WO2018029839A1 - 輸送方法、輸送船及び輸送船の製造方法 - Google Patents

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武史 袴田
貴裕 中村
利樹 田中
大輔 古友
ジョン ウォーカー
モハメド ラガブ
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株式会社ｉｓｐａｃｅ
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Definitions

  • the present invention relates to a transport method, a transport ship, and a transport ship manufacturing method.
  • LEO Low Earth Orbit
  • LTO lunar transition orbit
  • GTO geostationary transfer orbit
  • Orbit (hereinafter also referred to as GTO) to LTO is about twice the fuel required to transport a transport ship with chemical propulsion. Therefore, conventional transport ships have been manufactured separately for missions launched to LEO and missions launched to GTO.
  • the present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is to provide a transport method, a transport ship, and a transport ship manufacturing method that can reduce the manufacturing cost of a transport ship.
  • the transport method according to the first aspect of the present invention includes a first step of propelling a transport ship by electric propulsion from a low earth orbit or geostationary transfer orbit to a lunar transition orbit.
  • both the low earth orbit and the geostationary transfer orbit move to the target orbit by electric propulsion, so the transport ship does not depend on the launching destination orbit of the launcher that carries the transport ship. Can be shared. For this reason, the manufacturing cost of a transport ship can be reduced by mass production.
  • the propellant for chemical propulsion can be reduced, so the weight of the transport ship can be reduced. , Launch costs can be reduced.
  • the transport method according to the second aspect of the present invention is the transport method according to the first aspect, wherein the electric propulsion is propelled using electric power generated by a solar cell.
  • the transport ship can be propelled using the electric power generated by the solar cell.
  • the transportation method according to the third aspect of the present invention is the transportation method according to the first or second aspect, wherein the first step includes a step of expanding a solar panel on which solar cells are mounted.
  • the transportation method according to a fourth aspect of the present invention is the transportation method according to any one of the first to third aspects, wherein after the first step, the second step of propelling the transport ship by chemical propulsion.
  • the transport ship can be accelerated, and the transport ship can be transported to the next target trajectory or destination in a short period of time.
  • a transportation method according to a fifth aspect of the present invention is the transportation method according to the fourth aspect, wherein an electric propulsion unit is installed in the transport ship between the first step and the second step. A step of separating the module having the same.
  • the transportation method according to the sixth aspect of the present invention is the transportation method according to the fifth aspect, wherein the direction of the injection of the chemical propulsion device is the direction of travel after the separating step and before the second step. A step of controlling the attitude of the transport ship so that it faces in the opposite direction.
  • the transport ship since the gas is injected in the direction opposite to the traveling direction, the transport ship can proceed in the traveling direction.
  • the transportation method according to a seventh aspect of the present invention is the transportation method according to any one of the fourth to sixth aspects, wherein in the second step, propulsion from a lunar transition orbit to a lunar low orbit, After propelling to a low orbit, the module having a tank for chemical propulsion is disconnected, and the transport ship after separation is landed on the moon.
  • the transport ship can transport an object to be transported such as an installed spacecraft to the moon surface.
  • the transportation method according to an eighth aspect of the present invention is the transportation method according to any one of the fourth to sixth aspects, wherein in the second step, propulsion from a lunar transition orbit to a lunar low orbit, Includes a process of separating the load after propulsion to low orbit.
  • the cargo can be transported to the lunar low orbit.
  • the transport ship according to the ninth aspect of the present invention includes an electric propulsion device that propels the transport ship from a low earth orbit or a stationary transfer orbit to a target orbit or destination by electric propulsion.
  • both the low earth orbit and the geostationary transfer orbit move to the target orbit by electric propulsion, so the transport ship does not depend on the launching destination orbit of the launcher that carries the transport ship. Can be shared. For this reason, the manufacturing cost of a transport ship can be reduced by mass production.
  • the propellant for chemical propulsion can be reduced, so the weight of the transport ship can be reduced. , Launch costs can be reduced.
  • the transport ship according to the tenth aspect of the present invention is the transport ship according to the ninth aspect, wherein the control unit controls the opening and closing of the tank in which the propellant of the electric propulsion device is stored and the tank valve. And comprising.
  • the amount of propellant supplied to the electric propulsion device can be adjusted.
  • a transport ship according to an eleventh aspect of the present invention is the transport ship according to the tenth aspect, wherein the first module including the electric propulsion device and the tank, the chemical propulsion device, the landing gear, and the control. And a third module having a tank in which the fuel of the chemical propulsion unit is stored, and the control unit opens and closes the valve of the tank of the first module. Control.
  • the first module after propelling by electric propulsion from the low earth orbit (LEO) or geostationary transfer orbit (GEO) to the lunar transition orbit (LTO), the first module is disconnected and the lunar transition orbit (LTO) After propelling by chemical propulsion to orbit (also known as Low Lunar Orbit, LLO), the third module can be disconnected and the second module can land on the moon.
  • LEO low earth orbit
  • GEO geostationary transfer orbit
  • LLO lunar transition orbit
  • LLO Low Lunar Orbit
  • a transport ship according to a twelfth aspect of the present invention is the transport ship according to the tenth aspect, comprising the first module having the electric propulsion device and the tank, the chemical propulsion device, and the control unit.
  • a fourth module, and the control unit controls opening and closing of the valve of the tank of the first module.
  • the first module after propelling by electric propulsion from the low earth orbit (LEO) or geostationary transfer orbit (GEO) to the lunar transition orbit (LTO), the first module is disconnected, and the lunar transition orbit (LTO) It can be propelled by chemical propulsion to orbit (LLO) and the cargo can be transported to lunar low orbit (LLO).
  • LEO low earth orbit
  • GEO geostationary transfer orbit
  • a transport ship according to a thirteenth aspect of the present invention is the transport ship according to the tenth aspect, wherein the electric propulsion device, the tank, and the control unit are mounted on one module.
  • a method for manufacturing a transport ship according to a fourteenth aspect of the present invention includes a step of manufacturing using a first module, a second module, and a third module, and using the first module and the fourth module.
  • the second module includes a chemical propulsion unit, a landing gear, and a control unit that controls opening and closing of the valve of the tank of the first module
  • the third module includes A tank in which the fuel of the chemical propulsion unit is stored
  • the fourth module includes a chemical propulsion unit and a control unit that controls opening and closing of the valve of the tank of the first module, 5th Module, and a control unit for controlling the opening and closing of the electric propulsion unit and the electric propulsion valve propellant stored was tank and the tank.
  • the cost of the transport ship can be reduced and the manufacturing speed of the transport ship can be improved.
  • the transport ship manufactured using the first module, the second module, and the third module can land on the moon, an asteroid, or the like, as in the first embodiment.
  • the transport ship manufactured using the first module and the fourth module can transport the load to the target track.
  • the transport ship manufactured using the fifth module 50 can transport the cargo to a deep space destination as in the third embodiment.
  • the launch destination of the launching device on which the transport ship is mounted is used. Regardless of the track, the design of the transport ship can be made common. For this reason, the manufacturing cost of a transport ship can be reduced by mass production.
  • the propellant for chemical propulsion can be reduced, so the weight of the transport ship can be reduced. , Launch costs can be reduced.
  • a transport ship manufactured using the first module, the second module, and the third module can land on the moon, an asteroid, or the like.
  • the transport ship manufactured using the first module and the fourth module can transport the load to the target track.
  • the transport ship manufactured using the fifth module can transport the cargo to a deep space destination.
  • a transport ship is configured by combining one to three of the first to fifth modules.
  • the production speed of the transport ship can be improved by mass-producing the first to fifth modules.
  • Drawing 1 is a mimetic diagram showing the course of the transport ship concerning a 1st embodiment.
  • the transport ship 1 according to the first embodiment is a transport ship that transports in outer space, and transports a probe from the earth E to the moon M.
  • FIG. 2 is a schematic diagram showing an outline of the configuration of the transport ship according to the first embodiment.
  • the transport ship 1 includes a first module 10, a second module 30, and a third module 20.
  • the second module 30 is a lander that lands on the moon and holds the spacecraft inside.
  • a lander is a spacecraft that can land on the surface of a celestial body (for example, a moon, a satellite, an asteroid, a planet, etc.) and can rest.
  • the first module 10 includes a tank 11, a valve 12 provided in the tank 11, a battery 13, an electric propulsion device 14, and solar panels 15 and 16.
  • the tank 11 stores a propellant for electric propulsion.
  • the tank 11 is composed of, for example, a plurality of detachable cassettes. Thereby, the number of cassettes can be changed depending on whether the trajectory on which the transport ship 1 is launched by the launching device LC (see FIG. 3) is LEO or GTO. For example, when the transport ship 1 is launched to LEO by the launching device LC, the distance for electric propulsion becomes longer than GTO, so that more cassettes are loaded than when the transport ship 1 is launched to LEO.
  • the valve 12 has one end communicating with the tank 11 and the other end communicating with the electric propulsion machine 14, and can be opened and closed.
  • the propellant stored in the tank 11 is supplied to the electric propulsion machine 14 by opening the valve 12.
  • the valve 12 is controlled to be opened and closed by a control unit 33 described later.
  • the battery 13 stores the electric power generated by the solar panels 15 and 16.
  • the solar panels 15 and 16 are equipped with solar cells and generate electricity using sunlight.
  • the solar panels 15 and 16 are controlled to be expanded by the control unit 33 described later.
  • the electric propulsion device 14 uses electric power generated by the solar cell to propel it by electric propulsion.
  • the electric propulsion device 14 is a hall thruster.
  • the hole thruster promotes the ionization of the propellant by applying a magnetic field that has a confinement effect due to the Hall effect to electrons while the axial electric field gradient created by the external cathode works mainly for ions. Electric propulsion machine.
  • the electric propulsion device 14 may be an ion engine instead of a hall thruster.
  • An ion engine is an electrostatic acceleration type propulsion device that generates plasma by heating and ionizing a propellant by arc discharge or microwave, and accelerates ions by applying a high voltage to a plurality of porous electrodes. is there.
  • the third module 20 includes a tank 21 and a valve 22 provided in the tank 21.
  • the tank 21 stores a propellant for chemical propulsion.
  • the tank 21 has, for example, a fuel tank and an oxidant tank.
  • One end of the valve 22 communicates with the tank 21 and the other end communicates with the chemical propulsion unit 34, and can be opened and closed. As the valve 22 opens, the propellant stored in the tank 21 is supplied to the chemical propulsion device 34.
  • the opening and closing of the valve 22 is controlled by a control unit 33 described later.
  • the second module 30 includes a tank 31, a valve 32 provided in the tank 31, a control unit 33, a chemical propulsion device 34, and a landing gear 35.
  • the second module 30 carries a transport object such as a probe.
  • the tank 31 stores a propellant for chemical propulsion.
  • the tank 31 has, for example, a fuel tank and an oxidant tank.
  • the valve 32 has one end communicating with the tank 31 and the other end communicating with the chemical propulsion device 34, and can be opened and closed. By opening the valve 32, the propellant stored in the tank 31 is supplied to the chemical propulsion machine 34. The opening and closing of the valve 32 is controlled by the control unit 33.
  • the control unit 33 controls opening / closing of the valve 12, the valve 22, and the valve 32. Further, the control unit 33 controls the disconnection of the first module 10 from the transport ship 1. Further, the control unit 33 controls the separation of the third module 20 from the transport ship 1. Further, the control unit 33 controls the chemical propulsion unit 34.
  • the control unit 33 includes a posture detection sensor (for example, a gyro sensor), and controls the posture of the transport ship 1 using the chemical propulsion device 34.
  • the control unit 33 has a landing GNC (Guide and Navigation Controller) for landing control.
  • the chemical propulsion unit 34 burns the fuel supplied from the tank 21 or the tank 31 and injects gas according to control by the control unit 33.
  • the chemical propulsion device 34 according to the present embodiment is a thruster as an example.
  • the landing gear 35 supports the second module 30 at the time of landing on the moon.
  • FIG. 3 is a schematic diagram illustrating a navigation process and a propulsion method of the transport ship according to the first embodiment.
  • the transport ship 1 is mounted on the launcher LC and launched from the earth E. It can be launched to LEO as shown by arrow A1 in FIG. 1, or it can be launched to GTO as shown by arrow A2 in FIG.
  • the transport ship 1 is separated from the launcher LC. Thereafter, the transport ship 1 spreads the solar panels 15 and 16 on which solar cells are mounted.
  • the transport ship 1 propels using the electric power generated with the solar cell. Thereby, the transport ship 1 moves from LEO to LTO as shown by an arrow A3 in FIG. 1, or moves from GTO to LTO as shown by an arrow A4 in FIG.
  • the first module 10 is separated from the transport ship 1 in the LTO, and the transport ship 1 after separation is only the third module 20 and the second module 30.
  • the control part 33 of the 2nd module 30 controls the attitude
  • the control unit 33 controls the chemical propulsion device 34 to inject gas. Thereby, gas is injected in the direction opposite to the advancing direction, and the transport ship 1 advances in the advancing direction.
  • the transport ship 1 moves to a lunar low orbit (also called Low LunarunOrbit, LLO) while accelerating.
  • a lunar low orbit also called Low LunarunOrbit, LLO
  • the second module 30 is separated from the transport ship 1 in the LLO, and the transport module 1 after the separation is only the second module 30.
  • the control part 33 of the 2nd module 30 controls the attitude
  • the control unit 33 controls the chemical propulsion device 34 to inject gas.
  • gas is injected toward the advancing direction and the transport ship 1 decelerates. Injecting gas in the traveling direction in this way is called reverse injection.
  • the transport ship 1 lades on the lunar surface LS, decelerating.
  • the transportation method according to the first embodiment has the first step of propelling the transport ship 1 by electric propulsion from the LEO or GTO to the LTO.
  • the transport ship 1 moves from the LEO or GTO to the LTO by electric propulsion
  • the design of the transport ship can be made common regardless of the launch destination trajectory of the launcher LC. For this reason, the manufacturing cost of a transport ship can be reduced by mass production.
  • the propellant for chemical propulsion can be reduced, so that the weight of the transport ship can be reduced and the launch cost can be reduced. .
  • the transport method according to the first embodiment includes a second step of propelling the transport ship 1 after separation from the LTO to the lunar surface LS by chemical propulsion. Thereby, the transport ship 1 can be propelled to the lunar surface LS.
  • the second step it is accelerated to LLO while accelerating.
  • the second step includes a step of separating the transport ship 1 after propulsion up to LLO, and the post-separation transport ship 1 landing on the moon surface while decelerating. Thereby, the transport ship 1 can transport transport objects, such as a probe, to the moon surface.
  • the transport ship 1 includes an electric propulsion device 14, a first module 10 having a tank 11 in which a propellant of the electric propulsion device 14 is stored, a chemical propulsion device 34, a landing gear 35, and the like.
  • the second module 30 having a control unit 33 that controls the opening and closing of the valve of the tank 11 and the third module 20 having the tank 21 in which the fuel of the chemical propulsion device 34 is stored.
  • the transport ship 1 detaches the first module 10 after propelling from LEO or GEO to LTO by electric propulsion, and then detaches the third module 20 after propelling by chemical propulsion from LTO to LLO.
  • Modules 30 can land on the moon.
  • the transport ship 1 has landed on the moon, but may land on an asteroid, planet, or other satellite.
  • FIG. 4 is a schematic diagram showing the route of the transport ship according to the second embodiment.
  • the transport ship 2 according to the second embodiment is a transport ship that transports in outer space, and transports a load from the earth E to the LLO.
  • FIG. 5 is a schematic diagram showing an outline of the configuration of the transport ship according to the second embodiment.
  • the transport ship 2 includes a first module 10, a load PL ⁇ b> 1, and a fourth module 40. Since the first module 10 is common to the first module 10 according to the first embodiment, the description thereof is omitted.
  • the load PL1 according to the present embodiment is a satellite as an example.
  • the fourth module 40 includes a tank 41, a valve 42 provided in the tank 41, a control unit 43, and a chemical propulsion unit 44.
  • the fourth module 40 is obtained by omitting the landing gear 35 and the landing GNC from the second module 30.
  • the tank 41 stores a propellant for chemical propulsion.
  • the tank 41 has, for example, a fuel tank and an oxidant tank.
  • the valve 42 has one end communicating with the tank 41 and the other end communicating with the chemical propulsion unit 44, and can be opened and closed. As the valve 42 opens, the propellant stored in the tank 41 is supplied to the chemical propulsion unit 44. The opening and closing of the valve 42 is controlled by the control unit 43.
  • the control unit 43 controls the opening and closing of the valve 12 and the valve 42. Further, the control unit 43 controls the separation of the first module 10 from the transport ship 2. Further, the control unit 43 controls the separation of the load PL1 from the transport ship 2. Further, the control unit 43 controls the chemical propulsion unit 44.
  • the control unit 43 includes an attitude detection sensor (for example, a gyro sensor), and controls the attitude of the transport ship 2 using the chemical propulsion unit 44.
  • the chemical propulsion unit 44 burns the fuel supplied from the tank 41 and injects gas under the control of the control unit 43.
  • the chemical propulsion device 44 according to the present embodiment is a thruster as an example.
  • FIG. 6 is a schematic diagram illustrating a navigation process and a propulsion method of a transport ship according to the second embodiment.
  • the transport ship 2 is mounted on the launcher LC and launched from the earth E. It can be launched to LEO as shown by arrow A21 in FIG. 4 or can be launched to GTO as shown by arrow A22 in FIG.
  • the transport ship 2 is separated from the launcher LC. Thereafter, the transport ship 2 spreads the solar panel 211 on which solar cells are mounted. And the transport ship 2 propels using the electric power generated with the solar cell. Thereby, the transport ship 2 moves from LEO to LTO as shown by an arrow A23 in FIG. 4, or moves from GTO to LTO as shown by an arrow A24 in FIG.
  • the first module 10 is separated from the transport ship 2 in the LTO, and the separated transport ship 2 is only the load PL1 and the fourth module 40.
  • the control part 43 of the 4th module 40 controls the attitude
  • the control unit 43 controls the chemical propulsion unit 44 to inject gas. Thereby, gas is injected in the direction opposite to the traveling direction, and the transport ship 2 advances in the traveling direction. And as shown by arrow A25 of FIG. 4, the transport ship 2 moves to LLO, accelerating.
  • the load PL1 is separated from the transport ship 2 on the LLO. Then, the load PL1 unfolds the folded panels P1 to P3 as shown in FIG. Thereby, the load PL1 can observe the moon as an artificial satellite on the LLO.
  • the transport method according to the second embodiment includes the first step of propelling the transport ship 2 by electric propulsion from the LEO or GTO to the LTO and the transport ship 2 separated from the LTO to the LLO by chemical propulsion. And a second step.
  • the transport ship 2 moves from the LEO or GTO to the LTO by electric propulsion, the design of the transport ship can be made common regardless of the launch track of the launcher LC. For this reason, the manufacturing cost of a transport ship can be reduced by mass production. Moreover, since fuel for chemical propulsion is not applied from LEO or GTO to LTO, the propellant for chemical propulsion can be reduced, so that the weight of the transport ship can be reduced and the launch cost can be reduced. .
  • the transport ship 2 includes an electric propulsion unit 14 and a first module 10 having a tank 11 in which a propellant of the electric propulsion unit is stored, a chemical propulsion unit 44 and a valve of the tank 11. And a fourth module 40 having a control unit 43 that controls opening and closing.
  • the transport ship 2 can be propelled from LEO or GEO to LTO by electric propulsion, then the first module 10 can be separated and propelled from LTO to LLO by chemical propulsion, and the load PL1 can be transported to LLO. Can do.
  • the transport ship 3 has moved to the LLO, but the destination is not limited to this, and the transport ship 3 may move to the Lagrange points of the Earth E and the Moon M.
  • FIG. 7 is a schematic diagram showing a route of a transport ship according to the third embodiment.
  • the transport ship 3 according to the third embodiment is a transport ship that transports in outer space, and transports a load to a destination TP in deep space.
  • FIG. 8 is a schematic diagram showing an outline of the configuration of the transport ship according to the third embodiment.
  • the transport ship 3 includes a fifth module 50 and a load PL2.
  • the fifth module 50 is obtained by adding a control unit 51 to the first module 10. Elements common to the first module 10 are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
  • the control unit 51 controls opening and closing of the valve 12. Further, the control unit 51 controls the separation of the load PL2 from the transport ship 3. Further, the control unit 51 controls the electric propulsion device 14.
  • the control unit 51 includes an attitude detection sensor (for example, a gyro sensor), and controls the attitude of the transport ship 3 using the electric propulsion device 14.
  • FIG. 9 is a schematic diagram illustrating a navigation process and a propulsion method of a transport ship according to the third embodiment.
  • the transport ship 3 is mounted on the launcher LC and launched from the earth E. It is launched to LEO as indicated by arrow A31 in FIG. 7, or is launched to GTO as indicated by arrow A32 in FIG.
  • the transport ship 3 is separated from the launcher LC. Thereafter, the transport ship 3 spreads the solar panels 15 and 16 on which solar cells are mounted. And the transport ship 3 propels using the electric power generated with the solar cell. Thereby, the transport ship 3 moves from LEO to LTO as shown by an arrow A33 in FIG. 7, or moves from GTO to LTO as shown by an arrow A34 in FIG.
  • the design of the transport ship is common regardless of the launch destination trajectory of the launcher LC on which the transport ship 3 is mounted. Can be For this reason, the manufacturing cost of a transport ship can be reduced by mass production.
  • the transport method according to the third embodiment includes the first step of propelling the transport ship 3 by electric propulsion from the LEO or GTO to the LTO.
  • the transport ship 3 moves from the LEO or GTO to the LTO by electric propulsion, the design of the transport ship is made common regardless of the launch destination track of the launching device LC on which the transport ship 3 is mounted. can do. For this reason, the manufacturing cost of the transport ship 3 can be reduced by mass production. Moreover, since fuel for chemical propulsion is not applied from LEO or GTO to LTO, the propellant for chemical propulsion can be reduced, so that the weight of the transport ship can be reduced and the launch cost can be reduced. .
  • the transport ship 3 includes an electric propulsion device 14 that is propelled by electric propulsion, a tank 11 that stores a propellant of the electric propulsion device, and a control unit that controls opening and closing of the valve of the tank 11. 51.
  • the transport ship 2 can propel from LEO / GEO to the deep space destination TP.
  • the electric propulsion unit 14, the tank 11, and the control unit 51 are mounted on one fifth module 50. Thereby, since the fifth module 50 can be mass-produced, the manufacturing cost of the transport ship 3 can be suppressed and the manufacturing speed of the transport ship 3 can be improved.
  • the transport ship 3 passes through the LLO as an example.
  • the present invention is not limited to this, and the transport ship 3 may propel up to the deep space destination TP without passing through the LLO.
  • the transportation method according to each embodiment includes the first step of propelling the transportation ship by electric propulsion from the LEO or GTO to the target trajectory (for example, LTO) or the destination TP.
  • the target trajectory for example, LTO
  • both LEO and GTO move to the target trajectory or destination by electric propulsion, so that the design of the transport ship can be made common regardless of the launch destination trajectory of the launcher that carries the transport ship. Can do. For this reason, the manufacturing cost of a transport ship can be reduced by mass production. Moreover, since no fuel for chemical propulsion is applied from the LEO or GTO to the target orbit or destination, the propellant for chemical propulsion can be reduced, so the weight of the transport ship can be reduced and the launch cost can be reduced. Can be reduced.
  • the transport ship includes an electric propulsion device 14 propelled by electric propulsion, a tank 11 in which a propellant of the electric propulsion device is stored, and a control unit 51 that controls opening and closing of the valve of the tank 11. Is provided. With this configuration, the amount of propellant supplied to the electric propulsion machine 14 can be adjusted.
  • the manufacturing method of the transport ship which concerns on each embodiment WHEREIN: The process manufactured using the 1st module 10, the 2nd module 30, and the 3rd module 20, the 1st module 10 and the 4th module 40 are included. And a process for manufacturing using the fifth module 50.
  • the first module 10 has an electric propulsion device 14 and a tank 11 in which a propellant of the electric propulsion device 14 is stored.
  • the second module 30 includes a chemical propulsion unit 34, a landing gear 35, and a control unit 33 that controls opening and closing of the valve 12 of the tank 11 of the first module 10.
  • the third module 20 has a tank 21 in which the fuel of the chemical propulsion device 34 is stored.
  • the fourth module includes a chemical propulsion unit 44 and a control unit 43 that controls opening and closing of the valve 12 of the tank 11 of the first module 10.
  • the fifth module 50 includes an electric propulsion unit 14, a tank 11 in which a propellant of the electric propulsion unit 14 is stored, and a control unit 51 that controls opening and closing of the valve of the tank 11.
  • the transport ship manufactured using the first module 10, the second module 30, and the third module 20 can land on the moon, an asteroid, etc., as in the first embodiment.
  • the transport ship manufactured using the 1st module 10 and the 4th module 40 can transport a load to LLO like 2nd Embodiment.
  • the transport ship manufactured using the fifth module 50 can transport the cargo to the deep space destination TP as in the third embodiment.
  • the present invention is not limited to the above-described embodiment as it is, and can be embodied by modifying the constituent elements without departing from the scope of the invention in the implementation stage.
  • various inventions can be formed by appropriately combining a plurality of components disclosed in the embodiment. For example, some components may be deleted from all the components shown in the embodiment.
  • constituent elements over different embodiments may be appropriately combined.

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Abstract

本発明は、輸送方法、輸送船及び輸送船の製造方法に関する発明である。 本発明は、地球低軌道または静止トランスファ軌道から、月遷移軌道まで輸送船を電気推進で推進する第１の工程を有することにより、輸送船を搭載する発射装置の打ち上げ先の軌道によらず、輸送船の設計を共通化することができる。このため、量産化により輸送船の製造コストを低減することができる。また、地球低軌道または静止トランスファ軌道から目的の軌道または目的地までは化学推進用の燃料を要しないため、化学推進用の推進剤を減らすことができ、打ち上げコストを低減することができる。

Description

輸送方法、輸送船及び輸送船の製造方法
　本発明は、輸送方法、輸送船及び輸送船の製造方法に関する。
　通常、輸送船などの宇宙機を地球周回ないし惑星間軌道に投入する際には、宇宙機毎に個別の発射装置（打ち上げビークル）で打ち上げられている。その一方、１回の打ち上げで、地球の引力圏を脱出する複数の宇宙機を異なる軌道に投入し、それぞれ異なる目標に向かって打ち出す方法（特許文献１参照）も提案されている。
　地球低軌道（Low Earth Orbit、以下、ＬＥＯともいう）から月遷移軌道（Lunar Transfer Orbit、以下、ＬＴＯともいう）まで化学推進で輸送船を輸送するのにかかる燃料は、静止トランスファ軌道（Geostationary Transfer Orbit、以下、ＧＴＯともいう）からＬＴＯまで化学推進で輸送船を輸送するのにかかる燃料の倍程度になる。従って、これまでの輸送船は、ＬＥＯまで打ち上げられるミッションと、ＧＴＯまで打ち上げられるミッションとで別々に製造されていた。
特開２００６－１８８１４９号公報
　今後、探査機等を搭載した輸送船が搭載可能な発射装置は、半数程度が、ＬＥＯまで打ち上げられ、残り半数程度が、ＧＴＯまで打ち上げられることが計画されている。月、小惑星、他の惑星などの目的地への衛星、探査機等の積荷の輸送の頻度を向上するためには、両方のミッションで輸送船を発射装置に搭載して打ち上げられるようにする必要である。その場合、従来の技術では、それぞれのミッションにおいて別々の設計で輸送船を製造する必要があるため、輸送船の製造コストがかかるという問題があった。
　本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、輸送船の製造コストを低減することを可能とする輸送方法、輸送船及び輸送船の製造方法を提供することを目的とする。
　本発明の第１の態様に係る輸送方法は、地球低軌道または静止トランスファ軌道から、月遷移軌道まで輸送船を電気推進で推進する第１の工程を有する。
　この構成によれば、地球低軌道または静止トランスファ軌道からは、いずれも電気推進で目標の軌道または目的地まで移動するため、輸送船を搭載する発射装置の打ち上げ先の軌道によらず、輸送船の設計を共通化することができる。このため、量産化により輸送船の製造コストを低減することができる。また、地球低軌道または静止トランスファ軌道から目標の軌道または目的地までは化学推進用の燃料がかからないため、化学推進用の推進剤を減らすことができるので、輸送船の重量を低減することができ、打ち上げコストを低減することができる。
　本発明の第２の態様に係る輸送方法は、第１の態様に係る輸送方法であって、前記電気推進は、太陽電池によって発電された電力を用いて推進するものである。
　この構成によれば、輸送船は太陽電池によって発電された電力を用いて推進することができる。
　本発明の第３の態様に係る輸送方法は、第１または２の態様に係る輸送方法であって、前記第１の工程は、太陽電池が搭載されたソーラーパネルを広げる工程を含む。
　この構成によれば、より多く発電することができるので、地球低軌道または静止トランスファ軌道から目標の軌道または目的地まで到達するのにかかる時間を短縮することができる。
　本発明の第４の態様に係る輸送方法は、第１から３のいずれかの態様に係る輸送方法であって、前記第１の工程後、前記輸送船を化学推進で推進する第２の工程を有する。
　この構成によれば、輸送船を加速することができ、短期間で次の目標の軌道または目的地まで輸送船を輸送することができる。
　本発明の第５の態様に係る輸送方法は、第４の態様に係る輸送方法であって、前記第１の工程と前記第２の工程との間に、前記輸送船のうち電気推進機を有するモジュールを切り離す工程を有する。
　この構成によれば、不要になった電気推進機を有するモジュールを切り離すことよって輸送船の重量を低減することができるので、化学推進用の燃料の搭載量を抑えることができる。
　本発明の第６の態様に係る輸送方法は、第５の態様に係る輸送方法であって、前記切り離す工程の後且つ前記第２の工程の前に、化学推進機の噴射の向きが進行方向とは反対方向に向くよう輸送船の姿勢を制御する工程を有する。
　この構成によれば、進行方向とは逆方向にガスが噴射されるので、輸送船は進行方向に進むことができる。
　本発明の第７の態様に係る輸送方法は、第４から６のいずれかの態様に係る輸送方法であって、前記第２の工程において、月遷移軌道から月低軌道まで推進し、前記月低軌道まで推進後に、化学推進用のタンクを有するモジュールを切り離し、分離後の輸送船が月面に着陸する工程を含む。
　この構成によれば、輸送船は、搭載された探査機等の輸送対象物を月面まで輸送することができる。
　本発明の第８の態様に係る輸送方法は、第４から６のいずれかの態様に係る輸送方法であって、前記第２の工程において、月遷移軌道から月低軌道まで推進し、前記月低軌道まで推進後に積荷を切り離す工程を含む。
　この構成によれば、月低軌道まで積荷を輸送することができる。
　本発明の第９の態様に係る輸送船は、地球低軌道または静止トランスファ軌道から、目標の軌道または目的地まで輸送船を電気推進で推進する電気推進機を備える。
　この構成によれば、地球低軌道または静止トランスファ軌道からは、いずれも電気推進で目標の軌道または目的地まで移動するため、輸送船を搭載する発射装置の打ち上げ先の軌道によらず、輸送船の設計を共通化することができる。このため、量産化により輸送船の製造コストを低減することができる。また、地球低軌道または静止トランスファ軌道から目標の軌道または目的地までは化学推進用の燃料がかからないため、化学推進用の推進剤を減らすことができるので、輸送船の重量を低減することができ、打ち上げコストを低減することができる。
　本発明の第１０の態様に係る輸送船は、第９の態様に係る輸送船であって、当該電気推進機の推進剤が蓄えられたタンクと、当該タンクの弁の開閉を制御する制御部と、を備える。
　この構成によれば、電気推進機への推進剤の供給量を調節することができる。
　本発明の第１１の態様に係る輸送船は、第１０の態様に係る輸送船であって、前記電気推進機と前記タンクとを有する第１のモジュールと、化学推進機とランディングギアと前記制御部とを有する第２のモジュールと、前記化学推進機の燃料が蓄えられたタンクを有する第３のモジュールと、を備え、前記制御部は、前記第１のモジュールの前記タンクの弁の開閉を制御する。
　この構成によれば、地球低軌道（ＬＥＯ）または静止トランスファ軌道（ＧＥＯ）から月遷移軌道（ＬＴＯ）まで電気推進で推進した後に、第１のモジュールを切り離し、月遷移軌道（ＬＴＯ）から月低軌道（Low Lunar Orbit、ＬＬＯともいう）まで化学推進で推進した後に、第３のモジュールを切り離し、第２のモジュールが月に着陸することができる。
　本発明の第１２の態様に係る輸送船は、第１０の態様に係る輸送船であって、前記電気推進機と前記タンクを有する第１のモジュールと、化学推進機と前記制御部とを有する第４のモジュールと、を備え、前記制御部は、前記第１のモジュールの前記タンクの弁の開閉を制御する。
　この構成によれば、地球低軌道（ＬＥＯ）または静止トランスファ軌道（ＧＥＯ）から月遷移軌道（ＬＴＯ）まで電気推進で推進した後に、第１のモジュールを切り離し、月遷移軌道（ＬＴＯ）ら月低軌道（ＬＬＯ）まで化学推進で推進することができ、積荷を月低軌道（ＬＬＯ）まで輸送することができる。
　本発明の第１３の態様に係る輸送船は、第１０の態様に係る輸送船であって、前記電気推進機と前記タンクと前記制御部とが一つのモジュールに搭載されている。
　この構成によれば、このモジュールの量産することができるので、輸送船の製造コストを抑えるとともに、輸送船の製造スピードを向上させることができる。
　本発明の第１４の態様に係る輸送船の製造方法は、第１のモジュール、第２のモジュール及び第３のモジュールを用いて製造する工程、前記第１のモジュール及び第４のモジュールを用いて製造する工程、または第５のモジュールを用いて製造する工程のいずれかの工程を有する輸送船の製造方法であって、前記第１のモジュールは、電気推進機と当該電気推進機の推進剤が蓄えられたタンクを有し、前記第２のモジュールは、化学推進機とランディングギアと前記第１のモジュールの前記タンクの弁の開閉を制御する制御部とを有し、前記第３のモジュールは、前記化学推進機の燃料が蓄えられたタンクを有し、前記第４のモジュールは、化学推進機と前記第１のモジュールの前記タンクの弁の開閉を制御する制御部とを有し、前記第５のモジュールは、電気推進機と当該電気推進機の推進剤が蓄えられたタンクと当該タンクの弁の開閉を制御する制御部とを有する。
　この構成によれば、第１～第５のモジュールを量産化することにより、輸送船のコストを低減するとともに、輸送船の製造スピードを向上させることができる。また、第１のモジュール、第２のモジュール及び第３のモジュールを用いて製造した輸送船は、第１の実施形態のように、月、小惑星などに着陸できる。また、第１のモジュール及び第４のモジュールを用いて製造した輸送船は、目標の軌道まで積荷を輸送することができる。また、第５のモジュール５０を用いて製造した輸送船は、第３の実施形態のように、深宇宙の目的地まで積荷を輸送することができる。このように、本製造方法によれば、宇宙の任意の地点に移動することができる輸送船を製造することができる。
　本発明の一態様に係る輸送方法によれば、地球低軌道または静止トランスファ軌道からは、いずれも電気推進で目標の軌道または目的地まで移動するため、輸送船を搭載する発射装置の打ち上げ先の軌道によらず、輸送船の設計を共通化することができる。このため、量産化により輸送船の製造コストを低減することができる。また、地球低軌道または静止トランスファ軌道から目標の軌道または目的地までは化学推進用の燃料がかからないため、化学推進用の推進剤を減らすことができるので、輸送船の重量を低減することができ、打ち上げコストを低減することができる。
　本発明の一態様に係る輸送船の製造方法によれば、第１～第５のモジュールを量産化することにより、輸送船のコストを低減するとともに、輸送船の製造スピードを向上させることができる。また、第１のモジュール、第２のモジュール及び第３のモジュールを用いて製造した輸送船は、月、小惑星などに着陸できる。また、第１のモジュール及び第４のモジュールを用いて製造した輸送船は、目標の軌道まで積荷を輸送することができる。また、第５のモジュールを用いて製造した輸送船は、深宇宙の目的地まで積荷を輸送することができる。このように、本製造方法によれば、宇宙の任意の地点に移動することができる輸送船を製造することができる。
第１の実施形態に係る輸送船の航路を示す模式図である。 第１の実施形態に係る輸送船の構成の概略を示す模式図である。 第１の実施形態に係る輸送船の航行過程と推進方法を示す模式図である。 第２の実施形態に係る輸送船の航路を示す模式図である。 第２の実施形態に係る輸送船の構成の概略を示す模式図である。 第２の実施形態に係る輸送船の航行過程と推進方法を示す模式図である。 第３の実施形態に係る輸送船の航路を示す模式図である。 第３の実施形態に係る輸送船の構成の概略を示す模式図である。 第３の実施形態に係る輸送船の航行過程と推進方法を示す模式図である。
　輸送船の打ち上げ頻度を上げようとすると、輸送船の製造スピードを上げる必要があるという別の課題がある。それに対して各実施形態では、第１～第５のモジュールのうち、１～３個のモジュールを組み合わせることにより、輸送船を構成する。これにより、第１～第５のモジュールを量産化することにより、輸送船の製造スピードを向上させることができる。以下、各実施形態について、図面を参照しながら説明する。
　＜第１の実施形態＞
　まず、第１の実施形態について説明する。図１は、第１の実施形態に係る輸送船の航路を示す模式図である。第１の実施形態に係る輸送船１は宇宙空間で輸送する輸送船であって、地球Ｅから月Ｍまで探査機を輸送する。図２は、第１の実施形態に係る輸送船の構成の概略を示す模式図である。輸送船１は、第１のモジュール１０と、第２のモジュール３０と、第３のモジュール２０とを備える。第２のモジュール３０は、月面に着陸するランダーであり、探査機を内部に保持する。ここでランダーとは天体（例えば、月などの衛星、小惑星、惑星など）の表面に着陸し、静止することが出来る宇宙機である。
　第１のモジュール１０は、タンク１１と、タンク１１に設けられた弁１２と、バッテリ１３と、電気推進機１４と、ソーラーパネル１５、１６とを備える。
　タンク１１には、電気推進用の推進剤が貯蔵されている。タンク１１は例えば、着脱式の複数のカセットから構成されている。これにより、発射装置ＬＣ（図３参照）によって輸送船１が打ち上げられる軌道がＬＥＯかＧＴＯかによって、カセットの本数を変えることができる。例えば、発射装置ＬＣによって輸送船１がＬＥＯまで打ち上げられる場合には、電気推進のための距離がＧＴＯより長くなるため、輸送船１がＬＥＯまで打ち上げられる場合よりもカセットを多く積まれる。
　弁１２は、一端がタンク１１に他端が電気推進機１４に連通しており、開閉可能である。弁１２が開くことによって、タンク１１に貯蔵された推進剤が電気推進機１４に供給される。弁１２は、後述する制御部３３によって開閉が制御される。
　バッテリ１３には、ソーラーパネル１５、１６によって発電された電力が蓄積される。
　ソーラーパネル１５、１６は、太陽電池が搭載され、太陽光を用いて発電する。後述する制御部３３によってソーラーパネル１５、１６は広げるよう制御される。
　電気推進機１４は、太陽電池によって発電された電力を用いて、電気推進で推進する。本実施形態では一例として電気推進機１４はホールスラスターである。ここでホールスラスターは、イオンに対しては外部陰極が作る軸方向の電場勾配が主に働く一方、電子に対してはホール効果による閉じ込め効果が利く程度の磁場をかけて推進剤の電離を促進する電気推進機である。
　なお、電気推進機１４はホールスラスターではなくイオンエンジンであってもよい。イオンエンジンは、アーク放電やマイクロ波などで推進剤を加熱及び電離させてプラズマを生成し、複数の多孔状の電極に高電圧を印加させてイオンを加速するという静電加速型の推進装置である。
　第３のモジュール２０は、タンク２１と、タンク２１に設けられた弁２２とを備える。
　タンク２１には、化学推進用の推進剤が貯蔵されている。タンク２１は例えば燃料用のタンクと酸化剤用のタンクを有する。
　弁２２は、一端がタンク２１に他端が化学推進機３４に連通しており、開閉可能である。弁２２が開くことによって、タンク２１に貯蔵された推進剤が化学推進機３４に供給される。弁２２は、後述する制御部３３によって開閉が制御される。
　第２のモジュール３０は、タンク３１と、タンク３１に設けられた弁３２と、制御部３３と、化学推進機３４と、ランディングギア３５とを備える。また、第２のモジュール３０は、探査機等の輸送対象物を搭載している。
　タンク３１には、化学推進用の推進剤が貯蔵されている。タンク３１は例えば燃料用のタンクと酸化剤用のタンクを有する。
　弁３２は、一端がタンク３１に他端が化学推進機３４に連通しており、開閉可能である。弁３２が開くことによって、タンク３１に貯蔵された推進剤が化学推進機３４に供給される。弁３２は、制御部３３によって開閉が制御される。
　制御部３３は、弁１２、弁２２、弁３２の開閉を制御する。また、制御部３３は、輸送船１からの第１のモジュール１０の切り離しを制御する。また、制御部３３は、輸送船１からの第３のモジュール２０の切り離しを制御する。更に、制御部３３は化学推進機３４を制御する。例えば制御部３３は姿勢検知用のセンサ（例えば、ジャイロセンサ）を有し、化学推進機３４を用いて輸送船１の姿勢を制御する。制御部３３は、着陸制御のためのランディングＧＮＣ（Guide and Navigation Controller）を有する。
　化学推進機３４は、制御部３３による制御に従って、タンク２１またはタンク３１から供給された燃料を燃焼してガスを噴射する。本実施形態に係る化学推進機３４は一例としてスラスターである。
　ランディングギア３５は、月面着陸時の第２のモジュール３０を支持する。
　続いて、図１及び図３を用いて、輸送船の航路と、航路内の区間毎の推進方法について説明する。図３は、第１の実施形態に係る輸送船の航行過程と推進方法を示す模式図である。図３に示すように、輸送船１は、発射装置ＬＣに搭載されて、地球Ｅから打ち上げられる。図１の矢印Ａ１に示すようにＬＥＯに打ち上げられるか、または図１の矢印Ａ２に示すようにＧＴＯに打ち上げられる。図３に示すように、ＬＥＯまたはＧＴＯにおいて、輸送船１は、発射装置ＬＣから分離される。その後、輸送船１は、太陽電池が搭載されたソーラーパネル１５、１６を広げる。これにより、より多く発電することができるので、ＬＥＯまたはＧＴＯからＬＴＯまで到達するのにかかる時間を短縮することができる。そして輸送船１は、太陽電池によって発電された電力を用いて推進する。これにより、輸送船１は、図１の矢印Ａ３に示すようにＬＥＯからＬＴＯに移動するか、または図１の矢印Ａ４に示すようにＧＴＯからＬＴＯに移動する。
　このように、輸送船１は、ＬＥＯまたはＧＴＯからは、いずれも電気推進でＬＴＯに移動するため、輸送船１を搭載する発射装置ＬＣの打ち上げ先の軌道によらず、輸送船の設計を共通化することができる。このため、量産化により輸送船の製造コストを低減することができる。
　その後、図３に示すようにＬＴＯにおいて輸送船１から第１のモジュール１０が分離され、分離後の輸送船１は、第３のモジュール２０と第２のモジュール３０だけになる。そして、第２のモジュール３０の制御部３３は、化学推進機３４の噴射の向きが進行方向とは反対方向に向くよう化学推進機３４を用いて輸送船１の姿勢を制御する。これにより、輸送船１の姿勢がほぼ反転する。ほぼ反転後に、制御部３３はガスを噴射するよう化学推進機３４を制御する。これにより、進行方向とは逆方向にガスが噴射され輸送船１は進行方向に進む。そして、図１の矢印Ａ５に示すように、輸送船１は、加速しながら月低軌道（Low Lunar Orbit、ＬＬＯともいう）に移動する。
　次に、図３に示すようにＬＬＯにおいて輸送船１から第２のモジュール３０が分離され、分離後の輸送船１は、第２のモジュール３０だけになる。そして、第２のモジュール３０の制御部３３は、ガスを進行方向に向けて噴射できるように、化学推進機３４を用いて輸送船１の姿勢を制御する。姿勢制御後に、制御部３３はガスを噴射するよう化学推進機３４を制御する。これにより、進行方向に向けてガスが噴射され輸送船１は減速する。このように進行方向に向けてガスを噴射することを逆噴射という。これにより、図１の矢印Ａ６及び図３に示すように、輸送船１は、減速しながら月面ＬＳに着陸する。
　以上、第１の実施形態に係る輸送方法は、ＬＥＯまたはＧＴＯから、ＬＴＯまで電気推進で輸送船１を推進する第１の工程を有する。
　これにより、輸送船１は、ＬＥＯまたはＧＴＯからは、いずれも電気推進でＬＴＯに移動するため、発射装置ＬＣの打ち上げ先の軌道によらず、輸送船の設計を共通化することができる。このため、量産化により輸送船の製造コストを低減することができる。また、ＬＥＯまたはＧＴＯからＬＴＯまでは化学推進用の燃料がかからないため、化学推進用の推進剤を減らすことができるので、輸送船の重量を低減することができ、打ち上げコストを低減することができる。
　また、第１の実施形態に係る輸送方法は、ＬＴＯから月面ＬＳまで分離後の輸送船１を化学推進で推進する第２の工程を有する。これにより、輸送船１は月面ＬＳまで推進することができる。
　この第２の工程において、加速しながらＬＬＯまで推進する。そして、第２の工程において、ＬＬＯまで推進後に輸送船１を分離し、分離後の輸送船１が減速しながら月面に着陸する工程を含む。これにより、輸送船１は、探査機等の輸送対象物を月面まで輸送することができる。
　また第１の実施形態に係る輸送船１は、電気推進機１４と当該電気推進機１４の推進剤が蓄えられたタンク１１を有する第１のモジュール１０と、化学推進機３４とランディングギア３５とタンク１１の弁の開閉を制御する制御部３３とを有する第２のモジュール３０と、化学推進機３４の燃料が蓄えられたタンク２１を有する第３のモジュール２０と、を備える。
　これにより、輸送船１は、ＬＥＯまたはＧＥＯからＬＴＯまで電気推進で推進した後に、第１のモジュール１０を切り離し、ＬＴＯからＬＬＯまで化学推進で推進した後に、第３のモジュール２０を切り離し、第２のモジュール３０が月に着陸することができる。
　なお、第１の実施形態において、輸送船１は月に着陸したが、小惑星、惑星または他の衛星に着陸してもよい。
　＜第２の実施形態＞
　続いて、第２の実施形態について説明する。図４は、第２の実施形態に係る輸送船の航路を示す模式図である。第２の実施形態に係る輸送船２は宇宙空間で輸送する輸送船であって、地球ＥからＬＬＯまで積荷を輸送する。図５は、第２の実施形態に係る輸送船の構成の概略を示す模式図である。輸送船２は、第１のモジュール１０と、積荷ＰＬ１と、第４のモジュール４０とを備える。第１のモジュール１０は、第１の実施形態に係る第１のモジュール１０と共通であるので、その説明を省略する。本実施形態に係る積荷ＰＬ１は一例として衛星である。
　第４のモジュール４０は、タンク４１と、タンク４１に設けられた弁４２と、制御部４３と、化学推進機４４とを備える。第４のモジュール４０は、第２のモジュール３０からランディングギア３５とランディングＧＮＣが省かれたものになっている。
　タンク４１には、化学推進用の推進剤が貯蔵されている。タンク４１は例えば燃料用のタンクと酸化剤用のタンクを有する。
　弁４２は、一端がタンク４１に他端が化学推進機４４に連通しており、開閉可能である。弁４２が開くことによって、タンク４１に貯蔵された推進剤が化学推進機４４に供給される。弁４２は、制御部４３によって開閉が制御される。
　制御部４３は、弁１２、弁４２の開閉を制御する。また、制御部４３は、輸送船２からの第１のモジュール１０の切り離しを制御する。また、制御部４３は、輸送船２からの積荷ＰＬ１の切り離しを制御する。更に、制御部４３は化学推進機４４を制御する。例えば制御部４３は姿勢検知用のセンサ（例えば、ジャイロセンサ）を有し、化学推進機４４を用いて輸送船２の姿勢を制御する。
　化学推進機４４は、制御部４３による制御に従って、タンク４１から供給された燃料を燃焼してガスを噴射する。本実施形態に係る化学推進機４４は一例としてスラスターである。
　続いて、図４及び図６を用いて、輸送船の航路と、航路内の区間毎の推進方法について説明する。図６は、第２の実施形態に係る輸送船の航行過程と推進方法を示す模式図である。図６に示すように、輸送船２は、発射装置ＬＣに搭載されて、地球Ｅから打ち上げられる。図４の矢印Ａ２１に示すようにＬＥＯに打ち上げられるか、または図４の矢印Ａ２２に示すようにＧＴＯに打ち上げられる。図６に示すように、ＬＥＯまたはＧＴＯにおいて、輸送船２は、発射装置ＬＣから分離される。その後、輸送船２は、太陽電池が搭載された太陽光パネル２１１を広げる。そして輸送船２は、太陽電池によって発電された電力を用いて推進する。これにより、輸送船２は、図４の矢印Ａ２３に示すようにＬＥＯからＬＴＯに移動するか、または図４の矢印Ａ２４に示すようにＧＴＯからＬＴＯに移動する。
　このように、輸送船２は、ＬＥＯまたはＧＴＯからは、いずれも電気推進でＬＴＯに移動するため、輸送船２を搭載する発射装置ＬＣの打ち上げ先の軌道によらず、輸送船の設計を共通化することができる。このため、量産化により輸送船の製造コストを低減することができる。
　その後、図６に示すようにＬＴＯにおいて輸送船２から第１のモジュール１０が分離され、分離後の輸送船２は、積荷ＰＬ１と第４のモジュール４０だけになる。そして、第４のモジュール４０の制御部４３は、化学推進機４４の噴射の向きが進行方向とは反対方向に向くよう化学推進機４４を用いて輸送船２の姿勢を制御する。これにより、輸送船２の向きがほぼ反転する。ほぼ反転後に、制御部４３はガスを噴射するよう化学推進機４４を制御する。これにより、進行方向とは逆方向にガスが噴射され輸送船２は進行方向に進む。そして、図４の矢印Ａ２５に示すように、輸送船２は、加速しながらＬＬＯに移動する。
　次に、図６に示すようにＬＬＯ上において輸送船２から積荷ＰＬ１が分離される。そして、積荷ＰＬ１は図６に示すように、折り畳まれたパネルＰ１～Ｐ３を展開する。これにより、積荷ＰＬ１は、ＬＬＯ上において人工衛星として月を観測することができる。
　以上、第２の実施形態に係る輸送方法は、ＬＥＯまたはＧＴＯから、ＬＴＯまで電気推進で輸送船２を推進する第１の工程と、ＬＴＯからＬＬＯまで分離後の輸送船２を化学推進で推進する第２の工程と、を有する。
　これにより、輸送船２は、ＬＥＯまたはＧＴＯから、いずれも電気推進でＬＴＯに移動するため、発射装置ＬＣの打ち上げ先の軌道によらず、輸送船の設計を共通化することができる。このため、量産化により輸送船の製造コストを低減することができる。また、ＬＥＯまたはＧＴＯからＬＴＯまでは化学推進用の燃料がかからないため、化学推進用の推進剤を減らすことができるので、輸送船の重量を低減することができ、打ち上げコストを低減することができる。
　また第２の実施形態に係る輸送船２は、電気推進機１４と当該電気推進機の推進剤が蓄えられたタンク１１を有する第１のモジュール１０と、化学推進機４４とタンク１１の弁の開閉を制御する制御部４３とを有する第４のモジュール４０とを備える。
　これにより、輸送船２は、ＬＥＯまたはＧＥＯからＬＴＯまで電気推進で推進した後に、第１のモジュール１０を切り離し、ＬＴＯからＬＬＯまで化学推進で推進することができ、積荷ＰＬ１をＬＬＯまで輸送することができる。
　なお、第２の実施形態において、輸送船３はＬＬＯまで移動したが、移動先はこれに限らず、地球Ｅと月Ｍのラグランジュポイントまで移動してもよい。
　＜第３の実施形態＞
　続いて、第３の実施形態について説明する。図７は、第３の実施形態に係る輸送船の航路を示す模式図である。第３の実施形態に係る輸送船３は宇宙空間で輸送する輸送船であって、深宇宙の目的地ＴＰまで積荷を輸送する。図８は、第３の実施形態に係る輸送船の構成の概略を示す模式図である。輸送船３は、第５のモジュール５０と、積荷ＰＬ２とを備える。
　第５のモジュール５０は、第１のモジュール１０に対して制御部５１が加わったものである。第１のモジュール１０と共通する要素には同一の符号を付し、その説明を省略する。
　制御部５１は、弁１２の開閉を制御する。また、制御部５１は、輸送船３からの積荷ＰＬ２の切り離しを制御する。更に、制御部５１は電気推進機１４を制御する。例えば制御部５１は姿勢検知用のセンサ（例えば、ジャイロセンサ）を有し、電気推進機１４を用いて輸送船３の姿勢を制御する。
　続いて、図７及び図９を用いて、輸送船の航路と、航路内の区間毎の推進方法について説明する。図９は、第３の実施形態に係る輸送船の航行過程と推進方法を示す模式図である。図９に示すように、輸送船３は、発射装置ＬＣに搭載されて、地球Ｅから打ち上げられる。図７の矢印Ａ３１に示すようにＬＥＯに打ち上げられるか、または図７の矢印Ａ３２に示すようにＧＴＯに打ち上げられる。図９に示すように、ＬＥＯまたはＧＴＯにおいて、輸送船３は、発射装置ＬＣから分離される。その後、輸送船３は、太陽電池が搭載されたソーラーパネル１５、１６を広げる。そして輸送船３は、太陽電池によって発電された電力を用いて推進する。これにより、輸送船３は、図７の矢印Ａ３３に示すようにＬＥＯからＬＴＯに移動するか、または図７の矢印Ａ３４に示すようにＧＴＯからＬＴＯに移動する。
　このように、輸送船３は、ＬＥＯまたはＧＴＯからは、いずれも電気推進でＬＴＯに移動するため、輸送船３を搭載する発射装置ＬＣの打ち上げ先の軌道によらず、輸送船の設計を共通化することができる。このため、量産化により輸送船の製造コストを低減することができる。
　その後、図９に示すようにＬＴＯを経由して、深宇宙の目的地ＴＰまで推進する。これにより、図７の矢印Ａ３５に示すように、輸送船３は深宇宙の目的地ＴＰに到達する。
　以上、第３の実施形態に係る輸送方法は、ＬＥＯまたはＧＴＯから、ＬＴＯまで電気推進で輸送船３を推進する第１の工程を有する。
　これにより、輸送船３は、ＬＥＯまたはＧＴＯからは、いずれも電気推進でＬＴＯに移動するため、輸送船３を搭載する発射装置ＬＣの打ち上げ先の軌道によらず、輸送船の設計を共通化することができる。このため、量産化により輸送船３の製造コストを低減することができる。また、ＬＥＯまたはＧＴＯからＬＴＯまでは化学推進用の燃料がかからないため、化学推進用の推進剤を減らすことができるので、輸送船の重量を低減することができ、打ち上げコストを低減することができる。
　また第３の実施形態に係る輸送船３は、電気推進で推進する電気推進機１４と、当該電気推進機の推進剤が蓄えられたタンク１１と、タンク１１の弁の開閉を制御する制御部５１とを備える。これにより、輸送船２は、ＬＥＯ／ＧＥＯから深宇宙の目的地ＴＰまで推進することができる。
　そして、これらの電気推進機１４とタンク１１と制御部５１とが一つの第５のモジュール５０に搭載されている。これにより、第５のモジュール５０の量産することができるので、輸送船３の製造コストを抑えるとともに、輸送船３の製造スピードを向上させることができる。
　なお、本実施形態では、輸送船３は、一例としてＬＬＯを経由したが、これに限らず、ＬＬＯを経由せずに、深宇宙の目的地ＴＰまで推進してもよい。
　以上、各実施形態に係る輸送方法は、ＬＥＯまたはＧＴＯから、目標の軌道（例えば、ＬＴＯ）または目的地ＴＰまで輸送船を電気推進で推進する第１の工程を有する。
　この構成により、ＬＥＯまたはＧＴＯから、いずれも電気推進で目標の軌道または目的地まで移動するため、輸送船を搭載する発射装置の打ち上げ先の軌道によらず、輸送船の設計を共通化することができる。このため、量産化により輸送船の製造コストを低減することができる。また、ＬＥＯまたはＧＴＯから目標の軌道または目的地までは化学推進用の燃料がかからないため、化学推進用の推進剤を減らすことができるので、輸送船の重量を低減することができ、打ち上げコストを低減することができる。
　また、各実施形態に係る輸送船は、電気推進で推進する電気推進機１４と、当該電気推進機の推進剤が蓄えられたタンク１１と、タンク１１の弁の開閉を制御する制御部５１とを備える。この構成により、電気推進機１４への推進剤の供給量を調節することができる。
　また、各実施形態に係る輸送船の製造方法は、第１のモジュール１０、第２のモジュール３０及び第３のモジュール２０を用いて製造する工程、第１のモジュール１０及び第４のモジュール４０を用いて製造する工程、または第５のモジュール５０を用いて製造する工程のいずれかの工程を有する。
　ここで第１のモジュール１０は、電気推進機１４と当該電気推進機１４の推進剤が蓄えられたタンク１１を有する。第２のモジュール３０は、化学推進機３４とランディングギア３５と第１のモジュール１０のタンク１１の弁１２の開閉を制御する制御部３３とを有する。第３のモジュール２０は、化学推進機３４の燃料が蓄えられたタンク２１を有する。第４のモジュールは、化学推進機４４と第１のモジュール１０のタンク１１の弁１２の開閉を制御する制御部４３とを有する。第５のモジュール５０は、電気推進機１４と当該電気推進機１４の推進剤が蓄えられたタンク１１と当該タンク１１の弁の開閉を制御する制御部５１とを有する。
　この構成により、第１～第５のモジュール１０～５０を量産化することにより、輸送船のコストを低減するとともに、輸送船の製造スピードを向上させることができる。また、第１のモジュール１０、第２のモジュール３０及び第３のモジュール２０を用いて製造した輸送船は、第１の実施形態のように、月、小惑星などに着陸できる。また、第１のモジュール１０及び第４のモジュール４０を用いて製造した輸送船は、第２の実施形態のように、ＬＬＯまで積荷を輸送することができる。また、第５のモジュール５０を用いて製造した輸送船は、第３の実施形態のように、深宇宙の目的地ＴＰまで積荷を輸送することができる。このように、本製造方法によれば、宇宙の任意の地点に移動することができる輸送船を製造することができる。
　また、各実施形態において、ソーラーパネルを二つ設ける例を説明したが、これに限らず、一つであっても三つ以上であってもよい。
　以上、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。更に、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
１、２、３　輸送船
１０　第１のモジュール
１１、２１、３１、４１　タンク
１２、２２、３２、４２　弁
１３　バッテリ
１４　電気推進機
１５、１６　太陽光パネル
２０　第３のモジュール
３０　第２のモジュール
３３、４３、５１　制御部
３４、４４　化学推進機
３５　ランディングギア
４０　第４のモジュール
５０　第５のモジュール
Ｅ　地球
ＬＣ　発射装置
ＬＳ　月面
Ｍ　月
Ｐ１～Ｐ３　パネル

 

Claims (14)

  1. 　地球低軌道または静止トランスファ軌道から、目標の軌道または目的地まで輸送船を電気推進で推進する第１の工程を有する輸送方法。
  2. 　前記電気推進は、太陽電池によって発電された電力を用いて推進するものである
    　請求項１に記載の輸送方法。
  3. 　前記第１の工程は、太陽電池が搭載されたソーラーパネルを広げる工程を含む
    　請求項１または２に記載の輸送方法。
  4. 　前記第１の工程後、前記輸送船を化学推進で推進する第２の工程を有する請求項１から３のいずれか一項に記載の輸送方法。
  5. 　前記第１の工程と前記第２の工程との間に、前記輸送船のうち電気推進機を有するモジュールを切り離す工程を有する請求項４に記載の輸送方法。
  6. 　前記切り離す工程の後且つ前記第２の工程の前に、化学推進機の噴射の向きが進行方向とは反対方向に向くよう輸送船の姿勢を制御する工程を有する
    　請求項５に記載の輸送方法。
  7. 　前記第２の工程において、月遷移軌道から月低軌道まで推進し、前記月低軌道まで推進後に、化学推進用のタンクを有するモジュールを切り離し、分離後の輸送船が月面に着陸する工程を含む
    　を有する請求項４から６のいずれか一項に記載の輸送方法。
  8. 　前記第２の工程において、月遷移軌道から月低軌道まで推進し、前記月低軌道まで推進後に積荷を切り離す工程を含む
    　請求項４から６のいずれか一項に記載の輸送方法。
  9. 　地球低軌道または静止トランスファ軌道から、目標の軌道または目的地まで輸送船を電気推進で推進する電気推進機を備える輸送船。
  10. 　当該電気推進機の推進剤が蓄えられたタンクと、
    　当該タンクの弁の開閉を制御する制御部と、
    　を備える請求項９に記載の輸送船。
  11. 　前記電気推進機と前記タンクとを有する第１のモジュールと、
    　化学推進機とランディングギアと前記制御部とを有する第２のモジュールと、
    　前記化学推進機の燃料が蓄えられたタンクを有する第３のモジュールと、
    　を備え、
    　前記制御部は、前記第１のモジュールの前記タンクの弁の開閉を制御する請求項１０に記載の輸送船。
  12. 　前記電気推進機と前記タンクを有する第１のモジュールと、
    　化学推進機と前記制御部とを有する第４のモジュールと、
    　を備え、
    　前記制御部は、前記第１のモジュールの前記タンクの弁の開閉を制御する請求項１０に記載の輸送船。
  13. 　前記電気推進機と前記タンクと前記制御部とが一つのモジュールに搭載されている
    　請求項１０に記載の輸送船。
  14. 　第１のモジュール、第２のモジュール及び第３のモジュールを用いて製造する工程、前記第１のモジュール及び第４のモジュールを用いて製造する工程、または第５のモジュールを用いて製造する工程のいずれかの工程を有する輸送船の製造方法であって、
    　前記第１のモジュールは、電気推進機と当該電気推進機の推進剤が蓄えられたタンクを有し、
    　前記第２のモジュールは、化学推進機とランディングギアと前記第１のモジュールの前記タンクの弁の開閉を制御する制御部とを有し、
    　前記第３のモジュールは、前記化学推進機の燃料が蓄えられたタンクを有し、
    　前記第４のモジュールは、化学推進機と前記第１のモジュールの前記タンクの弁の開閉を制御する制御部とを有し、
    　前記第５のモジュールは、電気推進機と当該電気推進機の推進剤が蓄えられたタンクと当該タンクの弁の開閉を制御する制御部とを有する
    　輸送船の製造方法。
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