(57)【要約】【課題】本発明は、何度も使用可能な盾部材が付着した宇宙ゴミ除去用衛星を提供する。【解決手段】一実施形態に係る宇宙ゴミ除去用衛星は、衛星本体と、前記衛星本体の外側面に折り畳み可能であり、宇宙ゴミに向かって配置され、前記宇宙ゴミの移動速度を減少させる盾部材と、前記衛星本体に対して前記盾部材を支持する支持部材とを含み、前記盾部材は、前記衛星本体の一面に重なる中央パネルと、前記中央パネルの周辺側面に連結され、放射状方向に延びる複数の第１パネルと、前記複数の第１パネルの間に位置する複数の第２パネルとを含む。【選択図】図１
2018076053.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
衛星本体と、
前記衛星本体の外側面に折り畳み可能であり、宇宙ゴミに向かって配置されて前記宇宙ゴミの移動速度を減少させる盾部材と、
前記衛星本体に対して前記盾部材を支持する支持部材と、
を含み、
前記盾部材は、
前記衛星本体の一面に重なる中央パネルと、
前記中央パネルの外側面に連結され、放射状方向に延びる複数の第１パネルと、
前記複数の第１パネルの間に位置する複数の第２パネルと、
を含む、宇宙ゴミ除去用衛星。
【請求項２】
前記衛星本体は多角柱の形状に備えられ、
前記複数の第１パネルは、前記衛星本体の面数に対応する数に備えられて前記衛星本体の外側面に重なり、
前記複数の第２パネルは、前記複数の第１パネル上に重なる、請求項１に記載の宇宙ゴミ除去用衛星。
【請求項３】
前記複数の第１パネル及び前記複数の第２パネルが広がることによって、前記盾部材が円板状又はかご形状になる、請求項１に記載の宇宙ゴミ除去用衛星。
【請求項４】
前記支持部材は収縮又は膨張可能な構造に備えられ、
前記盾部材が広がった状態で前記支持部材の一端は前記衛星本体の一面に連結され、前記支持部材の他端は前記中央パネルの背面に連結される、請求項１に記載の宇宙ゴミ除去用衛星。
【請求項５】
前記中央パネルの中央に装着され、前記宇宙ゴミを検出する検出部材をさらに含み、前記検出部材によって前記宇宙ゴミの移動速度又は前記宇宙ゴミと前記盾部材との間の距離が測定される、請求項１に記載の宇宙ゴミ除去用衛星。
【請求項６】
前記衛星本体が前記宇宙ゴミに向かってアクセスするよう、又は前記宇宙ゴミから遠ざかるように前記衛星本体の移動速度を調整する速度調整用推力部材と、
前記盾部材が前記宇宙ゴミに向かうよう、又は前記宇宙ゴミを回避するように前記衛星本体の姿勢を制御する姿勢制御用推力部材と、
を含み、
前記速度調整用推力部材及び前記姿勢制御用推力部材は、前記衛星本体の一面又は他面に配置される、請求項１に記載の宇宙ゴミ除去用衛星。
【請求項７】
前記姿勢制御用推力部材によって前記盾部材が地球に向かうように制御され、前記速度調整用推力部材によって前記宇宙ゴミに地球方向速度が付加され、前記宇宙ゴミの高度が低くなる、請求項６に記載の宇宙ゴミ除去用衛星。
【請求項８】
前記衛星本体の側面に連結され、宇宙空間内で太陽エネルギーを電気エネルギーに変換する太陽電池パネルと、
前記衛星本体の側面にヒンジ連結された連結部材と、
前記連結部材に設けられ前記太陽電池パネルを駆動軸を中心に回転させる駆動部材と、
をさらに含み、
前記連結部材の回転によって前記太陽電池パネル及び前記駆動部材が共に回転する、請求項１に記載の宇宙ゴミ除去用衛星。
【請求項９】
前記太陽電池パネルの一面には太陽電池が装着され、
前記太陽電池パネルの他面には太陽電池が非装着され、
前記連結部材によって前記太陽電池パネルが前記衛星本体の側面から前記盾部材から遠ざかる方向に折り畳まれて前記衛星本体と平行になる、請求項８に記載の宇宙ゴミ除去用衛星。
【請求項１０】
前記連結部材は「Ｌ」の形状に備えられ、
前記「Ｌ」の形状で頂点部分が前記衛星本体の側面にヒンジ連結され、前記「Ｌ」の形状で縦方向に延びた部分は前記衛星本体の側面に形成された開口を覆い、前記「Ｌ」の形状で横方向に延びた部分は前記衛星本体の内部に挿入され、
前記「Ｌ」の形状で縦方向に延びた部分は前記「Ｌ」の形状で頂点部分を中心に前記衛星本体の外部で回転し、前記「Ｌ」の形状で横方向に延びた部分は前記「Ｌ」の形状で頂点部分を中心に前記衛星本体の内部で回転する、請求項８に記載の宇宙ゴミ除去用衛星。
【請求項１１】
前記太陽電池パネルは、前記宇宙ゴミのアクセス時に前記駆動部材によって前記太陽電池パネルの一面が前記盾部材と反対となる方向に向かって配置されるように回転した後、前記連結部材によって前記衛星本体の側面から前記盾部材から遠ざかる方向に折り畳まれて前記太陽電池パネルの一面が前記衛星本体の側面と平行になる、請求項９に記載の宇宙ゴミ除去用衛星。
【請求項１２】
前記連結部材に設けられ、前記駆動部材の外部露出を防止する断熱部材をさらに含む、請求項９に記載の宇宙ゴミ除去用衛星。
【請求項１３】
衛星本体と、
前記衛星本体に連結されて宇宙ゴミの移動速度を減少させる盾部材と、
前記盾部材の前方に装着され、前記宇宙ゴミに関する情報を取得する検出部材と、
前記検出部材で取得された宇宙ゴミに関する情報に基づいて前記衛星本体又は盾部材の作動を制御する制御部と、
を含み、
前記制御部は、前記宇宙ゴミの外形情報、前記宇宙ゴミの相対速度又は移動速度に基づいて前記衛星本体の移動速度、前記衛星本体の姿勢、又は、前記盾部材の広がり程度を制御する宇宙ゴミ除去用衛星。
【請求項１４】
前記盾部材によって前記宇宙ゴミを捕獲する場合、
前記制御部は、
前記衛星本体の移動速度を調整し、
前記盾部材が前記宇宙ゴミに向かうように前記衛星本体の姿勢を変換し、
前記盾部材内に前記宇宙ゴミが受容されるように前記盾部材の広がり程度が制御される、請求項１３に記載の宇宙ゴミ除去用衛星。
【請求項１５】
前記制御部は、前記衛星本体が前記宇宙ゴミの進行方向に前方に配置されるよう、前記衛星本体の移動速度が前記宇宙ゴミの移動速度よりも大きく制御する、請求項１４に記載の宇宙ゴミ除去用衛星。
【請求項１６】
前記盾部材内に前記宇宙ゴミが捕獲された場合、
前記制御部は、前記衛星本体の移動速度を前記宇宙ゴミの移動速度よりも低く保持させ、前記宇宙ゴミが予め設定された速度に達するように前記衛星本体の移動速度を制御する、請求項１４に記載の宇宙ゴミ除去用衛星。
【請求項１７】
前記盾部材によって前記宇宙ゴミの移動速度が減少した場合、
前記制御部は、
前記盾部材が前記宇宙ゴミを回避するように前記衛星本体の姿勢を変換し、
前記盾部材が前記宇宙ゴミから遠ざかるように前記衛星本体の移動速度を増加させる、請求項１６に記載の宇宙ゴミ除去用衛星。
【請求項１８】
前記制御部は、
前記盾部材が地球に向かうように前記衛星本体の姿勢を変換し、
前記宇宙ゴミに地球方向速度を付加するように前記衛星本体の速度を増加させる、請求項１６に記載の宇宙ゴミ除去用衛星。
【請求項１９】
衛星本体、前記衛星本体に連結された盾部材、及び前記盾部材の前方に装着されて宇宙ゴミに関する情報を取得する検出部材を含む宇宙ゴミ除去用衛星が宇宙空間で移動するステップと、
前記検出部材で宇宙ゴミに関する情報を取得するステップと、
前記取得された宇宙ゴミに関する情報に基づいて前記衛星本体又は前記盾部材の作動を制御するステップと、
を含み、
前記取得された宇宙ゴミに関する情報に基づいて、前記衛星本体又は前記盾部材の作動を制御するステップで、前記宇宙ゴミの相対速度又は移動速度に基づいて前記衛星本体の移動速度、前記衛星本体の姿勢、又は、前記盾部材の広がり程度が制御される宇宙ゴミ除去用衛星の制御方法。
【請求項２０】
前記宇宙ゴミ除去用衛星は、
前記衛星本体の側面に連結され、宇宙空間内で太陽エネルギーを電気エネルギーに変換する太陽電池パネルをさらに含み、
前記取得された宇宙ゴミに関する情報に基づいて前記衛星本体又は前記盾部材の作動を制御するステップで、前記取得された宇宙ゴミに関する情報に基づいて、前記太陽電池パネルが前記衛星本体の側面から前記盾部材から遠ざかる方向に折り畳まれて前記衛星本体と平行になるよう前記太陽電池パネルの作動が制御される、請求項１９に記載の宇宙ゴミ除去用衛星の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、宇宙ゴミ除去用衛星に関し、より詳しくは、盾部材が付着した何度も使用可能な宇宙ゴミ除去用衛星に関する。
【背景技術】
【０００２】
地球周りの宇宙ゴミによって事故が頻繁に発生している。２００９年２月には運用中である米国イリジウム衛星と故障したロシアのコスモス衛星が衝突した事故が発生した。この衝突で、１ｍｍ以上の大きさの宇宙ゴミが４百万個近く発生し、１０ｃｍ以上の宇宙ゴミも１、４２０個が量産されたものと予測されている。
【０００３】
これにより、最近において宇宙先進国では、任務終了時に自ら宇宙物体を廃棄（Ｐｏｓｔ−Ｍｉｓｓｉｏｎ  Ｄｉｓｐｏｓａｌ：ＰＭＤ）するガイドラインを守りつつ、すでに存在する宇宙ゴミを除去する（Ａｃｔｉｖｅ  Ｄｅｂｒｉｓ  Ｒｅｍｏｖａｌ：ＡＤＲ）様々な方法が提案され、宇宙ゴミ除去方法をテストする衛星が発射されたことがある。
【０００４】
今まで提案されて開発中である方式は下記のとおりである。
【０００５】
第１に、清掃衛星が宇宙ゴミに近接して人が手で物を直接に把持することのような確実な方式で拘束装置（Ｃｌａｍｐｉｎｇ  Ｍｅｃｈａｎｉｓｍ）を用いて宇宙ゴミを収集又は捕獲する方法である。そのために座標正確度、精密姿勢制御、及び捕獲のための極めて精巧な技術が求められる。短所として、非友好的に動いたり、数個の付属物がついている宇宙ゴミを捕獲することに困難がある。また、宇宙ゴミは、拘束装置よりも小さくなければならず、１つの清掃衛星は１つの宇宙ゴミのみを処理できる。
【０００６】
第２に、清掃衛星に装着されたネット又は銛を用いて宇宙ゴミを収集又は捕獲する方法であって、相対的に複雑ではなく信頼できる方法であるが、宇宙ゴミがある程度の大きさを有しなければ効率的ではなく、小さいサイズとなった宇宙ゴミのグループ除去には効率的ではない。
【０００７】
第３に、宇宙ゴミに長い綱（ｔｅｔｈｅｒ）を連結して周辺プラズマ内の電子を綱内に流せると、地球磁場によって力が発生することで宇宙ゴミの速度が低下し、高度が低くなって、最終的に大気圏で摩擦熱により焼却される方法がある。このような方法は、所望する力を取得するためには綱の長さが数百ｍないし数十ｋｍでならなければならない。この程度で長い綱は、秒速７．９〜１１．２ｋｍである宇宙ゴミによって切られることがある。これは故障を引き起こすだけではなく、かえって宇宙ゴミを量産する。また、長い綱を解くメカニズムを開発し宇宙ゴミに綱を連結することが難しい。
【０００８】
第４に、宇宙船に長く拡張できる両腕を対称につき、両腕の終わりには宇宙ゴミを捕獲するかごがあり、宇宙ゴミが一方のかごに捕獲されれば腕が回転し、適当な位置で宇宙ゴミを大気圏に投げて摩擦熱を用いて焼却させる方法がある。このような方法は、宇宙ゴミが秒速７．９〜１１．２ｋｍであることから清掃衛星の腕も宇宙ゴミの進行方向に対する接線方向に類似の角度及び速度で動きながら正確に宇宙ゴミをかごに捕獲しなければならない。宇宙ゴミの大きさは、かごよりも小さくなければならず、失敗時にはかごが破損する恐れがある。
【０００９】
第５に、宇宙ゴミにソーラーセイル（ｓｏｌａｒ  ｓａｉｌ）又は風船を取り付けることで、抗力を発生して軌道が次第に低くなって最終的に大気圏で摩擦熱により焼却させる方法である。このような方法は、相当な大きさの宇宙ゴミには経済性であるが、ｃｍ単位の宇宙ゴミには経済性ではない。
【００１０】
第６に、高出力レーザを宇宙ゴミに照射して表面を蒸発させることでロケットの火炎（Ｆｌａｍｅ）のようなフレイムが発生し宇宙ゴミを減速させる原理である。宇宙ゴミの形状に関わらず、非友好的に動く宇宙ゴミ除去にも効率的であるが、極めて高価であり、衛星攻撃兵器（Ａｎｔｉ−Ｓａｔｅｌｌｉｔｅ  Ｗｅａｐｏｎ：ＡＳＡＴ）に切り替えられることがあり、政治的な問題を引き起こし得る。また、大型宇宙ゴミ除去には効率的ではない。
【００１１】
最後に、成層圏で気体を爆発させたり渦流発生器（Ｖｏｒｔｅｘ  ｇｅｎｅｒａｔｏｒ）を用いて宇宙ゴミが通過する地域に人工大気（Ａｒｔｉｆｉｃｉａｌ  Ａｔｍｏｓｐｈｅｒｅ）を作って宇宙ゴミの速度を低下せて、最終的に大気圏で摩擦熱により焼却させる方法である。このような方法は、宇宙ゴミが問題になる高度５００〜１０００ｋｍまで人工大気が到達できない可能性があり、もし、当該高度まで到達するとしても、軽い宇宙ゴミには効率的ではあるが、問題を起こすほどの重さの宇宙ゴミには効率的ではない。また、少なくとも半径数百Ｋｍ以上の人工大気を作らなければ宇宙ゴミの速度低下にその影響を与えず、人工大気を長い間に所望する場所に留めることはできない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
一実施形態に係る目的は、比較的大きいサイズで備えられた盾部材により宇宙ゴミの位置座標に割合正確であり、宇宙ゴミに伴う多量の小さい宇宙ゴミも効率よく除去できる宇宙ゴミ除去用衛星を提供することにある。
【００１３】
一実施形態に係る目的は、推力部材の燃料のある間に繰り返して使用可能であり、単純な構造で備えられることでその実現が容易であり、指定された軌道における使用及び燃料の再給油によって寿命を延長させることのできる宇宙ゴミ除去用衛星を提供することにある。
【００１４】
一実施形態に係る目的は、国際宇宙ステーション（Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｓｐａｃｅ  Ｓｔａｔｉｏｎ：ＩＳＳ）又は高価な衛星周辺に常時配置されてボディガードの役割をするか、宇宙で宇宙ゴミが大量生成された位置に移動したり、宇宙ゴミ衝突事故の発生時に地上から発射して宇宙ゴミが地球の全地域に広がる前に迅速に除去することのできる宇宙ゴミ除去用衛星を提供することにある。
【００１５】
一実施形態に係る目的は、盾部材及び太陽電池パネルが折り畳み可能な構造で備えられ、最小の空間を占めている状態で宇宙に発射されることができ、衛星本体に備えられた推力部材の作動により衛星本体の姿勢変換又は移動速度が容易に制御され、宇宙ゴミの速度を所望する速度に減速させてから回避起動又は加速運動によって宇宙ゴミから遠ざかる宇宙ゴミ除去用衛星を提供することにある。
【００１６】
一実施形態に係る目的は、盾部材がかご形態に変換可能であり、衛星本体の姿勢制御により宇宙ゴミの高度（近地点：ｐｅｒｉｇｅｅ）を効率よく向上させ、宇宙ゴミが大気圏に進入する時間を短縮させ得る宇宙ゴミ除去用衛星を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
上記のような目的を達成するための一実施形態に係る宇宙ゴミ除去用衛星は、衛星本体と、前記衛星本体の外側面に折り畳み可能であり、宇宙ゴミに向かって配置されて前記宇宙ゴミの移動速度を減少させる盾部材と、前記衛星本体に対して前記盾部材を支持する支持部材とを含み、前記盾部材は、前記衛星本体の一面に重なる中央パネルと、前記中央パネルの外側面に連結され、放射状方向に延びる複数の第１パネルと、前記複数の第１パネルの間に位置する複数の第２パネルとを含む。
【００１８】
一実施形態によると、前記衛星本体は多角柱の形状に備えられ、前記複数の第１パネルは、前記衛星本体の面数に対応する数に備えられて前記衛星本体の外側面に重なり、前記複数の第２パネルは、前記複数の第１パネル上に重なり得る。
【００１９】
一実施形態によると、前記複数の第１パネル及び前記複数の第２パネルが広がることによって、前記盾部材が円板状又はかご形状になり得る。
【００２０】
一実施形態によると、前記支持部材は収縮又は膨張可能な構造に備えられ、前記盾部材が広がった状態で前記支持部材の一端は前記衛星本体の一面に連結され、前記支持部材の他端は前記中央パネルの背面に連結され得る。
【００２１】
一実施形態によると、前記中央パネルの中央に装着され、前記宇宙ゴミを検出する検出部材をさらに含み、前記検出部材によって前記宇宙ゴミの移動速度又は前記宇宙ゴミと前記盾部材との間の距離が測定され得る。
【００２２】
一実施形態によると、前記衛星本体が前記宇宙ゴミに向かってアクセスするよう、又は前記宇宙ゴミから遠ざかるように前記衛星本体の移動速度を調整する速度調整用推力部材と、前記盾部材が前記宇宙ゴミに向かうよう、又は前記宇宙ゴミを回避するように前記衛星本体の姿勢を制御する姿勢制御用推力部材とを含み、前記速度調整用推力部材及び前記姿勢制御用推力部材は、前記衛星本体の一面又は他面に配置され得る。
【００２３】
一実施形態によると、前記姿勢制御用推力部材によって前記盾部材が地球に向かうように制御され、前記速度調整用推力部材によって前記宇宙ゴミに地球方向速度が付加され、前記宇宙ゴミの高度が低くなり得る。
【００２４】
一実施形態によると、前記衛星本体の側面に連結され、宇宙空間内で太陽エネルギーを電気エネルギーに変換する太陽電池パネルと、前記衛星本体の側面にヒンジ連結された連結部材と、前記連結部材に設けられ、前記太陽電池パネルを駆動軸を中心に回転させる駆動部材とをさらに含み、前記連結部材の回転によって前記太陽電池パネル及び前記駆動部材が共に回転し得る。
【００２５】
一実施形態によると、前記太陽電池パネルの一面には太陽電池が装着され、前記太陽電池パネルの他面には太陽電池が非装着され、前記連結部材によって前記太陽電池パネルが前記衛星本体の側面から前記盾部材から遠ざかる方向に折り畳まれて前記衛星本体と平行になり得る。
【００２６】
一実施形態によると、前記連結部材は「Ｌ」の形状に備えられ、前記「Ｌ」の形状で頂点部分が前記衛星本体の側面にヒンジ連結され、前記「Ｌ」の形状で縦方向に延びた部分は前記衛星本体の側面に形成された開口を覆い、前記「Ｌ」の形状で横方向に延びた部分は前記衛星本体の内部に挿入され、前記「Ｌ」の形状で縦方向に延びた部分は前記「Ｌ」の形状で頂点部分を中心に前記衛星本体の外部で回転し、前記「Ｌ」の形状で横方向に延びた部分は前記「Ｌ」の形状で頂点部分を中心に前記衛星本体の内部で回転し得る。
【００２７】
一実施形態によると、前記太陽電池パネルは、前記宇宙ゴミのアクセス時に前記駆動部材によって前記太陽電池パネルの一面が前記盾部材と反対となる方向に向かって配置されるように回転した後、前記連結部材によって前記衛星本体の側面から前記盾部材から遠ざかる方向に折り畳まれて前記太陽電池パネルの一面が前記衛星本体の側面と平行になり得る。
【００２８】
一実施形態によると、前記連結部材に設けられ、前記駆動部材の外部露出を防止する断熱部材をさらに含み得る。
【００２９】
前記目的を達成するための一実施形態に係る宇宙ゴミ除去用衛星は、衛星本体と、前記衛星本体に連結されて宇宙ゴミの移動速度を減少させる盾部材と、前記盾部材の前方に装着され、前記宇宙ゴミに関する情報を取得する検出部材と、前記検出部材で取得された宇宙ゴミに関する情報に基づいて前記衛星本体又は盾部材の作動を制御する制御部とを含み、前記制御部は、前記宇宙ゴミの外形情報（例えば、大きさ、形状、個数）、相対速度又は移動速度に基づいて前記衛星本体の移動速度、前記衛星本体の姿勢、又は、前記盾部材の広がり程度を制御する。
【００３０】
一実施形態によると、前記盾部材によって前記宇宙ゴミを捕獲する場合、前記制御部は、前記衛星本体の移動速度を調整し、前記盾部材が前記宇宙ゴミに向かうように前記衛星本体の姿勢を変換し、前記盾部材内に前記宇宙ゴミが受容されるように前記盾部材の広がり程度が制御され得る。
【００３１】
一実施形態によると、前記制御部は、前記衛星本体が前記宇宙ゴミの進行方向に前方に配置されるよう、前記衛星本体の移動速度が前記宇宙ゴミの移動速度よりも大きく制御し得る。
【００３２】
一実施形態によると、前記盾部材内に前記宇宙ゴミが捕獲された場合、前記制御部は、前記衛星本体の移動速度を前記宇宙ゴミの移動速度よりも低く保持させ、前記宇宙ゴミが予め設定された速度に達するように前記衛星本体の移動速度を制御し得る。
【００３３】
一実施形態によると、前記盾部材によって前記宇宙ゴミの移動速度が減少した場合、前記制御部は、前記盾部材が前記宇宙ゴミを回避するように前記衛星本体の姿勢を変換し、前記盾部材が前記宇宙ゴミから遠ざかるように前記衛星本体の移動速度を増加させ得る。
【００３４】
一実施形態によると、前記制御部は、前記盾部材が地球に向かうように前記衛星本体の姿勢を変換し、前記宇宙ゴミに地球方向速度を付加するように前記衛星本体の速度を増加させ得る。
【００３５】
前記目的を達成するための一実施形態に係る宇宙ゴミ除去用衛星の制御方法は、衛星本体、前記衛星本体に連結された盾部材、及び前記盾部材の前方に装着されて宇宙ゴミに関する情報を取得する検出部材を含む宇宙ゴミ除去用衛星が宇宙空間で移動するステップと、前記検出部材で宇宙ゴミに関する情報を取得するステップと、前記取得された宇宙ゴミに関する情報に基づいて前記衛星本体又は前記盾部材の作動を制御するステップとを含み、前記取得された宇宙ゴミに関する情報に基づいて、前記衛星本体又は前記盾部材の作動を制御するステップで、前記宇宙ゴミの外形情報（例えば、大きさ、形状、個数）、相対速度又は移動速度に基づいて前記衛星本体の移動速度、前記衛星本体の姿勢、又は、前記盾部材の広がり程度が制御される。
【００３６】
一実施形態によると、前記宇宙ゴミ除去用衛星は、前記衛星本体の側面に連結され、宇宙空間内で太陽エネルギーを電気エネルギーに変換する太陽電池パネルをさらに含み、前記取得された宇宙ゴミに関する情報に基づいて前記衛星本体又は前記盾部材の作動を制御するステップで、前記取得された宇宙ゴミに関する情報に基づいて、前記太陽電池パネルが前記衛星本体の側面から前記盾部材から遠ざかる方向に折り畳まれて前記衛星本体と平行になるよう前記太陽電池パネルの作動が制御され得る。
【発明の効果】
【００３７】
一実施形態に係る宇宙ゴミ除去用衛星によると、比較的大きいサイズで備えられた盾部材により宇宙ゴミの位置座標が正確であり、宇宙ゴミに伴う多量の小さい宇宙ゴミも効率よく除去することができる。
【００３８】
一実施形態に係る宇宙ゴミ除去用衛星によると、推力部材の燃料がある間に繰り返して使用可能であり、単純な構造で備えられることでその実現が容易であり、指定された軌道における使用及び燃料の再給油によって寿命を延長させることができる。
【００３９】
一実施形態に係る宇宙ゴミ除去用衛星によると、国際宇宙ステーション又は高価な衛星周辺に常時配置されてボディガードの役割をするか、宇宙で宇宙ゴミが大量生成された位置に移動したり、宇宙ゴミ衝突事故の発生時に地上から発射して宇宙ゴミが地球の全地域に広がる前に迅速に除去することができる。
【００４０】
一実施形態に係る宇宙ゴミ除去用衛星によると、盾部材及び太陽電池パネルが折り畳み可能な構造で備えられ、最小の空間を占めている状態で宇宙に発射されることができ、衛星本体に備えられた推力部材の作動により衛星本体の姿勢変換又は移動速度が容易に制御され、宇宙ゴミの速度を所望する速度に減速させてから回避起動又は加速運動によって宇宙ゴミから遠ざかることができる。
【００４１】
一実施形態に係る宇宙ゴミ除去用衛星によると、盾部材がかご形態に変換可能であり、衛星本体の姿勢制御により宇宙ゴミの高度を効率よく向上させ、宇宙ゴミが大気圏に進入する時間を短縮させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】一実施形態に係る宇宙ゴミ除去用衛星を示す。
【図２】盾部材が完全に広げられた形状を示す。
【図３Ａ】第２パネルが第１パネルに折り畳まれた形状を示す。
【図３Ｂ】第２パネルが第１パネルに広げられた形状を示す。
【図４Ａ】盾部材が広げられる過程を示す。
【図４Ｂ】盾部材が広げられる過程を示す。
【図４Ｃ】盾部材が広げられる過程を示す。
【図４Ｄ】盾部材が広げられる過程を示す。
【図４Ｅ】盾部材が広げられる過程を示す。
【図５】第１速度調整用推力部材及び第１姿勢制御用推力部材の配置を示す。
【図６】第２速度調整用推力部材及び第２姿勢制御用推力部材の配置を示す。
【図７Ａ】選択的に太陽電池を保護するための太陽電池パネルの駆動を示す。
【図７Ｂ】選択的に太陽電池を保護するための太陽電池パネルの駆動を示す。
【図７Ｃ】選択的に太陽電池を保護するための太陽電池パネルの駆動を示す。
【図８】一実施形態に係る宇宙ゴミ除去用衛星によって宇宙ゴミが除去される過程を示す。
【図９】一実施形態に係る宇宙ゴミ除去用衛星によって宇宙ゴミが除去される過程を示す。
【図１０】一実施形態に係る宇宙ゴミ除去用衛星によって宇宙ゴミが除去される過程を示す。
【図１１】一実施形態に係る宇宙ゴミ除去用衛星によって宇宙ゴミが除去される過程を示す。
【図１２】複数の宇宙ゴミ除去用衛星によって宇宙ゴミが除去される形状を示す。
【図１３】他の実施形態に係る宇宙ゴミ除去用衛星を示す。
【図１４Ａ】他の実施形態に係る宇宙ゴミ除去用衛星によって宇宙ゴミが除去される過程を示す。
【図１４Ｂ】他の実施形態に係る宇宙ゴミ除去用衛星によって宇宙ゴミが除去される過程を示す。
【図１５】一実施形態に係る宇宙ゴミ除去用衛星の制御方法を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００４３】
以下、実施形態を例示的な図面に基づいて詳細に説明する。各図面の構成要素に参照符号を付加することにおいて、同じ構成要素について、たとえ他の図面上に表示されたとしても、可能な限り同じ符号にすることに留意しなければならない。また、実施形態の説明において、関連する公知構成又は機能に対する具体的な説明が実施形態に対する理解を妨げると判断される場合にはその詳細な説明は省略する。
【００４４】
また、実施形態の構成要素の説明において、第１、第２、Ａ、Ｂ、（ａ）、（ｂ）などの用語を使用できる。このような用語は、その構成要素を他の構成要素と区別するためのものであり、その用語によって当該の構成要素の本質や順序などが限定されることはない。いずれかの構成要素が他の構成要素に「連結」、「結合」又は「接続」されると記載された場合、その構成要素はその他の構成要素に直接的に連結されたり接続されるが、各構成要素の間に更なる構成要素が「連結」、「結合」又は「接続」され得ることも理解されなければならない。
【００４５】
図１は、一実施形態に係る宇宙ゴミ除去用衛星を示し、図２は、盾部材が完全に広げられた形状を示し、図３Ａ及び図３Ｂは、第２パネルが第１パネルに折り畳まれた形状及び広げられた形状を示し、図４Ａ〜図４Ｅは、盾部材が広げられる過程を示し、図５は、第１速度調整用推力部材及び第１姿勢制御用推力部材の配置を示し、図６は、第２速度調整用推力部材及び第２姿勢制御用推力部材の配置を示し、図７Ａないし図７Ｃは、選択的に太陽電池を保護するための太陽電池パネルの駆動を示し、図８ないし図１１は、一実施形態に係る宇宙ゴミ除去用衛星によって宇宙ゴミが除去される過程を示す。
【００４６】
図１を参照して、一実施形態に係る宇宙ゴミ除去用衛星１０は、衛星本体１００、盾部材１１０、支持部材１２０、検出部材１３０及び複数の推力部材１４０（図５及び６参照）及び太陽電池パネル１５０を含む。
【００４７】
前記衛星本体１００は、発射体内部に配置して宇宙空間に移動する。そして、衛星本体１００内には衛星を起動するための各種の装備が配置されている。
【００４８】
また、衛星本体１００は、多角柱の形状で設けられる。
【００４９】
図面には、衛星本体１００が八角柱の形状に備えられるものと示されているが、衛星本体１００の形状はこれに限定されず、衛星本体１００の外側面に盾部材１１０が重なってもよく、支持部材１２０及び複数の推力部材１４０が装着されることができれば、いずれも可能である。
【００５０】
前記衛星本体１００には盾部材１１０が連結されている。
【００５１】
特に、図２を参照して、盾部材１１０は中央パネル１１２、複数の第１パネル１１４及び複数の第２パネル１１６を含んでいる。
【００５２】
前記中央パネル１１２は、衛星本体１００の一面Ａに重なる。
【００５３】
例えば、中央パネル１１２は、衛星本体１００の上面に重なり、中央パネル１１２の形状は、衛星本体１００の上面と同じ八角形に設けられる。
【００５４】
前記複数の第１パネル１１４は、中央パネル１１２の外側面で折り畳み又は広げ可能に設けられる。
【００５５】
また、複数の第１パネル１１４は、衛星本体１００の面数に対応する数に備えられ、例えば、複数の第１パネル１１４は衛星本体１００の側面個数に対応する合計８個のパネルに設けられてもよく、中央パネル１１２のそれぞれの側面に連結される。
【００５６】
ここで、複数の第１パネル１１４は、中央パネル１１２の中心から放射状方向に延びる。ここで、複数の第１パネル１１４は、衛星本体１００の外側面に重なるよう、衛星本体１００の外側面に対応する形状、又は衛星本体１００の外側面よりも若干小さく形成された形状に設けられる。
【００５７】
また、盾部材１１０が広げられた状態で複数の第１パネル１１４の間には空間（ｇａｐ）が形成され得る。
【００５８】
このような空間を閉鎖させるために、複数の第１パネル１１４の間には複数の第２パネル１１６が位置されている。例えば、複数の第１パネル１１４の間に形成された空間に２つの第２パネル１１６が配置されている。
【００５９】
また、複数の第２パネル１１６は扇形状に設けられてもよく、複数の第１パネル１１４上に重なることができる。
【００６０】
具体的には、図３Ａを参照して、それぞれの第１パネル１１４の左右両側面には第２パネル１１６が連結されている。盾部材１１０が折り畳まれた状態で、第２パネル１１６が第１パネル１１４上に重なり、複数の第２パネル１１６も互いに重なることができる。ここで、第２パネル１１６は、宇宙方向又は宇宙方向とは反対方向に第１パネル１１４上に重なることができる。
【００６１】
一方、図３Ｂを参照して、盾部材１１０が広げられた状態で、第１パネル１１４と第１パネル１１４の両側面に連結された第２パネル１１６が台形状に備えられた同一平面を形成し得る。ここで、第２パネル１１６は、宇宙方向に向かって第１パネル１１４上で広げられる。
【００６２】
再び、図１又は図２を参照して、盾部材１１０が完全に広げられた状態で中央パネル１１２、複数の第１パネル１１４及び複数の第２パネル１１６が同一平面上に配置されて円板状になる場合を示しているが、盾部材１１０内に収容空間が形成されるよう盾部材１１０がかご形状になり得る。又は、電動ギヤなどを用いて盾部材１１０の折り畳み又は広がり程度が制御可能なように設けられることは当然である。
【００６３】
図４Ａ〜図４Ｅを参照して、前述した盾部材１１０は次のように広げられることができる。
【００６４】
図４Ａを参照すると、発射体内で宇宙ゴミ除去用衛星１０の体積を減少させるために、盾部材１１０は折り畳まれた状態で保持され得る。具体的に、衛星本体１００の一面又は上面には中央パネル１１２が重なり、衛星本体１００の外側面には複数の第１パネル１１４が重なり、複数の第１パネル１１４上に複数の第２パネル１１６が重なることができる。
【００６５】
ここで、具体的に図示していないが、太陽電池パネル１５０も衛星本体１００に折り畳まれた状態で保持され、例えば、衛星本体１００の外側面で盾部材１１０の内側に折り畳まれた状態で保持され得る。
【００６６】
図４Ｂを参照すると、複数の第１パネル１１４のうちの一部が衛星本体１００の外側面から広げられている。例えば、合計８個の第１パネル１１４のうち４個の第１パネル１１４は、衛星本体１００で互いに向かい合う側面に配置したものであって、４個の第１パネルが衛星本体１００の外側面から広げられる。そのため、中央パネル１１２及び複数の第１パネル１１４のうちの一部が同一平面上に配置される。一方、複数の第１パネル１１４のうち残りの一部は、衛星本体１００の外側面に重さなった状態に保持される。
【００６７】
図４Ｃを参照すると、複数の第１パネル１１４のうち残りの一部が衛星本体１００の外側面から広げられている。これによって、衛星本体１００の外側面に重なった複数の第１パネル１１４がすべて広げられ、中央パネル１１２と複数の第１パネル１１４が同一平面を形成する。ただし、複数の第１パネル１１４上には複数の第２パネル１１６がすべて重なった状態に保持されている。これにより、複数の第１パネル１１４の間には空いた空間が形成される。
【００６８】
図４Ｄを参照すると、複数の第１パネル１１４から複数の第２パネル１１６がすべて広げられている。これによって、盾部材１１０が円板状に設けられる。このように盾部材１１０が比較的大きいサイズに備えられ、宇宙ゴミの位置座標に割合正確である。
【００６９】
最後に、図４Ｅを参照すると、支持部材１２０及び太陽電池パネル１５０についても衛星本体１００から広げられ、盾部材１１０が衛星本体１００から遠く配置し、太陽電池パネル１５０から電気エネルギーを取得することができる。
【００７０】
再び、図１を参照して、支持部材１２０は、衛星本体１００に対して盾部材を支持する。
【００７１】
前記支持部材１２０の一端は衛星本体１００の一面Ａに連結し、支持部材１２０の他端は盾部材１１０の背面、特に、中央パネル１１２の背面に連結している。
【００７２】
また、支持部材１２０は、収縮又は膨張可能な構造で設けられることができる。
【００７３】
具体的に、衛星本体１００が発射体内に保持されるとき、盾部材１１０が衛星本体１００の一面Ａに折り畳まれた状態を保持するよう、支持部材１２０は盾部材１１０と衛星本体１００との間に収縮状態に保持される。
【００７４】
一方、宇宙ゴミ除去用衛星１０の正常運用状態で、盾部材１１０が衛星本体１００から遠く離隔して配置されるよう、支持部材１２０が盾部材１１０と衛星本体１００との間で膨張される。ここで、支持部材１２０の膨張又は収縮の調整により衛星本体１００と盾部材１１０との間の距離が調整され得る。
【００７５】
一方、盾部材１１０の中央、例えば、中央パネル１１２の中央には宇宙ゴミを検出する検出部材１３０が装着される。
【００７６】
前記検出部材１３０は、例えば、盾部材１１０の前方に配置された宇宙ゴミを探知するＬＩＤＡＲ（Ｌｉｇｈｔ  Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ  ａｎｄ  Ｒａｎｇｉｎｇ）又は、ＲＡＤＡＲセンサに備えられてもよい。これによって、宇宙ゴミ（Ｓｐａｃｅ  Ｄｅｂｒｉｓ）を探知して盾部材１１０と宇宙ゴミとの間の距離及び相対速度、宇宙ゴミの移動速度、又は角速度などを測定できる。また、必要に応じて、宇宙ゴミの映像を取得できることは当然である。このように検出部材１３０は、宇宙ゴミを除去するために必要な様々な情報を取得できる。
【００７７】
また、図５及び図６を参照すると、衛星本体１００には、複数の推力部材１４０が装着されている。
【００７８】
複数の推力部材１４０の具体的な構造について開示していないが、衛星本体１００の速度又は姿勢を調整できればいずれのものも可能である。
【００７９】
前記複数の推力部材１４０は、第１速度調整用推力部材１４２及び第１姿勢制御用推力部材１４４を含む。
【００８０】
前記第１速度調整用推力部材１４２及び第１姿勢制御用推力部材１４４は、盾部材１１０の逆方向に配置された衛星本体１００の他面Ｂ上に装着される。
【００８１】
具体的に、第１速度調整用推力部材１４２は、衛星本体１００の他面Ｂの中央に配置され、推力速度調整用推進器として使用され得る。
【００８２】
例えば、宇宙ゴミ除去用衛星１０が宇宙ゴミに速くアクセスして宇宙ゴミの進行方向の前方に位置するよう、第１速度調整用推力部材１４２によって衛星本体１００の移動速度が制御される。
【００８３】
また、第１姿勢制御用推力部材１４４は、衛星本体１００の他面Ｂから外側に隣接に配置され、推力姿勢制御用推進器として使用され得る。
【００８４】
具体的に、第１姿勢制御用推力部材１４４は４個が備えられ、第１速度調整用推力部材１４２を中心に外側に離隔配置される。
【００８５】
例えば、第１速度調整用推力部材１４２によって宇宙ゴミ除去用衛星１０が宇宙ゴミの進行方向の前方に位置してから、盾部材１１０が宇宙ゴミに向かうよう第１姿勢制御用推力部材１４４により衛星本体１００の姿勢が制御される。
【００８６】
前記複数の推力部材１４０は、第２速度調整用推力部材１４６及び第２姿勢制御用推力部材１４８を含んでいる。
【００８７】
第２速度調整用推力部材１４６及び第２姿勢制御用推力部材１４８は、盾部材１１０の方向に配置された衛星本体１００の一面Ａ上に装着される。
【００８８】
具体的に、第２速度調整用推力部材１４６は衛星本体１００の一面Ａのうち中央に配置され、第２姿勢制御用推力部材１４８は、衛星本体１００の一面Ａで第２速度調整用推力部材１４６の外側に離隔配置されている。
【００８９】
例えば、宇宙ゴミの移動速度が設定された値に達した場合、第２姿勢制御用推力部材１４８は、盾部材１１０が宇宙ゴミを回避するように衛星本体１００の作動を制御し、第２速度調整用推力部材１４６は、盾部材１１０が宇宙ゴミから遠ざかるように衛星本体１００の移動速度を制御する。
【００９０】
図５及び図６には、第１速度調整用推力部材１４２及び第２速度調整用推力部材１４６が１個ずつ備えられ、第１姿勢制御用推力部材１４４及び第２姿勢制御用推力部材１４８が４個ずつ備えられていると図示されているが、第１速度調整用推力部材１４２、第１姿勢制御用推力部材１４４、第２速度調整用推力部材１４６、及び第２姿勢制御用推力部材１４８が信頼度を向上させるためにそれぞれ対に備えられることは当然である。
【００９１】
また、具体的に図示していないが、衛星本体１００の一面Ａには前述したように、支持部材１２０が連結されるため、第２速度調整用推力部材１４６及び第２姿勢制御用推力部材１４８は、支持部材１２０を回避して適切に衛星本体１００の一面Ａに装着されることは当然である。
【００９２】
再び、図１を参照すると、衛星本体１００の側面には太陽電池パネル１５０が連結されてもよい。
【００９３】
前記太陽電池パネル１５０は複数備えられ、衛星本体１００の向かい合う側面に連結されている。例えば、衛星本体１００の一側面には２つの太陽電池パネル１５０が連結され、衛星本体１００の他側面には２つの太陽電池パネル１５０が連結されてもよい。
【００９４】
衛星本体１００が発射体の内部にあるとき、複数の太陽電池パネル１５０は互いに重なるように設けられ、重なった複数の太陽電池パネル１５０は、衛星本体１００の外側面に重なっている。前述したように、複数の太陽電池パネル１５０は、盾部材１１０よりも内側に衛星本体１００の外側面に重なる。これによって、任務軌道で盾部材１１０が衛星本体１００から広げられた後、複数の太陽電池パネル１５０が衛星本体１００から広げられる。
【００９５】
前記複数の太陽電池パネル１５０は、宇宙空間内で太陽エネルギーを電気エネルギーに変換し、複数の太陽電池パネル１５０から取得された電気エネルギーは、複数の推力部材１４０の作動又は衛星本体１００内に備えられたその他の装置の作動のために使用され得る。必要に応じて、別途の太陽電池パネル１５０なしに太陽電池が衛星本体１００の側面に設けられてもよい。
【００９６】
また、万が一、宇宙ゴミが一定の規模を有する１つの物体ではなく、微細サイズの集団で広く広がって近づく場合、盾部材１１０がこの微細物体を全て防ぐことができなければ、宇宙ゴミによって太陽電池パネル１５０、特に、太陽電池の表面に深刻な被害を与える。
【００９７】
特に、図７Ａ〜図７Ｃを参照すると、宇宙ゴミ除去用衛星１０は、連結部材１６０、駆動部材１７０、及び断熱部材１８０をさらに含む。
【００９８】
ここで、太陽電池パネル１５０の一面Ａ、例えば、太陽電池パネル１５０で盾部材１１０に向かっている面には太陽電池が装着され、太陽電池パネル１５０の他面Ｂ、例えば、太陽電池パネル１５０で盾部材１１０と反対方向に向かっている面には太陽電池が装着されない。
【００９９】
前記連結部材１６０は、衛星本体１００の側面にヒンジ連結される。
【０１００】
例えば、衛星本体１００の側面には開口１０２が形成され、開口１０２にヒンジＨによって連結部材１６０が連結される。
【０１０１】
具体的に、連結部材１６０は「Ｌ」の形状に備えられ、「Ｌ」の形状で頂点部分が衛星本体１００の側面にヒンジ連結され、「Ｌ」の形状で縦方向に延びた部分１６２は、衛星本体１００の側面に形成された開口１０２を覆い、「Ｌ」の形状で横方向に延びた部分１６４は、衛星本体１００の内部に挿入される。
【０１０２】
ここで、ヒンジ連結によって「Ｌ」の形状で縦方向に延びた部分１６２は、「Ｌ」の形状で頂点部分を中心に衛星本体１００の外部で回転し、「Ｌ」の形状で横方向に延びた部分１６４は、「Ｌ」の形状で頂点部分を中心に衛星本体１００の内部で回転する。
【０１０３】
また、駆動部材１７０は、太陽電池パネル１５０を太陽と直角に合わせるための駆動装置（ｓｏｌａｒ  ａｒｒａｙ  ｄｅｒｉｖｉｎｇ  ａｓｓｅｍｂｌｙ：ＳＡＤＡ）に設けられ得る。
【０１０４】
前記駆動部材１７０は、連結部材１６０から太陽電池パネル１５０の一側面に向かって延びた駆動軸１７２を備え、駆動軸１７２を中心に太陽電池パネル１５０を回転させる。
【０１０５】
ここで、図７Ａ及び図７Ｂに示すように、太陽電池パネル１５０は、駆動部材１７０によって宇宙ゴミのアクセス時に太陽電池パネル１５０の一面Ａが盾部材１１０と反対方向に向かって配置されるように回転する。
【０１０６】
このように駆動部材１７０により太陽電池パネル１５０を回転させることで、太陽電池パネル１５０の一面Ａに装着された太陽電池が宇宙ゴミと衝突することを一次的に防止できる。
【０１０７】
その後、連結部材１６０の回転によって太陽電池パネル１５０が衛星本体１００の側面から盾部材１１０から遠ざかる方向に折り畳まれて衛星本体１００と平行になることで、太陽電池パネル１５０が宇宙ゴミと衝突することを２次的に防止できる。
【０１０８】
ここで、連結部材１６０の回転により太陽電池パネル１５０及び太陽電池パネル１５０に連結された駆動部材１７０が共に反時計回りに概略９０度に回転する。
【０１０９】
具体的に、図７Ｃに示すように、連結部材１６０の回転によって太陽電池パネル１５０の一面Ａは衛星本体１００の側面に向かうように配置され、太陽電池パネル１５０の他面Ｂは、衛星本体１００の側面と反対方向に向かうように配置される。
【０１１０】
これにより、太陽電池パネル１５０の一面Ａ及び他面Ｂがすべて宇宙ゴミから保護され得る。ただし、太陽電池パネル１５０の他面Ｂが宇宙に向かって配置されて宇宙ゴミと衝突する可能性が存在するため、太陽電池パネル１５０の他面Ｂに配置された電線などに対しては追加的に保護されることは当然である。
【０１１１】
一方、連結部材１６０には、断熱部材１８０が備えられている。
【０１１２】
前記断熱部材１８０は、駆動部材１７０が宇宙に露出されることを防止するためのものである。
【０１１３】
したがって、断熱部材１８０の形状又は材質は、駆動部材１７０が宇宙に露出されることを効率よく防止できれば、いずれのものも可能である。
【０１１４】
また、具体的に図示していないが、一実施形態に係る宇宙ゴミ除去用衛星１０は、宇宙ゴミ除去用衛星１０の全般的な作動を制御するための制御部（図示せず）をさらに含んでもよい。
【０１１５】
前記制御部は、検出部材１３０で取得された宇宙ゴミに関する情報に基づいて衛星本体１００、盾部材１１０、支持部材１２０、複数の推力部材１４０、又は太陽電池パネル１５０の作動を制御する。
【０１１６】
例えば、制御部は、検出部材１３０で取得された宇宙ゴミの外形情報（例えば、大きさ、形状、個数）、相対速度又は移動速度に基づいて、衛星本体１００の移動速度、衛星本体１００の姿勢、又は、盾部材１１０の広がり程度を制御する。
【０１１７】
具体的に、制御部は、検出部材１３０で取得された宇宙ゴミの相対速度又は移動速度に基づいて、第１速度調整用推力部材１４２の作動を制御して衛星本体１００の移動速度を制御し、第１姿勢制御用推力部材１４４の作動を制御して衛星本体１００の姿勢を制御する。
【０１１８】
又は、制御部は、検出部材１３０で取得された宇宙ゴミの大きさ情報に基づいて盾部材１１０の広がり程度を制御する。例えば、検出部材１３０で取得された宇宙ゴミの大きさが大きれば、制御部は、盾部材１１０が円板状で完全に広がるよう盾部材１１０の広がり程度を制御する。
【０１１９】
一方、検出部材１３０で取得された宇宙ゴミの大きさが小さければ、制御部は、宇宙ゴミが盾部材１１０内に受容されるように盾部材１１０の広がり程度を制御する。
【０１２０】
その他に、制御部は、宇宙ゴミ除去用衛星１０の作動に関する様々な事項を制御できるよう制御信号を送信できることは当然である。
【０１２１】
図８ないし図１１を参照すると、前述した一実施形態に係る宇宙ゴミ除去用衛星１０によって次のように宇宙ゴミが除去され得る。
【０１２２】
図８を参照すると、まず、検出部材によって宇宙ゴミＳＤの存在が検出されれば、宇宙ゴミ除去用衛星１０が宇宙ゴミＳＤの前方に位置するように移動される。
【０１２３】
ここで、宇宙ゴミＳＤの移動速度がＶであれば、宇宙ゴミ除去用衛星１０は、宇宙ゴミＳＤの移動速度より速いＶ＋ΔＶの速度で移動し、宇宙ゴミＳＤの前方位置を先に取ることができる。
【０１２４】
例えば、このような宇宙ゴミ除去用衛星１０の起動のために、第１速度調整用推力部材１４２が使用され、第１速度調整用推力部材１４２の作動有無及び速度調整変数ΔＶは制御部によって制御される。
【０１２５】
このように宇宙ゴミＳＤの前方位置を先に取った宇宙ゴミ除去用衛星１０は、図９を参照して、盾部材１１０が宇宙ゴミＳＤに向かうように姿勢が変換される。
【０１２６】
例えば、盾部材１１０が宇宙ゴミＳＤに向かうように衛星本体１００が反時計回りに回転し、このような起動のために第１姿勢制御用推力部材１４４が使用され、第１姿勢制御用推力部材１４４の作動有無及び衛星本体１００の回転角度などは制御部によって制御される。
【０１２７】
このように盾部材１１０が宇宙ゴミＳＤに向かって向かい合うように配置した後、図１０を参照して、宇宙ゴミ除去用衛星１０は、宇宙ゴミＳＤの移動速度よりも遅いＶ−ΔＶの速度を保持できる。ここで、速度調整変数ΔＶは、盾部材１１０の損傷が防止されるように設定され、制御部によって調整され得る。したがって、宇宙ゴミＳＤが設定された値に達するようにΔＶが徐々に増加する。
【０１２８】
図１１を参照すると、盾部材１１０によって宇宙ゴミＳＤが設定された値であるＶ−ΔＶｆに達すれば、宇宙ゴミ除去用衛星１０は、第２姿勢制御用推力部材１４８を使用して回避起動したり、第２速度調整用推力部材１４６を使用して宇宙ゴミＳＤから遠ざかるよう加速される。
【０１２９】
その後、第１姿勢制御用推力部材１４４を使用して宇宙ゴミ除去用衛星１０の姿勢を１８０度変換し、第１速度調整用推力部材１４２を使用して他の宇宙ゴミを追跡できる。
【０１３０】
また、図１２を参照して、微細な宇宙ゴミが広帯域に近づく場合、複数の宇宙ゴミ除去用衛星１０を使用して宇宙ゴミを除去することができる。
【０１３１】
したがって、一実施形態に係る宇宙ゴミ除去用衛星１０は、極めて小さい大きさの宇宙ゴミ集団から規模の大きい宇宙ゴミまで全て除去できるため、拡張性が極めて大きい。
【０１３２】
以上、一実施形態に係る宇宙ゴミ除去用衛星について説明したが、以下では他の実施形態に係る宇宙ゴミ除去用衛星について説明する。
【０１３３】
図１３は、他の実施形態に係る宇宙ゴミ除去用衛星を示す。図１４Ａ及び図１４Ｂは、他の実施形態に係る宇宙ゴミ除去用衛星によって宇宙ゴミが除去される過程を示す。
【０１３４】
図１３を参照すると、他の実施形態に係る宇宙ゴミ除去用衛星２０は、衛星本体２００、盾部材２１０、支持部材２２０、検出部材（図示せず）及び複数の推力部材（図示せず）及び太陽電池パネル２３０を含む。
【０１３５】
ここで、衛星本体２００、支持部材２２０、検出部材（図示せず）及び複数の推力部材（図示せず）及び太陽電池パネル２３０は、一実施形態に係る宇宙ゴミ除去用衛星１０の本体１００、支持部材１２０、検出部材１３０、及び複数の推力部材１４０及び太陽電池パネル１５０に対応する構成要素として、その詳細な説明は省略することにする。
【０１３６】
前記盾部材２１０は、超大型宇宙ゴミや無差別的な多量の宇宙ゴミ除去より限定された宇宙ゴミ除去のために盾部材２１０が円板状ではない、かご形態であってもよい。
【０１３７】
これにより、盾部材２１０内に宇宙ゴミＳＤが受容された状態で、宇宙ゴミＳＤの移動速度を減少させることができる。
【０１３８】
また、図１４Ａ及び図１４Ｂを参照すると、盾部材２１０内で減速された宇宙ゴミＳＤは次のように除去されることができる。
【０１３９】
宇宙ゴミ除去用衛星２０の移動速度は、宇宙ゴミＳＤの移動速度より遅いＶ−ΔＶであり、第１速度調整用推力部材（図５の１４２）又は第２速度調整用推力部材（図６の１４６）を用いて実現され得る。
【０１４０】
宇宙ゴミ除去用衛星２０の姿勢制御又は速度制御の後、又は宇宙ゴミＳＤの移動速度が設定値に達した後、図１４Ｂを参照すると、盾部材２１０が下方に向かって衛星本体２００が上方に向かうように宇宙ゴミ除去用衛星２０の姿勢が制御される。ここで、宇宙ゴミ除去用衛星２０の姿勢制御は、衛星本体２００に装着された第１姿勢制御用推力部材（図５の１４４）又は第２姿勢制御用推力部材（図６の１４８）を用いて実現され得る。
【０１４１】
その後、宇宙ゴミＳＤに地球方向の速度ＶＲが付加される。ここで、宇宙ゴミＳＤに対する地球方向の速度ＶＲの付加は、第１速度調整用推力部材（図５の１４２）を用いて実現され得る。
【０１４２】
これによって、宇宙ゴミＳＤの最終進行方向は、図１４Ａに示された宇宙ゴミＳＤの速度Ｖ−ΔＶ方向と図１２Ｂに図示された地球方向の速度ＶＲの方向の合力方向になる。ここで、宇宙ゴミＳＤの高度を見て効率よく下げて宇宙ゴミＳＤが大気圏に進入する時間を短縮させることができる。
【０１４３】
図１５は、一実施形態に係る宇宙ゴミ除去用衛星の制御方法を示すフローチャートである。
【０１４４】
図１５を参照して、一実施形態に係る宇宙ゴミ除去用衛星は次のように制御されることができる。
【０１４５】
まず、衛星本体、衛星本体に連結された盾部材及び盾部材の前方に装着されて宇宙ゴミに関する情報を取得する検出部材を含む宇宙ゴミ除去用衛星が宇宙空間で移動する（Ｓ１０）。
【０１４６】
その次に、検出部材で宇宙ゴミに関する情報を取得する（Ｓ２０）。
【０１４７】
次に、取得された宇宙ゴミに関する情報に基づいて衛星本体又は盾部材の作動を制御する（Ｓ３０）。
【０１４８】
ここで、宇宙ゴミの外形情報、相対速度又は移動速度に基づいて衛星本体の移動速度、衛星本体の姿勢、又は、盾部材の広がり程度が制御され得る。
【０１４９】
追加的に、検出部材で取得された宇宙ゴミに関する情報に基づいて、選択的に太陽電池パネルが衛星本体の側面から盾部材から遠ざかる方向に折り畳まれて衛星本体と平行になるよう太陽電池パネルの作動が制御され得る。
【０１５０】
前述された宇宙ゴミ除去用衛星は、推力部材の燃料のある間に繰り返して使用可能であり、単純な構造で備えられることで実現が容易であり、指定された軌道における使用及び燃料の再給油によって寿命を延長させることができる。そして、盾部材及び太陽電池パネルが折り畳み可能な構造で備えられて最小の空間を占めた状態で宇宙に発射され、衛星本体に備えられた推力部材の作動によって衛星本体の姿勢変換又は移動速度が容易に制御され、宇宙ゴミの速度を所望する速度で減速させた後、回避起動又は加速運動によって宇宙ゴミから遠ざかることができる。
【０１５１】
さらに、国際宇宙ステーション又は高価な衛星周辺に常時配置されてボディガードの役割をしたり、宇宙で宇宙ゴミが大量生成された位置に移動したり、宇宙ゴミが衝突事故の発生時に地上から発射して宇宙ゴミが地球の全地域に広がる前に迅速に除去することができる。
【０１５２】
上述したように実施形態をたとえ限定された図面によって説明したが、当該技術分野で通常の知識を有する者であれば、前記に基づいて様々な技術的な修正及び変形を適用することができる。例えば、説明された技術が説明された方法と異なる順序で実行されたり、及び／又は説明されたシステム、構造、装置、回路などの構成要素が説明された方法と異なる形態で結合又は組合わせられたり、他の構成要素又は均等物によって置き換えたり置換されても適切な結果を達成することができる。
【符号の説明】
【０１５３】
１０：宇宙ゴミ除去用衛星
１００：衛星本体
１１０：盾部材
１１２：中央パネル
１１４：第１パネル
１１６：第２パネル
１２０：支持部材
１３０：検出部材
１４０：複数の推力部材
１４２：第１速度調整用推力部材
１４４：第１姿勢制御用推力部材
１４６：第２速度調整用推力部材
１４８：第２姿勢制御用推力部材
１５０：太陽電池パネル
【図１】
2018076053.tif 000003
【図２】
2018076053.tif 000004
【図３Ａ】
2018076053.tif 000005
【図３Ｂ】
2018076053.tif 000006
【図４Ａ】
2018076053.tif 000007
【図４Ｂ】
2018076053.tif 000008
【図４Ｃ】
2018076053.tif 000009
【図４Ｄ】
2018076053.tif 000010
【図４Ｅ】
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【図５】
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【図６】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図７Ｃ】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４Ａ】
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【図１４Ｂ】
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【図１５】
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