衛星はピッチ軸
の回りに回転する。なお、第５図において、軸４で示す
方向がロール軸の方向であり、軸６がヨー軸の方向であ
り、ロール軸およびヨー軸に直角な方向がピッチ軸であ
る。

第６図は展開する構造物を有する人工衛星の簡単なモデ
ルを示す図である。同図において、ロル軸４およびヨー
軸６に直角な方向がピッチ軸であるが、構造物１１が人
工衛星の本体１２の重心を中心として実線で示す位置１
１ａから矢印１３で示すように点線の位置１１ｂを経由
し、更に位置１１ｃへと展開すると、この展開による発
生するトルクによって人工衛星の本体１２はピッチ軸の
周りに回転する。この回転角がθで示されている。この
回転角θは構造物と人口衛星の本体の慣性モーメントの
比によって一義的に決まる。

第７図は第６図のモデルを用いて、２を級の大型人工衛
星に３〜４ｍ級のアンテナを搭載し、このアンテナを軌
道上で展開することを想定し、適当な諸量を与えて展開
時の人工衛星の（ツヂ方向の動作をシミュレーションに
よって予測した場合の展開時間（秒）に対するピッチ方
向の角度θ（度）を示す図である。同図において、横軸
が時間（秒）を示し、縦軸がピッチ方向の角度（θ）を
示す。また、展開時間は６００秒としている。

第７図から人工ｔｆＴｌの姿勢はピッチ方向に約５゜５
度移動していることがわかる。

第８図は人工衛星における従来の各作業の流れを示すフ
ローチャートである。同図に示すように、パドルを展開
して地球捕捉を行ってからアンテナを展開している（ス
テップ１１０〜１３０）。ところで、地球捕捉を行う地
球センサの視野は通常１．５度から２度程度であるので
、上述したように地球センナによって一度地球捕捉を行
った後に、アンテナの展開を行うと、第７図のグラフで
示したように人工衛星はピッチ軸方向に約５．５度変化
するため、地球センサの視野から地球が確実に出てしま
う。従って、従来は、第８図のステップ１４０で示すよ
うにアンテナ展開の後に再度地球捕捉を行い、それから
ホイールラインナツプ、定常運転に進んでいる（ステッ
プ１５０，１６０）。

（発明が解決しようとする課題） 上述したように、従来、構造物を展開すると、地球セン
サの視野以上に人工衛星がピッチ軸方向に移動して人工
衛星の姿勢が変化するという問題があるとともに、この
ために地球センサで地球捕捉を行った後に構造物の展開
を行うと、地球センサの視野から地球が出てしまい、地
球捕捉を再度やり直さなければならず、非効率的である
という問題がある。

本発明は、上記に鑑みてなされたもので、その目的とす
るところは、構造物の展開による人工衛星の姿勢の変動
を抑制し、作業の効率化を図った人工衛星の姿勢制御方
式を提供することにある。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 上記目的を達成するため、本発明の人工衛星の姿勢制御
方式は、打ち上げ時に折り畳んで収納し、軌道上で展開
する構造物を有する人工衛星の姿勢制御方式であって、
前記構造物の展開方向と直角方向の角運動量を人工ｖｆ
１星に持たせることを要旨とする。

〈作用） 本発明の人工衛星の姿勢制御方式では、構造物の展開方
向と直角方向の角運動量を人工衛星に持たせている。

（実施例） 以下、図面を用いて本発明の詳細な説明する。

第１図は本発明の一実施例に係わる人工衛叩の姿勢制御
方式を説明するための図である。同図において、２２は
人工衛星の本体であり、この本体に対して水平方向がロ
ール軸４であり、垂直方向がピッチ軸５であって、両軸
に直角な方向がヨー軸６である。各＠４．５．６に対す
る伺−転・角がそれぞれφ、θ、Ｗで示されている。２
１はアンテナ等の軌道上て・展開される構造物であり、
この構造物２１は、人工衛星の打らｔげ時には実線で示
すように位置１ａに位置しているが、人工１！ｔ［が軌
道上にくると、点線で示す位置２１ｂを経由して位置２
１ｃまで展開するようになっている。なお、２７は地球
である。

ところで、前述したように、前記構造物２１が展開する
と、これによって発生するトルクによって人工衛星はピ
ッチ＠５の周りに回転し、この結果人工衛星の姿勢がピ
ッチ軸方向に変化することになるが、この姿勢の変化を
抑制するために、本実施例においては人工衛星に第１図
に示すようにロール軸４方向の角運動量２３を持たせて
いる。

ロール軸方向に角運１７１ｆｆｉを与えると、トルクは
ピッチ方向に作用するので、ジャイロ効果によってロー
ル軸周りに歳差運動を始める。展開中に加わるトルクは
角運動間を与えないときと同じなので、姿勢の変動がす
べてピッチ軸周りの動きに偏らずにヨー軸周りにも姿勢
変動をする。このため、ピッチ軸周りの姿勢変動は小さ
くなるのである。

第２図は、前述した第６図のモデルに第１図で示したよ
うにロール軸方向に角運動間を与えた場合の第７図と同
じ諸量を用いて同様なシミュレーションを行った結果を
示すグラフであり、横軸に展開時間（秒）を取り、縦軸
にピッチ方向の角度θ（度）を取っている。なお、与え
た角運動間は既存のモメンタムホイールの値を参考にし
た。

第２図に示すように、ロール軸方向に角運動間を与えた
ことによってピッチ方向の姿勢変動は１゜７度以内に抑
制されている。この結果、構造物２１の展開中において
も地球センサの視野から地球が外れてしまうほどの大き
な姿勢の乱れを防止することができるのである。

第３図は角運動間を与えた場合の展開時の姿勢を縦軸に
ヨー軸周りの角度φを取り、横軸にピッチ軸周りの角度
θを取って表したものである。ヨー軸周りに１．３度程
度動いているが、ヨー軸周りの回転は地球方向に対して
の指向誤差を増大しないので、展開時も地球センサの視
野から地球が出てしまうことはないのである。

第４図は第１図のようにロール軸方向に角運動間２３を
持たせて構造物２１の展開によるピッチ軸周りの人工衛
星の姿勢の変動を抑制した場合の人工衛星における各作
業の流れを示すフローチャートである。同図に示ずよう
に、パドル展開、ホイールラインナツプを行った後（ス
テップ２１０　。

２２．０）、地球センサで地球を捕捉しくステップ２３
０＞　、それから構造物２１であるアンテナを展開して
も（ステップ２４０）、人工衛星の姿勢の乱れは抑制さ
れているので、従来のように地球捕捉を再び繰り返さな
くても定常運転に入ることができるのである（ステップ
２５０）。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明によれば、構造物の展開方
向と直角方向の角運動槽を人工衛星に持たせているので
、構造物の展開による人工衛星のピッチ方向の移動が少
ないため、人工衛星の姿勢の変動が抑制され、地球捕捉
後の構造物の展開が可能であるとともに、構造物の展開
後に再度地球捕捉を行う必要がなく、効率的であり、地
球捕捉。

構造物展開のシーケンスに融通性を持たせることができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係わる人工衛星の姿勢制御
方式を説明するための図、第２図は角運Ｄｆｆｉを与え
た場合の展開時の人工衛星のピッチ軸方向の動きを示す
図、第３図は角運動量を与えた場合の展開時の人工衛星
の動きを示す図、第４図は人工衛星に角運＊ｍを持たせ
た場合の各作業の流れを示すフローチャート、第５図は
展開する構造物を有する人工衛星における構造物の展開
過程を示す説明図、第６図は展開する構造物を有する人
工衛星のモデルを示す図、第７図は構造物の展開時の従
来の人工衛星のピッチ軸方向の動きを示す図、第８図は
人工衛星における従来の各作業の流れを示すフローチャ
ートである。 ２１・・・構造物 ２２・・・人工衛星本体 ２３・・・角運動間 代理人　弁理士　　三　好　保　男 θωＯ 第３図 時間（秒） 第２図 第４図 時間（秒） 嶌７図 第８図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 打ち上げ時に折り畳んで収納し、軌道上で展開する構造
   物を有する人工衛星の姿勢制御方式であって、前記構造
   物の展開方向と直角方向の角運動量を人工衛星に持たせ
   ることを特徴とする人工衛星の姿勢制御方式。