WO2025239385A1

WO2025239385A1 - 反射鏡、人工衛星、導電性パッチ及び反射鏡製造装置

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Publication number: WO2025239385A1
Application number: PCT/JP2025/017539
Authority: WO
Inventors: 侑樹岡田; 翔藤城; 怜良野田
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2024-05-15
Filing date: 2025-05-14
Publication date: 2025-11-20
Anticipated expiration: 2026-11-15

Abstract

反射鏡（１０）は、螺旋状に形成された熱可塑性部材（１１０Ａ）と、熱可塑性部材（１１０Ａ）の螺旋の中央部に配置され、熱可塑性部材（１１０Ａ）が固着された中央構造部材（１５０）と、熱可塑性部材（１１０Ａ）の螺旋の隙間及び中央構造部材（１５０）と熱可塑性部材（１１０Ａ）との隙間に配置されて、熱可塑性部材（１１０Ａ）に、又は中央構造部材（１５０）と熱可塑性部材（１１０Ａ）とに固着された導電性パッチ（１００Ａ）とを備える。

Description

反射鏡、人工衛星、導電性パッチ及び反射鏡製造装置

　本開示は、開口面アンテナに用いられる反射鏡、人工衛星、導電性パッチ及び反射鏡製造装置に関する。

　近年、携帯電話機などのモバイル端末と人工衛星との直接通信に対する需要が高まってきている。人工衛星との直接通信を実現することで、地上基地局の無い地域及び山間部など電波が届きにくい地域でも携帯電話機を用いた通信が可能となる。また、災害発生により地上基地局が使用不能となった場合にも携帯電話機を用いた通信が可能となる。モバイル端末と人工衛星との直接通信を実現する手法の一つとして、人工衛星に搭載する開口面アンテナを大型化し性能を向上させる方法がある。

　開口面アンテナは、電波を送信及び受信する給電部と、電波を反射する反射鏡とを備える。反射鏡は、人工衛星を衛星軌道に投入するためのロケットの打ち上げ時に加わる加速度に耐えるために、電波を反射する反射部材と、反射部材を支持する構造体とから構成される。

　このため、開口面アンテナを大型化する場合には、反射部材だけでなく構造体も大型化する必要があり、アンテナ全体での質量が増加することになるが、開口面アンテナの質量の増加は、ロケットの積載リソースを圧迫する要因となる。また、開口面アンテナを大型化する場合には、地上試験設備及びロケットへの搭載寸法上の制約から、開口面アンテナのみの設計変更では対応できないため、地上試験設備の改修などのための設備投資が必要であったり、ロケットの積載容量の増強を図る必要があったりするなどの課題が生じる。

　このため、特許文献１に開示されるように、人工衛星本体に造形装置及びアンテナの材料を搭載し、宇宙空間にて反射鏡を製造する、軌道上製造方式が提案されている。軌道上製造方式は、紫外線硬化型樹脂を衛星本体内のタンクに貯蔵しておき、衛星軌道上にて射出機により紫外線硬化型樹脂を押し出しながら紫外線を照射することで反射鏡を造形するものである。

　軌道上製造方式では、ロケット打ち上げ時の環境を考慮して背面構造体の設計及び製造する必要がなく、さらに、耐環境性検証のための地上試験も不要となる点が利点としてある。

　また、特許文献２に開示されるように、ロケットに収まるよう反射鏡を小さく折り畳んでおき、衛星軌道投入後に所望の形状となるように反射鏡を展開する、軌道上展開方式が提案されている。軌道上展開方式では、反射部材がワイヤー又はトラスで構成される背面構造体により支持され、反射鏡の展開時の回転動作を実現するためにトラス間をヒンジによって結合するものである。

米国特許第１０９０６２９０号明細書米国特許第５９９０８５１号明細書

　しかしながら、特許文献１に開示されるような軌道上製造方式で使用される紫外線硬化型樹脂は、導電性を有していないため、単に造形しただけでは電波を反射する機能を造形物に付与できない。また、特許文献２に開示されるような軌道上展開方式では、ヒンジのがたつきによって展開後の反射鏡の形状が不安定になるため、電波を反射する性能が低下しやすくなってしまう。このため、製造が容易で電波を反射する性能が高い反射鏡の実現が望まれている。

　本開示は、上記に鑑みてなされたものであって、製造が容易で電波を反射する性能が高い反射鏡を得ることを目的とする。

　上述した課題を解決し、目的を達成するために、本開示に係る反射鏡は、螺旋状に形成された熱可塑性部材と、熱可塑性部材の螺旋の中央部に配置され、熱可塑性部材が固着された中央構造部材とを備える。反射鏡は、熱可塑性部材の螺旋の隙間及び中央構造部材と熱可塑性部材との隙間に配置されて、熱可塑性部材に、又は中央構造部材と熱可塑性部材とに固着された導電性パッチを備える。

　本開示によれば、製造が容易で電波を反射する性能が高い反射鏡を得られるという効果を奏する。

実施の形態１に係る反射鏡及び反射鏡製造装置の斜視図実施の形態１に係る反射鏡の斜視図実施の形態１に係る反射鏡の導電性パッチの斜視図実施の形態１に係る反射鏡の導電性パッチの支持構造部の斜視図実施の形態１に係る反射鏡の導電性パッチ及び熱可塑性部材の斜視図実施の形態１に係る反射鏡の熱可塑性部材への固定状態を示す図実施の形態１に係る反射鏡製造装置の格納容器の拡大図実施の形態１に係る反射鏡製造装置の導電性パッチストッカの斜視図実施の形態１に係る反射鏡製造装置の導電性パッチストッカの部分拡大図実施の形態１に係る反射鏡製造装置の成形搬送装置の斜視図実施の形態１に係る反射鏡製造装置の成形搬送装置の側面図実施の形態１に係る反射鏡製造装置の電気系統のブロック図実施の形態１に係る反射鏡製造装置が、導電性パッチの螺旋状の配列において中心から二周目以降の導電性パッチと熱可塑性部材とを固着させる状態を示す図実施の形態１に係る反射鏡を備えた人工衛星の構成を示す模式図実施の形態１に係る反射鏡を備えた人工衛星の部分拡大図実施の形態２に係る反射鏡の構成を示す図実施の形態３に係る反射鏡の構成を示す図実施の形態４に係る導電性パッチの構成を示す図

　以下に、実施の形態に係る反射鏡、人工衛星、導電性パッチ及び反射鏡製造装置を図面に基づいて詳細に説明する。

実施の形態１．
　図１は、実施の形態１に係る反射鏡及び反射鏡製造装置の斜視図である。図２は、実施の形態１に係る反射鏡の斜視図である。反射鏡１０は、中央構造部材１５０と、螺旋状に巻かれた熱可塑性部材１１０Ａと、熱可塑性部材１１０Ａに沿って螺旋状に配列された導電性パッチ１００Ａとを備える。導電性パッチ１００Ａは、電波を反射する反射部材である。熱可塑性部材１１０Ａ及び中央構造部材１５０は、反射部材である導電性パッチ１００Ａを支持する構造体である。また、複数の導電性パッチ１００Ａが熱可塑性部材１１０Ａの加熱により熱可塑性部材１１０Ａに付着され、反射鏡形状が造形される際に、熱可塑性部材１１０Ａは予め設定された反射鏡形状を形成又は維持するためのガイドリングとして機能する。

　反射鏡製造装置２０は、射出機１２０と、成形搬送装置１３０と、導電性パッチストッカ１４０と、多自由度ブーム１７０と、格納容器１９０とを備える。

　図３は、実施の形態１に係る反射鏡の導電性パッチの斜視図である。導電性パッチ１００Ａは、金属材料で形成された導体部１００Ｂと、導体部１００Ｂを支持する支持構造部１００Ｃとを備える。導体部１００Ｂは、環状に形成されている。図４は、実施の形態１に係る反射鏡の導電性パッチの支持構造部の斜視図である。支持構造部１００Ｃは、導体部１００Ｂと同じ大きさの環状である支持部１０１Ｃと、支持部１０１Ｃから張り出す突起部１０２Ｃとを有する。支持構造部１００Ｃは、炭素繊維若しくはガラス繊維などを用いた強化プラスチック又はニッケル合金などの金属材料で形成することができる。

　熱可塑性部材１１０Ａは、螺旋状に巻かれた１本の棒状の部材である。図５は、実施の形態１に係る反射鏡の導電性パッチ及び熱可塑性部材の斜視図である。導電性パッチ１００Ａは、熱可塑性部材１１０Ａの螺旋の隙間の部分に設置されており、熱可塑性部材１１０Ａに固着されている。図６は、実施の形態１に係る反射鏡の熱可塑性部材への固定状態を示す図である。図６において、導電性パッチ１００Ａの導体部１００Ｂの図示は省略している。支持構造部１００Ｃは、突起部１０２Ｃが熱可塑性部材１１０Ａに固着されている。支持構造部１００Ｃは、支持部１０１Ｃの部分において他の導電性パッチ１００Ａの支持構造部１００Ｃと結合テープ１０３によって連結されている。

　図２に示すように、中央構造部材１５０は、第１の軸であるＺ軸の軸方向に延びる軸部１６０が設けられた基部１５０Ａと、基部１５０Ａから第１の軸であるＺ軸の軸方向と垂直なＸＹ平面において張り出す張り出し部１５０Ｂとを備える。張り出し部１５０Ｂの長さは、導電性パッチ１００Ａの直径と同じとされている。張り出し部１５０Ｂには、熱可塑性部材１１０Ａの端部が固着されている。また、中央構造部材１５０には、螺旋の一周目までの導電性パッチ１００Ａが固着されている。

　射出機１２０は、格納容器１９０に格納されている熱可塑性材料１１０Ｂをヒータで加熱溶融して成形搬送装置１３０に供給し、連続する棒状の熱可塑性部材１１０Ａを形成する。導電性パッチストッカ１４０は、内部にスタックされている導電性パッチ１００Ａを、成形搬送装置１３０に供給する。

　多自由度ブーム１７０は、軸部１６０の部分において中央構造部材１５０を回転可能に支持しており、反射鏡１０は、軸部１６０を中心に第１の軸であるＺ軸の軸回りに回転可能となっている。多自由度ブーム１７０は、中央構造部材１５０を回転駆動する回転駆動部１７１を備えており、中央構造部材１５０を任意の回転速度で回転させることができる。多自由度ブーム１７０は、反射鏡１０を、第２の軸であるＸ軸の軸方向に沿って移動させる。多自由度ブーム１７０は、第１の軸であるＺ軸の軸回りに中央構造部材１５０を回転させるとともに、第１の軸であるＺ軸に直交する第２の軸であるＸ軸の軸方向に沿って中央構造部材１５０を移動させる回転移動装置である。また、多自由度ブーム１７０は、第１の軸であるＺ軸の延在方向に沿って、中央構造部材１５０をＺ軸の軸方向に移動可能となっている。Ｚ軸の軸方向におけるマイナス方向又はプラス方向への中央構造部材１５０の移動によって、導電性パッチ１００Ａ及び熱可塑性材料１１０Ｂが反射鏡の曲率面に沿うように配置されるようになる。すなわち、多自由度ブーム１７０は、中央構造部材１５０をＺ軸の軸回りに回転させる回転１自由度と、中央構造部材１５０をＸ軸の軸方向及びＺ軸の軸方向の２軸方向に移動可能な並進２自由度を有して可動する。さらに、多自由度ブーム１７０は、後述するように人工衛星５００の打ち上げ後、人工衛星５００が宇宙空間の所望の軌道上に到達した後に、展開可能な展開機構を有している。例えば、多自由度ブーム１７０は、中央構造部材１５０をＺ軸周りに回転可能に支持するとともに中央構造部材１５０の姿勢を整えるように３軸周りに回転可能な３軸回転ジンバル機構を先端に有した第１のブーム１７０１と、第１のブーム１７０１の根元を先端で支持し、第１のブーム１７０１を１軸周りに回転可能な回転機構を有した第２のブーム１７０２と、第２のブーム１７０２の根元を人工衛星５００に対して２軸周りに回転可能な２軸回転ジンバル機構を有して構成されて、人工衛星５００に支持される。

　図７は、実施の形態１に係る反射鏡製造装置の格納容器の拡大図である。格納容器１９０には、コイル状の熱可塑性材料１１０Ｂが格納されており、格納容器１９０内の熱可塑性材料１１０Ｂが連続的に射出機１２０に供給される。

　図８は、実施の形態１に係る反射鏡製造装置の導電性パッチストッカの斜視図である。図９は、実施の形態１に係る反射鏡製造装置の導電性パッチストッカの部分拡大図である。導電性パッチストッカ１４０には、数珠つなぎに連結された複数の導電性パッチ１００Ａが格納されている。導電性パッチ１００Ａは、表裏交互に重ねた状態で導電性パッチストッカ１４０内に収容されており、導電性パッチストッカ１４０の引き出し口付近の内側に形成されているボス１４１に当接することによって、重なりなく並んだ状態で導電性パッチストッカ１４０から引き出される。なお、導電性パッチ１００Ａは、重なりなく並んだ状態で導電性パッチストッカ１４０に収容されていてもよい。

　図１０は、実施の形態１に係る反射鏡製造装置の成形搬送装置の斜視図である。図１１は、実施の形態１に係る反射鏡製造装置の成形搬送装置の側面図である。成形搬送装置１３０は、一対のローラ１３１，１３２と、ローラ１３１，１３２を支持するブラケット１３３と、ローラ１３１，１３２の各々の回転を同期させるタイミングベルト１３４と、ローラ１３１，１３２を回転駆動するモータ１３５と、導電性パッチ１００Ａと熱可塑性部材１１０Ａとをヒータで加熱して固着させる成形型１３６と、成形型１３６に固定されたボールねじ１３７ａ，１３７ｂを支持するスタンド１３８とを有する。

　一対のローラ１３１，１３２は、導電性パッチ１００Ａ及び熱可塑性部材１１０Ａを、第１の軸であるＺ軸と、第１の軸に直交する第２の軸であるＸ軸との各々に対して垂直な第３の軸であるＹ軸の軸方向に搬送する搬送装置であり、導電性パッチ１００Ａ及び熱可塑性部材１１０Ａを挟み込み、互いに逆方向に回転することにより、導電性パッチ１００Ａ及び熱可塑性部材１１０Ａを第３の軸であるＹ軸の軸方向に搬送する。ローラ１３１には、窪み１３１ａ，１３１ｂが形成されている。ローラ１３２には、窪み１３２ａ，１３２ｂが形成されている。

　ボールねじ１３７ａ，１３７ｂは、第３の軸であるＹ軸の軸回りに成形型１３６を回転させて成形型１３６を傾斜させる傾斜装置である。Ｘ軸の軸方向において、ボールねじ１３７ａと中央構造部材１５０との距離は、ボールねじ１３７ｂと中央構造部材１５０との距離よりも短い。ボールねじ１３７ａ，１３７ｂは、各々が軸方向に伸縮することによって、仮想軸１８０の軸回りに成形型１３６を回転させる。仮想軸１８０は、Ｘ軸の軸方向における位置がローラ１３１，１３２の窪み１３１ａ，１３２ａと同じであり、一対のローラ１３１，１３２の間で第３の軸であるＹ軸の軸方向に延びる軸である。なお、ここでは仮想軸１８０が、Ｘ軸の軸方向における位置がローラ１３１，１３２の窪み１３１ａ，１３２ａと同じであり、かつ一対のローラ１３１，１３２の間に配置される例を示したが、ボールねじ１３７ａ，１３７ｂの各々の伸縮量を調整することによって、仮想軸１８０は、ＺＸ面の任意の位置に配置することができる。

　図１２は、実施の形態１に係る反射鏡製造装置の電気系統のブロック図である。図１２において、破線の矢印はヒータ用の制御信号及び電力を示しており、一点鎖線の矢印は駆動用制御信号及び電力を示している。電源４００から供給される電力は、反射鏡製造装置２０の中央制御部４３０に入力される。中央制御部４３０は、ヒータ制御部４１０及び駆動制御部４２０に電力を供給する。ヒータ制御部４１０は、射出機１２０及び成形型１３６の各々のヒータに制御信号を出力するとともに、電力を供給する。また、ヒータ制御部４１０は、射出機１２０及び成形型１３６の各々の温度センサから温度情報を受け取る。ヒータ制御部４１０は、射出機１２０の温度センサから受け取った温度情報に基づいて射出機１２０のヒータを制御することによって、射出機１２０において熱可塑性材料１１０Ｂを溶融させる。また、ヒータ制御部４１０は、成形型１３６の温度センサから受け取った温度情報に基づいて成形型１３６のヒータを制御することによって、成形型１３６において導電性パッチ１００Ａを熱可塑性部材１１０Ａに固着させる。

　駆動制御部４２０は、射出機１２０、モータ１３５、ボールねじ１３７ａ，１３７ｂ及び多自由度ブーム１７０に制御信号を出力するとともに、電力を供給する。また、駆動制御部４２０は、射出機１２０、モータ１３５、ボールねじ１３７ａ，１３７ｂ及び多自由度ブーム１７０の駆動状態情報を受け取る。駆動制御部４２０は、射出機１２０、モータ１３５、ボールねじ１３７ａ，１３７ｂ及び多自由度ブーム１７０から受け取った駆動状態情報に基づいて射出機１２０、モータ１３５、ボールねじ１３７ａ，１３７ｂ及び多自由度ブーム１７０を駆動させることによって、射出機１２０が熱可塑性部材１１０Ａを射出する速度、一対のローラ１３１，１３２が導電性パッチ１００Ａ及び熱可塑性部材１１０Ａを搬送する速度、成形型１３６のＹ軸回りの傾き、多自由度ブーム１７０が中央構造部材１５０を回転させる速度及び中央構造部材１５０と成形搬送装置１３０との距離を制御する。

　反射鏡製造装置２０の動作について説明する。なお、数珠つなぎにされて導電性パッチストッカ１４０にストックされている導電性パッチ１００Ａの列の前方の一部は、予め導電性パッチストッカ１４０から引き出されており、先頭の導電性パッチ１００Ａは中央構造部材１５０に固着されている。まず、熱可塑性材料１１０Ｂを加熱溶融して射出機１２０から熱可塑性部材１１０Ａを成形型１３６の内部に押し出し、熱可塑性部材１１０Ａを中央構造部材１５０に固着させる。

　その後、射出機１２０から成形型１３６への熱可塑性部材１１０Ａの供給を続けたまま、一対のローラ１３１，１３２により導電性パッチ１００Ａ及び熱可塑性部材１１０ＡをＹ軸方向においてプラス側に移動させるとともに、図２に示す多自由度ブーム１７０の回転駆動部１７１により中央構造部材１５０を軸部１６０においてＺ軸回りに図１及び図２中の矢印Ａの方向に回転させる。これにより、導電性パッチストッカ１４０から導電性パッチ１００Ａが順次引き出されて成形型１３６に供給され、成形型１３６の内部で中央構造部材１５０及び熱可塑性部材１１０Ａに固着される。このとき、ボールねじ１３７ａ，１３７ｂを伸縮させることにより、仮想軸１８０の軸回りに成形型１３６を回転させて、反射鏡１０が意図した形状となるように成形型１３６を傾斜させておく。これと並行して、多自由度ブーム１７０により中央構造部材１５０をＸ軸方向においてプラス側に移動させ、中央構造部材１５０と成形型１３６との間隔を広げる。これにより、熱可塑性部材１１０Ａは螺旋状に形成されていく。以上の動作により、導電性パッチ１００Ａの螺旋状の配列において中心から一周目となる導電性パッチ１００Ａが、中央構造部材１５０及び熱可塑性部材１１０Ａに固着される。さらに、これと並行して、多自由度ブーム１７０により中央構造部材１５０をＺ軸方向に沿うように移動させ、中央構造部材１５０が給電部５４０及び成形搬送装置１３０から離れるように徐々に微小距離だけ間隔を広げる。これにより、熱可塑性部材１１０Ａは反射鏡の予め設定された曲率面に沿うように螺旋状に形成されていく。

　図１３は、実施の形態１に係る反射鏡製造装置が、導電性パッチの螺旋状の配列において中心から二周目以降の導電性パッチと熱可塑性部材とを固着させる状態を示す図である。導電性パッチ１００Ａの螺旋状の配列において中心から二周目以降の導電性パッチ１００Ａについても、上記同様に、射出機１２０から成形型１３６への熱可塑性部材１１０Ａの供給を続けたまま、一対のローラ１３１，１３２による導電性パッチ１００Ａ及び熱可塑性部材１１０ＡのＹ軸方向におけるプラス側への移動と、多自由度ブーム１７０の回転駆動部１７１による中央構造部材１５０のＺ軸回りの回転とを行いつつ、成形型１３６の内部で熱可塑性部材１１０Ａに導電性パッチ１００Ａを固着していく。一対のローラ１３１，１３２による導電性パッチ１００Ａ及び熱可塑性部材１１０ＡのＹ軸方向におけるプラス側への移動にあわせて、軸部１６０からの距離が大きくなるほど多自由度ブーム１７０の回転駆動部１７１による中央構造部材１５０のＺ軸回りの回転速度を小さくする。なお、導電性パッチ１００Ａの螺旋状の配列において中心から一周目の導電性パッチ１００Ａの場合と同様に、ボールねじ１３７ａ，１３７ｂを伸縮させて、仮想軸１８０の軸回りに成形型１３６を回転させることにより、反射鏡１０が意図した形状となるように成形型１３６を傾斜させる。また、多自由度ブーム１７０により中央構造部材１５０をＸ軸方向においてプラス側に移動させて、中央構造部材１５０と成形型１３６との間隔を広げ、熱可塑性部材１１０Ａを螺旋状に形成していく。すなわち、導電性パッチ１００Ａ及び熱可塑性部材１１０Ａは、反射鏡１０の中心部の中央構造部材１５０から螺旋を描くように配置される。この際、導電性パッチ１００Ａと熱可塑性部材１１０Ａとの固着によって造形される反射鏡１０は、極力、一定の造形速度で成型されるように、隣接する導電性パッチ１００Ａとの間の距離であるパッチ間距離を一定に維持する。このためには、中央構造部材１５０の延在するＺ軸の軸方向から見た螺旋の軌跡がアルキメデスの螺旋を基本とする軌跡となるように、多自由度ブーム１７０を移動させることが好ましい。また、反射鏡１０の曲率に応じて螺旋状の隣接する軌跡どうしの間隔を変化させるように、多自由度ブーム１７０を移動させるとよい。

　以上のようにして、反射鏡製造装置２０は、中央構造部材１５０、導電性パッチ１００Ａ及び熱可塑性部材１１０Ａの回転と、導電性パッチ１００Ａ及び熱可塑性部材１１０Ａの供給とを連続的に繰り返すことで、反射鏡１０を造形していく。

　このようにして形成された環状の導電性パッチ１００Ａに螺旋状の熱可塑性部材１１０Ａが固着された反射鏡１０にあっては、導電性パッチ１００Ａの一つ一つが電波を反射する。その結果、反射鏡１０全体としても、設計で意図した帯域の電波を反射する機能を持たせることができる。このため、反射鏡１０は、電波を反射する性能が高く、製造が容易である。

　また、実施の形態１に係る反射鏡製造装置２０は、反射鏡１０の中央付近から熱可塑性部材１１０Ａを射出機１２０にて途切れなく押し出し造形するため、熱可塑性部材１１０Ａに炭素繊維及びガラス繊維などの連続繊維材料を含ませることができる。これにより、実施の形態１に係る反射鏡製造装置２０は、高強度及び高剛性の反射鏡１０を造形することができる。

　さらに、実施の形態１に係る反射鏡製造装置２０は、反射鏡１０の造形中に成形型１３６をＹ軸方向に延びる仮想軸１８０の軸回りに回転させて傾斜させることができる。このため、実施の形態１に係る反射鏡製造装置２０は、反射鏡１０の一部に凹凸を作り、軸部１６０を通るＺＸ平面における断面において波打つような形状の反射鏡１０を造形することもできる。これにより、電波の反射方向を偏向させることができ、意図した空間領域との通信を確保する効果も奏する。

　図１４は、実施の形態１に係る反射鏡を備えた人工衛星の構成を示す模式図である。図１５は、実施の形態１に係る反射鏡を備えた人工衛星の部分拡大図である。人工衛星５００は、宇宙空間内で推力を発生させる推進装置５１０及び太陽電池パネル５２０を備えた衛星本体５３０に反射鏡製造装置２０が搭載されている。人工衛星５００は、反射鏡製造装置２０によって製造された反射鏡１０を備えている。衛星本体５３０は、電波を送受信する給電部５４０を備えている。反射鏡１０及び給電部５４０は、開口面アンテナ５５０を形成している。開口面アンテナ５５０は、給電部５４０から出力される電波を反射鏡１０で反射して通信相手に向けて送信するとともに、通信相手から送信されてきた電波を反射鏡１０で反射して給電部５４０で受信する。反射鏡製造装置２０及び給電部５４０は、太陽電池パネル５２０から電力の供給を受けて動作する。多自由度ブーム１７０は、人工衛星５００を宇宙空間まで運ぶロケットの打ち上げ時には折りたたまれており、人工衛星５００が宇宙空間まで運ばれた後に展開される。

　人工衛星５００は、反射鏡製造装置２０を備えるため、ロケットで宇宙空間まで運ばれた後に反射鏡１０を製造して開口面アンテナ５５０を形成することができる。したがって、人工衛星５００は、ロケットの打ち上げ時に加わる加速度によって反射鏡１０が変形することがなく、地上のモバイル端末との通信品質を向上させることができる。

実施の形態２．
　図１６は、実施の形態２に係る反射鏡の構成を示す図である。なお、図１６中、実施の形態１に係る反射鏡１０と同一又は同等の部分には、実施の形態１に係る反射鏡１０と同じ符号を付して説明を省略する。実施の形態２に係る反射鏡１０は、実施の形態１に係る反射鏡１０と同様の導電性パッチ１００Ａ及び熱可塑性部材１１０Ａが同一平面内に配置され、かつ導電性パッチ１００Ａの寸法が全て同一にされている。

　実施の形態２に係る反射鏡１０は、導電性パッチ１００Ａ及び熱可塑性部材１１０Ａがアルキメデスの螺旋２００Ａを軌跡とする線上に配置されている。軸部１６０からアルキメデスの螺旋２００Ａまでの距離ｒと係数ａ、回転角θとには、下記式（１）に示す関係がある。

　このように構成された実施の形態２に係る反射鏡１０は、実施の形態１に係る反射鏡１０と同様に、電波を反射する性能が高く、製造が容易である。

実施の形態３．
　図１７は、実施の形態３に係る反射鏡の構成を示す図である。なお、図１７中、実施の形態１に係る反射鏡１０と同一又は同等の部分には、実施の形態１に係る反射鏡１０と同じ符号を付して説明を省略する。また、図１７においては、導電性パッチ１００Ａの一部のみ図示している。実施の形態３に係る反射鏡１０は、実施の形態１に係る反射鏡１０と同様の導電性パッチ１００Ａ及び熱可塑性部材１１０Ａが曲面２１０上に配置され、かつ導電性パッチ１００Ａの寸法が全て同一にされている。

　実施の形態３に係る反射鏡１０は、導電性パッチ１００Ａ及び熱可塑性部材１１０Ａが螺旋２００Ｂを軌跡とする線上に配置される。曲面２１０上を軸部１６０から半径方向に進んだ曲線２２０が関数ｆ（ｔ）で表されるとき、軸部１６０から螺旋２００Ｂまでの距離をｒ、係数をａ、回転角をθとすると、軸部１６０から螺旋２００Ｂまでの距離ｒと導関数ｆ’（ｔ）とには、下記式（２）に示す関係がある。

　実施の形態３に係る反射鏡１０において曲面２１０が放物曲面の場合、すなわち、軸部１６０の軸方向をｚ軸、軸部１６０の半径方向をｒ軸、軸部１６０の周方向をθ軸とする円筒座標系においてｂを係数としてｚ＝ｂｒ^２で表される曲線２２０をθ軸の軸回りに回転させた形状が曲面２１０である場合、螺旋２００Ｂは、下記式（３）で表される。

　このように構成された実施の形態３に係る反射鏡１０は、実施の形態１に係る反射鏡１０と同様に、電波を反射する性能が高く、製造が容易である。

実施の形態４．
　図１８は、実施の形態４に係る導電性パッチの構成を示す図である。実施の形態４に係る導電性パッチ１００Ｄは、導体パターン３００が構造部材３１０の表面に、蒸着されるか又は埋め込まれて構成されている。実施の形態４に係る導電性パッチ１００Ｄは、実施の形態１に係る反射鏡１０の導電性パッチ１００Ａの代わりに、反射鏡１０の材料に用いられる。

　導体パターン３００は、予め設定された帯域の電波を反射するために設計されたパターン形状を持つ。また、構造部材３１０は、熱可塑性部材１１０Ａと固着されるため、多角形、円形、円環又はこれらを複合させた形状を断面とする柱体形状を持つ。

　このように、実施の形態４に係る導電性パッチ１００Ｄは、導体部分と構造部分とで機能を切り分ける構成とすることで、導体部分に任意のパターン形状を構築することができる。すなわち、実施の形態４に係る導電性パッチ１００Ｄは、構造部材３１０の形状に制約を受けることなく、任意のパターン形状の導体パターン３００を構築することができる。このため、実施の形態４に係る導電性パッチ１００Ｄは、実施の形態１に示す導電性パッチ１００Ａの代わりに使用することで、反射鏡１０に要求される電波の反射特性を満たしつつ、設計の自由度を高めることができる。

　以上の実施の形態に示した構成は、内容の一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。

　１０　反射鏡、２０　反射鏡製造装置、１００Ａ，１００Ｄ　導電性パッチ、１００Ｂ　導体部、１００Ｃ　支持構造部、１０１Ｃ　支持部、１０２Ｃ　突起部、１０３　結合テープ、１１０Ａ　熱可塑性部材、１１０Ｂ　熱可塑性材料、１２０　射出機、１３０　成形搬送装置、１３１，１３２　ローラ、１３１ａ，１３１ｂ，１３２ａ，１３２ｂ　窪み、１３３　ブラケット、１３４　タイミングベルト、１３５　モータ、１３６　成形型、１３７ａ，１３７ｂ　ボールねじ、１３８　スタンド、１４０　導電性パッチストッカ、１４１　ボス、１５０　中央構造部材、１５０Ａ　基部、１５０Ｂ　張り出し部、１６０　軸部、１７０　多自由度ブーム、１７１　回転駆動部、１８０　仮想軸、１９０　格納容器、２００Ａ　アルキメデスの螺旋、２００Ｂ　螺旋、２１０　曲面、２２０　曲線、３００　導体パターン、３１０　構造部材、４１０　ヒータ制御部、４２０　駆動制御部、４３０　中央制御部、４００　電源、５００　人工衛星、５１０　推進装置、５２０　太陽電池パネル、５３０　衛星本体、５４０　給電部、５５０　開口面アンテナ、１７０１　第１のブーム、１７０２　第２のブーム。

Claims

　螺旋状に形成された熱可塑性部材と、
　前記熱可塑性部材の螺旋の中央部に配置され、前記熱可塑性部材が固着された中央構造部材と、
　前記熱可塑性部材の螺旋の隙間及び前記中央構造部材と前記熱可塑性部材との隙間に配置されて、前記熱可塑性部材に、又は前記中央構造部材と前記熱可塑性部材とに固着された導電性パッチとを備えることを特徴とする反射鏡。
　前記熱可塑性部材は、平面上のアルキメデスの螺旋状であることを特徴とする請求項１に記載の反射鏡。
　前記熱可塑性部材及び前記導電性パッチは、放物曲面上に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の反射鏡。
　請求項１から３のいずれか１項に記載の反射鏡と、前記反射鏡を用いて無線信号を送受信する給電部とを有する開口面アンテナを備えることを特徴とする人工衛星。
　柱体形状の基部と、前記基部の表面に設置された導体パターンとを有することを特徴とする導電性パッチ。
　熱可塑性材料を加熱溶融して射出し、棒状の熱可塑性部材を連続的に形成する射出機と、
　導電性パッチがストックされた導電性パッチストッカと、
　前記導電性パッチストッカから供給される前記導電性パッチを、前記射出機が形成した前記熱可塑性部材と前記熱可塑性部材が固着された中央構造部材とに、又は前記熱可塑性部材に固着させる成形型と、
　第１の軸の軸回りに前記中央構造部材を回転させるとともに、前記第１の軸に直交する第２の軸の軸方向に沿って前記中央構造部材を移動させる回転移動装置と、
　前記第１の軸及び前記第２の軸の各々に対して垂直な第３の軸の軸方向に前記熱可塑性部材及び前記導電性パッチを搬送する搬送装置と、
　前記第３の軸の軸回りに前記成形型を回転させて前記成形型を傾斜させる傾斜装置とを備えることを特徴とする反射鏡製造装置。