(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
人工衛星として必要最低限の機器を基板上に搭載してなるパネル型衛星を少なくとも２個以上結合すると共に前記パネル型衛星を多重ネットワークで密接に連携してなる衛星システムにおいて、前記多重ネットワークは、各パネル型衛星に搭載されたデータ処理装置の間でデータ通信を行う通信ネットワーク、各パネル型衛星に搭載された機器の間で熱伝達するヒートパイプ及び各パネル型衛星に搭載された電力制御器の間を接続する電源ラインの１又は２の組み合せよりなり、前記データ処理装置の何れかに障害が発生しても他のデータ処理装置が通信ネットワークを通じてバックアップし、また、前記ヒートパイプの一部に障害が発生しても他のルートの前記ヒートパイプを通じて各機器から熱が分散ないし拡散し、また、前記電力制御器の何れかに障害が発生しても他の電力制御器が電源ラインを通じてバックアップし、衛星としての機能を維持することを特徴とする衛星システム。
【請求項２】
請求項１記載の衛星システムにおいて、前記多重ネットワークは、少なくとも前記通信ネットワークを含むことを特徴とする衛星システム。
【請求項３】
請求項１記載の衛星システムにおいて、前記多重ネットワークは、少なくとも前記ヒートパイプを含むことを特徴とする衛星システム。
【請求項４】
請求項１記載の衛星システムにおいて、前記多重ネットワークは、少なくとも前記電源ラインを含むことを特徴とする衛星システム。
【請求項５】
人工衛星として必要最低限の機器を基板上に搭載してなるパネル型衛星を２個以上結合すると共に各パネル型衛星を多重ネットワークで密接に連携した衛星システムにおいて、前記多重ネットワークは、各パネル型衛星に搭載されたデータ処理装置の間でデータ通信を行う通信ネットワーク、各パネル型衛星に搭載された機器の間で熱伝達するヒートパイプ及び各パネル型衛星に搭載された電力制御器の間を接続する電源ラインとからなり、前記データ処理装置の何れかに障害が発生しても他のデータ処理装置が通信ネットワークを通じてバックアップし、また、前記ヒートパイプの一部に障害が発生しても他のルートの前記ヒートパイプを通じて各機器から熱が分散ないし拡散し、また、前記電力制御器の何れかに障害が発生しても他の電力制御器が電源ラインを通じてバックアップし、衛星としての機能を維持することを特徴とする衛星システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、人工衛星として必要最低限の機器を備えたパネル型衛星を結合して多重ネットワークで密接に連携した衛星システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来では、図２に示すように立方体状の超小型衛星１が提案されているが、衛星１の各パネル１ａ，１ｂ，１ｃ，…にはそれぞれ違った機能が定義され、違った機器２，３，４，…が搭載されており、各パネル１ａ，１ｂ，１ｃ，…はネットワーク化されていない。
【０００３】
各パネル１ａ，１ｂ，１ｃ，…に搭載される機器２，３，４，…はＲＳ−２３２Ｃ等のシリアル通信やパラレル通信で１：１で電気的に接続されており、衛星システムとしてネットワークで接続されていないため、Ｐｌｕｇ＆Ｐｌａｙが電気的システムとして実現できなかった。
【０００４】
また、熱制御的にも、ＨｅａｔＰｉｐｅが１：１接続のため、熱的にもネットワーク化されず、複雑で標準化できない衛星システムとなっている。
尚、人工衛星の電力制御方式としては、特許文献１に開示される方法がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平２−４８２９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、上記従来技術に鑑みてなされたものであり、高機能、低コスト、短期開発、冗長化を同時に実現することが可能な衛星システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決する本発明の請求項１に係る衛星システムは、人工衛星として必要最低限の機器を基板上に搭載してなるパネル型衛星を少なくとも２個以上結合すると共に前記パネル型衛星を多重ネットワークで密接に連携してなる衛星システムにおいて、前記多重ネットワークは、各パネル型衛星に搭載されたデータ処理装置の間でデータ通信を行う通信ネットワーク、各パネル型衛星に搭載された機器の間で熱伝達するヒートパイプ及び各パネル型衛星に搭載された電力制御器の間を接続する電源ラインの１又は２の組み合せよりなり、前記データ処理装置の何れかに障害が発生しても他のデータ処理装置が通信ネットワークを通じてバックアップし、また、前記ヒートパイプの一部に障害が発生しても他のルートの前記ヒートパイプを通じて各機器から熱が分散ないし拡散し、また、前記電力制御器の何れかに障害が発生しても他の電力制御器が電源ラインを通じてバックアップし、衛星としての機能を維持することを特徴とする。
【０００９】
上記課題を解決する本発明の請求項２に係る衛星システムは、請求項１記載の衛星システムにおいて、前記多重ネットワークは、少なくとも前記通信ネットワークを含むことを特徴とする。
【００１０】
上記課題を解決する本発明の請求項３に係る衛星システムは、請求項１記載の衛星システムにおいて、前記多重ネットワークは、少なくとも前記ヒートパイプを含むことを特徴とする。
【００１１】
上記課題を解決する本発明の請求項４に係る衛星システムは、請求項１記載の衛星システムにおいて、前記多重ネットワークは、少なくとも前記電源ラインを含むことを特徴とする。
【００１２】
上記課題を解決する本発明の請求項５に係る衛星システムは、人工衛星として必要最低限の機器を基板上に搭載してなるパネル型衛星を２個以上結合すると共に各パネル型衛星を多重ネットワークで密接に連携した衛星システムにおいて、前記多重ネットワークは、各パネル型衛星に搭載されたデータ処理装置の間でデータ通信を行う通信ネットワーク、各パネル型衛星に搭載された機器の間で熱伝達するヒートパイプ及び各パネル型衛星に搭載された電力制御器の間を接続する電源ラインとからなり、前記データ処理装置の何れかに障害が発生しても他のデータ処理装置が通信ネットワークを通じてバックアップし、また、前記ヒートパイプの一部に障害が発生しても他のルートの前記ヒートパイプを通じて各機器から熱が分散ないし拡散し、また、前記電力制御器の何れかに障害が発生しても他の電力制御器が電源ラインを通じてバックアップし、衛星としての機能を維持することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の請求項１に係る衛星システムは、人工衛星として必要最低限の機器を基板上に搭載してなるパネル型衛星を少なくとも２個以上結合すると共に各パネル型衛星を、通信ネットワーク、ヒートパイプ及び電源ラインの１又は２の組み合せよりなる多重ネットワークで密接に連携するので、高機能、低コスト、短期開発、冗長化を同時に実現することが可能となると共に多重ネットワークを通じて単独で機能する以上の多様で柔軟な高い機能を持つ集合体としても機能する。即ち、データ処理装置の何れかに障害が発生しても他のデータ処理装置が通信ネットワークを通じてバックアップし、また、ヒートパイプの一部に障害が発生しても他のルートの前記ヒートパイプを通じて各機器から熱が分散ないし拡散し、また、電力制御器の何れかに障害が発生しても他の電力制御器が電源ラインを通じてバックアップし、衛星としての機能を維持する。
【００１５】
本発明の請求項２に係る衛星システムは、請求項１記載の衛星システムにおいて、前記多重ネットワークは、少なくとも前記通信ネットワークを含むので、各パネル型衛星に搭載されたデータ処理装置に障害が発生しても他のデータ処理装置が通信ネットワークを通じてバックアップし、衛星としての機能を維持することが可能となる。
【００１６】
本発明の請求項３に係る衛星システムは、請求項１記載の衛星システムにおいて、前記多重ネットワークは、少なくとも前記ヒートパイプを含むので、ヒートパイプの一部に障害が発生しても他のルートを通じて各機器から熱が分散ないし拡散し、衛星としての機能を維持することが可能となる。
【００１７】
本発明の請求項４に係る衛星システムは、請求項１記載の衛星システムにおいて、前記多重ネットワークは、少なくとも前記電源ラインを含むので、各パネル型衛星に搭載された電力制御器に障害が発生しても他の電力制御器が電源ラインを通じてバックアップし、衛星としての機能を維持することが可能となる。
【００１８】
本発明の請求項５に係る衛星システムは、人工衛星として必要最低限の機器を基板上に搭載してなるパネル型衛星を２個以上結合すると共に各パネル型衛星を多重ネットワークで密接に連携した衛星システムにおいて、前記多重ネットワークは、各パネル型衛星に搭載されたデータ処理装置の間でデータ通信を行う通信ネットワーク、各パネル型衛星に搭載された機器の間で熱伝達するヒートパイプ及び各パネル型衛星に搭載された電力制御器の間を接続する電源ラインとからなるので、多重ネットワークを通じて単独で機能する以上の多様で柔軟な高い機能を持つ集合体としても機能し、結合された２個以上のパネル型衛星の一部に障害が発生しても、多重ネットワークである通信ネットワーク、ヒートパイプ及び電源ラインにより衛星としての機能を維持できる。即ち、データ処理装置の何れかに障害が発生しても他のデータ処理装置が通信ネットワークを通じてバックアップし、また、ヒートパイプの一部に障害が発生しても他のルートの前記ヒートパイプを通じて各機器から熱が分散ないし拡散し、また、電力制御器の何れかに障害が発生しても他の電力制御器が電源ラインを通じてバックアップし、衛星としての機能を維持する。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】図１（ａ）は、本発明に係るパネル型衛星の外観図、図１（ｂ）は、本発明に係る衛星システムの外観図である。
【図２】従来の超小型衛星の外観図である。
【図３】本発明の第１の実施例に係る立方体状衛星システム二次元的に展開した概略図である。
【図４】本発明の第２の実施例に係る立方体状衛星システムの斜視図である。
【図５】本発明の第３の実施例に係るパネル型衛星の各機能を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
本発明を実施するための形態を図１（ａ）（ｂ）に示す。
図１（ａ）に示すパネル型衛星１００は、正方形状の基板１０に、人工衛星としての必要最低限の機器を搭載し、少なくとも２個以上結合可能なものである（以下、このような接続の１単位となる標準的な衛星をコアブロックと呼ぶ）。
【００２１】
基板１０の４辺は、凹部１０ａと凸部１０ｂとからなり、凸部１０ｂには３個の機械的結合手段２０が形成されている。
従って、パネル型衛星１００は、基板１０の凹部１０ａと凸部１０ｂとを噛み合わせ、機械的結合手段２０により相互に結合可能な構造となっている。
【００２２】
基板１０の表面上の一部には、例えば、赤外線カメラ等のミッション機器を搭載するための窓部４０が形成されている。
尚、人工衛星としての必要最低限の機器としては、例えば、太陽電池パネル、熱制御機器、通信機、超小型高機能データ処理装置等、衛星バス機能がある。
【００２３】
基板１０の窓部４０を除く表面の大部分には、太陽電池パネル３０が搭載されると共に、その他のデータ処理、電源、通信、熱系等の人工衛星として必要低限の機器が基板１０の裏面（図１（ａ）中では見えない）に搭載されている。
このようなパネル型衛星１００は、人工衛星としての必要最低限の機器を備えるため、単独で人工衛星として機能し得るが、少なくとも２個以上結合することにより、高い機能を持ち、多様な機能を実現する柔軟な衛星システムとなる。
【００２４】
例えば、図１（ｂ）に示す衛星システムは、図１（ａ）に示すパネル型衛星１００を６個結合させ、立方体状の衛星システム２００としたものである（以下、このような立方体状の衛星システムを６コアブロックと呼ぶ）。
即ち、衛星システム２００は、６個のパネル型衛星１００ａ、１００ｂ，１００ｃ，…を立方体の各面となる様に組み合わせ、基板１０の凹部１０ａと凸部１０ｂとを相互に噛み合わせ、機械的結合手段２０にて基板１０を機械的に結合したものであり、立方体状の頂点には、アンテナ等として機能するコーナーキューブ１０１を配置した。
【００２５】
各パネル型衛星１００ａ、１００ｂ，１００ｃ，…は、人工衛星としての必要最低限の機能を備える他、独自の機能をも備えている。例えば、ミッション機器搭載用の窓部４０には、赤外線カメラ、Ｘ線センサ、紫外線センサ、ガンマ線センサ、磁場センサ、可視カメラ等の観測機器が搭載される。
各パネル型衛星１００ａ、１００ｂ，１００ｃ，…は、多重ネットワーク（図示省略）で密接に連携されており、多重ネットワークを通じて単独で機能する以上の多様で柔軟な高い機能を持つ集合体としても機能する点が特徴である。
【００２６】
本発明において、各基板１０を結合した段階で、多重ネットワークがつながり（Ｐｌｕｇ）、特別な設定をすることなく、各パネル型衛星１００ａ、１００ｂ，１００ｃ，…に搭載された機器が多重ネットワークを通じて相互に認識し合い実行（Ｐlａｙ）可能な状態、つまり、Ｐｌｕｇ＆Ｐlａｙが実現される。
従って、地上において予めパネル型衛星１００ａ、１００ｂ，１００ｃ，…を結合する必要はなく、宇宙空間において単にパネル型衛星１００ａ、１００ｂ，１００ｃ，…を結合するだけで、パネル型衛星１００ａ、１００ｂ，１００ｃ，…は多重ネットワークでつながることにより実行可能な状態となる。
【００２７】
本発明における多重ネットワークとは、各パネル型衛星１００ａ、１００ｂ，１００ｃ，…の間における電気的な多重ネットワークに限らず、熱制御的な多重ネットワーク、電源的な多重ネットワークをも含む複合的概念である。詳細は後述する。
【実施例１】
【００２８】
本発明の第１の実施例を図３に示す。図３は、立方体状の衛星システムである６コアブロックを二次元的に展開した概略図である。
即ち、本実施例の衛星システムである６コアブロックは、６個のコアブロックであるパネル型衛星１００ａ、１００ｂ，１００ｃ，１００ｄ，１００ｅ，１００ｆを組み合わせたものである。各パネル型衛星１００ａ〜１００ｆは、それぞれ、データ処理装置であるバス系コンピュータ５０ａ〜５０ｆを備える他、ミッション系のコンピュータ６０ａ〜６０ｆを備える。
【００２９】
バス系コンピュータ５０ａ〜５０ｆは、人工衛星として基幹的な作業である、姿勢制御系、データ処理系、計装系、通信系、熱制御系、電力制御系等の作業を行う。
ミッション系コンピュータ６０ａ〜６０ｆは、計測機器として搭載されるＸ線センサ７０ａ、磁場センサ７０ｂ、可視カメラ７０ｃ、紫外線センサ７０ｄ、ガンマ線センサ７０ｅ、赤外線カメラ７０ｆをそれぞれ制御するものである。
【００３０】
バス系コンピュータ５０ａ〜５０ｆとミッション系コンピュータ６０ａ〜６０ｆとは相互に通信ラインで接続されると共に、バス系コンピュータ５０ａ〜５０ｆは、多重ネットワークＮで密接に連携されている。
本実施例における多重ネットワークＮは、コンピュータ５０ａ〜５０ｆをループ状に接続する通信ネットワークであり、少なくとも１台のコンピュータは隣接する２つのコンピュータと接続している。
【００３１】
ここで、多重ネットワークＮとは、１：１の接続以外のものを言い、図中に示すように、隣接する２台のコンピュータを接続するループ型のものがある他、これらを放射状に接続するスター型のもの、或いは、網目状に接続するインターネット型のものなどがある。
本実施例における多重ネットワークＮとしては、例えば、人工衛星用のデータ通信Ｉ／Ｆ規格として世界的に標準化が進められているＳｐａｃｅＷｉｒｅを用いることができる。
【００３２】
上述したように本実施例においては、バス系コンピュータ５０ａ〜５０ｆは、多重ネットワークＮでループ状に接続されているので、何れかのコンピュータ５０ａ〜５０ｆに障害が発生した場合でも、他のコンピュータ５０ａ〜５０ｆがそのバックアップを行うことができ、人工衛星としての機能を支障なく維持できる。
例えば、姿勢制御を行っていたバス系コンピュータ５０ｃに障害が発生した場合には、多重ネットワークＮを通じて、バス系コンピュータ５０ｂ又は５０ｄの何れか一方が姿勢制御を担うことになる。
本実施例では、バス系コンピュータ５０ａ〜５０ｆは、各パネル型衛星１００ａ〜１００ｆにそれぞれ１台搭載されていたが、複数台搭載すれば、並列処理を行うことにより作業の高速化を図ることができる。
【実施例２】
【００３３】
本発明の第２の実施例を図４に示す。図４は、本発明の衛星システムである６コアブロックの斜視図である。
本実施例の衛星システム２００は、６個のパネル型衛星１００ａ、１００ｂ，１００ｃ，…を立方体の各面となる様に組み合わせたものであり、これらパネル型衛星１００ａ、１００ｂ，１００ｃ，…は、多重ネットワークである通信ネットワークＮ１、熱制御ネットワークＮ２及び電源ネットワークＮ３で密接に連携されている。
【００３４】
即ち、パネル型衛星１００ｃにデータ処理装置として搭載されるコンピュータ５１ｃは他のパネル型衛星１００ａ、１００ｂ，…のデータ処理装置と通信ネットワークＮ１でループ状に接続されている。
また、コンピュータ５１ｃは、パネル型衛星１００ｃにおいて、通信ラインを介して、カメラ等の観測機器６６ｃのためのコンピュータ６１ｃ、通信機６２ｃ、ＧＰＳ用受信機６３ｃ、電源制御装置６４ｃ及び姿勢制御装置６５ｃと接続している。
【００３５】
更に、熱制御ネットワークＮ２は、パネル型衛星１００ａ、１００ｂ，１００ｃ，…をループ状に接続し、更に、パネル型衛星１００ｃに搭載されるコンピュータ６１ｃ、通信機６２ｃ、ＧＰＳ用受信機６３ｃ、電源制御装置６４ｃをもループ状に接続している。
本実施例では、熱制御ネットワークＮ２として、一般的な熱制御デバイスであるヒートパイプ（Ｈｅａｔ  Ｐｉｐｅ）を使用する。更に、熱制御ネットワークＮ２としては、封入冷媒の蒸発潜熱を利用して熱輸送を行うループヒートパイプ（Ｌｏｏｐ  Ｈｅａｔ  Ｐｉｐｅ）と呼ばれる先進型熱制御デバイスも使用可能である。
【００３６】
本実施例において、パネル型衛星１００ａ、１００ｂ，１００ｃ，…に搭載される各機器からの発熱は、ループ状に接続されている熱制御ネットワークＮ２により効率的に分散ないし拡散する。
また、熱制御ネットワークＮ２はループ状であるので、熱制御ネットワークＮ２の一箇所に障害が発生した場合でも、他のルートを介して熱が分散ないし拡散でき、人工衛星における熱制御を支障なく維持できる。
【００３７】
一方、多重ネットワークである電源ネットワークＮ３は、パネル型衛星１００ａ、１００ｂ，１００ｃ，…に搭載される電源制御装置６４ｃをループ状に接続している。
従って、パネル型衛星１００ａ、１００ｂ，１００ｃ，…に搭載される電源制御装置６４ｃの何れかに障害が発生した場合でも、電源ネットワークＮ３を通じて他の電源制御装置がそのバックアップするので、人工衛星としての機能を支障なく維持できる。
【００３８】
尚、パネル型衛星１００ａ、１００ｂ，１００ｃ，…の外側表面は、カメラ等の観測機器６６ｃを除いて太陽電池パネルが貼り付けられており、図４中のパネル型衛星１００ｃにおいては、基板内側面に搭載された機器を表示している。
【実施例３】
【００３９】
本発明の第３の実施例を図５に示す。図５は、パネル型衛星の各機能を示すブロック図である。
本実施例においては、パネル型衛星１００は、姿勢制御系及びデータ処理系５０、ミッション系６０、熱制御系７０及び電力制御系８０を備える。
【００４０】
姿勢制御系及びデータ処理系５０は、姿勢制御用コンピュータ５１、各種センサ５２、ジャイロ５３、姿勢制御装置５４、磁気トルカ５５等からなり、姿勢制御用コンピュータ５１は、他のパネル型衛星であるコアブロックのコンピュータと多重ネットワークである通信ネットワークＮ１（バス系）を介して密接に連携している。
ミッション系６０は、カメラ等の観測機器６１と、これを制御するコンピュータ６２とからなり、コンピュータ６２は姿勢制御用コンピュータ５１と通信ラインを介して接続されている。
【００４１】
熱制御系７０は、ヒータ７１、温度センサ７２、ＭＬＩ等７３及びヒートパイプ７４からなり、ヒートパイプ７４は、他のパネル型衛星であるコアブロックのヒートパイプと多重ネットワークである熱制御ネットワークＮ２を介して接続されている。
電力制御系８０は、電力制御装置８１、太陽電池パネル８２及び二次電池８３からなり、電力制御装置８１は太陽電池パネル８２及び二次電池８３と接続され、また、ヒータ７１、温度センサ７２とも接続されている。
【００４２】
太陽電池パネル８２は、他のパネル型衛星であるコアブロックの太陽電池パネルと多重ネットワークである電源ネットワークＮ３を介して接続されている。
二次電池８３は、他のパネル型衛星であるコアブロックの二次電池と多重ネットワークである電源ネットワークＮ３を介して接続されている。
【００４３】
パネル型衛星１００は、更に、通信機９１等を備えた通信系９２、ハーネス９３及びスイッチ９４等を備えた計装系９５、構体９６及びブラケット９７を備えた構造系９８を備える。構体９６は、他のパネル型衛星であるコアブロックの構体と接続している。
本実施例においては、姿勢制御系及びデータ処理系５０、熱制御系７０及び電力制御系８０に障害が発生しても、通信ネットワークＮ１、熱制御ネットワークＮ２、電源ネットワークＮ３を介して接続している他のコアブロックであるパネル型衛星の当該機能がバックアップするため、人工衛星としての姿勢制御、熱制御、電力制御等の機能を維持することが可能となる。
【００４４】
尚、上記実施例では、立方体状の衛星システムを挙げて説明しているが、パネル型衛星は少なくとも２個以上結合すれば、集合体としても機能するものであり、直線状に結合しても良く、平面的に結合しても良い。
また、正方形状の基板を使用したパネル型衛星を挙げて説明したが、その他矩形状でも良い。
更には、三角形状の基板を使用したパネル型衛星を８個結合させて８面体状の衛星システムとしても良い。
【産業上の利用可能性】
【００４５】
本発明は、人工衛星として必要最低限の機器を備えたパネル型衛星を結合して多重ネットワークで密接に連携した衛星システムとして産業上広く利用可能なものである。
【符号の説明】
【００４６】
１０  基板
１０ａ  凹部
１０ｂ  凸部
２２  機械的結合手段
３０  太陽電池パネル
４０  ミッション機器用の窓部
５０  姿勢制御系及びデータ処理系
５０ａ〜５０ｆ、５１，５１ｃ，６０ａ〜６０ｆ，６１ｃ，６２  コンピュータ
５２  各種センサ
５３  ジャイロ
５４  姿勢制御装置
５５  磁気トルカ
６０  ミッション系
６１，６６ｃ  カメラ等の観測機器
６２ｃ  通信機
６３ｃ  ＧＰＳ用受信機
６４ｃ  電源制御装置
６５ｃ  姿勢制御装置
７０  熱制御系
７１  ヒータ
７２  温度センサ
７３  ＭＬＩ等
７４  ヒートパイプ
７０ａ  Ｘ線センサ
７０ｂ  磁場センサ
７０ｃ  可視カメラ
７０ｄ  紫外線センサ
７０ｅ  ガンマ線センサ
７０ｆ  赤外線カメラ
８０  電力制御系
８１  電力制御装置
８２  太陽電池パネル
８３  二次電池
９１  通信機
９２  通信系
９３  ハーネス
９４  スイッチ
９５  計装系
９６  構体
９７  ブラケット
９８  構造系
１００，１００ａ〜１００ｆ  パネル型衛星（コアブロック）
１０１  コーナーキューブ
２００  衛星システム（６コアブロック）
Ｎ  多重ネットワーク
Ｎ１  通信ネットワーク
Ｎ２  熱制御ネットワーク
Ｎ３  電源ネットワーク
【図１】
0005586012.tif 000002
【図２】
0005586012.tif 000003
【図３】
0005586012.tif 000004
【図４】
0005586012.tif 000005
【図５】
0005586012.tif 000006