(57)【要約】【課題】  小型衛星に搭載されるアンテナの提供。【解決手段】  アンテナ１は基盤２の外方向へ延びる複数本のアンテナ素子３ａ，３ｂ・・を有し、基盤中央には基台６を設け、アンテナ素子はバネ性に優れて薄くて細長い板状とし、アンテナ素子は湾曲して先端部を中央基台側に寄せて保持するために連続した１本のテグス７にて締め付け、該テグスは基台上面に配設したニクロム線９と接触し、上記ニクロム線に通電するならば、発生する熱にて上記テグスが焼き切られて湾曲したアンテナ素子が元の形状に復元する。【選択図】    図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
小型衛星に搭載されるアンテナにおいて、アンテナは基盤の外方向へ延びる複数本のアンテナ素子を有し、基盤中央には基台を設け、アンテナ素子はバネ性に優れて薄くて細長い板状とし、アンテナ素子は湾曲して先端部を中央基台側に寄せて保持するために連続した１本の連続した張力糸にて引っ張られ、該張力糸は基台上面に配設したニクロム線と接触し、上記ニクロム線に通電するならば、発生する熱にて上記張力糸が焼き切られて湾曲したアンテナ素子が元の形状に復元することを特徴とする小型衛星に搭載されるアンテナ。
【請求項２】
上記アンテナ素子の先端部に張力糸が挿通する貫通穴を設けた請求項１記載の小型衛星に搭載されるアンテナ。
【請求項３】
上記基盤上に傾斜面を有すジャンプ台を設置した請求項１、又は請求項２記載の小型衛星に搭載されるアンテナ。
【請求項４】
上記張力糸としてテグスを用いた請求項１、請求項２、又は請求項３記載の小型衛星に搭載されるアンテナ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は人工衛星に搭載するアンテナであって、打ち上げロケットから離れて所定の軌道に乗った場合に、大きく開くことが出来る展開機構に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、色々な目的に対応する数多くの人工衛星が打ち上げられている。例えば、（ａ）毎日の天気予報などの地球の状態を監視する地球観測衛星、（ｂ）ＢＳ放送や、国内・海外とのＴＶ中継などに使用される通信放送衛星、（ｃ）宇宙の謎に迫る観測をする衛星で、地球周辺の観測をしたり、また望遠鏡を搭載して遠くの天体を観測する科学衛星など、色々と知られている。
【０００３】
このように、人工衛星の目的は色々あるが、近年では、超小型衛星の需要が増大し、それに即して要求される技術に変化が生じている。中でも大学の研究室などが製作する数キログラム程度のキューブサットと称される超小型衛星が知られている。このキューブサットの打ち上げはポッド内に収納して行われるため、人工衛星に搭載されるアンテナは、必然的にこのポッドに収まるように収納される。
【０００４】
すなわち、該ポッドに収まるように小さいアンテナが搭載されるが、しかし、小さいアンテナでは電波の送信並びに受信する能力に欠けるために、ロケットから離れて円周軌道に乗ったならば、小さく収まっているアンテナは大きく展開するように構成されていて、その為にアンテナには展開機構が備わっている。
また、アンテナには重量制限やバッテリ容量も限られるため、これまでの衛星に搭載されてきたものに対して、より小型軽量化、低電力化が求められている。
【０００５】
人工衛星に搭載されるアンテナに関して、従来から色々な技術が開発されてきている。
特許第２６７８７３８号に係る「アンテナの収納・展開装置」は、アンテナエレメントを容易に収納・展開できるようにしたものである。
すなわち、アンテナエレメントを回転軸によりアンテナエレメントホルダに回転可能に支持させ、つるまきばねにより横倒状の収納位置に回転付勢させるように構成する。また加熱時に短縮する形状記憶合金からなるコイルを、アンテナエレメントの基端の固定穴とアンテナエレメントホルダの底部の固定金具間に設けると共にコイルの加熱用ヒータを設け、ヒータを加熱しコイルを短縮させて、アンテナエレメントを直立状の展開位置に回転付勢し、ラッチ金具をアンテナエレメントに係合させて展開位置に保持するように成っている。
しかし、この「アンテナの収納・展開装置」は重量は比較的大きくて、アンテナエレメントの展開時には大きな電力を必要とするために、バッテリー搭載容量の制約が厳しい超小型衛星には不向きである。
【０００６】
特開２００４−７４８８５号に係る「保持解放装置」は、繰り返して使用することができる構造としている。
すなわち、被保持物を保持する保持位置と、保持した被保持物を解放する解放位置とに回動可能であり、保持位置に位置しているときに、解放位置に向けて回動する力が与えられる２つの保持アームと、保持位置の各保持アームに係止して各保持アームの回動を阻止する係止位置および各保持アームとの係止状態を解除する解除位置に移動自在な係止部と、この係止部を係止位置から解除位置に移動させるアクチュエータとを備えている。
この保持解放装置では、形状記憶合金を利用してアンテナの展開方式を採用することが可能であるが、形状記憶合金を所定の温度に加熱するための大電力が必要であり、超小型衛星用のアンテナには不向きである。
【０００７】
特許第４５２４１７０号に係る「人工衛星用アンテナ」は、伸展時における衛星軌道への悪影響を及ぼさず、かつ、伸展後における硬化の問題のない、軽量な人工衛星搭載用アンテナである。
すなわち、人工衛星搭載用アンテナは、ＳＴＥＭタイプの外殻構造と、外殻構造の伸展のためのアクチュエータとして機能するインフレータブル構造とを備える。外殻構造の中空円筒部分にインフレータブル構造のチューブを挿入するよう配置する。チューブ内に供給するガス圧力によりチューブを膨張させチューブの膨張力を駆動力として外殻構造を伸展する。本発明によりＳＴＥＭタイプおよびインフレータブル構造の両アンテナが有するメリット兼ねそなえ、両アンテナの有するデメリットを回避することが出来る。
【０００８】
【特許文献１】特許第２６７８７３８号に係る「アンテナの収納・展開装置」
【特許文献２】特開２００４−７４８８５号に係る「保持解放装置」
【特許文献３】特許第４５２４１７０号に係る「人工衛星用アンテナ」
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
このように、展開機構を備えて人工衛星に搭載できるようにした色々なアンテナが知られている。しかし、これら各アンテナは収納時から展開する際に大きな電力を要し、またアンテナの重量が大きくて超小型衛星用としては適していない。
本発明が解決しようとする課題はこの問題点であり、重量が軽くて、展開時に大きな電力を要すことなく、複数本のアンテナ素子を確実に展開することが出来るアンテナを提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に係るアンテナは基盤から外方向へ複数本のアンテナ素子が延びていて、細くて厚さが薄い板状のアンテナ素子は該基盤に設けた取付け部に基部が固定され、そしてバネ性を有していることで自由に湾曲することが出来る。
基盤中央部に設けた基台上面にはニクロム線が配設されていて、該ニクロム線は通電することで加熱される。
【００１１】
ところで、上記アンテナ素子は基盤から外方向へ延びているが、上記基盤内に収まるように大きく湾曲することが出来る。湾曲したアンテナ素子は、バネ性を備えていることで、手放すならば真っ直ぐな元の形状に復元して基盤外方向へ延びる。
【００１２】
本発明では、上記複数本のアンテナ素子が湾曲状態に保持されるように、テグスなどの連続した１本の張力糸によって中央側に引っ張られ、この張力糸は上記ニクロム線に接してクロスしている。そこで、ニクロム線に通電して加熱されるならば、この熱によって張力糸は焼き切られ、中央側へ湾曲しているアンテナ素子はバネ力で復元し、真っ直ぐに外方向へ延びることが出来る。
【発明の効果】
【００１３】
本発明のアンテナは、基盤から外方向へ真っ直ぐに延びるアンテナ素子を有していて、このアンテナ素子はバネ性を備えていることで大きく湾曲することが出来る。そして、湾曲したアンテナ素子をその形状に保持する為に、張力糸が張設され、全体形状は小さくコンパクトに収まる。従って、人工衛星を小さいポッド内に収容した状態で打上げることが出来、人工衛星がポッドから離脱して軌道に乗ったところで、コンパクトに湾曲しているアンテナ素子を外方向へ真直ぐ延ばすことが出来る。
【００１４】
この場合、基盤に配設したニクロム線に通電するならば、ニクロム線が加熱されて上記張力糸は焼き切られ、アンテナ素子は備わっているバネの復元力によって元の形状と成る。本発明はアンテナ素子を延ばす手段として、コイルバネやガス充填機のような重量の増加を招く部材を必要とせず、アンテナ素子そのもののバネの復元力によって延び、軽量化が図られる。そして、ニクロム線に通電される電力は僅かで、バッテリーも小型化することが出来る。
【００１５】
アンテナ素子は一般に複数本あるが、これら全てのアンテナ素子は連続した１本の張力糸によって引っ張られることで湾曲し、その為に張力糸の一か所が焼き切られて切断するならば、全てのアンテナ素子が元の形状に復元することが出来る。すなわち、複数本のアンテナ素子は連続した１本の張力糸が切断することで確実に展開することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】４本のアンテナ素子を外方向へ延ばしたアンテナを示す実施例。
【図２】４本のアンテナ素子が中央の基台側に湾曲しているアンテナを示す実施例。
【図３】４本のアンテナ素子が中央基台側に湾曲するために、１本の連続したテグスにて締め付けている状態。
【図４】（ａ）は超小型衛星がポッド内に収容されて打ち上げられる場合、（ｂ）はポッドから超小型衛星が分離した場合、（ｃ）は分離して軌道に乗った超小型衛星がアンテナ素子を拡張して外方向へ延びた場合。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
図１は本発明に係るアンテナ１を示す実施例であり、同図の２は基盤、３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄはアンテナ素子をそれぞれ表している。上記基盤２はコーナーに切欠きを有しているが、その形状が概略四角形を成し、コーナーにはネジ止めした取付け部４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄを有している。そして、これら取付け部４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄの表面には上記アンテナ素子３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄの基部がネジ止めにて固定されている。
【００１８】
アンテナ素子３ａ，３ｂ・・・はバネ性に優れた薄くて細長い板材で、その先端部には所定の間隔をおいた２個の貫通穴５，５が対を成して設けられている。
そして、取付け部４ａ，４ｂ・・・に固定されたアンテナ素子３ａ，３ｂ・・・は、その先端部は外方向へ大きく延びている。
上記基盤２の中央には基台６が設けられ、該基台６は基盤２の表面から突出している。
【００１９】
アンテナ１は基盤２から４本のアンテナ素子３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄが外方向へ大きく延びていて、その為に外形寸法は大きく、このままの状態ではキューブサットと称される超小型衛星が嵌るポッドに収容することは出来ない。そこで、本発明のアンテナ１は外方向へ大きく延びるアンテナ素子３ａ，３ｂ・・・を内側（基盤側）に湾曲し、コンパクトに収めることが出来、この状態で小型衛星はポッド内に収容される。
【００２０】
図２は４本のアンテナ素子３ａ，３ｂ・・・を内側に湾曲した状態のアンテナ１を表している。アンテナ素子３ａ，３ｂ・・・は湾曲して先端部は中央の基台６に近接し、その為に４本のアンテナ素子３ａ，３ｂ・・・は、ほぼ基盤２内に収まることが出来る。
ところで、４本のアンテナ素子３ａ，３ｂ・・・を湾曲する手段として、例えば水糸（テグス）を使用することが出来る。
【００２１】
上記テグスとは、テグスサンの幼虫の体内から絹糸線を取出し、酸で処理して得られる白くて透明な糸である。絹糸ではなく合成繊維から成る糸を使用することも可能であり、各アンテナ素子３ａ，３ｂ・・・の先端部に設けている貫通穴５，５・・・にテグスを挿通して締め付け、図２に示すような状態に湾曲してコンパクトに収めることが出来る。
【００２２】
図３はテグス７を用いて４本のアンテナ素子３ａ，３ｂ・・・を締め付けて、内側（基台側）に湾曲した場合を示している。テグス７はアンテナ素子３ａの先端部に設けた貫通穴５，５に挿通して先端が止着し、その後、テグス７はアンテナ素子３ｂに設けた２個の貫通穴５，５を挿通し、そして、テグス７はアンテナ素子３ｃに設けて貫通穴５，５を通り、さらにアンテナ素子３ｄに設けた貫通穴５，５を挿通する。
【００２３】
このように、４本のアンテナ素子３ａ，３ｂ・・・の先端部に設けた貫通穴５，５・・・を連続して挿通したテグス７は基台６に取付けたボビン８に巻付いている。
ここで、アンテナ素子３ａ，３ｂ・・・の先端部にテグス７が係合する手段は、上記貫通穴５に限るものではない。上縁に形成した切欠き溝にテグス７を係止してアンテナ素子３ａ，３ｂ・・・を湾曲させることも可能である。
【００２４】
該ボビン８を回転して締めるならば、アンテナ素子３ａ，３ｂ・・・は内側に引かれて小さく収まる。逆に、ボビン８を逆回転して緩めるならば、アンテナ素子３ａ，３ｂ・・・の先端部は中央基台６から離れて拡大する。すなわち、連続した１本のテグス７を締め付けることで、４本のアンテナ素子３ａ，３ｂ・・・は湾曲して先端部は基台６側に収めることが出来る。
そして、基台６の上面にはニクロム線８が配設され、該テグス７はニクロム線８に接している。
【００２５】
ニクロム線８には電気を流すことが出来、電気を流すことでニクロム線８は加熱し、接しているテグス７は焼き切られて切断する。テグス７が切断するならば、テグス７に働いている張力は解除されて、４本のアンテナ素子３ａ，３ｂ・・・はバネ力にて元の形状に復元することが出来る。すなわち、図１に示すようにアンテナ素子３ａ，３ｂ・・・は真っ直ぐに外方向へ延びてアンテナとして機能する。
ところで、上記テグス７を焼き切る為にニクロム線９に流される電力は小さくてよく、６ｍＷｈ程度で十分である。その為に、バッテリーも小さくて済む。
【００２６】
上記アンテナ素子３ａ，３ｂ・・・は長く、湾曲して小さく収まっている状態では、先端部は中央基台６と取付け部４ａ，４ｂ・・・の間に位置するようになる。そこで、テグス７が切断してアンテナ素子３ａ，３ｂ・・・が拡張する場合、取付け部４ａ，４ｂ・・・に当たり、拡張が妨げられる虞がある。そこで、図２に示しているように、ジャンプ台１０ａ，１０ｂ・・・を設けている。
該ジャンプ台１０ａ，１０ｂ・・・は基台側を低くした傾斜面を有し、その為に湾曲しているアンテナ素子３ａ，３ｂ・・・は、傾斜面に沿って拡張し、取付け部４ａ，４ｂ・・・に当たることを避けることが出来る。
【００２７】
図４は超小型衛星が打ち上げられる場合を示す具体例であって、（ａ）は超小型衛星１２がポッド１１に収容されて放出される前の状態、（ｂ）は超小型衛星１２がポッド１１から放出された場合、（ｃ）は超小型衛星１２がアンテナ素子３ａ，３ｂ・・・を拡張した場合を表している。
超小型衛星１２はポッド１１に収容された状態で打ち上げられ、所定の軌道に乗ったところで分離することが出来る。
【００２８】
例えば、宇宙ステーションに輸送されて発射台にポッドが設置され、所定のタイミングでポッド１１から超小型衛星１２が放出される。この場合、該超小型衛星１２にはアンテナ１が設けられ、アンテナ１の各アンテナ素子３ａ，３ｂ・・・は図２に示すように湾曲して小さく収まり、ポッド１１に収容されている。そして、ポッド１１から離れたところで、アンテナ素子３ａ，３ｂ・・・は拡張（展開）して外方向へ延びることが出来る。
【符号の説明】
【００２９】
１   アンテナ
２   基盤
３   アンテナ素子
４   取付け部
５   貫通穴
６   基台
７   テグス
８   ボビン
９   ニクロム線
10   ジャンプ台
11   ポッド
12   超小型衛星
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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