(57)【要約】      （修正有）【課題】発電衛星の超重量、超高価、製造時の多量排出ガス、衛星寿命後の残骸処理の障害となる点を出来るだけ軽減する。【解決手段】マイクロ波共振回路のマイクロ波伝搬方向の上線と下線に対して垂直に接続されている共振器の左端にある左線の一部に間隙を設け、この部分で宇宙のプラズマと直接接触できるようにする。地球磁場と垂直に衛星が飛翔すれば、長方形線に起電力が発生する。この起電力と間隙の流動プラズマとの相互作用によってマイクロ波が発生する。共振器を構成する上線と下線は被覆材料を通して外部プラズマと共振器のマイクロ波との相互作用で、マイクロ波を増幅させる。アンテナ駆動装置にはマイクロ波を受信する受信箇所からのパイロット信号を受信する検出器を３箇所以上に設置する。検出器間の位相を検出してアンテナ駆動装置を駆動し、マイクロ波送信アンテナが自動的に受信箇所を向くように制御する。【選択図】図１
2005185099.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
人工衛星の飛翔する宇宙空間で地球磁場を切るために発生する起電力と宇宙プラズマを利用してマイクロ波を発生する宇宙環境を用いた発電衛星であって、平行な２線で構成されるマイクロ波共振器の前記平行２線の上線の長さが共振波長の１／２の整数倍であり、下線の長さが共振波長の１／２の整数倍であり、前記上線と下線の両端にプラズマ接触間隙部を設けた短い左線、短絡された短い右線からなる平行２線で構成されるマイクロ波共振器、前記プラズマ接触間隙部に地球磁場を切るために発生する起電力を印加してマイクロ波を発生する手段、前記平行２線と前記宇宙プラズマとの結合によるマイクロ波の増幅をする手段、前記平行２線の宇宙と前記宇宙プラズマと前記マイクロ波共振器を結合する手段と、および
前記マイクロ波共振器を次の前記マイクロ波共振器に接続する際にマイクロ波を伝搬し、直流電流を遮断する直流遮断回路と、
前記マイクロ波共振器と前記直流遮断回路を１組して横方向に複数個連続して結合した１次元ネットと、
前記１次元ネットを縦方向に複数個並べ３次元ネットと、
前記３次元ネットからマイクロ波を合成して受信方向にマイクロ波を送信するアンテナ支持台とアンテナ駆動装置と送信アンテナ、
から構成した宇宙環境を用いた発電衛星
【請求項２】
前記上線は中心導体が磁気・電気遮蔽材で覆われた被覆電線である請求項１記載の宇宙環境を用いた発電衛星。
【請求項３】
前記下線は中心導体が電気遮蔽材で覆われた被覆電線である請求項１記載の宇宙環境を用いた発電衛星。
【請求項４】
前記左線は中心導体が電気遮蔽材で被覆された被覆電線であり、前記被覆電線の中ほどに間隙をもち、該間隙に存在する宇宙プラズマに前記起電力が印加する請求項１記載の宇宙環境を用いた発電衛星。
【請求項５】
前記右線は中心導体が電気遮蔽材で被覆された被覆電線である請求項１記載の宇宙環境を用いた発電衛星。
【請求項６】
マイクロ波を発生する手段が、前記上線と、前記下線と、前記左線と、前記右線と、から成る請求項１〜５記載の宇宙環境を用いた発電衛星。
【請求項７】
マイクロ波の増幅をする手段が前記上線と、前記下線と、から成る請求項１〜６記載の宇宙環境を用いた発電衛星。
【請求項８】
前記マイクロ波共振器を結合する手段が前記マイクロ波共振と次の該マイクロ波共振器間を接続する間隙を設けた接続用平行２線、から成る請求項１〜６記載の宇宙環境を用いた発電衛星。
【請求項９】
前記１次元ネットは前記マイクロ波共振器を前記マイクロ波共振器と結合する手段を用いて複数接続し、中出力を得るように構成した請求項１〜８記載の宇宙環境を用いた発電衛星。
【請求項１０】
前記３次元ネットは前記１次元ネットを３次元状に配置し、該１次元ネットからの位相を合わせて高出力を得るように構成した請求項１〜９記載の宇宙環境を用いた発電衛星。
【請求項１１】
前記アンテナ支持台は前記３次元ネット支持枠と一体で、前記アンテナ駆動装置は前記アンテナ支持台に取り付かれ、前記送信アンテナはマイクロ波出力を受信する方向に送信するためのアンテナと、マイクロ波を受信する方向からのパイロット信号方向に送信アンテナを駆動するための前記アンテナ駆動装置から成る請求項１〜１０記載の宇宙環境を用いた発電衛星。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】本発明は、宇宙プラズマと地球磁場を利用して、間隙を設けた平行２線からなるマイクロ波共振器でマイクロ波発生と増幅を行なう宇宙環境を用いた発電衛星に関する。
【背景技術】
【０００２】衛星を用いた宇宙発電は１９９０年代から現在にいたるまで、電力源を太陽光とし、太陽電池を用いて光をマイクロ波に変換して地上に送信するマイクロ波システムとレーザ媒体を用いた別の光に変換して地上に送光する光システムの２種類が検討されている。いずれも大電力を地上に送信するためのシステムが複雑な巨大衛星である。【０００３】太陽電池を用いた超重量、超高価、地上での製造時の多量排出、衛星軌道上での使用後の残骸処理が大きな問題となっている。【０００４】太陽電池を用いた超重量、超高価、地上での製造時の多量排出、衛星軌道上での使用後の残骸処理が大きな問題となっている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】本発明の目的は、宇宙プラズマと地球磁場を利用して平行２線共振器からマイクロ波電力を発生させることができる宇宙環境を用いた発電衛星を提供することにある。
本発明のさらに他の目的は、軽量・小型な平行２線共振器を複数接続した１次元ネットを複数用いた３次元ネットに構成することができる宇宙環境を用いた発電衛星を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】前記目的を達成するために、本発明による請求項１記載の宇宙環境を用いた発電衛星は、宇宙プラズマと地球磁場を利用し、平行２線で構成されるマイクロ波共振器の前記平行２線の上線の長さが共振波長の１／２の整数倍であり、下線の長さが共振波長の１／２の整数倍であり、前記上線と下線の両端にプラズマ接触間隙部を設けた短い左線、短絡された短い右線からなる平行２線で構成されるマイクロ波共振器、前記プラズマ接触間隙部に地球磁場を切るために発生する起電力を印加してマイクロ波を発生する手段、前記平行２線と前記宇宙プラズマとの結合によるマイクロ波の増幅をする手段、前記平行２線の宇宙と前記宇宙プラズマと前記マイクロ波共振器を結合する手段と、および
前記マイクロ波共振器を次の前記マイクロ波共振器に接続する際にマイクロ波を伝搬し、直流電流を遮断する直流遮断回路と、
前記マイクロ波共振器と前記直流遮断回路を１組して横方向に複数個連続して結合した１次元ネットと、
前記１次元ネットを縦方向に複数個並べ３次元ネットと、
前記３次元ネットからマイクロ波を合成して受信方向にマイクロ波を送信する駆動送信部と、から構成されている。【０００７】本発明による請求項２記載の宇宙環境を用いた発電衛星は、請求項１記載の宇宙環境を用いた発電衛星において、前記上線は中心導体が磁気・電気遮蔽材で覆われた被覆電線で構成されている。
本発明による請求項３記載の宇宙環境を用いた発電衛星は、請求項１記載の宇宙環境を用いた発電衛星において、前記下線は中心導体が電気遮蔽材で覆われた被覆電線で構成されている。
本発明による請求項４記載の宇宙環境を用いた発電衛星は、請求項１記載の宇宙環境を用いた発電衛星において、前記左線は中心導体が電気遮蔽材で被覆された被覆電線であり、該被覆電線の中ほどに間隙をもち、該間隙に存在する前記宇宙プラズマに前記起電力が印加するように構成されている。
本発明による請求項５記載の宇宙環境を用いた発電衛星は、請求項１記載の宇宙環境を用いた発電衛星において、前記右線は中心導体が電気遮蔽材で被覆された被覆電線で構成されている。
本発明による請求項６記載の宇宙環境を用いた発電衛星は、請求項１記載の宇宙環境を用いた発電衛星において、前記左線の間隙に存在する前記宇宙プラズマに印加された前記起電力とによってマイクロ波を発生するように構成されている。
本発明による請求項７記載の宇宙環境を用いた発電衛星は、請求項１記載の宇宙環境を用いた発電衛星において、前記上線と前記下線が被覆電線の周囲に存在するプラズマとの結合によってマイクロ波の増幅を行なうように構成されている。
本発明による請求項８記載の宇宙環境を用いた発電衛星は、請求項１記載の宇宙環境を用いた発電衛星において、前記マイクロ波共振器と次の該マイクロ波共振器間を接続する間隙を設け、マイクロ波成分に対して損失が少なく直流成分に対して遮断するように構成されている。
本発明による請求項９記載の宇宙環境を用いた発電衛星は、請求項１記載の宇宙環境を用いた発電衛星において、前記１次元ネットは前記マイクロ波共振器を複数連続して接続し、出力を得るように構成ように線構成されている。
本発明による請求項１０記載の宇宙環境を用いた発電衛星は、請求項１記載の宇宙環境を用いた発電衛星において、前記３次元ネットは前記１次元ネットを３次元状に配置し、高出力を得るように構成されている。
本発明による請求項１１記載の宇宙環境を用いた発電衛星は、請求項１記載の宇宙環境を用いた発電衛星において、駆動送信部は前記３次元ネットからのマイクロ波出力を合成する合成部と、該合成部を支持する架台と、マイクロ波出力を受信する方向に送信するための送信アンテナと、受信する方向からのパイロット信号を受信する受信装置と、受信する方向に送信アンテナを駆動するためのアンテナ駆動装置から構成されている。
【発明の効果】
【０００８】本発明による請求項１記載の宇宙環境を用いた発電衛星は、ほとんど被覆電線のみで構成されているので、従来の衛星に比べて、軽量、低廉、工場排出ガスの削減、衛星寿命後の処理軽減化等の利点がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】以下、図面等を参照して、本発明の実施形態を説明する。図１は本発明の宇宙環境を用いた発電衛星の概略図である。マイクロ波共振器（１ａ、．．．、１ｍ）は、上線２、下線３、左線４、右線５と最後のマイクロ波共振器（１ｍ）を除いて直流遮断回路７を含んでいる。下線３で生じる起電力は左線３のプラズマが存在するプラズマ接触間隙部６に印加され、マイクロ波が発生する。発生したマイクロ波はマイクロ波共振器（１ａ、．．．、１ｍ）の上線２と下線３の外側に存在するプラズマとの結合で増幅される。マイクロ波共振器と直流遮断回路７を１組して横方向に複数組連続して結合した１次元ネット（１ａ、．．．、１ｎ）を構成し、マイクロ波電力の加算を行う。１次元ネット（１ａ、．．．、１ｎ）の任意の対応する給電点（８ａ、８ｂ）から給電線（９ａ、９ｂ）を介した３次元ネット１２としての出力を送信アンテナ１３の給電素子１４に給電する。送信アンテナ１３は導波素子（１５ａ、．．．、１５ｋ）、給電素子１４、反射素子１６から構成される。送信アンテナ１３は３次元ネット１２を支持している３次元ネット支持枠１０と一体となっているアンテナ支持台１７に配置されたアンテナ駆動装置１８に設置されている。アンテナ駆動装置１８はマイクロ波出力を受信する方向からのパイロット信号を受信し、その受信方向に自動的に送信アンテナ１３が向く自動追尾をする回転軸を有している。
【実施例】
【００１０】マイクロ波共振器１ａを構成する上線２、下線３、左線４、右線５は地球磁場のために各線間に起電力Ｅが発生する。起電力Ｅは次式で示される。ｖは衛星の対地速度、Ｂは磁束密度、Ｌはｖ方向に垂直な線の長さ、ｔｈはｖ方向とＢ方向との角度である。
Ｅ＝ｖ＊Ｂ＊Ｌ＊ｓｉｎ（ｔｈ）
左線４と右線５はＬが短く、かつ、起電力が互いに反対方向なので打消し合う。上線２は磁気を遮蔽する被覆材料を用いているので起電力は低い。これによりマイクロ波共振器１から得られる起電力は下線３からである。【００１１】マイクロ波共振器１ａの左線４は中心導体が電気遮蔽材で覆われた被覆電線である。左線４の中ほどに間隙をもち、間隙には宇宙に存在するプラズマがある。プラズマに起電力Ｅが印加されると、プラズマのもつ電気抵抗Ｒの大きさが起電力Ｅの大きさによって逆の変化を起こす非線形現象とマイクロ波共振器との回路によるスペクトルの広がりをもつマイクロ波が発生するが共振回路によって、特定の周波数だけが発生を持続する。【００１２】マイクロ波共振器（１ａ、．．．、１ｍ）を構成する上線２と下線３の長さは共振波長の１／２の整数倍である。左線４は信号源端、右線５は疎結合をもつ短絡端にすることにより、共振器はＴＥＭモードの伝搬をする。上線２と下線３は周囲に存在するプラズマからのエネルギーを被覆材料を介して得て、共振器内の発振モードのマイクロ波の増幅に寄与する。【００１３】１次元ネット（１ａ、．．．、１ｎ）は共振器間の直流成分を遮断するための直流遮断回路７を介し、各共振器間の疎結合による出力を加算したものとなり、各１次元ネットの任意の位置の給電点から位相調整してｎ個の１次元ネットを合成して３次元ネット１２の出力とする。【００１４】３次元ネット１２の出力は給電線（９ａ、９ｂ）を介して、送信アンテナ１３の給電素子１４に接続する。送信アンテナ１３は送信方向に導波素子（１５ａ、．．．、１５ｋ）が、送信方向と反対方向に反射素子１６が配置されている。【００１５】３次元ネット１２は３次元ネット支持枠１０に支持され、３次元ネット支持枠１０はアンテナ支持台１７と一体となっている。アンテナ支持台１７には送信アンテナ１３を駆動する２軸制御のアンテナ駆動装置１８を有する。アンテナ駆動装置１８はマイクロ波出力を受信する方向からのパイロット信号を受信し、その受信方向に自動的に送信アンテナ１３が向くように３個以上のパイロット信号検出器をもち、各検出器の位相を検出して、送信アンテナ１３のビーム方向が受信方向と一致する時の位相に合うようにアンテナ駆動装置１８の２軸制御を行なうように制御信号を送出する。
【産業上の利用可能性】
【００１６】本発電衛星は地上からの誘導信号の方向に自動的に送信される。一般の低電力の電力を必要とする装置に対して供給可能なシステムである。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】宇宙環境を用いた発電衛星の概略を示す図である。
【符号の説明】
【００１８】１ａ、．．．、１ｍ  マイクロ波共振器
２  上線
３  下線
４  左線
５  右線
６  プラズマ接触間隙部
７  直流遮断回路
８ａ、８ｂ  給電点
９ａ、９ｂ  給電線
１０  ３次元ネット支持枠
１１ａ、．．．、１１ｎ  １次元ネット
１２  ３次元ネット
１３  送信アンテナ
１４  給電アンテナ
１５ａ、．．．、、１５ｋ  導波アンテナ
１６  反射アンテナ
１７  アンテナ支持台
１８  アンテナ駆動装置
【図１】
2005185099.tif 000003