(57)【要約】【課題】比較的大型のスペースデブリを効率良く除去することができるデブリ除去装置を提供する。【解決手段】地球を中心とした所定の周回軌道上を周回するスペースデブリを除去するデブリ除去装置３であって、本体部１０と、本体部１０にスペースデブリを接着させるための接着部２０と、接着部２０を介して本体部１０に接着させたスペースデブリとともに本体部１０が周回軌道上を周回する間にスペースデブリに対して作用させるための特定方向の制動力を発生させる制動部３０と、制動力の発生時期を制御する時期制御部４０と、を備える。時期制御部４０は、スペースデブリとともに本体部１０が周回軌道上を周回する間に、制動力の方向が、(i)周回軌道面と略平行となり、(ii)周回軌道の接線と略平行となり、かつ、(iii)スペースデブリの周回方向と略逆方向となる、ような周回軌道上の特定領域に本体部１０が位置したときに制動力を発生させる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
地球を中心とした所定の周回軌道上を周回するスペースデブリを除去するデブリ除去装置であって、
本体部と、
前記本体部に前記スペースデブリを接着させるための接着部と、
前記接着部を介して前記本体部に接着させた前記スペースデブリとともに前記本体部が前記周回軌道上を周回する間に、前記スペースデブリに対して作用させるための特定方向の制動力を発生させる制動部と、
前記制動力の発生時期を制御する時期制御部と、を備え、
前記時期制御部は、前記スペースデブリとともに前記本体部が前記周回軌道上を周回する間に、前記制動力の方向が、(i)前記周回軌道を含む軌道面と略平行となり、(ii)前記周回軌道の接線と略平行となり、かつ、(iii)前記スペースデブリの周回方向と略逆方向となる、ような前記周回軌道上の特定領域に前記本体部が位置したときに前記制動力を発生させる、デブリ除去装置。
【請求項２】
前記制動力の方向が、前記スペースデブリと前記デブリ除去装置とを合わせた剛体の重心を貫く方向でない場合に、前記制動力の方向が前記重心を貫く方向になるまで前記制動力の方向を変更する方向制御部を備える、請求項１に記載のデブリ除去装置。
【請求項３】
前記本体部は、少なくとも一つの面部を有し、
前記制動部は、前記本体部の前記面部に分散配置された複数のスラスタを有し、
前記複数のスラスタは、固体燃料で個々に燃焼するものである、請求項１又は２に記載のデブリ除去装置。
【請求項４】
前記接着部は、前記本体部に取り付けられた円板部と、前記円板部の表面に設けられた接着層と、を有し、
前記接着層は、粘着剤又は接着剤と、衝撃緩衝材と、から構成される、請求項１から３の何れか一項に記載のデブリ除去装置。
【請求項５】
前記時期制御部は、前記本体部に搭載される、請求項１から４の何れか一項に記載のデブリ除去装置。
【請求項６】
前記時期制御部は、前記本体部が前記特定領域に位置するときに前記制動力を発生させるように前記制動部を制御するための制御信号を生成して送信する信号生成送信部と、前記信号生成送信部から送信された制御信号を受信して前記制動部を制御する信号受信制御部と、を有し、前記信号生成送信部は地上に設置され、前記信号受信制御部は前記本体部に搭載される、請求項１から４の何れか一項に記載のデブリ除去装置。
【請求項７】
請求項１から６の何れか一項に記載のデブリ除去装置と、
前記デブリ除去装置を搭載可能であって前記デブリ除去装置を宇宙空間に放出するように構成される母機と、を備える、
デブリ除去システム。
【請求項８】
前記デブリ除去装置の前記本体部が前記スペースデブリに接着するまで、前記母機から放出された前記デブリ除去装置を前記スペースデブリへと誘導する誘導部を備える、請求項７に記載のデブリ除去システム。
【請求項９】
前記誘導部は、前記母機又は地上に設置され、
前記デブリ除去装置は、前記誘導部からの誘導信号を受信する受信部を有する、請求項８に記載のデブリ除去システム。
【請求項１０】
前記デブリ除去装置は、前記母機から放出された後に前記スペースデブリへと自律的に移動するように構成される、請求項７に記載のデブリ除去システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、デブリ除去装置及びデブリ除去システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、地球の周回軌道上には、過去に打ち上げられて任務を終えたり破損したりした人工衛星及びその破片やロケットの上段等の残骸がスペースデブリとして存在することが知られている。かかるスペースデブリは、任務遂行中の正常な宇宙ステーションや人工衛星に衝突して危害を加える虞があることから、周回軌道から離脱させて焼却したり回収したりする技術が種々提案されている。
【０００３】
例えば、宇宙空間のプラズマ環境を利用して微小なスペースデブリを負に帯電させ、デブリの速度を減速させる向きに電界の力を働かせてデブリの高度を降下させ、デブリを大気圏に突入させて焼却除去する技術が提案されている（特許文献１参照）。また、近年においては、複数の布体層からなるジャケットで発泡体材料を被覆して構成したデブリ除去装置を用いてスペースデブリを回収する技術が提案されている（特許文献２参照）。この技術によれば、スペースデブリをジャケットに衝突させ破砕して複数の破片とし、これら破片を発泡体材料で捕捉して集積することができる、とされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−０６９９７３号公報
【特許文献２】特開２０１１−１６８２７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、前記した特許文献１や特許文献２に記載された技術は、あくまでも微小なスペースデブリや比較的小型のスペースデブリの焼却・回収を行うものであり、比較的大型のスペースデブリの除去には適さないものである。比較的大型のスペースデブリの除去に関しては、対象となるデブリへの接近技術やデブリの捕獲技術が未だ確立されておらず費用対効果も見合わない等、困難な問題が山積みとなっているのが現状である。特に、比較的大型のスペースデブリは、形、大きさ、重心位置等が多様な上、回転している可能性が高く、捕獲自体が困難なため、捕獲してその周回速度を低減させて大気圏に突入させるのが困難であるという問題があり、現段階においてはこの問題を解決するための有効な手段は見つかっていない。
【０００６】
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、比較的大型のスペースデブリの回転を止めるという難作業を要することなく、スペースデブリを効率良く除去することができるデブリ除去装置及びデブリ除去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】
前記目的を達成するため、本発明に係るデブリ除去装置は、地球を中心とした所定の周回軌道上を周回するスペースデブリを除去するものであって、本体部と、本体部にスペースデブリを接着させるための接着部と、接着部を介して本体部に接着させたスペースデブリとともに本体部が周回軌道上を周回する間に、スペースデブリに対して作用させるための特定方向の制動力を発生させる制動部と、制動力の発生時期を制御する時期制御部と、を備えるものである。時期制御部は、スペースデブリとともに本体部が周回軌道上を周回する間に、制動力の方向が、(i)周回軌道を含む軌道面（周回軌道面）と略平行となり、(ii)周回軌道の接線と略平行となり、かつ、(iii)スペースデブリの周回方向と略逆方向となる、ような周回軌道上の特定領域に本体部が位置したときに制動力を発生させるものである。
【０００８】
かかる構成を採用すると、接着部を介して本体部にスペースデブリを接着させることができる。そして、スペースデブリとともに本体部が地球を中心とした所定の周回軌道上を周回する間に、周回軌道上の「特定領域」（制動力の方向が、(i)周回軌道面と略平行となり、(ii)周回軌道の接線と略平行となり、かつ、(iii)スペースデブリの周回方向と略逆方向となる、ような領域）に本体部が位置したときに制動力を発生させて、この制動力をスペースデブリに作用させることができる。このように、制動力の方向が、所定の周回軌道面及び周回軌道の接線に平行でかつスペースデブリの周回方向と逆方向となったときに制動力を発生させることにより、スペースデブリの周回速度を効率良く低減させ、スペースデブリを大気圏に突入させて焼却除去することが可能となる。なお、制動力を、スペースデブリとデブリ除去装置とを合わせた剛体の重心を貫く方向に発生させることにより、剛体が更に回転するのを防止するようにする。デブリ除去装置をスペースデブリに接着させた後に制動力を一度発生させて、制動力の方向が重心を貫いているか否かを確認してもよい。
【０００９】
本発明に係るデブリ除去装置において、制動力の方向が、スペースデブリとデブリ除去装置とを合わせた剛体の重心を貫く方向でない場合に、制動力の方向が当該重心を貫く方向になるまで制動力の方向を変更する方向制御部を備えることができる。
【００１０】
かかる構成を採用すると、制動力の方向が、スペースデブリとデブリ除去装置とを合わせた剛体の重心（剛体重心）を貫いていない場合においても、方向制御部で制動力の方向を制御することにより、制動力の方向が剛体重心を貫くようにすることができる。制動力の方向が剛体重心を貫いていない場合には、剛体にモーメントが作用して剛体が更なる回転を始めることとなるが、制動力の方向を制御して制動力の方向が剛体重心を貫くようにすることにより、剛体の更なる回転力の発生を防止することができる。
【００１１】
本発明に係るデブリ除去装置において、制動部は、本体部の少なくとも一つの面部に分散配置された複数のスラスタを有することができる。複数のスラスタとしては、固体燃料で個々に燃焼するものを採用することが好ましい。制動力の発生回数を増やすために、複数のスラスタのうちの一部を燃焼させることもできる。
【００１２】
かかる構成を採用すると、制動部は本体部の面部に分散配置された複数のスラスタを有しており、これらスラスタは個々に燃焼するものであるため、制動力を複数回発生させることができる。また、スラスタは、毒性の少ない固体燃料を採用していることから、ロケット等の各種宇宙航行体に搭載することが可能となる。
【００１３】
本発明に係るデブリ除去装置において、本体部に取り付けられた円板部と、円板部の表面に設けられた接着層と、を有する接着部を採用することができる。かかる場合において、粘着剤又は接着剤と、衝撃緩衝材と、から構成される接着層を採用することができる。
【００１４】
かかる構成を採用すると、接着部は、本体部に取り付けられた円板部の表面に設けられた接着層を有しており、接着層は粘着剤（接着剤）と衝撃緩衝材とから構成されているので、スペースデブリに対して良好に接着することが可能となる。
【００１５】
本発明に係るデブリ除去装置において、時期制御部を本体部に搭載することができる。
【００１６】
かかる構成を採用すると、時期制御部が本体部に搭載されているため、地上に時期制御用の施設を別途設置する必要がないので、設備費を節減することができる。
【００１７】
本発明に係るデブリ除去装置において、本体部が特定領域に位置するときに制動力を発生させるように制動部を制御するための制御信号を生成して送信する信号生成送信部と、信号生成送信部から送信された制御信号を受信して制動部を制御する信号受信制御部と、を有する時期制御部を採用することができる。かかる場合において、信号生成送信部を地上に設置し、信号受信制御部を本体部に搭載することができる。
【００１８】
かかる構成を採用すると、地上の信号生成送信部から送信される制御信号を、本体部の信号受信制御部で受信して制動部を制御することができる。従って、大型の演算回路等を本体部に搭載する必要がないため、本体部の小型化や軽量化が可能となる。
【００１９】
また、本発明に係るデブリ除去システムは、既に述べたデブリ除去装置と、デブリ除去装置を搭載可能であってデブリ除去装置を宇宙空間に放出するように構成される母機と、を備えるものである。
【００２０】
かかる構成を採用すると、母機をスペースデブリの比較的近く（例えばスペースデブリから数ｍの位置）まで接近移動させ、その後、母機からデブリ除去装置を放出してスペースデブリに接着させることができる。
【００２１】
本発明に係るデブリ除去システムにおいて、デブリ除去装置の本体部がスペースデブリに接着するまで、母機から放出されたデブリ除去装置をスペースデブリへと誘導する誘導部を備えることもできる。また、母機から放出された後にスペースデブリへと自律的に移動するようにデブリ除去装置を構成してもよい。
【００２２】
かかる構成を採用すると、母機から放出されたデブリ除去装置を誘導部でスペースデブリへと誘導したり、デブリ除去装置が自律的に移動したりすることにより、デブリ除去装置の本体部をスペースデブリに接着させることができる。
【００２３】
本発明に係るデブリ除去システムにおいて、誘導部を母機又は地上に設置し、誘導部からの誘導信号を受信する受信部をデブリ除去装置に搭載することができる。
【００２４】
かかる構成を採用すると、母機又は地上に設置した誘導部で遠隔的にデブリ除去装置を誘導することができるので、デブリ除去装置に誘導部を搭載する必要がない。従って、デブリ除去装置の小型化や軽量化が可能となる。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、比較的大型のスペースデブリの回転を止めるという難作業を要することなく、スペースデブリを効率良く除去することができるデブリ除去装置及びデブリ除去システムを提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の実施形態に係るデブリ除去システムの構成を説明するための構成図である。
【図２】本発明の実施形態に係るデブリ除去装置の（接着部側から見た）斜視図である。
【図３】本発明の実施形態に係るデブリ除去装置の（制動部側から見た）斜視図である。
【図４】本発明の実施形態に係るデブリ除去装置の側面図である。
【図５】本発明の実施形態に係るデブリ除去装置の正面図（接着部側から見た図）である。
【図６】本発明の実施形態に係るデブリ除去装置の背面図（制動部側から見た図）である。
【図７】本発明の実施形態に係るデブリ除去装置の制動部によって発生する制動力の方向等を説明するための説明図である。
【図８】スペースデブリの周回時の姿勢等を説明するための説明図である。
【図９】本発明の実施形態に係るデブリ除去装置の制動部によって制動力を発生させる領域を説明するための説明図である。
【図１０】本発明の他の実施形態に係るデブリ除去装置の（接着部側から見た）斜視図である。
【図１１】本発明の他の実施形態に係るデブリ除去装置の（制動部側から見た）斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、各図を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。
【００２８】
まず、本実施形態に係るデブリ除去システム１の構成について説明する。デブリ除去システム１は、地球Ｅを中心とした所定の周回軌道Ｏ上を周回するスペースデブリＤ（図７）を除去するものであって、図１に示すように、母機２と、母機２に搭載され宇宙空間において母機２から放出されるデブリ除去装置（子機）３と、母機２やデブリ除去装置３を誘導制御するための地上システム４と、を備えている。
【００２９】
母機２は、デブリ除去装置３を搭載した状態でロケット等の宇宙航行体に取り付けられ宇宙空間に打ち上げられるように構成されている。地上システム４は、地上に設置した基地局に設けられており、所定の通信手段を介して母機２及びデブリ除去装置３からのセンサ信号を受信したり、母機２及びデブリ除去装置３に対して各種指令信号を送信したりすることができるものである。地上システム４は、母機２から分離したデブリ除去装置３をスペースデブリＤへと誘導してスペースデブリＤに接着させる誘導部５を有している。なお、誘導部５を母機２に搭載することもできる。
【００３０】
デブリ除去装置３は、図２〜図６に示すように、本体部１０と、本体部１０にスペースデブリＤを接着させるための接着部２０と、特定方向の制動力を発生させる制動部３０と、制動力の発生時期を制御する時期制御部４０と、制動力の方向を制御する方向制御部５０と、誘導部５からの誘導信号を受信する受信部６０と、を有している。
【００３１】
本体部１０は、図２〜図４に示すように円筒状に形成されており、その一方の端面部１０ａに軸部１１を介して接着部２０が取り付けられている。本体部１０ｂの他方の端面部１０ｂには、制動部３０が設けられている。本体部１０の内部には、コンピュータ等から構成された時期制御部４０及び方向制御部５０が搭載されている。本体部１０の大きさは、本体部１０が搭載される宇宙航行体や母機２の大きさに応じて適宜設定される。なお、本体部１０の形状は円筒状に限られるものではなく、立方体状、直方体状、多角筒体状、等種々の形状を採用することができる。
【００３２】
接着部２０は、図２〜図５に示すように、本体部１０の一方の端面部１０ａに軸部１１を介して取り付けられた円板部２１と、円板部２１の表面に設けられた接着層２２と、を有している。本実施形態においては、シリコーン粘着剤と衝撃緩衝材とから構成される接着層２２を採用している。シリコーン粘着剤は熱絶縁性を有するため、スペースデブリＤから伝達される熱を遮断することが可能となる。なお、接着層２２を構成する粘着剤はシリコーン粘着剤に限られるものではなく、他の粘着剤を採用してもよい。また、粘着剤に代えて接着剤を採用することもできる。さらに、粘着剤や接着剤とともに（又は粘着剤や接着剤に代えて）機械的な捕獲機構を設けてもよい。円板部２１は、金属材料等で構成することができる。衝撃緩衝材としては、例えば発泡材を採用することができる。
【００３３】
制動部３０は、接着部２０を介して本体部１０に接着させたスペースデブリＤとともに本体部１０が周回軌道Ｏ上を周回する間に、スペースデブリＤに対して作用させるための特定方向ＤPの制動力Ｐを発生させるものである。本実施形態においては、図３及び図６に示すように、本体部１０の他方の端面部１０ｂに分散配置された複数（２１個）のスラスタ３１を有する制動部３０を採用している。スラスタ３１は、固体燃料で個々に燃焼するように構成されている。スラスタ３１の位置や個数は、本実施形態に限定されるものではなく、本体部１０の重量や形状に応じて適宜設定することができる。
【００３４】
本実施形態における制動部３０は、地球Ｅを中心とした周回軌道Ｏ上を周回方向ＤRで周回するスペースデブリＤに対して、図７に示すような方向ＤPの制動力Ｐを作用させるものである。この制動力Ｐの方向ＤPは、スペースデブリＤへのデブリ除去装置３（本体部１０）の接着位置に依存する。本実施形態においては、図７に示すように、スペースデブリＤの自転軸ＡDの延長線上にデブリ除去装置３（本体部１０）を接着させ、制動部３０で発生する制動力Ｐの方向ＤPがスペースデブリＤの自転軸ＡDの延在方向と一致するようにしている。このようにすることにより、周回中のスペースデブリＤが自転しても、スペースデブリＤに対して常に一定方向の制動力Ｐを作用させることができる。
【００３５】
時期制御部４０は、図７に示すように、スペースデブリＤとともにデブリ除去装置３が周回軌道Ｏ上を周回する間に、制動力Ｐの方向ＤPが、(i)周回軌道Ｏを含む軌道面（周回軌道面）と略平行となり、(ii)周回軌道Ｏの接線Ｎと略平行となり、かつ、(iii)スペースデブリＤの周回方向ＤRと略逆方向となる、ような周回軌道Ｏ上の特定領域Ｒにデブリ除去装置３が位置したときに制動力Ｐを発生させるように、制動部３０による制動力Ｐの発生時期を制御する。
【００３６】
ここで、時期制御部４０が制動力Ｐの発生時期を上記のように設定する理由について、図８及び図９を用いて説明する。
【００３７】
地球Ｅを中心とした所定の周回軌道Ｏ上を周回する姿勢制御機能を持たないスペースデブリＤは、図８（Ａ）に示すように特定の面ＳDを常に中心に向けて周回するわけではなく、複数の外乱が働いてその姿勢が変化することが知られている。すなわち、スペースデブリＤは、（１）スペースデブリＤが真円でない限り発生する重力傾斜、（２）太陽放射、（３）空気抵抗、（４）地磁気、（５）その他、のうち何れか一つ以上の要因によって、その姿勢の変化態様や回転態様が決まることが知られている。
【００３８】
このようにスペースデブリＤは様々な要因で姿勢を変化させながら地球Ｅの周りを周回するため、デブリ除去装置３が例えば図８（Ｂ）に示すような位置及び姿勢でスペースデブリＤに接着した場合には、制動部３０で発生させた制動力Ｐの方向ＤPが周回軌道Ｏの接線Ｎと平行になる領域が二つ存在することとなる（領域Ｒ及び領域Ｒ´）。これら二つの領域Ｒ、Ｒ´のうち、制動力Ｐの方向ＤPがスペースデブリＤの周回方向ＤRと逆方向となる領域（特定領域）Ｒで制動力Ｐを発生させると、最も効率良くスペースデブリＤの周回速度（エネルギー）を低減させることができることを本発明者は見出した。なお、制動力Ｐの方向ＤPは、スペースデブリＤの周回軌道Ｏを含む軌道面内にある（少なくとも制動力Ｐの方向ＤPが当該軌道面と平行である）ものとする。
【００３９】
このような特定領域Ｒで制動力Ｐを発生させることにより、スペースデブリＤの周回速度は低減し、その結果、スペースデブリＤの周回軌道は、図９に示すような当初の軌道Ｏ1から、地球Ｅに近い軌道Ｏ2に遷移することとなる。遷移後の軌道Ｏ2においても同様に特定領域Ｒで制動力Ｐを発生させることにより、スペースデブリＤの周回速度を低減させ、周回軌道をさらに地球Ｅに近い軌道Ｏ3に遷移させることができる。これを繰り返すことにより、最終的にスペースデブリＤを大気圏に突入させて燃焼除去することが可能となる。
【００４０】
本実施形態においては、制動力Ｐの方向ＤPが、スペースデブリＤとデブリ除去装置３とを合わせた剛体の重心（剛体重心）を貫く方向でない場合があることを考慮して、制動力Ｐの方向を変更する方向制御部５０を本体部１０に搭載している。方向制御部５０は、制動力Ｐの方向ＤPが剛体重心を貫かない場合に、制動部３０のうち特定のスラスタ３１を作動させて制動力Ｐの方向を変更し、制動力Ｐの方向ＤPが剛体重心を貫くようにするものである。なお、デブリ除去装置３をスペースデブリＤに接着させた後に制動力Ｐを試しに一度発生させて、制動力Ｐの方向が剛体重心を貫いているか否かを確認することもできる。
【００４１】
次に、本実施形態に係るデブリ除去システム１を用いてスペースデブリＤを除去する方法について説明する。
【００４２】
まず、宇宙航行体に母機２及びデブリ除去装置３を搭載して打ち上げ、地球Ｅを中心とした周回軌道Ｏ上を周回するスペースデブリＤに母機２を接近移動させる（母機誘導工程：Ｓ１）。母機誘導工程Ｓ１においては、例えばＧＰＳ航法を用いて、スペースデブリＤの比較的近く（例えばスペースデブリＤから数ｋｍの位置）まで母機２を移動させ、スタートラッカ等を用いてスペースデブリＤから数十ｍから百ｍの位置まで母機２を接近させ、さらに光学カメラ等により数ｍの位置まで母機２を接近させる、等の方法を採用することができる。
【００４３】
次いで、母機２からデブリ除去装置３を放出し、デブリ除去装置３をスペースデブリＤへと誘導してスペースデブリＤに接着させる（装置接着工程：Ｓ２）。装置接着工程Ｓ２において、デブリ除去装置３は、地上システム４の誘導部５から送信された誘導信号を受信部６０で受信し、その受信した誘導信号に基づいてスペースデブリＤへと接近移動し、スペースデブリＤの特定位置（スペースデブリＤの自転軸ＡDの延長線上）に接着して、制動部３０で発生する制動力Ｐの方向ＤPがスペースデブリＤの自転軸ＡDの延在方向と一致するようにする。
【００４４】
続いて、デブリ除去装置３に搭載された時期制御部４０は、周回しているデブリ除去装置３及びスペースデブリＤの位置をモニタリングし、デブリ除去装置３が特定領域Ｒに位置したときに制動力Ｐを発生させる（制動工程：Ｓ３）。必要に応じて制動工程Ｓ３を繰り返すことにより、スペースデブリＤの周回速度を効率良く低減させ、最終的にスペースデブリＤを大気圏に突入させて焼却除去することができる。
【００４５】
以上説明した実施形態に係るデブリ除去装置３においては、接着部２０を介して本体部１０にスペースデブリＤを接着させることができる。そして、スペースデブリＤとともに本体部１０が地球Ｅを中心とした所定の周回軌道Ｏ上を周回する間に、周回軌道Ｏ上の「特定領域Ｒ」（制動力Ｐの方向ＤPが、(i)周回軌道Ｏを含む軌道面（周回軌道面）と略平行となり、(ii)周回軌道Ｏの接線Ｎと略平行となり、かつ、(iii)スペースデブリＤの周回方向ＤRと略逆方向となる、ような領域）に本体部１０が位置したときに制動力Ｐを発生させて、この制動力ＰをスペースデブリＤに作用させることができる。このように、制動力Ｐの方向ＤPが、所定の周回軌道面及び周回軌道Ｏの接線Ｎに平行でかつスペースデブリＤの周回方向ＤRと逆方向となったときに制動力Ｐを発生させることにより、スペースデブリＤの周回速度を効率良く低減させ、スペースデブリＤを大気圏に突入させて焼却除去することが可能となる。
【００４６】
また、以上説明した実施形態に係るデブリ除去装置３においては、制動力Ｐの方向ＤPが、スペースデブリＤとデブリ除去装置３とを合わせた剛体の重心（剛体重心）を貫いていない場合においても、方向制御部５０で制動力Ｐの方向ＤPを制御することにより、制動力Ｐの方向ＤPが剛体重心を貫くようにすることができる。制動力Ｐの方向ＤPが剛体重心を貫いていない場合には、剛体にモーメントが作用して剛体が更なる回転を始めることとなるが、制動力Ｐの方向ＤPを制御して制動力Ｐの方向ＤPが剛体重心を貫くようにすることにより、剛体の更なる回転力の発生を防止することができる。
【００４７】
また、以上説明した実施形態に係るデブリ除去装置３においては、制動部３０が、本体部１０の端面部１０ｂに分散配置された複数のスラスタ３１を有しており、これらスラスタ３１は個々に燃焼するものであるため、制動力Ｐを複数回発生させることができる。また、スラスタ３１は、毒性の少ない固体燃料を採用していることから、ロケット等の各種宇宙航行体に搭載することが可能となる。
【００４８】
また、以上説明した実施形態に係るデブリ除去装置３においては、接着部２０が、本体部１０に取り付けられた円板部２１の表面に設けられた接着層２２を有しており、接着層２２はシリコーン粘着剤と衝撃緩衝材とから構成されているので、スペースデブリＤに対して良好に接着することが可能となる。
【００４９】
また、以上説明した実施形態に係るデブリ除去装置３においては、時期制御部４０が本体部１０に搭載されているため、地上に時期制御用の施設を別途設置する必要がないので、設備費を節減することができる。
【００５０】
また、以上説明した実施形態に係るデブリ除去システム１においては、本体部１０等を搭載したデブリ除去装置３と、デブリ除去装置３を搭載可能であってデブリ除去装置３を宇宙空間に放出するように構成される母機２と、を備えているため、母機２をスペースデブリＤの比較的近く（例えばスペースデブリＤから数ｋｍの位置）まで接近移動させ、その後、母機２からデブリ除去装置３を放出してスペースデブリＤに接着させることができる。
【００５１】
また、以上説明した実施形態に係るデブリ除去システム１においては、地上に設置した誘導部５で遠隔的にデブリ除去装置３を誘導することができるので、デブリ除去装置３に誘導部を搭載する必要がない。従って、デブリ除去装置３の小型化や軽量化が可能となる。
【００５２】
なお、以上の実施形態においては、デブリ除去装置３の本体部１０に時期制御部４０及び方向制御部５０を搭載した例を示したが、制動力Ｐの発生時期を制御するための制御信号や本体部１０の姿勢を変更するための制御信号を地上や母機２で生成し、これら制御信号をデブリ除去装置３に送信して制動部３０を制御することもできる。
【００５３】
例えば、デブリ除去装置３が特定領域Ｒに位置するときに制動力Ｐを発生させるように制動部３０を制御するための制御信号や、制動力Ｐの方向ＤPが剛体重心を貫くように制動力Ｐの方向ＤPを制御するための制御信号を生成してデブリ除去装置３に送信する信号生成送信部を地上や母機２に設置することができる。かかる場合には、信号生成送信部から送信された制御信号を受信して制動部３０を制御する信号受信制御部をデブリ除去装置３（本体部１０）に搭載するようにする。
【００５４】
かかる構成を採用すると、地上や母機２の信号生成送信部から送信される制御信号を、本体部１０の信号受信制御部で受信して制動部３０を制御することができる。従って、大型の演算回路等をデブリ除去装置３に搭載する必要がないため、デブリ除去装置３の小型化や軽量化が可能となる。
【００５５】
また、以上の実施形態においては、デブリ除去装置３の本体部１０がスペースデブリＤに接着するまで、母機２から放出されたデブリ除去装置３を誘導部５でスペースデブリＤへと誘導した例を示したが、母機２から放出されたデブリ除去装置３がスペースデブリＤへと自律的に移動するための機構をデブリ除去装置３に搭載することもできる。また、誘導部５や自律移動機構を用いることなく、母機２からデブリ除去装置３を単に放出してスペースデブリＤに接着させてもよい。
【００５６】
また、以上の実施形態のデブリ除去装置３においては、円板部２１を有する接着部２２を採用した例を示したが、接着部の形状や構成はこれに限られるものではない。例えば、図１０及び図１１に示すように、所定面積を有する中央部分２３と、中央部分２３から放射状に所定幅で所定長延在する複数本（例えば五本）の脚部分２４と、からなるヒトデ形の部材２５を円板部２１に代えて採用し、粘着剤や衝撃緩衝材からなる接着層２２をこの部材２５の表面に設けることもできる。ヒトデ形の部材２５は、金属材料等で構成することができ、ワイヤー等でヒトデ形の部材２５を自在に変形させることができる。
【００５７】
本発明は、以上の実施形態に限定されるものではなく、この実施形態に当業者が適宜設計変更を加えたものも、本発明の特徴を備えている限り、本発明の範囲に包含される。すなわち、前記実施形態が備える各要素及びその配置、材料、条件、形状、サイズ等は、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。また、前記実施形態が備える各要素は、技術的に可能な限りにおいて組み合わせることができ、これらを組み合わせたものも本発明の特徴を含む限り本発明の範囲に包含される。
【符号の説明】
【００５８】
１…デブリ除去システム
２…母機
３…デブリ除去装置
５…誘導部
１０…本体部
１０ｂ…端面部
２０…接着部
２１…円板部
２２…接着層
３０…制動部
３１…スラスタ
４０…時期制御部
５０…方向制御部
６０…受信部
Ｄ…スペースデブリ
ＤP…制動力の方向
ＤR…スペースデブリの周回方向
Ｅ…地球
Ｎ…周回軌道の接線
Ｏ…周回軌道
Ｐ…制動力
Ｒ…特定領域
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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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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