JPH11152097A - 人工衛星 - Google Patents

人工衛星

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JPH11152097A
JPH11152097A JP9322851A JP32285197A JPH11152097A JP H11152097 A JPH11152097 A JP H11152097A JP 9322851 A JP9322851 A JP 9322851A JP 32285197 A JP32285197 A JP 32285197A JP H11152097 A JPH11152097 A JP H11152097A
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JP
Japan
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artificial satellite
solar cell
cell panel
satellite
boom
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Pending
Application number
JP9322851A
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English (en)
Inventor
Hiroshi Takagi
博史 高木
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Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Publication date
Application filed by Mitsubishi Electric Corp filed Critical Mitsubishi Electric Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 地球以外の天体を飛翔する人工衛星に対して
は、太陽光の入射角度があらゆる方向に変化するため、
太陽電池パネルの回転軸が1軸しかないと受光面方向を
太陽光に常に正対させることはできない。これに対応す
るために、太陽光が斜めに当たっても充分な電力を確保
できるように、受光面の面積を大きくしておく必要があ
り、質量が大きくなるという課題があった。 【解決手段】 太陽電池パネルを人工衛星から突出して
いるブームの端部に所定の傾斜を持たせて取り付ける。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、人工衛星の改良
に関し、人工衛星の運用に必要な電力を得る太陽電池パ
ネルの人工衛星本体への取り付け方法に関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】図5は地球1の回りを飛翔する人工衛星
2を示す模式図である。人工衛星2は、地球1の回りを
軌道3に沿って飛翔するが、このとき、ある決まった面
を常に地球方向に向けて飛翔するため、地球1を1周す
ると人工衛星2も1回転することになる。人工衛星2
は、人工衛星本体4と電力供給源としての太陽電池パネ
ル5及び人工衛星本体と太陽電池パネルとをつなぐブー
ム6とから構成されており、この太陽電池パネル5を用
いて電力を得るためには衛星の回転速度と同じ速度で太
陽電池パネル5を逆回転させる必要がある。このため、
太陽電池パネル5はブーム6を回転させることにより回
転軸7で回転し、太陽電池パネル5に実装されている太
陽電池セル8を太陽方向に向ける事が可能となり、人工
衛星に必要な電力を得るものである。なお、太陽電池セ
ル8は太陽電池パネル5の片面のみに張り付けられてい
るため、太陽電池パネル5の特定の面のみを太陽方向に
向ける必要がある。
【0003】図6は人工衛星の一般的な軌道を示す模式
図であり、太陽9と太陽9の回りを公転する地球1の関
係と、さらに地球1と地球1の回りを飛翔する人工衛星
2との関係を示すものである。また、人工衛星2の太陽
電池パネル5は回転軸7で回転する。ここで、地球1は
公転軌道10を1年間で1周する。その間、人工衛星2
は地球周回軌道3を飛翔している。ここで地球周回軌道
3と太陽とのなす角11は常に一定である。このなす角
11が常に一定である軌道を太陽同期軌道と呼び、これ
が地球観測などを目的とする人工衛星の一般的な軌道と
なっている。この場合、太陽電池パネルの回転軸7と太
陽9との位置関係は常に一定であるため、人工衛星2が
地球1を1周する期間と太陽電池パネルが1回転する期
間を同期させることにより、太陽電池パネル5は、常に
太陽とのなす角11だけ傾いた状態で太陽方向を向くこ
とができる構成になっている。また、地球周回軌道3を
飛翔する人工衛星は、ロケットにより運用軌道へ直接も
しくは近傍に投入されるため大規模な軌道制御は不要で
ある。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】図7は地球以外の天体
の回りを飛翔する人工衛星の軌道を示す模式図であり、
太陽9と太陽9の回りを公転する天体12の関係と、さ
らにその天体12とその天体12の回りを飛翔する人工
衛星2との関係を示すものである。ここで、太陽の回り
を公転する天体とは、金星や火星等の惑星はもちろん、
惑星の回りを回る月に代表される衛星及び小惑星等が含
まれることはいうまでもない。また、人工衛星2の太陽
電池パネル5は回転軸7で回転する。ここで、天体12
は天体12の公転軌道13を任意の年月を要して1周す
る。その間、人工衛星2は天体の周回軌道14を飛翔し
ている。ここで周回軌道14と太陽とのなす角15は常
に変化してしまう。これは、地球の重力場と地球以外の
天体の重力場が異なるため、地球以外の天体においては
人工衛星が太陽同期軌道を飛翔することはできないため
である。この場合、太陽電池パネルの回転軸7と太陽9
との位置関係は変化するため、太陽電池パネル5を常に
一定の角度で太陽方向に向けることは不可能である。こ
れに対応するためには、太陽光がいかなる角度から当た
っても充分な電力を確保できるように、太陽電池パネル
の面積を大きくする必要があり、人工衛星全体として重
量が大きくなるという課題があった。また、図7の太陽
9と人工衛星本体4dおよび太陽電池パネルの回転軸7
dの位置関係のように、回転軸7の延長線上に太陽9が
存在する場合には、太陽電池パネル上の太陽電池セルに
太陽光が入射しないため、必要な電力を確保することが
できないという課題があった。
【0005】また、図7の太陽9と人工衛星本体4cお
よび太陽電池パネルの回転軸7cの位置関係のように、
太陽9、人工衛星本体4、太陽電池パネル5という位置
関係になり、太陽電池パネルは回転軸7で何度回転して
も太陽電池セルを太陽方向に向けられないという課題が
あった。
【0006】また、ロケットから直接、他の天体の周回
軌道に投入することはできないため、人工衛星自身が大
規模な軌道制御を実施する必要がある。このとき、太陽
電池パネルが1翼の場合には、人工衛星全体の重心位置
が太陽電池パネル側に偏るため、軌道制御用スラスタの
噴射軸上から重心位置がずれてしまい噴射効率が悪くな
り、多大な推薬が必要になるという課題があった。
【0007】ここで、重心位置と噴射軸との関係につい
て図8から図11を用いて説明する。人工衛星本体4の
中には通常セントラルシリンダ16と呼ばれる筒上の構
造物が入っており、人工衛星の構造的な強度を高めてい
る。そして、このセントラルシリンダ16の中に姿勢制
御用及び軌道制御用の推薬を搭載するタンク17を収納
している。また、このセントラルシリンダ16の中心軸
上に軌道制御用スラスタ18は配置される。これは以下
の理由による。軌道制御用スラスタの噴射効率を良くす
るためには、図8に示すように、スラスタの噴射軸19
と衛星全体の重心位置20を一致させる必要がある。こ
こで、推薬21をある程度消費すると衛星全体の質量及
びタンク単体の重心位置が変動するため、衛星全体の重
心位置20が移動してしまう。このとき図9に示すよう
に、推薬の減少によるタンク重心位置の移動方向とスラ
スタの噴射軸および衛星全体の重心位置20が一致して
いれば、推薬が減少してもスラスタの噴射軸19上で衛
星全体の重心位置20が移動するため、効率よく噴射す
る事ができる。ところが図10に示すように、スラスタ
の噴射軸19と重心位置20がずれている場合には、推
薬を消費するにつれて図11に示すように、スラスタの
噴射軸19と衛星全体の重心位置20がさらにずれてし
まいスラスタ噴射効率の劣化を招くことになる。このよ
うな推薬量の減少に伴い噴射効率が劣化する事を防ぐた
めに、通常はタンクの重心位置とスラスタの噴射軸19
および衛星全体の重心位置20は一致させていた。
【0008】この発明は、上記のような問題点を解消す
るためになされたもので、人工衛星にいかなる角度から
太陽光が入射しても必要な電力を得ることができるとと
もに、太陽電池パネルが必要以上に大型化しないように
抑制する効果がある。また、効率の良いスラスタ噴射が
可能になるため、人工衛星に搭載する推薬量が最適化さ
れ、人工衛星全体としての軽量化および観測機器等に対
する重量配分の増加という効果がある。
【0009】
【課題を解決するための手段】第1の発明による人工衛
星は、その太陽電池パネルを人工衛星から突出している
ブームの端部に所定の傾斜を持たせて取り付けるもので
ある。
【0010】また、第2の発明による人工衛星は、ブー
ムをその長手方向の所定の位置で、任意の角度に屈折さ
せ、それによって太陽電池パネルの重心をブームの回転
軸上に一致するように配置するものである。
【0011】また、第3の発明による人工衛星は、人工
衛星本体をブームの回転軸と直交する軸回りに回転する
機能を持つ姿勢制御装置を設けるものである。
【0012】また、第4の発明による人工衛星は、その
内部に設けられたセントラルシリンダの配置位置が変化
できるように直方体にし、上記セントラルシリンダの位
置変化を利用して人工衛星全体の重心位置を調整するこ
とができるようにしたものである。
【0013】
【発明の実施の形態】実施の形態1.図1はこの発明の
実施の形態1を示す説明図であり、図において、2は人
工衛星、4は人工衛星本体、5は太陽電池パネル、6は
ブーム、7は太陽電池パネルの回転軸、8は太陽電池セ
ルである。図に示すように太陽電池パネル5はブーム6
の端部に所定の傾斜を持たせて取り付けられており、回
転軸7を中心軸とする円錐状に回転する。太陽電池パネ
ルの回転方向は、イ方向及びロ方向のいずれの方向にも
回転できる。
【0014】実施の形態2.図2はこの発明の実施の形
態2を示す説明図であり、図において、2は人工衛星、
4は人工衛星本体、5は太陽電池パネル、6はブーム、
7は太陽電池パネルの回転軸、8は太陽電池セルであ
る。図に示すようにブーム6はその長手方向の所定の位
置で屈折しており、太陽電池パネルの重心位置と太陽電
池パネルの回転軸7が一致するような構成になってい
る。太陽電池パネルの回転方向は、イ方向及びロ方向の
いずれの方向にも回転できる。
【0015】実施の形態3.図3はこの発明の実施の形
態3を示す説明図であり、図において、2は人工衛星、
4は人工衛星本体、5は太陽電池パネル、7は太陽電池
パネルの回転軸、8は太陽電池セル、22は姿勢制御用
スラスタ、23は人工衛星の回転軸である。図に示すよ
うに人工衛星2は姿勢制御用スラスタ22を用いて回転
軸23回りに任意の角度だけ回転することができる。人
工衛星の回転方向はハ方向及びニ方向のいずれの方向に
も回転できる。もちろん、人工衛星2を回転させるため
の手段としてスラスタ以外のホイールなどを使用する場
合もある。
【0016】実施の形態4.図4はこの発明の実施の形
態4を示す説明図であり、図において、2は人工衛星、
4は人工衛星本体、5は太陽電池パネル、6はブーム、
16はセントラルシリンダ、17はタンク、18は軌道
制御用スラスタ、19はスラスタの噴射軸、20は人工
衛星の重心位置である。図に示すように重心位置20が
太陽電池パネル側に偏っている場合でもセントラルシリ
ンダ16を太陽電池パネル側に配置することでスラスタ
の噴射軸19と重心位置20を一致させることができる
構成になっている。
【0017】
【発明の効果】第1の発明によれば、太陽電池パネル面
と太陽電池パネルの回転軸が同一面内にないため、太陽
電池パネルは円錐状に回転することになる。この効果に
より、太陽方向と太陽電池パネルの回転軸が一致する場
合でも、太陽電池パネル上の太陽電池セルヘ常に太陽光
が入射する状態を得ることができる。
【0018】また、第2の発明によれば、太陽電池パネ
ルの回転軸上に太陽電池パネルの重心があるため、太陽
電池パネルが回転しても太陽電池パネルの重心位置が移
動せず、衛星全体の重心位置が不変となり姿勢制御系に
対する擾乱を抑制する事ができる。
【0019】また、第3の発明によれば、人工衛星本体
を太陽電池パネルの回転軸と直交する軸回りに回転する
機能を用いることにより、太陽電池パネル搭載面と反対
方向に太陽がある場合には、人工衛星本体を180度回
転させることにより太陽電池パネル受光面を太陽方向に
向けることが可能となる。この発明は、太陽電池パネル
が2枚(2翼)の場合には不要であるが、太陽電池パネ
ルが1枚だけの人工衛星の場合には必要である。すなわ
ち、第1の発明による太陽電池パネルを1枚だけ搭載し
た場合には、太陽電池パネルを搭載している面より上半
球に太陽が位置している場合には常に太陽方向を向ける
ことが可能であるが、下半球に太陽が位置している場合
には、セル搭載面を太陽方向に向けることは不可能であ
る。このときに、人工衛星本体を180度回転させるこ
とにより太陽電池セル搭載面を太陽方向に向けることが
可能になる為である。
【0020】また、第4の発明によれば、セントラルシ
リンダの位置を調整することにより、スラスタの噴射軸
と重心位置を一致させることができるようになるため、
人工衛星が軌道変更のためにスラスタを噴射する場合に
おいて、安定に、かつ効率よく軌道制御を実施する事が
できるようになり、ひいては人工衛星に搭載する推薬量
を削減する効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】 この発明による人工衛星の実施の形態1を示
す図である。
【図2】 この発明による人工衛星の実施の形態2を示
す図である。
【図3】 この発明による人工衛星の実施の形態3を示
す図である。
【図4】 この発明による人工衛星の実施の形態4を示
す図である。
【図5】 従来の人工衛星を示す図である。
【図6】 地球の回りを回る人工衛星の軌道を示す図で
ある。
【図7】 従来の人工衛星で地球以外の天体の回りを回
る場合の課題を説明するための図である。
【図8】 人工衛星の重心位置と軌道制御用スラスタの
噴射軸との関係を説明するための図である。
【図9】 人工衛星の重心位置と軌道制御用スラスタの
噴射軸との関係を説明するための図である。
【図10】 人工衛星の重心位置と軌道制御用スラスタ
の噴射軸との関係を説明するための図である。
【図11】 人工衛星の重心位置と軌道制御用スラスタ
の噴射軸との関係を説明するための図である。
【符号の説明】
1 地球、2 人工衛星、3 地球の回りを回る人工衛
星の軌道(地球周回軌道)、4 人工衛星本体、5 太
陽電池パネル、6 太陽電池パネルのブーム、7 太陽
電池パネルの回転軸、8 太陽電池セル、9 太陽、1
0 地球の公転軌道、11 太陽と地球周回軌道のなす
角、12 地球以外の天体、13 地球以外の天体の公
転軌道、14 地球以外の天体の回りを回る人工衛星の
軌道(天体周回軌道)、15 太陽と天体周回軌道のな
す角、16 セントラルシリンダ、17 タンク、18
軌道制御用スラスタ、19 スラスタ噴射軸、20
人工衛星全体の重心位置、21 推薬、22 姿勢制御
用スラスタ、23 人工衛星の回転軸。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 人工衛星本体と、その本体の外側に取り
    付けられた太陽電池パネルと、上記本体の内部に設けら
    れ、前記太陽電池パネルを回転させるモータと、上記本
    体の外側に突出するように設けられ、かつ上記モータと
    太陽電池パネルを直結するブームを有する人工衛星にお
    いて、上記太陽電池パネルをブームの端部に所定の傾斜
    を持たせて取り付けたことを特徴とする人工衛星。
  2. 【請求項2】 ブームをその長手方向の所定の位置で、
    任意の角度に屈折させ、それによって太陽電池パネルの
    重心をブームの回転軸上に一致させるようにしたことを
    特徴とする請求項1記載の人工衛星。
  3. 【請求項3】 人工衛星本体をブームの回転軸と直交す
    る軸回りに回転する機能を持つ姿勢制御装置を設けたこ
    とを特徴とする請求項1記載の人工衛星。
  4. 【請求項4】 人工衛星本体をその内部に設けたセント
    ラルシリンダの配置位置が変化できるように直方体に
    し、上記セントラルシリンダの位置変化を利用して人工
    衛星全体の重心位置を調整することができるようにした
    ことを特徴とする請求項1記載の人工衛星。
JP9322851A 1997-11-25 1997-11-25 人工衛星 Pending JPH11152097A (ja)

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JP9322851A JPH11152097A (ja) 1997-11-25 1997-11-25 人工衛星

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JP9322851A JPH11152097A (ja) 1997-11-25 1997-11-25 人工衛星

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JPH11152097A true JPH11152097A (ja) 1999-06-08

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JP9322851A Pending JPH11152097A (ja) 1997-11-25 1997-11-25 人工衛星

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6318675B1 (en) * 1999-10-11 2001-11-20 Hughes Electronics Corporation Solar wing thermal shock compensation using solar wing position actuator

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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