(57)【要約】      （修正有）【課題】太陽センサのコストを低減する、簡易な構成による太陽センサを提供する。【解決手段】太陽センサ１０は、熱光学特性が異なる吸熱体２と吸熱体３の吸熱体対と、吸熱体２と吸熱体３のそれぞれの温度を測定する温度センサとを具備し、吸熱体対は、少なくとも３組設けられ、少なくとも３組の吸熱体対の指向方向４は互いに異なる方向を示し、太陽センサ１０は、吸熱体２、３の熱光学特性に基づいて太陽方向を特定する。【選択図】図２
2015075463.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱光学特性が異なる第１吸熱体と第２吸熱体の吸熱体対と、
前記第１吸熱体と前記第２吸熱体のそれぞれの温度を測定する温度センサと
を具備し、
前記吸熱体対は、少なくとも３組設けられ、
少なくとも３組の前記吸熱体対の指向方向は互いに異なる
太陽センサ。
【請求項２】
請求項１に記載の太陽センサにおいて、
前記温度センサによって測定された少なくとも３組の前記吸熱体対の温度に基づいて、太陽方向を特定する演算処理装置を更に具備する
太陽センサ。
【請求項３】
請求項２に記載の太陽センサにおいて、
前記演算処理装置は、太陽光による入熱量、地球からの赤外線の入熱量、前記第１吸熱体及び前記第２吸熱体の熱光学特性に基づいて、前記吸熱体対の指向方向に対する太陽光の入射角を算出する
太陽センサ。
【請求項４】
請求項３に記載の太陽センサにおいて、
前記演算処理装置は、少なくとも３組の前記吸熱体対の指向方向に対する太陽光の入射角に基づいて、太陽方向を特定する
太陽センサ。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか１項に記載の太陽センサにおいて、
前記第１吸熱体及び前記第２吸熱体は平板形状であり、
前記指向方向は、前記第１吸熱体及び前記第２吸熱体の法線方向である
太陽センサ。
【請求項６】
請求項１から４のいずれか１項に記載の太陽センサにおいて、
前記第１吸熱体及び前記第２吸熱体は、平板に取り付けられ、
前記指向方向は、前記平板の法線方向である
太陽センサ。
【請求項７】
請求項１から６のいずれか１項に記載の太陽センサにおいて、
前記吸熱体対は、少なくとも４組設けられ、
少なくとも４組の前記吸熱体対のうち、少なくとも３組の前記吸熱体対は、太陽方向の特定に利用され、他の前記吸熱体対は、予備系として利用される
太陽センサ。
【請求項８】
請求項１から７のいずれか１項に記載の太陽センサにおいて、
前記第１吸熱体及び前記第２吸熱体は、人口衛星本体に断熱して取り付けられる
太陽センサ。
【請求項９】
吸熱体の熱光学特性に基づいて太陽方向を特定する太陽センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽センサに関し、特に温度センサを利用した太陽センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
人工衛星の姿勢を制御するためには、衛星がどの方向を向いているかを精密に測定する必要がある。衛星の方向を計測するセンサとして太陽センサが知られている。特に、太陽電池をエネルギー源とする人口衛星では、太陽の方向を精度良く特定するため、太陽センサが搭載されている。
【０００３】
太陽センサには太陽電池、ＣＣＤ、フォトダイオード等に例示される光学センサを利用したものや、温度センサを利用したものが知られている。宇宙線や温度環境変化による測定精度への影響を抑制するため、温度センサを利用した温度センサは有効である。温度センサを利用した太陽センサが、例えば、特開平１１−１８３１６１に記載されている（特許文献１参照）。
【０００４】
特許文献１に記載の太陽センサは、太陽光導入空間を有する本体と、該本体に固定された複数の温度センサと、太陽光導入空間を覆うとともに本体に対して相対移動可能な遮光カバーと、遮光カバーに穿設され、太陽光を、太陽光導入空間を介して温度センサに導くための入射口を供える。特許文献１に記載の太陽センサは、遮光カバーが本体に対して相対移動可能なことから、必要に応じて広い視野角と高い高度分解能を切り替えることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１１−１８３１６１
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
太陽電池、ＣＣＤ等の検知素子は高価でかつ故障の可能性がある。一方、特許文献１に記載の温度センサを使用する方式は、温度センサの故障の可能性は低いが、温度センサを多数使用するため、高価となる。
【０００７】
以上のことから、本発明の目的は、太陽センサのコストを低減することにある。
【０００８】
本発明の他の目的は、簡易な構成による太陽センサを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の課題を解決するために、本発明は、以下に述べられる手段を採用する。その手段を構成する技術的事項の記述には、［特許請求の範囲］の記載と［発明を実施するための形態］の記載との対応関係を明らかにするために、［発明を実施するための形態］で使用される番号・符号が付加されている。但し、付加された番号・符号は、［特許請求の範囲］に記載されている発明の技術的範囲を限定的に解釈するために用いてはならない。
【００１０】
一の観点に関し、本発明による太陽センサ（１０）は、熱光学特性が異なる第１吸熱体（２）と第２吸熱体（３）の吸熱体対と、第１吸熱体（２）と第２吸熱体（３）のそれぞれの温度を測定する温度センサ（２０）とを具備する。ここで、吸熱体対は、少なくとも３組設けられ、少なくとも３組の吸熱体対の指向方向（４）は互いに異なる方向を示す。
【００１１】
又、本発明による太陽センサ（１０）は、温度センサ（２０）によって測定された、少なくとも３組の吸熱体対の温度に基づいて、太陽方向（４Ｓ）を特定する演算処理装置（４０）を更に具備することが好ましい。
【００１２】
本発明に係る演算処理装置（４０）は、太陽光による入熱量（Ｑ）、地球からの赤外線の入熱量（ｑ）、１吸熱体（２）及び第２吸熱体（３）の熱光学特性に基づいて、吸熱体の指向方向（４）に対する太陽光の入射角（θＳ）を算出する。
【００１３】
本発明に係る演算処理装置（４０）は、少なくとも３組の吸熱体対の指向方向（４）に対する太陽光の入射角（θＳ）に基づいて、太陽方向（４Ｓ）を特定する。
【００１４】
本発明に係る第１吸熱体（２）及び第２吸熱体（３）は平板形状であることが好ましい。この際、指向方向（４）は、第１吸熱体（２）及び第２吸熱体（３）の法線方向である。
【００１５】
本発明に係る第１吸熱体（２）及び第２吸熱体（３）は、平板（１）に取り付けられることが好ましい。この際、指向方向（４）は、平板（１）の法線方向である。
【００１６】
本発明に係る吸熱体対は、少なくとも４組設けられることが好ましい。この際、少なくとも４組の吸熱体対のうち、少なくとも３組の吸熱体対は、太陽方向（４Ｓ）の特定に利用され、他の吸熱体対は、予備系として利用される。
【００１７】
本発明に係る第１吸熱体（２）及び第２吸熱体（３）は、人口衛星本体（１０１）に断熱して取り付けられることが好ましい。
【００１８】
他の観点に関し、本発明による太陽センサ（１０）は、吸熱体（２、３）の熱光学特性に基づいて太陽方向（４Ｓ）を特定する。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、太陽センサのコストを低減することができる。
【００２０】
又、簡易な構成による太陽センサを実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】図１は、本発明に係る人工衛星の構成の一例を示す図である。
【図２】図２は、本発明による太陽センサの構造の一例を示す図である。
【図３】図３は、本発明による太陽センサの構成の一例を示すブロック図である。
【図４】図４は、本発明に係る吸熱体に吸収される熱量を示す概念図である。
【図５】図５は、本発明による太陽センサによって測定される太陽方向の測定例を示す図である。
【図６】図６は、図５に示す測定例の正射図である。
【図７】図７は、本発明による太陽センサの構造の他の一例を示す図である。
【図８】図８は、本発明による太陽センサによって測定される太陽方向の測定例を示す正射図。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、添付図面を参照しながら本発明の実施の形態を説明する。図面において同一、又は類似の参照符号は、同一、類似、又は等価な構成要素を示している。同一の構成を個別に示す場合は参照符号にＡ、Ｂ、Ｃのいずれかを付して説明し、区別しないときはＡ、Ｂ、Ｃを付さずに参照符号のみにより説明する。
【００２３】
（構成）
図１から図３を参照して、本発明による太陽センサの構成を説明する。図１は、図１は、本発明に係る人工衛星の構成の一例を示す図である。図１を参照して、本発明に係る人工衛星は、衛星本体１０１及び太陽電池パネル１０２を具備する。本発明による太陽センサ１０は、衛星本体１０１の表面上に設けられることが好ましい。特に、太陽センサ１０は、太陽電池パネル１０２が太陽方向に向ける用途に利用される場合、衛星本体１０１において、太陽電池パネル１０２の受光面と同じ法線方向の面上に設けられることが好ましい。本一例では、太陽電池パネル１０２の法線方向を、人工衛星の機体座標系におけるｚ方向、太陽電池パネル１０２面方向を機体座標系のｘｙ方向とし、太陽センサ１０が、衛星本体１０１において機体座標系におけるＺ方向を法線方向とする面上に設けられるものとして説明する。尚、太陽電池パネル１０２は必須の構成要素ではなく、他のエネルギー源（例えば原子力電源）を備えれば、人工衛星に設けられなくても良い。この場合、太陽センサ１０は、太陽電池パネルの位置に関係なく、太陽光を受光可能な位置であれば、任意の位置に設置可能であることは言うまでもない。又、以下では、太陽方向を測定する際の基準軸として機体座標系のｚ軸を用いるが、機体座標系は太陽電池パネル１０２の向きに依らず任意に設定し得ることも言うまでもない。
【００２４】
図２は、本発明による太陽センサの構造の一例を示す図である。図２を参照して、本発明による太陽センサ１０は、熱光学特性の異なる２つの吸熱体２、３（例えば吸熱体２Ａと吸熱体３Ａ）による吸熱体対を少なくとも３つ具備する。１組の吸熱体対を構成する吸熱体２、３は、その指向方向が宇宙空間側の同一方向を向くように、衛星本体１０１に対して断熱して取り付けられる。又、複数の吸熱体対のそれぞれの指向方向は、互いに異なる独立な方向を向くように衛星本体１０１に設置される。例えば、吸熱体２Ａと吸熱体３Ａ、吸熱体２Ｂと吸熱体３Ｂ、吸熱体２Ｃと吸熱体３Ｃが、それぞれ個別の吸熱体対を構成する場合、吸熱体２Ａと吸熱体３Ａの指向方向４Ａと、吸熱体２Ｂと吸熱体３Ｂの指向方向４Ｂと、吸熱体２Ｃと吸熱体３Ｃの指向方向４Ｃは相互に異なる方向を示す。具体的には、吸熱体対を構成する吸熱体２、３が平板形状である場合、指向方向４は吸熱体２、３による平面に対する法線方向によって示される。ここで平板形状とは、面方向の長さがその面方向の幅が厚さ方向の幅よりも十分大きい形状をいう。平板形状における平面の形状、すなわち吸熱体２、３における平面を法線方向から見た形状は、矩形、円、楕円、多角形の他、任意の形状を選択し得る。
【００２５】
本実施の形態における太陽センサ１０は、それぞれの法線方向が相互に異なる平板１Ａ、１Ｂ、１Ｃ上に平板形状の吸熱体対が取り付けられている。ここでは、法線方向が指向方向４Ａである平板１Ａ上に吸熱体２Ａ、３Ａが取り付けられ、法線方向が指向方向４Ｂである平板１Ｂ上に吸熱体２Ｂ、３Ｂが取り付けられ、法線方向が指向方向４Ｃである平板１Ｃ上に吸熱体２Ｃ、３Ｃが取り付けられる。ここで、機体座標系のｚ軸に対する指向方向４Ａ、４Ｂ、４Ｃのなす角をそれぞれδＡ、δＢ、δＣとし、機体座標系のｙ軸に対する指向方向４Ａ、４Ｂ、４Ｃのなす角をそれぞれψＡ、ψＢ、ψＣとする（図２、図５及び図６参照）。図２、図５及び図６に示す一例では、δＡ、δＢ、δＣは等しい値を示し、ψＡ、ψＢ、ψＣはそれぞれ異なる値を示す。平板１Ａ、１Ｂ、１Ｃは、それぞれの影による他の吸熱体２、３への影響が少なくなる位置に配置されることが好ましい。例えば、図２に示すように、角錐台の側面（錐体面）を平板１Ａ、１Ｂ、１Ｃとして利用することが好適である。尚、１組の吸熱体対を構成する吸熱体２、３の指向方向４が同一となり、複数の吸熱体対の指向方向４が相互に異なる方向となるように維持できれば、吸熱体２、３は平板上に設置されなくてもよい。又、平板１上に吸熱体２、３が設けられる場合、平板１の法線方向を吸熱体対（吸熱体２、３）の指向方向４として定義できる。このような場合、当該吸熱体２、３の形状は平板に限らず任意の形状を選択し得る。
【００２６】
吸熱体に対する吸熱条件を一致させるため、太陽センサ１０に設けられる吸熱体２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、３Ａ、３Ｂ、３Ｃは同じ形状及びサイズであることが好ましいが、異なる形状、サイズでも太陽方向は算出可能である。又、１組の吸熱体対における吸熱体２と吸熱体３の配置位置（相対位置）は、太陽センサ１０に設けられる全ての吸熱体対において同じであることが好ましい。例えば、図２に示す一例では、衛星本体１０１側を下、宇宙空間側を上とし、法線方向に対して向かう方向に吸熱体対を見たとき、吸熱体２Ａ、２Ｂ、２Ｃのそれぞれに対して吸熱体３Ａ、３Ｂ、３Ｃが右側に配置される。
【００２７】
相互に対となる吸熱体２と吸熱体３は、異なる熱光学特性を示す。一方、太陽方向の算出容易性の観点から、吸熱体２Ａ、２Ｂ、２Ｃは、同一の熱光学特性を有することが好ましい。同様に、吸熱体３Ａ、３Ｂ、３Ｃは、同一の熱光学特性を有することが好ましい。ここで、熱光学特性は、太陽光に対する反射率、吸収率、透過率、赤外線に対する赤外放射率（熱輻射率）を示す。すなわち、吸熱体２と吸熱体３とでは、太陽光による温度上昇率が異なる。吸熱体２、３は、その材料、表面構造、表面材料、表面色等のいずれかを変更することで、その熱光学特性を変更することができる。吸熱体２、３は、過酷な宇宙環境（高真空、微小重力、放射線、紫外線、原子状酸素、温度サイクル）に耐え得る金属材料、無機材料、高分子材料のいずれか、あるいはこれらの複合材料が好適である。又、吸熱体２、３の表面を熱制御材料（例示：熱制御フィルム、塗料、熱制御ミラー、金属材料）によって覆ってもよい。吸熱体２、３として特性の異なる材料を利用する、あるいは、それぞれの表面を覆う熱制御材料として特性の異なる材料を利用することで、両者の熱光学特性を異なる特性とすることが可能となる。太陽方向を精度よく測定するためには、吸熱体２、３の熱光学特性の差が大きいことが好ましい。このため、熱光学特性に差を付けるため吸熱体２、３に利用する材料、表面構造、表面材料、表面色を適切に選択する必要がある。例えば、吸熱体２としてセラミックを利用し、吸熱体３として表面を研磨したアルミニウム合金を利用することで、吸熱体２の太陽光吸収率を高め、吸熱体３の太陽光反射率を高めることができる。あるいは、吸熱体２、３の材料を同一材料とした場合でも、吸熱体２の表面に黒色塗料を塗布することにより吸熱体２の太陽光吸収率を高め、吸熱体３の表面に白色塗料を塗布することで太陽光反射率を高めることができる。
【００２８】
図３は、本発明による太陽センサ１０の構成の一例を示すブロック図である。図３を参照して、本発明による太陽センサ１０は、吸熱体２、３に加えて、吸熱体２、３の温度を測定する温度センサ２０、記憶装置３０、及び演算処理装置４０を具備する。詳細には、温度センサ２０は、吸熱体２Ａ、３Ａ、２Ｂ、３Ｂ、２Ｃ、３Ｃに対応する複数の温度センサ２１Ａ、２２Ａ、２１Ｂ、２２Ｂ、２１Ｃ、２２Ｃを備える。温度センサ２１Ａ、２２Ａ、２１Ｂ、２２Ｂ、２１Ｃ、２２Ｃは、対応する吸熱体２Ａ、３Ａ、２Ｂ、３Ｂ、２Ｃ、３Ｃの温度を測定し、測定結果を演算処理装置４０に出力する。記憶装置３０には、吸熱体２、３の熱光学特性に関する各種情報や、太陽方向を算出するための各種パラメータ情報が記録されている。詳細には、記憶装置３０には、吸熱体２、３のそれぞれの太陽光に対する吸収率α、地球からの赤外線に対する吸収率（放射率）εや、シュテファンボルツマン定数σ、指向方向４を特定するための方位角δ、ψ、太陽光による単位面積当たりの熱量ＱＳ、及び地球からの赤外線による単位面積当たりの熱量ＱＥが記録されている。演算処理装置４０は、測定された吸熱体温度と、記憶装置３０内の各種情報とに基づいて太陽方向を算出する。算出された太陽方向は、図示しない姿勢制御装置に出力され、人口衛星の姿勢制御に利用される。尚、記憶装置３０や演算処理装置４０は、太陽センサ１０とは異なる装置に搭載されても構わない。すなわち、他の装置（例示：姿勢制御装置）で利用される記憶装置や演算処理装置を太陽方向の測定処理に利用することができる。
【００２９】
本発明による太陽センサ１０は、複雑な装置を必要とせず、吸熱体対（吸熱体２、３）及び温度センサ２０を用意するだけで、太陽方向の測定が可能である。このように、本発明による太陽センサ１０は、故障要因となる複雑な装置が排除された簡易な構成であるため、故障の発生が抑制される。又、本発明による太陽センサ１０は、構成が簡易であり、熱的光学特性を適切に選択できれば、軽量で破壊され難い吸熱体２、３を利用し得ることから、太陽センサ１０を軽量化することができる。更に、本発明による太陽センサ１０は、少なくとも吸熱体２、３の数分の温度センサ２１、２２を用意すればよい。例えば、３組の吸熱体対が搭載されている場合、少なくとも３組の温度センサ対（温度センサ２１、２２）を用意すればよい。このように、太陽方向を測定するために、少ない数の温度センサ２１、２２を用意すればよいため、太陽センサ１０全体のコストを削減することができる。
【００３０】
本発明に係る演算処理装置４０は、温度センサ２０よって測定された３組の吸熱体対（吸熱体２、３）の温度と、吸熱体対の熱光学的特性を利用して３組の吸熱体対の指向方向４Ａ、４Ｂ、４Ｃのそれぞれにおける太陽入射角θＳＡ、θＳＢ、θＳＣを算出する。この際、熱光学特性の異なる２つの吸熱体２、３の温度を利用することで、地球からの熱放射や熱反射の影響を排除することができる。演算処理装置４０は、太陽入射角θＳＡ、θＳＢ、θＳＣと、３組の吸熱体対（吸熱体２、３）の指向方向４Ａ、４Ｂ、４Ｃから、太陽方向４Ｓを特定する太陽方位角δＳ、ψＳを算出する。
【００３１】
以下、図４から図６を参照して、演算処理装置４０による太陽方向４Ｓの具体的な算出方法について説明する。図４は、本発明に係る吸熱体２、３に吸収される熱量を示す概念図である。ここで、図４（ａ）は、吸熱体２、３に吸収される地球からの熱量を示す図であり、図４（ｂ）は、吸熱体２、３に吸収される太陽からの熱量を示す図である。以下では、吸熱体２の吸収率をα１、放射率をε１、温度をＴ１とし、吸熱体３の吸収率をα２、放射率をε２、温度をＴ２とする。
【００３２】
１組の吸熱体対（吸熱体２、３）の指向方向４に対する角度（以下、地球入射角と称す）をθＥ、地球から当該吸熱体対（吸熱体２、３）に入射される単位面積当たりの熱量をＱＥとすると、地球から当該吸熱体対に入射される熱量のうち、指向方向４の単位面積当たりの熱量ｑＥは（１）式で示される。同様に、１組の吸熱体対（吸熱体２、３）の指向方向４に対する角度（以下、太陽入射角と称す）をθＳ、太陽から当該吸熱体対（吸熱体２、３）に入射される単位面積当たりの熱量をＱＥとすると、太陽から当該吸熱体対に入射される熱量のうち、指向方向４の単位面積当たりの熱量ｑＳは（２）式で示される。
【数１】
2015075463.tif 000003
式（１）
【数２】
2015075463.tif 000004
式（２）
【００３３】
ここで、吸熱体２における太陽光の吸収率をα１、地球からの放射光（赤外光）の吸収率（＝吸熱体２自身の放射率）をε１、吸熱体２の温度をＴ１とし、吸熱体３における太陽光の吸収率をα２、地球からの放射光（赤外光）の吸収率（＝吸熱体３自身の熱放射率）をε２、吸熱体３の温度をＴ２とする。このとき、シュテファンボルツマン係数をσとすると、吸熱体２に入射されるエネルギー（左辺）と、吸熱体２から放射されるエネルギー（右辺）が等しいことから（３）式が得られ、吸熱体３に入射されるエネルギー（左辺）と、吸熱体３から放射されるエネルギー（右辺）が等しいことから（４）式が得られる。
【数３】
2015075463.tif 000005
【数４】
2015075463.tif 000006
【００３４】
（３）式、（４）式による連立方程式を熱量ｑＳ、ｑＥについて解くと、（５）式、（６）式のようになる。
【数５】
2015075463.tif 000007
【数６】
2015075463.tif 000008
【００３５】
（１）式を太陽入射角θＳで展開すると、太陽入射角θＳは、（７）式のように表され、（５）式によって求められる熱量ｑＳ、及び既知のＱＳによって一意に決定する。同様に、（２）式を地球入射角θＥで展開すると、地球入射角θＥは、（８）式のように表され、（６）式によって求められる熱量ｑＥ、及び既知のＱＥによって一意に決定する。
【数７】
2015075463.tif 000009
【数８】
2015075463.tif 000010
【００３６】
以上のように、本発明による太陽センサ１０は、吸熱体２、３の温度を測定することにより、地球からの熱雑音を排除しながら、指向方向４に対する太陽光の入射角（太陽入射角θＳ）を計測することができる。又、本発明による太陽センサ１０は、太陽入射角θＳのみならず、指向方向４に対する地球からの赤外線の入射角（地球入射角θＥ）も同時に計測することができる。
【００３７】
太陽センサ１０は、上述のような、太陽入射角θＳの計測を指向方向４Ａ、４Ｂ、４Ｃのそれぞれについて行い、それぞれに対する太陽入射角θＳＡ、θＳＢ、θＳＣを算出する。図５は、本発明による太陽センサ１０によって測定される太陽方向４Ｓの測定例を示す図である。図６は、図５に示す測定例の正射図である。図５及び図６を参照して、指向方向４Ａ、４Ｂ、４Ｃの交差する点Ｏを中心とした反球面（天球）を考えると、点Ｏから球面上の点４１Ａに向かう方向を指向方向４Ａ、点Ｏから球面上の点４１Ｂに向かう方向を指向方向４Ｂ、点Ｏから球面上の点４１Ｃに向かう方向を指向方向４Ｃとして表される。このとき、指向方向４Ａは、点Ｏを通るｚ軸に対する方位角δＡ、点Ｏを通るｙ軸に対する方位角ψＡによって決まる。指向方向４Ｂは、点Ｏを通るｚ軸に対する方位角δＢ、点Ｏを通るｙ軸に対する方位角ψＢによって決まる。指向方向４Ｃは、点Ｏを通るｚ軸に対する方位角δＣ、点Ｏを通るｙ軸に対する方位角ψＣによって決まる。ここで、点Ｏを中心とした半球面上に、指向方向４Ａ、４Ｂ、４Ｃに対する太陽入射角θＳＡ、θＳＢ、θＳＣの軌跡が、太陽方向候補４２Ａ、４２Ｂ、４２Ｃとして描かれる。点Ｏから太陽方向候補４２Ａに向かう方向ベクトルは、指向方向４Ａの吸熱体対（吸熱体２Ａ、３Ａ）を利用して計測された太陽方向の候補を示す。又、点Ｏから太陽方向候補４２Ｂに向かう方向ベクトルは、指向方向４Ｂの吸熱体対（吸熱体２Ｂ、３Ｂ）を利用して計測された太陽方向の候補を示す。更に、点Ｏから太陽方向候補４２Ｃに向かう方向ベクトルは、指向方向４Ｃの吸熱体対（吸熱体２Ｃ、３Ｃ）を利用して計測された太陽方向の候補を示す。従って、太陽方向候補４２Ａ、４２Ｂ、４２Ｃが一致する点４１Ｓに対し点Ｏから向かう方向が太陽方向４Ｓとなる。
【００３８】
次に、太陽方向４Ｓの計算方法の具体例を説明する。ｚ軸に対する太陽方向４Ｓのなす角（以下、第１太陽方位角と称す）をδＳ、ｙ軸に対する太陽方向４Ｓのなす角（以下、第２太陽方位角と称す）をψＳとすると、太陽方向候補４２Ａを示す方程式から（９）式が得られ、同様にして、太陽方向候補４２Ｂを示す方程式から（１０）式が得られ、太陽方向候補４２Ｃを示す方程式から（１１）式が得られる。
【数９】
2015075463.tif 000011
【数１０】
2015075463.tif 000012
【数１１】
2015075463.tif 000013
【００３９】
ここで、（１２）式、（１３）式、（１４）式のように、Ｐ、Ｑ、Ｒを定義し、Ｐ、Ｑ、Ｒについて、（９）式、（１０）式、（１１）式からなる連立方程式を解く。これにより得られたＲを、（１４）式から得られる（１５）式に代入することで、ｚ軸に対する第１太陽方位角δＳが算出される。続いて、（１２）式から得られる（１６）式、及び（１３）式から得られる（１７）式のそれぞれに第１太陽方位角δＳを代入することで、ｙ軸に対する第２太陽方位角ψＳが０〜２πの範囲で一意に求まる。
【数１２】
2015075463.tif 000014
【数１３】
2015075463.tif 000015
【数１４】
2015075463.tif 000016
【数１５】
2015075463.tif 000017
【数１６】
2015075463.tif 000018
【数１７】
2015075463.tif 000019
【００４０】
図２、図５、及び図６に示す一例では、ｙ軸に対する、指向方向４Ａの方位角ψＡは９０°、指向方向４Ｂの方位角ψＢは０°、指向方向４Ｃの方位角ψＣは−９０°であるが、これは一例にすぎず、それぞれ異なる角度であればこれに限らない。又、本一例では、ｚ軸に対する、指向方向４Ａの方位角δＡ、指向方向４Ｂの方位角δＢ、及び指向方向４Ｃの方位角δＣが同じ値を示しているが、これに限らず、それぞれ異なる値を示してもよい。
【００４１】
例えば、図７及び図８に示すように、角錐台の底面が台形であり、指向方向４Ａ、４Ｂ、４Ｃのｙ軸に対する方位角ψＡ、ψＢ、ψＣの大きさは互いに相違し、その絶対値は、９０°未満又は９０°を超えてもよい。又、指向方向４Ａ、４Ｂ、４Ｃのｚ軸に対する方位角δＡ、δＢ、δＣの大きさは互いに相違してもよい。
【００４２】
以上のように、本発明による太陽センサ１０は、吸熱体２、３の温度を測定することにより、地球からの熱雑音を排除しながら、太陽方向４Ｓ（第１太陽方位角δＳ、第２太陽方位角ψＳ）を計測することができる。又、本発明による太陽センサ１０は、太陽方向４Ｓのみならず、地球方向（図示なし）も同様にして計測することができる。地球方向は、太陽入射角θＳに替えて、測定された地球入射角θＥを利用して上述と同様な方法により算出され得る。
【００４３】
本発明による太陽センサ１０は、複数の吸熱体２、３の温度のみを利用して太陽方向を測定しているため、人口衛星の計算機のインタフェース回路を簡素化できる。又、温度センサ２０の出力のみを利用して太陽方向を計算しているため、複雑な装置を排除でき故障発生の可能性を低減することができる。更に、太陽センサ自体が電力を消費しないため、人口衛星の消費電力を低減できる。更に、吸熱体２、３の大きさは太陽方向の検知に関係しないため、太陽センサ１０を小型化できる。
【００４４】
以上、本発明の実施の形態を詳述してきたが、具体的な構成は上記実施の形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の変更があっても本発明に含まれる。例えば、上述の実施例では、３組の指向方向４Ａ、４Ｂ、４Ｃに吸熱体対（吸熱体２、３）を設けた太陽センサ１０を示したが、４組以上の指向方向４に吸熱体対（吸熱体２、３）を設けてもよい。例えば、４組以上の吸熱体対（吸熱体２、３）を用意し、そのうち３組の吸熱体対（吸熱体２、３）を測定系として利用し、他の吸熱体対を予備系として利用する。この場合、温度センサ２１、２２の数は、用意された全ての吸熱体対の数分用意する必要はなく、測定系として利用する数だけ用意し、測定系と予備系はスイッチ等により切り替え可能とすればよい。あるいは、温度センサ２１、２２の組を用意された吸熱体対の数だけ用意し、測定系と予備系に分けて利用してもよい。又、用意された複数組の吸熱体対（吸熱体２、３）のうち、太陽方向測定に利用する３組以上の吸熱体対を任意又は状況に応じて選択してもよい。例えば、用意された全ての吸熱体対を利用して同時的に又は任意の時刻に個別に太陽入射角θＳを測定し、太陽入射角θＳが相対的に小さい３つの吸熱体対を、太陽方向測定に利用する吸熱体対として選択する。これにより、指向方向４が太陽方向４Ｓに近い吸熱体対（吸熱体２、３）を利用して太陽方向４Ｓを測定できるため、測定精度が向上する。尚、太陽方向４Ｓを測定する際、３組以上の吸熱体対の温度を同時に測定することが好ましいが、３組以上の吸熱体対の全ての温度を測定する時間が、人口衛星に対する太陽の向きの変化速度に応じて設定される計測可能時間内であれば、同時に測定されなくてもよい。
【符号の説明】
【００４５】
１、１Ａ、１Ｂ、１Ｃ      ：平板
２、２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、３、３Ａ、３Ｂ、３Ｃ      ：吸熱体
４、４Ａ、４Ｂ、４Ｃ      ：指向方向
４Ｓ      ：太陽方向
１０      ：太陽センサ
２０、２１、２１Ａ、２１Ｂ、２２、２２Ａ、２２Ｂ    ：温度センサ
３０      ：記憶装置
４０      ：演算処理装置
１０１    ：衛星本体
１０２    ：太陽電池パネル
【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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