(57)【要約】  複数のセルベースのシステムが、ミッションをサポートするための再構成可能な形態に相互接続可能である。例えば比較的大きなサイズの宇宙システムは、個々の宇宙船である個々の「セル」の集合体を使用して組み立てられ得る。セルは、磁石、電磁石、機械的相互接続などを介して、一緒に保持され得る。結合されたセルのトポロジーまたは形状は、セルが当該結合された集合体に沿ってホッピング、回転、または、「ローリング」することによって、変更され得る。セルは、多機能で大量生産可能なユニットである。セル面またはセル内のコンポーネントの回転は、セルの機能を変更し得る。セルは、積み込みのため、または、打ち上げ中、畳まれ得る。
2020528029.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のセルを備えたセルベースの宇宙システムであって、
前記複数のセルのうちの少なくとも１つは、少なくとも１つのリングと、当該少なくとも１つのリングのうちの１つに沿って移動するように構成された可動トラムと、を有しており、
前記複数のセルは、２またはそれ以上のセルが関与する集合的ミッションを実行するセルの集合体を形成するように構成されている
ことを特徴とするシステム。
【請求項２】
前記少なくとも１つのリングは、外側リングと、当該外側リングの内部に配置された内側リングと、を有している
ことを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記複数のセルのうちの前記少なくとも１つは、更に、前記外側リングと前記内側リングとの間に位置する中間リングを有している
ことを特徴とする請求項２に記載のシステム。
【請求項４】
前記複数のセルのうちの前記少なくとも１つは、更に、前記外側リングと前記中間リングと前記内側リングとを接続するシャフトを有しており、
前記外側リングと前記中間リングと前記内側リングとは、前記シャフトに回転可能に接続されている
ことを特徴とする請求項３に記載のシステム。
【請求項５】
前記複数のセルのうちの前記少なくとも１つは、更に、外側リングモータと中間リングモータと内側リングモータとを有しており、
前記外側リングモータと前記中間リングモータと前記内側リングモータは、それぞれ、前記外側リングと前記中間リングと前記内側リングの回転を促進するように構成されている
ことを特徴とする請求項４に記載のシステム。
【請求項６】
前記外側リングと前記内側リングは、平坦な形態で格納され得て、その後、それらの各セルが宇宙に至ると展開され得る、というように折り畳み可能である
ことを特徴とする請求項２に記載のシステム。
【請求項７】
前記外側リング、前記内側リング、または、それらの両方は、それぞれのリングの動作またはセル全体の動作を制御するように構成された制御電子機器を有する
ことを特徴とする請求項２に記載のシステム。
【請求項８】
前記可動トラムは、前記外側リング及び前記内側リングの一方または両方の動作、または、セル全体の動作、を制御するように構成された制御電子機器を有する
ことを特徴とする請求項２に記載のシステム。
【請求項９】
前記複数のセルのうちの前記少なくとも１つは、更に、そのセルの動作を制御するように構成されたペイロード／制御部を有する
ことを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項１０】
前記ペイロード／制御部は、格納された形態にある時、そのセルのコンパクトなフォームファクタを部分的に促進する平坦な形状を有する
ことを特徴とする請求項９に記載のシステム。
【請求項１１】
前記ペイロード／制御部は、少なくとも１つの推進剤貯蔵タンクを有する
ことを特徴とする請求項９に記載のシステム。
【請求項１２】
前記ペイロード／制御部は、
リアクションホイールハウジング、及び、
リアクションホイールと、当該ペイロード／制御部の正味の角運動量ベクトルを制御して前記リアクションホイールによって生成される運動量の非飽和化を可能にする運動量ダンピングシステムと、を含む運動量管理システム、
を有している
ことを特徴とする請求項９に記載のシステム。
【請求項１３】
前記ペイロード／制御部は、前記運動量管理システムを介して、前記外側リング、前記中間リング及び／または前記内側リングの回転を無効化するように構成されている
ことを特徴とする請求項１２に記載のシステム。
【請求項１４】
前記少なくとも１つのリングのうちの少なくとも１つは、前記可動トラムに電力を供給して制御するための電力線及びデータ線を含むレールを有している
ことを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項１５】
前記少なくとも１つのリングのうちの少なくとも１つは、
その各セルを推進するよう構成された少なくとも１つの回転可能なノズルと、
前記少なくとも１つの回転可能なノズルに推進剤を供給するように構成された少なくとも１つの推進剤ラインと、
を有している
ことを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項１６】
前記可動トラムは、
少なくとも１つの他のセル、他のセルの少なくとも１つの他のトラム、少なくとも１つの他の構造、または、それらの任意の組み合わせ、に接続するか、
少なくとも１つの他のセルに、電力、データ、燃料、熱、または、それらの任意の組み合わせ、を提供するか、
連結され得る外部成分を保持する支持構造として機能するか、または、
これらの任意の組合せを行う
ように構成されている
ことを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項１７】
前記可動トラムは、他のトラムのリンク部材、他の構造、または、それらの両方、とリンク動作を実施するように構成されたリンク機構を有する
ことを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項１８】
前記リンク機構は、リング、トラム、または、それらの両方、の磁石と作用するように構成された電磁石を有する
ことを特徴とする請求項１７に記載のシステム。
【請求項１９】
前記リンク機構は、ドッキングのための視覚的姿勢推定、トラム間で渡される信号及び情報のテスト、並びに、サイバー脅威に対するセキュリティ、を提供するハードウェア及びソフトウェアを含む階層化インタフェースを有している
ことを特徴とする請求項１８に記載のシステム。
【請求項２０】
前記リンク機構は、電動式であり、ヒンジ継手、ピボット継手、ボールソケット継手、楕円ソケット継手、サドル継手、平面継手、機械的及び磁気的インターロック、または、バネ負荷式ボール溝継手、の一部を有する
ことを特徴とする請求項１７に記載のシステム。
【請求項２１】
前記複数のセルは、平坦な形態で格納され得て、接続されたシステムとして配備され得て、その後、切断されることなくアレイまたは構造を形成するべく宇宙で解かれ得る、というように折り畳み可能である
ことを特徴とする請求項１７に記載のシステム。
【請求項２２】
前記複数のセルによって形成されるアレイまたは構造は、疎の開口（ｓｐａｒｓｅ  ａｐｅｒｔｕｒｅ）アレイ、ケージ（ｃａｇｅｄ）構造、三次元（３Ｄ）構造、ストラット、または、それらの任意の組み合わせ、を含む
ことを特徴とする請求項２１に記載のシステム。
【請求項２３】
前記可動トラムは、前記トラム及びその構成要素の動作を制御するように構成された回路を更に有する
ことを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項２４】
前記可動トラムがそれに沿って移動するリングは、トラム保持部を有するレールを含んでいる
ことを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項２５】
前記可動トラムは、前記レールの前記トラム保持部と係合して、当該可動トラムをそのそれぞれのリングに動作可能に接続した状態に保つように構成されたトラム保持部材を有している
ことを特徴とする請求項２４に記載のシステム。
【請求項２６】
前記可動トラムは、前記レールの前記トラム保持部に接触して前記レールに沿った当該トラムの移動を促進するホイールを含んでいる
ことを特徴とする請求項２４に記載のシステム。
【請求項２７】
前記可動トラムは、
推進剤ガスを排出するように構成された少なくとも１つのノズルと、
前記少なくとも１つのノズルに前記推進剤ガスを供給するように構成された局所的推進剤タンクと、
を有する
ことを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項２８】
前記可動トラムは、更に、
前記少なくとも１つのノズルの各々のためのそれぞれの制御バルブと、
前記少なくとも１つの制御バルブを制御するように構成された制御回路と、
を有する
ことを特徴とする請求項２７に記載のシステム。
【請求項２９】
前記少なくとも１つのトラムは、当該トラム及びデバイスに動作可能に接続された電動ヒンジを有しており
前記ヒンジは、前記デバイスが前記トラムからフリップアウトして展開することを可能にする
ことを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項３０】
前記デバイスは、レンズ、ミラー、シェード、フィルタ、フリップアウトセンサ、フリップアウト角運動量制御デバイス、リニアモータとして機能するパターン電極、または、それらの任意の組み合わせ、を含む
ことを特徴とする請求項２９に記載のシステム。
【請求項３１】
前記可動トラムは、
当該可動トラムの異なる側に配置された少なくとも２つのホーンアンテナと、
前記少なくとも２つのホーンアンテナに動作可能に接続された制御電子機器と、
を有しており、
前記少なくとも２つのホーンアンテナ及び前記制御電子機器は、ミリ波（ｍｍ波）及びマイクロ波（μ波）の検知または放送を促進するように構成されている
ことを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項３２】
前記可動トラムは、複数の撮像装置または検出器を含んでいる
ことを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項３３】
前記可動トラムは、
ＬＩＤＡＲ用または光通信用の光源レーザを提供するように構成されたレーザシステムと、
前記レーザシステムからの前記光源レーザを制御するように構成された、ジンバル式または検流計ベースのビーム送達制御システムと、
前記レーザシステムによって生成される熱を放散するように構成された冷却システムと、
を有している
ことを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項３４】
前記可動トラムは、
リンク機構と、
前記リンク機構が動作可能に接続される回転可能カラーと、
前記回転可能カラーがその回りに回転する内側リングと、
前記回転可能カラーの回転を制御するように構成された制御電子機器と、
を有する回転可能トラムである
ことを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項３５】
前記可動トラムは、更に、当該トラムが接続されているリングから電力を受け取って前記制御電子機器に電力を供給する、前記内側リング上の複数のレールガイドを有する
ことを特徴とする請求項３１に記載のシステム。
【請求項３６】
前記複数のセルは、格納されたセルのスタック状に配置され、
当該システムは、前記セルのスタックを一緒に保つように構成された接続部材を更に備える
ことを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項３７】
前記接続部材は、ボールジョイントコネクタ、磁石、または、それらの任意の組み合わせ、を含んでいる
ことを特徴とする請求項３６に記載のシステム。
【請求項３８】
各接続部材は、２つのセルを回転可能に接続している
ことを特徴とする請求項３６に記載のシステム。
【請求項３９】
当該システムは、打ち上げ宇宙船のペイロード部を更に備え、
前記セルのスタックは、前記打ち上げ宇宙船の前記ペイロード部内に収容される
ことを特徴とする請求項３６に記載のシステム。
【請求項４０】
前記複数のセルのうちの前記少なくとも１つのセルは、更に、少なくとも１つのソーラーパネル、少なくとも１つの熱シールド、少なくとも１つの反射面、少なくとも１つのアンテナ皿、または、それらの任意の組み合わせ、を含んでおり、それは、アクチュエータによって駆動されるそれぞれの拡張可能及び／または回転可能な接続部材を介してそのセルに動作可能に接続されている
ことを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項４１】
格納形態にある時、前記少なくとも１つのソーラーパネル、前記少なくとも１つの熱シールド、前記少なくとも１つの反射面、前記少なくとも１つのアンテナ皿、または、それらの組み合わせは、それぞれのセルの本体内に格納される
ことを特徴とする請求項４０に記載のシステム。
【請求項４２】
前記少なくとも１つのソーラーパネル、前記少なくとも１つの熱シールド、前記少なくとも１つの反射面、前記少なくとも１つのアンテナ皿、または、それらの組み合わせは、その側面にバッテリまたはラジエータを有している
ことを特徴とする請求項４０に記載のシステム。
【請求項４３】
前記複数のセルのうちの前記少なくとも１つのセルは、展開可能な望遠鏡、展開可能なエネルギ収穫デバイス、または、それらの任意の組み合わせ、を更に含んでいる
ことを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項４４】
前記少なくとも１つのリングは、外側リングと、当該外側リング内に配置された内側リングと、前記外側リング及び前記内側リングの間に配置された中間リングと、を有しており、
前記中間リング及び前記内側リングは、各々、磁気ペイロードを移動するように構成された電気及び機械（Ｅ＆Ｍ）ドライバを有する少なくとも１つのトラムを含んでおり、
前記複数のセルのうちの複数のセルが、仮想「レール」システムを形成し、仮想レール内にペイロードを閉じ込め、順次の電磁作動によって当該ペイロードを推進する
ことを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項４５】
前記中間リング及び前記内側リングの前記少なくとも１つのトラムが、集合的に前記磁気ペイロードを推進するように構成された複数の伸長可能な電磁石を有している
ことを特徴とする請求項４４に記載のシステム。
【請求項４６】
外側リングと、
前記外側リングの内部に配置された内側リングと、
前記外側リング上に配置され、前記外側リングの少なくとも一部に沿って移動するように構成された可動トラムと、
を備えたことを特徴とする入れ子リングセル。
【請求項４７】
前記外側リングと前記内側リングとの間に位置する中間リング
を更に備えたことを特徴とする請求項４６に記載の入れ子リングセル。
【請求項４８】
前記外側リングと前記中間リングと前記内側リングとを接続するシャフト
を更に備え、
前記外側リングと前記中間リングと前記内側リングとは、前記シャフトに回転可能に接続されている
ことを特徴とする請求項４７に記載の入れ子リングセル。
【請求項４９】
外側リングモータと中間リングモータと内側リングモータ
を更に備え、
前記外側リングモータと前記中間リングモータと前記内側リングモータは、それぞれ、前記外側リングと前記中間リングと前記内側リングの回転を促進するように構成されている
ことを特徴とする請求項４８に記載の入れ子リングセル。
【請求項５０】
前記外側リングと前記内側リングは、平坦な形態で格納され得て、その後、当該入れ子リングセルが宇宙に至ると展開され得る、というように折り畳み可能である
ことを特徴とする請求項４６に記載の入れ子リングセル。
【請求項５１】
前記外側リング、前記内側リング、または、それらの両方は、それぞれのリングの動作またはセル全体の動作を制御するように構成された制御電子機器を有する
ことを特徴とする請求項４６に記載の入れ子リングセル。
【請求項５２】
前記可動トラムは、前記外側リング及び前記内側リングの一方または両方の動作、または、セル全体の動作、を制御するように構成された制御電子機器を有する
ことを特徴とする請求項４６に記載の入れ子リングセル。
【請求項５３】
前記複数のセルのうちの前記少なくとも１つは、更に、そのセルの動作を制御するように構成されたペイロード／制御部を有し、
前記ペイロード／制御部は、格納された形態にある時、そのセルのコンパクトなフォームファクタを部分的に促進する平坦な形状を有する
ことを特徴とする請求項４６に記載の入れ子リングセル。
【請求項５４】
前記ペイロード／制御部は、少なくとも１つの推進剤貯蔵タンクを有する
ことを特徴とする請求項５３に記載の入れ子リングセル。
【請求項５５】
前記ペイロード／制御部は、
リアクションホイールハウジング、及び、
リアクションホイールと、当該ペイロード／制御部の正味の角運動量ベクトルを制御して前記リアクションホイールによって生成される運動量の非飽和化を可能にする運動量ダンピングシステムと、を含む運動量管理システム、
を有しており、
前記ペイロード／制御部は、前記運動量管理システムを介して、前記外側リング、前記中間リング及び／または前記内側リングの回転を無効化するように構成されている
ことを特徴とする請求項５３に記載の入れ子リングセル。
【請求項５６】
前記外側リング、前記内側リング、または、それらの両方は、前記可動トラムに電力を供給して制御するための電力線及びデータ線を含むレールを有している
ことを特徴とする請求項４６に記載の入れ子リングセル。
【請求項５７】
前記外側リング、前記内側リング、または、それらの両方は、
当該入れ子リングセルを推進するよう構成された少なくとも１つの回転可能なノズルと、
前記少なくとも１つの回転可能なノズルに推進剤を供給するように構成された少なくとも１つの推進剤ラインと、
を有している
ことを特徴とする請求項４６に記載の入れ子リングセル。
【請求項５８】
前記可動トラムは、
少なくとも１つの他のセル、他のセルの少なくとも１つの他のトラム、少なくとも１つの他の構造、または、それらの任意の組み合わせ、に接続するか、
少なくとも１つの他のセルに、電力、データ、燃料、熱、または、それらの任意の組み合わせ、を提供するか、
連結され得る外部成分を保持する支持構造として機能するか、または、
これらの任意の組合せを行う
ように構成されている
ことを特徴とする請求項４６に記載の入れ子リングセル。
【請求項５９】
前記可動トラムは、他のトラムのリンク部材、他の構造、または、それらの両方、とリンク動作を実施するように構成されたリンク機構を有する
ことを特徴とする請求項４６に記載の入れ子リングセル。
【請求項６０】
前記リンク機構は、リング、トラム、または、それらの両方、の磁石と作用するように構成された電磁石を有する
ことを特徴とする請求項５９に記載の入れ子リングセル。
【請求項６１】
前記リンク機構は、ドッキングのための視覚的姿勢推定、トラム間で渡される信号及び情報のテスト、並びに、サイバー脅威に対するセキュリティ、を提供するハードウェア及びソフトウェアを含む階層化インタフェースを有している
ことを特徴とする請求項６０に記載の入れ子リングセル。
【請求項６２】
前記リンク機構は、電動式であり、ヒンジ継手、ピボット継手、ボールソケット継手、楕円ソケット継手、サドル継手、平面継手、機械的及び磁気的インターロック、または、バネ負荷式ボール溝継手、の一部を有する
ことを特徴とする請求項６０に記載の入れ子リングセル。
【請求項６３】
前記可動トラムは、前記トラム及びその構成要素の動作を制御するように構成された回路を更に有する
ことを特徴とする請求項４６に記載の入れ子リングセル。
【請求項６４】
前記可動トラムがそれに沿って移動するリングは、トラム保持部を有するレールを含んでいる
ことを特徴とする請求項４６に記載の入れ子リングセル。
【請求項６５】
前記可動トラムは、前記レールの前記トラム保持部と係合して、当該トラムをそのそれぞれのリングに動作可能に接続した状態に保つように構成されたトラム保持部材を有している
ことを特徴とする請求項６４に記載の入れ子リングセル。
【請求項６６】
前記可動トラムは、前記レールの前記トラム保持部に接触して前記レールに沿った当該トラムの移動を促進するホイールを含んでいる
ことを特徴とする請求項６４に記載の入れ子リングセル。
【請求項６７】
前記可動トラムは、
推進剤ガスを排出するように構成された少なくとも１つのノズルと、
前記少なくとも１つのノズルに前記推進剤ガスを供給するように構成された局所的推進剤タンクと、
を有する
ことを特徴とする請求項４６に記載の入れ子リングセル。
【請求項６８】
前記可動トラムは、更に、
前記少なくとも１つのノズルの各々のためのそれぞれの制御バルブと、
前記少なくとも１つの制御バルブを制御するように構成された制御回路と、
を有する
ことを特徴とする請求項６７に記載の入れ子リングセル。
【請求項６９】
前記少なくとも１つのトラムは、当該トラム及びデバイスに動作可能に接続された電動ヒンジを有しており
前記ヒンジは、前記デバイスが前記トラムからフリップアウトして展開することを可能にする
ことを特徴とする請求項４６に記載の入れ子リングセル。
【請求項７０】
前記デバイスは、レンズ、ミラー、シェード、フィルタ、フリップアウトセンサ、フリップアウト角運動量制御デバイス、リニアモータとして機能するパターン電極、または、それらの任意の組み合わせ、を含む
ことを特徴とする請求項６９に記載の入れ子リングセル。
【請求項７１】
前記可動トラムは、
当該可動トラムの異なる側に配置された少なくとも２つのホーンアンテナと、
前記少なくとも２つのホーンアンテナに動作可能に接続された制御電子機器と、
を有しており、
前記少なくとも２つのホーンアンテナ及び前記制御電子機器は、ミリ波（ｍｍ波）及びマイクロ波（μ波）の検知または放送を促進するように構成されている
ことを特徴とする請求項４６に記載の入れ子リングセル。
【請求項７２】
前記可動トラムは、複数の撮像装置または検出器を含んでいる
ことを特徴とする請求項４６に記載の入れ子リングセル。
【請求項７３】
前記可動トラムは、
ＬＩＤＡＲ用または光通信用の光源レーザを提供するように構成されたレーザシステムと、
前記レーザシステムからの前記光源レーザを制御するように構成された、ジンバル式または検流計ベースのビーム送達制御システムと、
前記レーザシステムによって生成される熱を放散するように構成された冷却システムと、
を有している
ことを特徴とする請求項４６に記載の入れ子リングセル。
【請求項７４】
前記可動トラムは、
リンク機構と、
前記リンク機構が動作可能に接続される回転可能カラーと、
前記回転可能カラーがその回りに回転する内側リングと、
前記回転可能カラーの回転を制御するように構成された制御電子機器と、
を有する回転可能トラムである
ことを特徴とする請求項４６に記載の入れ子リングセル。
【請求項７５】
前記可動トラムは、更に、当該トラムが接続されているリングから電力を受け取って前記制御電子機器に電力を供給する、前記内側リング上の複数のレールガイドを有する
ことを特徴とする請求項７４に記載の入れ子リングセル。
【請求項７６】
少なくとも１つのソーラーパネル、少なくとも１つの熱シールド、少なくとも１つの反射面、少なくとも１つのアンテナ皿、または、それらの任意の組み合わせ、を更に備え、それは、アクチュエータによって駆動されるそれぞれの拡張可能及び／または回転可能な接続部材を介して当該入れ子リングセルに動作可能に接続されている
ことを特徴とする請求項４６に記載の入れ子リングセル。
【請求項７７】
格納形態にある時、前記少なくとも１つのソーラーパネル、前記少なくとも１つの熱シールド、前記少なくとも１つの反射面、前記少なくとも１つのアンテナ皿、または、それらの組み合わせは、当該入れ子リングセルの本体内に格納される
ことを特徴とする請求項７６に記載の入れ子リングセル。
【請求項７８】
前記少なくとも１つのソーラーパネル、前記少なくとも１つの熱シールド、前記少なくとも１つの反射面、前記少なくとも１つのアンテナ皿、または、それらの組み合わせは、その側面にバッテリまたはラジエータを有している
ことを特徴とする請求項７６に記載の入れ子リングセル。
【請求項７９】
展開可能な望遠鏡、展開可能なエネルギ収穫デバイス、または、それらの任意の組み合わせ
を更に備えたことを特徴とする請求項４６に記載の入れ子リングセル。
【請求項８０】
展開可能な望遠鏡、展開可能なエネルギ収穫デバイス、または、それらの任意の組み合わせは、複数のセルから構成されている
を更に備えたことを特徴とする請求項７９に記載の入れ子リングセル。
【請求項８１】
前記外側リング及び前記内側リングの間に配置された中間リング
を更に備え、
前記中間リング及び前記内側リングは、各々、磁気ペイロードを移動するように構成された電気及び機械（Ｅ＆Ｍ）ドライバを有する少なくとも１つのトラムを含んでおり、
前記複数のセルのうちの複数のセルが、仮想「レール」システムを形成し、仮想レール内にペイロードを閉じ込め、順次の電磁作動によって当該ペイロードを推進する
ことを特徴とする請求項４６に記載の入れ子リングセル。
【請求項８２】
前記中間リング及び前記内側リングの前記少なくとも１つのトラムが、集合的に前記磁気ペイロードを推進するように構成された複数の伸長可能な電磁石を有している
ことを特徴とする請求項８１に記載の入れ子リングセル。
【請求項８３】
可動トラムであって、
レールのトラム保持部と係合して、当該可動トラムをセルのリングに動作可能に接続した状態に保つように構成されたトラム保持部材と、
当該可動トラムの動作を制御するように構成された制御電子機器と、
を備え、
当該可動トラムは、前記セルの前記リングの少なくとも一部に沿って移動するように構成されている
ことを特徴とする可動トラム。
【請求項８４】
前記レールの前記トラム保持部に接触して前記レールに沿った当該トラムの移動を促進するホイール
を更に備えたことを特徴とする請求項８３に記載の可動トラム。
【請求項８５】
前記可動トラムは、
少なくとも１つの他のセル、他のセルの少なくとも１つの他のトラム、少なくとも１つの他の構造、または、それらの任意の組み合わせ、に接続するか、
少なくとも１つの他のセルに、電力、データ、燃料、熱、または、それらの任意の組み合わせ、を提供するか、
連結され得る外部成分を保持する支持構造として機能するか、または、
これらの任意の組合せを行う
ように構成されている
ことを特徴とする請求項８３に記載の可動トラム。
【請求項８６】
他のトラムのリンク部材、他の構造、または、それらの両方、とリンク動作を実施するように構成されたリンク機構
を更に備えたことを特徴とする請求項８３に記載の可動トラム。
【請求項８７】
前記リンク機構は、リング、トラム、または、それらの両方、の磁石と作用するように構成された電磁石を有する
ことを特徴とする請求項８６に記載の可動トラム。
【請求項８８】
前記リンク機構は、ドッキングのための視覚的姿勢推定、トラム間で渡される信号及び情報のテスト、並びに、サイバー脅威に対するセキュリティ、を提供するハードウェア及びソフトウェアを含む階層化インタフェースを有している
ことを特徴とする請求項８６に記載の可動トラム。
【請求項８９】
前記リンク機構は、電動式であり、ヒンジ継手、ピボット継手、ボールソケット継手、楕円ソケット継手、サドル継手、平面継手、機械的及び磁気的インターロック、または、バネ負荷式ボール溝継手、の一部を有する
ことを特徴とする請求項８６に記載の可動トラム。
【請求項９０】
推進剤ガスを排出するように構成された少なくとも１つのノズルと、
前記少なくとも１つのノズルに前記推進剤ガスを供給するように構成された局所的推進剤タンクと、
を更に備えたことを特徴とする請求項８３に記載の可動トラム。
【請求項９１】
前記少なくとも１つのノズルの各々のためのそれぞれの制御バルブと、
前記少なくとも１つの制御バルブを制御するように構成された制御回路と、
を更に備えたことを特徴とする請求項９０に記載の可動トラム。
【請求項９２】
当該トラム及びデバイスに動作可能に接続された電動ヒンジ
を更に備え、
前記ヒンジは、前記デバイスが前記トラムからフリップアウトして展開することを可能にする
ことを特徴とする請求項８３に記載の可動トラム。
【請求項９３】
前記デバイスは、レンズ、ミラー、シェード、フィルタ、フリップアウトセンサ、フリップアウト角運動量制御デバイス、リニアモータとして機能するパターン電極、または、それらの任意の組み合わせ、を含む
ことを特徴とする請求項９２に記載の可動トラム。
【請求項９４】
当該可動トラムの異なる側に配置された少なくとも２つのホーンアンテナと、
前記少なくとも２つのホーンアンテナに動作可能に接続された制御電子機器と、
を更に備え、
前記少なくとも２つのホーンアンテナ及び前記制御電子機器は、ミリ波（ｍｍ波）及びマイクロ波（μ波）の検知または放送を促進するように構成されている
ことを特徴とする請求項８３に記載の可動トラム。
【請求項９５】
複数の撮像装置または検出器
を更に備えたことを特徴とする請求項８３に記載の可動トラム。
【請求項９６】
ＬＩＤＡＲ用または光通信用の光源レーザを提供するように構成されたレーザシステムと、
前記レーザシステムからの前記光源レーザを制御するように構成された、ジンバル式または検流計ベースのビーム送達制御システムと、
前記レーザシステムによって生成される熱を放散するように構成された冷却システムと、
を更に備えたことを特徴とする請求項８３に記載の可動トラム。
【請求項９７】
集合的に磁気ペイロードを推進するように構成された複数の伸長可能な電磁石
を更に備えたことを特徴とする請求項８３に記載の可動トラム。
【請求項９８】
リンク機構と、
前記リンク機構が動作可能に接続される回転可能カラーと、
前記回転可能カラーがその回りに回転する内側リングと、
前記回転可能カラーの回転を制御するように構成された制御電子機器と、
を備えた回転可能トラム。
【請求項９９】
当該回転可能トラムが接続されているリングから電力を受け取って前記制御電子機器に電力を供給する、前記内側リング上の複数のレールガイド
を更に備えたことを特徴とする請求項９８に記載の回転可能トラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
［関連出願の相互参照］
本出願は、２０１７年７月２１日出願の米国特許出願第１５／６５５，９７２の一部継続出願である２０１８年４月４日出願の米国特許出願第１５／９４５，６１７の優先権を主張するものである。これらの先願の主題は、その全体が、当該参照により本明細書に組み込まれる（ｉｎｃｏｒｐｏｒａｔｅｄ  ｂｙ  ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ）。
【０００２】
［技術分野］
本発明は、全体として、宇宙システムに関し、より詳細には、連結して集合体トポロジーを再構成する、及び／または、複数のペイロード（実験装置）の向きをリダイレクトする、入れ子リング構造を有するセルベースのシステムに関する。
【背景技術】
【０００３】
連結式の再構成可能、再構築可能、再形成可能な宇宙システム自体に関する従来技術は存在しないが、一部の従来の宇宙システムは、ドッキング／結合が可能であり得るという意味で、「総合接続（インターロック）」機能を有する（例えば、国際宇宙ステーション）。但し、これらのシステムは、宇宙システムがコマンド（命令）でその形態を再構成できるようには設計されていない。実際、現在の宇宙システム技術は、未だセルベース（すなわち、より大きな／より小さな構造を形成するために着脱可能なモジュール化されたユニット）の段階にはない。
【０００４】
現時点での宇宙システムアーキテクチャの従来技術は、適応性の余地がほとんどない個別の「設計どおりのワーク」エンティティである。互いに通信して幾つかの集合的な機能を実行する小型衛星のネットワークが展開される場合があるが、セルベースのシステムは存在していない（すなわち、より大きな構造を形成するために集合する比較的小さくモジュール化されたユニット）。典型的には伸長または拡張する展開可能なペイロード（ソーラーパネルなど）や細長いペイロード（望遠鏡など）は、ほとんどの場合、そのままの状態で構築されて打ち上げられる。これらのシステムは、宇宙船に取り付けられたペイロードであり、小型宇宙船の場合、かなりの体積を占める可能性がある。例えば、細長いペイロードを平坦なパッケージに畳むことは、簡単ではない。更に、従来の宇宙システムは、展開前の収納にとって最適ではない角柱の幾何学的構造を有する傾向がある。従って、改善された再構成可能な宇宙システムが有益であり得る。
【発明の概要】
【０００５】
本発明の特定の実施形態が実装され得て、従来の宇宙システムによって未だ完全に解決されていなかった当該技術分野の問題及びニーズに対する解決策が提供され得る。例えば、幾つかの実施形態は、相互接続（インターロック）して集合体トポロジーを再構成する、及び／または、複数のペイロードの向きをリダイレクトする、入れ子リング構造を有するセルベースの宇宙システムに関している。幾つかの実施形態は、打ち上げのために、折り畳み可能及び積み重ね可能であり得る。特定の実施形態は、自由空間「コンベヤベルト」に沿っての質量の効率的な移動を促進する。
【０００６】
特定の実施形態では、入れ子状リング構造を備えたセルベースのシステムは、ミッションに応じた形成、凝集及び分解において、相互接続しないでむしろ「飛行する」。幾つかの実施形態では、入れ子リング構造の全てが集約する必要はない。むしろ、特定の実施形態において選択された数のセルが、当該態様で移動し得る（例えば、相互接続がより良好な姿勢安定性をもたらし得る、精密な撮像または放送用途のため）。
【０００７】
本明細書では、「磁気」という用語は、相互接続を維持するための１つの可能な力を特定するために使用されている。「磁気」という用語は、永久磁石（すなわち、常に「オン」）、電磁石（すなわち、電圧が印加されるとオンまたはオフ）、電気永久磁石（すなわち、内部磁場が印加場によって反転され得る、及び／または、本発明の範囲から逸脱することのない任意の他の適切なタイプの磁石、を含む。
【０００８】
一実施形態では、セルベースの宇宙システムが、複数のセルを備える。当該複数のセルのうちの少なくとも１つが、少なくとも１つのリングと、当該少なくとも１つのリングのうちの１つに沿って移動するように構成された可動トラムと、を有している。前記複数のセルは、２またはそれ以上のセルが関与する集合的ミッションを実行するセルの集合体を形成するように構成されている。
【０００９】
別の実施形態では、入れ子リングセルが、外側リングと、当該外側リングの内部に配置された内側リングと、前記外側リング上に配置された可動トラムと、を備えている。当該可動トラムは、前記外側リングの少なくとも一部に沿って移動するように構成されている。
【００１０】
更に別の実施形態では、可動トラムが、レールのトラム保持部と係合して当該可動トラムをセルのリングに動作可能に接続した状態に保つように構成されたトラム保持部材を備える。可動トラムは、当該可動トラムの動作を制御するように構成された制御電子機器をも備える。可動トラムは、前記セルの前記リングの少なくとも一部に沿って移動するように構成されている。
【００１１】
更に別の実施形態では、回転可能トラムが、リンク機構と、前記リンク機構が動作可能に接続される回転可能カラーと、を備える。回転可能トラムは、回転可能カラーがその回りに回転する内側リングと、回転可能カラーの回転を制御するように構成された制御電子機器と、をも備える。
【００１２】
本発明の特定の実施形態の利点が容易に理解されるように、添付の図面に示される特定の実施形態を参照することにより、簡潔に前述された本発明のより具体的な説明が行われる。これらの図面は、本発明の典型的な実施形態のみを示し、従って、本発明の範囲を限定するものと見なされるべきではない、ということが理解されるべきであるが、本発明は、添付の図面の使用を通じて、付加的な特異性及び詳細を伴って記述及び説明される。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１Ａ】図１Ａは、本発明の一実施形態による、入れ子リングセルを示す平面図である。
【００１４】
【図１Ｂ】図１Ｂは、本発明の一実施形態による、入れ子リングセル内の配線スキームを示す平面断面図である。
【００１５】
【図１Ｃ】図１Ｃは、本発明の一実施形態による、一般的トラムを示す正面断面図である。
【００１６】
【図１Ｄ】図１Ｄは、本発明の一実施形態による、それらのリンクインタフェースで結合された２つの一般的トラムを示している。
【００１７】
【図１Ｅ】図１Ｅは、本発明の一実施形態による、磁気トラムの正面断面図（左）及び側面図（右）を示している。
【００１８】
【図１Ｆ】図１Ｆは、本発明の一実施形態による、磁気トラムの正面断面図を示している。
【００１９】
【図１Ｇ】図１Ｇは、本発明の一実施形態による、推進トラムの正面断面図を示している。
【００２０】
【図１Ｈ】図１Ｈは、本発明の一実施形態による、デバイスフリップアウトトラムの正面断面図を示している。
【００２１】
【図１Ｉ】図１Ｉは、本発明の一実施形態による、ミリ波またはマイクロ波の感知トラムの正面断面図を示している。
【００２２】
【図１Ｊ】図１Ｊは、本発明の一実施形態による、撮像トラムの正面断面図を示している。
【００２３】
【図１Ｋ】図１Ｋは、本発明の一実施形態による、レーザ通信またはＬＩＤＡＲトラムの正面断面図を示している。
【００２４】
【図２Ａ】図２Ａは、本発明の一実施形態による、円形の磁気トラムを示す正面断面図である。
【００２５】
【図２Ｂ】図２Ｂは、本発明の一実施形態による、２つの相互接続された円形の磁気トラムを示す正面断面図である。
【００２６】
【図２Ｃ】図２Ｃは、本発明の一実施形態による、複数の連結点を有する円形の磁気トラムを示す正面断面図である。
【００２７】
【図３】図３は、本発明の一実施形態による、幾つかの例示的なリンク機構を示している。
【００２８】
【図４】図４は、本発明の一実施形態による、２つのセル（図４ではモジュールと呼ばれる）間のシステムリンクインタフェースを示す概念図である。
【００２９】
【図５】図５は、本発明の一実施形態による、材料を交換して情報をドッキングするための階層化されたプロセス制御インタフェースを示している。
【００３０】
【図６Ａ】図６Ａは、本発明の一実施形態による、格納形態のセルスタックを示す側面図である。
【００３１】
【図６Ｂ】図６Ｂは、本発明の一実施形態による、セルスタックが装填された打ち上げロケットのペイロード部を示す側面図である。
【００３２】
【図６Ｃ】図６Ｃは、本発明の一実施形態による、接続部材回りに展開する２つのセルを示す側面図である。
【００３３】
【図６Ｄ】図６Ｄは、本発明の一実施形態による、展開形態のセルスタックを示す側面図である。
【００３４】
【図６Ｅ】図６Ｅは、本発明の一実施形態による、展開形態のセルスタックを示す正面図である。
【００３５】
【図７Ａ】図７Ａは、本発明の一実施形態による、丸い頂部及び底部のソーラーパネルを備えた部分的展開形態のセルを示す側面図である。
【００３６】
【図７Ｂ】図７Ｂは、本発明の一実施形態による、展開構成のセルを示す側面図である。
【００３７】
【図７Ｃ】図７Ｃは、本発明の一実施形態による、展開形態のセルを示す正面図である。
【００３８】
【図８】図８は、本発明の一実施形態による、バッテリを有するか、またはバッテリに動作可能に接続された、丸い頂部及び底部のソーラーパネルを備えた部分的展開形態のセルを示す側面図である。
【００３９】
【図９Ａ】図９Ａは、本発明の一実施形態による、片側に４つの円形ソーラーパネルを備えた部分的展開形態のセルを示す側面図である。
【００４０】
【図９Ｂ】図９Ｂは、本発明の一実施形態による、展開形態のセルを示す正面図である。
【００４１】
【図１０Ａ】図１０Ａは、本発明の一実施形態による、ヒンジを介して接続された部分的展開形態のソーラーパネルを備えたセルを示す側面図である。
【００４２】
【図１０Ｂ】図１０Ｂは、本発明の一実施形態による、別の部分的展開形態のソーラーパネルを備えたセルを示す側面図である。
【００４３】
【図１０Ｃ】図１０Ｃは、本発明の一実施形態による、軌道周回中のソーラーパネルの潜在的な向きを示している。
【００４４】
【図１１】図１１は、本発明の一実施形態による、ペイロード／制御部の幾つかの例示的な形状を示している。
【００４５】
【図１２】図１２は、本発明の一実施形態による、ペイロード／制御部の幾つかの例示的な側面プロファイルを示している。
【００４６】
【図１３】図１３は、本発明の一実施形態による、不規則形状の内側リングを備えたセルを示す平面図である。
【００４７】
【図１４Ａ】図１４Ａは、本発明の一実施形態による、セルベースの拡張可能／折り畳み可能な望遠鏡を示す平面図である。
【００４８】
【図１４Ｂ】図１４Ｂは、本発明の一実施形態による、折り畳まれた形態のセルベースの望遠鏡を示す側面図である。
【００４９】
【図１４Ｃ】図１４Ｃは、本発明の一実施形態による、拡張された形態のセルベースの望遠鏡を示す側面図である。
【００５０】
【図１４Ｄ】図１４Ｄは、本発明の一実施形態による、２つの反射鏡を備えたセルベースの拡張可能／折り畳み可能な望遠鏡を示す側面図である。
【００５１】
【図１４Ｅ】図１４Ｅは、本発明の一実施形態による、エネルギ収穫デバイスを示す側面図である。
【００５２】
【図１４Ｆ】図１４Ｆは、本発明の一実施形態による、別のエネルギ収穫デバイスを示す側面図である。
【００５３】
【図１４Ｇ】図１４Ｇは、本発明の一実施形態による、更に別のエネルギ収穫デバイスを示す側面図である。
【００５４】
【図１５】図１５は、本発明の一実施形態による、トラム上にレンズを備えたセルベースの望遠鏡システムを示す斜視図である。
【００５５】
【図１６】図１６は、本発明の一実施形態による、光及び／またはＲＦ検出器のノイズを低減するように構成されたセルを示す斜視図である。
【００５６】
【図１７】図１７は、本発明の一実施形態による、セルベースのレーザエミッタ／反射器システムを示す。
【００５７】
【図１８】図１８は、本発明の一実施形態による、ペイロードを移動させるように構成されたセルを示す斜視図である。
【００５８】
【図１９】図１９は、本発明の一実施形態による、宇宙内のセルベースのマス−コンベヤベルトを示す斜視図である。
【００５９】
【図２０】図２０は、本発明の一実施形態による、マス−コンベヤベルトシステムで使用されるように構成されたトラムを示す正面断面図である。
【００６０】
【図２１】図２１は、本発明の一実施形態による、２つのトラムに対するペイロードの移動のためのシステムを示している。
【００６１】
【図２２】図２２は、本発明の一実施形態による、リングベースのセルを使用して形成され得る幾つかの構造を示している。
【００６２】
【図２３】図２３は、本発明の一実施形態による、中心に宇宙用原子炉を備えたケージ付き集合体構造を示している。
【００６３】
【図２４】図２４は、本発明の一実施形態による、疎の開口アレイを示すアーキテクチャ図である。
【発明を実施するための形態】
【００６４】
本発明の幾つかの実施形態は、ミッションをサポートするために相互接続して形態を変更できる入れ子リング構造を備えたセルベースの宇宙システムに関している。本明細書で定義されるように、セル内の「リング」は、完全にリング形状である必要はない。例えば、セル内のリングの１または複数は楕円形であり得て、及び／または、その形状は完全な幾何学的形状でなくてもよい。例えば、リングは、ペイロードの形状に対応するために湾曲形状を有し得る。幾つかの実施形態のセルは、ペイロードを取り囲む任意の所望の形状の唯一つのリングを有し得るが、他の実施形態は、本発明の範囲から逸脱することなく、任意の入れ子可能な形状の任意の所望の数の入れ子リングを有し得る（すなわち、各内側リングが、直ぐに隣接する外側リングの境界内に適合し得る）。幾つかの実施形態では、リングの断面は、本発明の範囲から逸脱することなく、円形、長方形、または、トラム（幾つかの実施形態では、リングの形状に対応するように設計され得る）を収容する任意の他の適切な形状であり得る。
【００６５】
入れ子リングの概念には、多数の新規なペイロードタイプの可能性と形態がある。宇宙での大きな船隊（つまり、宇宙集合体）を展開するための従来技術は、構造物を組み立てるためのロボットサービス宇宙船の使用を想定している。展開時に、把握力のある把持部の回りに転がって動ぐことが可能な、共に結合されて格納された平坦な入れ子リングは、タグ（引っ張り）サービスロボットを必要とすることなく宇宙船隊を構築するための、代替のより効果的な機構を提供する。幾つかの実施形態においては、「インテリジェンス」が入れ子リングセルの各々ないし全てに存在するため、ユニットの故障時、交換のためにタグサービスロボットを待つ必要がない。むしろ、交換セルが起動され得て、集合体内の故障したセルの代わりになり得る。
【００６６】
幾つかの実施形態は、他のセルに取り付けられているか否かにかかわらず、回転可能なリングを有する大量生産可能な「スマート」プログラマブル入れ子リングセルの相互接続システムを含む宇宙アーキテクチャを促進する。そのようなセルは、他のセルを切り離して「上に乗る」ことが可能であり得る。接続されたセルは、セルの集合体内で、データ、電力、熱、及び／または、推進剤、を転送し得る。幾つかの実施形態の１つの重要な新規の特徴は、把握力のある把持部を介してホップ及び／またはロールする能力によって、集合的に宇宙船とみなされ得る集合体の形態が変化可能になることである。この機能は、適応性（すなわち、様々なミッションや多感覚ミッションを実行したり、物理的なセキュリティ脅威が発生した場合にスタンスを変更したりする能力）、アップグレード性（すなわち、実行できないユニットの交換、または、継続的なアップグレードのためのプログラムの実施）、及び、サイズ（すなわち、大きな物理的構造の形成を促進する）を提供する。幾つかの実施形態では、構造は、直径１ｋｍであり得るが、本発明の範囲から逸脱することなく、任意のサイズ及び／または形状の構造（惑星規模の構造、太陽を取り囲む構造、地球から月まで延びる構造、等を含む）が構成され得る。各セルは、それ自身の機能的ニーズの実行と、集合体全体のマンデートの提供と、の両方を可能であり得る。
【００６７】
幾つかの実施形態では、入れ子リングセルの外側リングは、固定された特定の接合点を有するか、あるいは、１または複数がリング（例えば、レール）に沿って移動可能である。本明細書では、リングは、特定の内面及び外面を有するものとして示されているが、メビウスの帯など、本発明の範囲から逸脱することなく、他のリング設計も可能である。例えば、https://en.wipikedia.org/wiki/M%C3%B6bius_stripを参照。更に、リングは、長方形、円形、半管形、または、本発明の範囲から逸脱することなく効率的なトラム操縦性を促進する任意の他の適切な形状、である断面を有し得る。トラム操縦性を向上させるために、幾つかの実施形態では、リングの表面が摩擦を低減するために摩擦学的材料でコーティングされ得る（例えば、何らかの形態のダイヤモンド状炭素、ＭＯＳ2、及び／または、固体潤滑剤）。
【００６８】
トラムは、可動形態の接合点として機能し得て、２またはそれ以上の入れ子リングセルの結合を可能にする機能を有し得る。更に、トラムは、本明細書の図面では１つの表面に沿って移動するように示されているが、本発明の範囲から逸脱することなく、コネクタ部がリングの断面形状回りに回転されることを許容するような、他のトラムの設計も可能である。本発明の範囲から逸脱することなく、任意の所望の数が含まれ得る内側リングも、固定接合点及び／またはトラムを有し得る。これらの内側リングは、幾つかの実施形態では、センサ及び／またはペイロードを保持し得て、入れ子リングの中心に収容された成分（コンポーネント）を主に支持し得る（本明細書ではペイロード／制御部と呼ばれる）。本明細書ではペイロード／制御部が示されているが、１または複数のペイロード及び／または制御電子機器の幾つかまたは全部は、リング、トラム、または、それらの両方、に分散され得る、ということが留意されるべきである。ペイロード／制御部は、典型的には衛星が動作するために必要とされる、バッテリ及び他の成分（コンポーネント）を含み得る。追加的または代替的に、バッテリは、ソーラーパネル（もしあれば）に含まれ得て、及び／または、リング自体内に挿入され得る。
【００６９】
ペイロード／制御部は、立方体内に収容される代わりに、厚さが外側リングの厚さよりわずかに薄い、比較的平坦な「厚いパンケーキ状」構造であってもよい。パンケーキに例えられているが、ペイロード／制御部は、本発明の範囲から逸脱することなく、任意の所望の形状を有し得る。幾つかの実施形態では、推進力（例えば、バルブ、ノズル、推進剤など）が、中央のパンケーキ構造内に収容されている。特定の実施形態では、推進剤はパンケーキ構造内に収容され、制御バルブ及び出口ノズルは、両者を接続する推進剤ラインを有する回転可能な内側リング上に着座している。幾つかの実施形態では、主推進剤タンクがパンケーキ構造内に収容され、制御バルブ及び出口ノズルを有する二次的なより小型のタンクがトラム上に設けられる。これらの実施形態は、推進ベクトルの制御における汎用性を許容し得る。その結果、パンケーキ形状は、入れ子リング内に収まる限り、任意のサイズまたは形状であり得る。例えば、ペイロード／制御部は、隆起した円、楕円、正方形、長方形、丸められた長方形、または、均一ないし変化する厚さの任意の他の所望の形状、を表し得る。ペイロード／制御部は、また、その中／その上に含まれるペイロード及び／または成分に基づいた不規則な形状／体積を有し得る。特定の実施形態において、外側リングは、その格納形態にあるとき、セルの最も厚い部分であり得る。外側リング及び／または内側リングのいずれかは、中空または中実の材料であり得る。幾つかの実施形態では、それらは、異なる材料から作られ得る。例えば、１つのリングが、金属または高エントロピー合金（例えば多元素合金）であり得て、別のリングが、複合材料（例えば、ナノファイバーまたはナノチューブが埋め込まれたポリマー、炭素繊維複合材−例えばボーイング７８７ドリームライナー（登録商標）のような航空機を製造するために使用される材料）等から構成され得る。幾つかの実施形態では、リングは、ガラスセラミック材料（例えば、Ｚｅｒｏｄｕｒ（登録商標）または他のゼロ熱伝導率材料）または光構造化可能ガラスセラミック（例えば、Ｆｏｔｕｒａｎ（登録商標））から構成され得る。
【００７０】
幾つかの実施形態では、入れ子リングセルの公称厚さは、１０〜１２ｃｍ（４〜５インチ）であり得るが、当該公称厚さは、本発明の範囲から逸脱することなく、より多かったりより少なかったりし得る。幾つかの実施形態では、ペイロード／制御部は、リングとは独立して回転してもよく、リングも独立に回転し得る。図１Ａは、本発明の一実施形態による、そのような入れ子リングセル１００を示す平面図である。この実施形態では、入れ子リングセル１００は、３つのリング、すなわち外側リング１１０、中間リング１２０及び内側リング１３０を含んでいる。この実施形態では、リング１１０、１２０は、可動トラム１４０（別名トラクタ−親出願である米国特許出願第１５／６５５，９７２号参照）を含むレールである。破線の長方形で表された図１Ａの拡大部分は、各リング１１０、１２０、１３０がそれぞれの電子機器１１１、１２１、１３１を含んでいることを示している。幾つかの実施形態では、少なくとも１つのリングのために電子機器が含まれており、ペイロード／制御部の機能を補完または置換する。
【００７１】
レールは、電力ライン、データライン、熱ライン（例えば、マイクロヒートパイプ）、及び、幾つかの実施形態では推進剤燃料ライン、を保持し得る。必要に応じて、各種ラインは、レールに沿ってまたはレールの内側に、ハード配線され得るし、ファイバー配置され得るし、及び／または、３Ｄ印刷され得る。例えば、図１Ａに示されるように、内側リング１３０は、２つの回転可能なノズル１３６とそれぞれの推進剤ライン１３８とを含んでいる。推進剤ラインは、本発明の範囲から逸脱することなく、任意の所望のリング、または２以上のリング、に埋め込まれ得る。推進剤は、また、推進剤貯蔵タンク（不図示）内に貯蔵され得て、サービスバルブ（不図示）を介して補充され得る。
【００７２】
図１Ａは、１つの軸（ここではシャフト１７０を介してｙ軸として示されている）回りを回転するように設計された入れ子リング構造を示している。幾つかの実施形態では、幾つかの入れ子リングが、ｙ軸シャフト回りを回転し、他のものは、ジンバル機構を介して、ｙ軸に垂直なｘ軸シャフト回りを回転する。特定の実施形態では、これらのシャフトは互いに直交していなくてもよい。実際、本発明の範囲から逸脱することなく、任意の数のシャフト、それらの間の相互接続、ジンバル機構、及び、方向付け、が使用され得る。
【００７３】
ペイロード／制御部１５０は、運動量管理システム１６０を収容するリアクションホイールハウジング１５２を含む。運動量管理システム１６０は、正味の角運動量ベクトルを制御し、リアクションホイール（例えば、３軸リアクションホイール）及び当該リアクションホイールの運動量の非飽和を可能にする運動量ダンピングシステム（例えば、磁気トルカ）を含む。各入れ子リング１１０、１２０、１３０及びペイロード／制御部１５０は、それ自身のモータ１１２、１２２、１３２、１５６を有し、独立して回転可能である。回転は、本発明の範囲から逸脱することなく、その後に停止される連続的な固定された角度運動、または、一定の時間または変化する時間で停止する所定の角度位置セットへの運動、であり得る。モータ１１２、１２２、１３２、１５６によって引き起こされる回転は、入れ子リングセル１００の全体的な姿勢（すなわち、定義された観察方向）を安定に保つべく、運動量管理システム１６０によって打ち消されるべきである。
【００７４】
モータ１１２は、支持構造１１６を介して外側リング１１０に取り付けられているが、シャフト１７０に取り付けられていてシャフト１７０回りを回転することができる。モータ１２２は、中間リング１２０に取り付けられているが、シャフト１７０に取り付けられていてシャフト１７０回りを回転することができる。モータ１３２は、内側リング１３０に取り付けられているが、シャフト１７０に取り付けられていてシャフト１７０回りを回転することができる。また、モータ１５６は、チューブ／ストラット（支柱）１５４を介してペイロード／制御部１５０に取り付けられているが、シャフト１７０に取り付けられていてシャフト１７０回りを回転することができる。この実施形態において、全てのモータ１１２、１２２、１３２、１５６は、中心穴開口を有する回転ステージにおいて現在見られる特性を有する：（１）速度制御を伴う双方向運動、（２）正確な角運動と位置決めを保証するエンコーダ、（３）ロックする機械式クラッチ。モータ１１２、１２２、１３２、１５６は、また、真空環境で作動するように設計されている。幾つかの実施形態では、モータ機能は、シャフト１７０内に統合され得る。特定の実施形態では、リングごとに唯一つのモータが使用される。
【００７５】
従って、リング１１０、１２０、１３０及びペイロード／制御部１５０は、シャフト１７０回りを回転する。シャフト１７０は、また、リング１１０、１２０、１３０とペイロード／制御部１５０との間に、データ及び／または電力を提供するデータ及び／または電力ラインを含み得る。幾つかの実施形態において、シャフト１７０は、また、１または複数のリングに推進剤を送達するための１または複数の推進剤燃料ラインを含み得る。これは、例えば、その回転を制御するため、並びに、各トラム１４０及び当該トラムの上に「乗る」センサまたは他のデバイスを制御して電力を供給するために、使用され得る。
【００７６】
ペイロード／制御部１５０は、また、主（一次）推進剤貯蔵タンク１５８と、二次推進剤貯蔵タンク１５９と、を含んでいる。二次推進剤貯蔵タンク１５９は、幾つかの実施形態では、リザーブ（予備）として機能し得る。本発明の範囲から逸脱することなく、推進剤貯蔵タンクの任意の数、サイズ及び場所が利用され得る。推進剤貯蔵タンク１５８、１５９は、推進剤ライン１３８に接続され（接続は不図示）、推進剤の流れを制御する電子バルブ（不図示）を含んでいる。
【００７７】
図１Ｂは、本発明の一実施形態による、入れ子セルリング１００の配線スキームを示す平面断面図である。配線は、伝統的な金属導体、光ファイバー、３Ｄプリント、パターン転写固定／接着などであり得て、必要に応じて相互接続を伴う。幾つかの実施形態では、配線は、本発明の範囲から逸脱することなく、リング内にあり得て、リング回りに巻き付けられ得て、あるいは、それらの任意の組み合わせであり得る。図１Ａの様々な成分が削除されており、色が説明の目的で白に変更されている。より具体的には、リング１２０が残されており、リング１２０のための配線スキームは、その動作（例えば、トラム１４０を動作させる）に電力／データを必要とするリング１１０または任意の他のリングのそれと、同様であり得る。電力ライン１８０（より大きなダッシュのある破線）及びデータライン１８２（より小さなダッシュのある破線）は、シャフト１７０を通って延びて、リング１２０をも貫通している。電力ライン１８０及びデータライン１８２は、また、ペイロード／制御部１５０内にも延びて、その内部回路（図示せず）とインタフェースしている。特定の実施形態では、電力及びデータは、直接接触の「ブラシ」式及び／または非接触の光学式、ＲＦ式または電磁式輸送を介して、ペイロード／制御部１５０及び／またはリング１１０、１２０、１３０の１または複数に伝送され得る。幾つかの実施形態では、トラム１４０及びリング１２０は、例えば、親米国特許出願第１５／６５５，９７２号の図６Ａ、図６Ｂ、図５Ａ及び図５Ｂに示されるものと同様の構造を有し得る。
【００７８】
幾つかの実施形態では、トラムは、他のセルに接続して構造を形成し、電力及び／またはデータを提供し、関節接続され得る外部成分（例えば、センサ、カメラ、送信機及び／または受信機、ミラー、ソーラーパネル、熱シールド、ミラー、レンズ等）を保持する支持構造として機能するなど、様々な動作を実施可能であり得る。図１Ｃは、本発明の一実施形態による、これらの動作を実行可能であり得る一般的な可能性あるトラム１４０ａを示す正面断面図である。幾つかの実施形態では、リングの物理的形状及び特性に応じて、リング形状及び／またはトラム結合形状は、本発明の範囲から逸脱することなく、長方形、円形、または、トラムがリング上に「把持」または結合できる任意の他の適切な形状、であり得る。トラム１４０ａは、他のトラム及び／または他の構造のリンク部材とのリンク動作を実施できるリンク機構１４２ａを含む（例えば、レンズなどの成分を保持したり、別のレールまたは他の物理的構造とリンクしたりする等）。制御回路１４４ａは、トラム１４４ａ及びその構成要素の動作を制御する。保持部材１４６ａが、トラム１４０ａを、レール（図示せず）に動作可能に接続された状態または近接した状態に維持する。レールは、保持部材１４６ａによって部分的に画定されるレール空間１４８ａ内に適合する。レール空間１４８ａは、図１Ｃでは長方形として示されているが、本発明の範囲から逸脱することなく、任意の適切な形状であり得る。それぞれのリンク機構１４２ａを介してリンク（結合）された２つのそのようなトラム１４０ａが、図１Ｄに示されている。
【００７９】
多くのトラムの実施形態が、本発明の範囲から逸脱することなく可能である。また、本明細書に記載されたトラムの実施形態及びその派生物は、本発明の範囲から逸脱することなく、任意の適切なコンポーネント（例えば、セルまたは任意の他の物理的構造）と共に、任意の適切な用途のために（地上、宇宙ベース、水中、地下など、いずれでも）、利用され得る、ということも留意されるべきである。例えば、図１Ｅにおいて、トラム１４０ｂは、当該トラム１４０ｂをレールの保持部上の所定位置に保持する保持部材１４１ｂを含んでいる。トラム１４０ｂは、また、他のリング及び／またはトラムの磁石と係合し得る電磁石１４２ｂを含んでいる。もっとも、幾つかの実施形態では、磁石に加えて、または磁石の代わりに、機械的接続が使用され得る。トラム１４０ｂは、また、レールのトラム保持部に接触するホイール（車輪）１４４ｂを含んでいる。ホイール１４４ｂは、それぞれのシャフト１４７ｂを介してブラシレス電気モータ１４６ｂによって駆動される。電気接点１４８ｂが、レールの１または複数の配線に接触している。幾つかの実施形態では、「ホイール」または「ガイド」はボールベアリングであり得て、その動きは、直接駆動、スロットレス、ブラシレスサーボモータと同様であり得る。幾つかの実施形態において、トラムは、本発明の範囲から逸脱することなく、レールに沿ったトラムの位置を特徴付ける光学エンコーダまたは他のエンコーダ（例えば、レーザベースの干渉計）を含み得る。
【００８０】
同様に、トラムとレールの接続は、業界で実証済みの直接駆動リニアモータ（ＤＤＬＭ）に従うことができるが、真空環境で動作して何らかの形態の宇宙用認定潤滑剤（例えば固体潤滑剤、ＭｏＳ2、ダイヤモンド状カーボンなど）を含む必要があるという条件を伴う。ＤＤＬＭは、平坦に配置され、駆動される負荷に直接結合されるモータであり、ボール／リードねじ、ラックとピニオン、ベルト／プーリー、及びギアボックス、を不要にする。幾つかの実施形態では、レールは、ＤＤＬＭとして構成されたトラクタに結合され得る。幾つかの実施形態では、トラムとレールは、電磁石を使用して移動と浮上の両方を誘導する磁気浮上（マグレブ）列車で実装される技術と同様の態様で移動され得る。移動は、磁石の極性を順番に変えることによって誘導され、浮上は、永久磁石によって促進される。
【００８１】
この実施形態では、トラム１４０ｂは、トラム１４０ｂの動作を制御する回路１４９ｂを含んでいる。例えば、回路１４９ｂは、本発明の範囲から逸脱することなく、マイクロコントローラ、トランシーバ、及び／または、任意の他の適切な回路、を含み得るが、これらに限定されない。  特定の実施形態では、制御回路が存在せず、ブラシレス電気モータ１４６ｂが、レールの導体にブラシレス電気モータ１４６ｂを駆動する電力を供給することによって制御され得る。
【００８２】
前述の通り、幾つかの実施形態では、トラムからの電力及び／またはデータが、当該トラムから別の接続されたトラムまたはデバイスに提供され得る。従って、トラム１４０ｂは、接続されたトラムまたはデバイスに対して電力及びデータをそれぞれ送信／受信する電力接点１５０ｂ及びデータ接点１５２ｂを含む。このようにして、トラム１４０ａは、センサまたはカメラに電力を供給し得て、ソーラーパネルまたはバッテリから電力を受け取り得て、接続されたセル間で電力及びデータを提供し得る。また、トラム１４０ｂ内には、接続されたセル間で効率的な熱伝達を可能にする材料が含まれる。
【００８３】
図１Ｆは、代替の磁気トラム１４０ｃを示している。図１Ｅの磁気トラム１４０ｂと同様に、トラム１４０ｃは、保持部材１４１ｃ、磁石１４２ｃ及び電気接点１４８ｃを含んでいる。もっとも、この実施形態では、モータ１４６ｃが、レールの導体により直接駆動され、ギア１４４ｃを介してレールの歯と係合している。モータ１４６ｃがギヤ１４４ｃを回転させ、トラム１４０ｃをレールに沿って移動させる。さらに、ＤＤＬＭの概念が使用される場合、図１Ｆのトラム１４０ｃは、ギア１４４ｃないしモータ１４６ｃを含む必要がないであろう。また、トラム１４０ｂと同様に、トラム１４０ｃは、接続されたトラムまたはデバイスとの間で電力及びデータをそれぞれ送受信する電力接点１５０ｃ及びデータ接点１５２ｃを含む。
【００８４】
幾つかの実施形態では、特定の入れ子リング及び当該リング上のトラムが、前記の全ての特性を有するが、加えて、自由宇宙推進を提供するように設計される。図１Ｇは、そのようなトラム１４０ｄの一実施形態を示している。トラム１４０ｄは、推進ガスを排出するための３つのノズル１４４ｄを含んでおり、それらは、３つのそれぞれの制御バルブ１４２ｄ及び関連する制御回路１４３ｄによって制御される。トラム１４０ｄは、全てのノズル１４４ｄをサーブする局所的推進剤タンク１４６ｄを有している。推進剤タンク１４６ｄは、トラム１４０ｄがリングに沿った特定の場所（すなわち「ガスステーション」）に停止することで充填される。その場所で、レール１４８ｄとの密閉シール接続がなされ、レール１４８ｄに近接したバルブ１４２ｄが近接コントローラ１４３ｄを介して開かれる。「ガスステーション」は、他の場所（例えば、ペイロード／制御部）にあるより大きなタンクから燃料供給される。
【００８５】
図１Ｈは、本発明の一実施形態による、デバイスフリップアウトトラム１４０ｅの正面断面図を示している。トラム１４０ｅは、ヒンジ１４４ｅを介して「フリップアウト」する付属デバイス１４２ｅを含んでいる。ヒンジ１４４ｅは、格納性を促進するために電動化され得る。デバイス１４２ｅを構成し得るデバイスは、レンズ、ミラー、シェード、フィルタ、フリップアウトセンサ、フリップアウト角運動量制御デバイス（例えば、リアクションホイール）、リニアモータとして機能するパターン化された電極、または、それらの任意の組み合わせ、のうちの１または複数を含むが、これらに限定されない。
【００８６】
図ＩＩは、本発明の一実施形態による、ｍｍ波またはμ波の感知または放送用のトラム１４０ｆの正面断面図を示している。トラム１４０ｆは、当該トラム１４０ｆの左部、右部及び上部に、３つのホーンアンテナ１４２ｆを含んでいる。ホーンアンテナ１４２ｆをよりよく示すために、電子機器は示されていない。ｍｍ波及びμ波の技術の利点については、以下により詳細に説明される。
【００８７】
図１Ｊは、本発明の一実施形態による、撮像トラム１４０ｇの正面断面図を示している。トラム１４０ｇは、この実施形態では、４つの撮像装置または検出器１４２ｇ（例えば、単一光子検出器）を含んでいる。もっとも、本発明の範囲から逸脱することなく、撮像装置及び／または検出器の任意の適切な数、タイプ及び／または位置（例えば、側面上）が使用され得る。
【００８８】
図１Ｋは、本発明の一実施形態による、レーザ通信またはＬＩＤＡＲトラム１４０ｈの正面断面図を示している。トラム１４０ｈは、レーザハウジング１４４ｈ内にレーザシステム１４２ｈを含んでいる。レーザシステム１４２ｈは、レーザベースのＬＩＤＡＲの適切かつ継続的な動作を保証するために、光学素子、変調器、フィルタ、ミラー、及び、診断器を含んでいる。トラム１４０ｈは、ＬＩＤＡＲソースと見なされ、リターン信号は、図１Ｊのトラム１４０ｇなどの別のトラムによって検知／ピックアップされる。ＬＩＤＡＲレーザビームは、ジンバル式または検流計ベースのビーム送達制御システム１４６ｈによって方向付けられる。図ＩＫは、３つの主要な方向に出るレーザビームを示しているが、ビームは点線のビーム方向線の間の任意の方向に出ることができる。ビーム送達制御システム１４６ｈ（例えば、電子機器、診断器、モータ制御など）は、ビーム送達制御システムハウジング１４８ｈ内に収容されている。ビーム送達制御システムハウジング１４８ｈは、また、幾つかの実施形態では、１または複数のセンサ（不図示）を収容し得る。レーザは現在、電気エネルギを光子に変換するのに非常に効率的であるが、熱を発生する。当該熱は、除去される必要がある。従って、受動的なラジエータ及び／または能動的な冷却（例えば、流体運動、再循環など）を提供する冷却システム１５０ｈが含まれる。
【００８９】
長方形のトラムが図１Ｃ乃至図１Ｋに示されているが、本発明の範囲から逸脱することなく、任意の所望の形状のトラムを有することが可能である。例えば、図２Ａは、本発明の一実施形態による、円形の磁気トラム２００を示す正面断面図である。トラム２００は、他のトラムのリンク点と係合するリンク機構２１０を含んでいる（例えば、図２Ｂ参照）。リンク機構２１０は、内側リング２３０回りを回転する回転可能カラー２２０に動作可能に接続されている。制御電子機器２４０が、回転可能カラー２３０の回転を制御する。
【００９０】
この実施形態では、内側リング２３０上の４つのレールガイド２５０が、リンク機構２１０を他のリンク点または構造などに取り付けるべく回転可能カラー２２０を回転させるための電力を供給するよう、制御電子機器に電力を供給する。もっとも、本発明の範囲から逸脱することなく、任意の数及び／または位置のレールガイドが使用され得る。幾つかの実施形態では、レールガイドは無線で電力を受け取ることができる。レール２６０はこの実施形態では管状であって、内側リング２３０は、レール２６０に物理的に接続されるか、磁気的に所定位置に保持されるか、またはその両方である。レール２６０の導体２７０を介して、レールガイド２５０に電力が供給される。
【００９１】
単一のトラムが２以上のセルや他の構造などに接続できるように、複数のリンク機構が使用され得る。図２Ｃは、そのようなトラム２００ａを示している。この実施形態では、６つのリンク機構２１０ａが回転可能カラー２２０ａに接続されている。リンク機構２１０ａは、幾つかの実施形態では、例えばトラム２００ａのそれのように、様々なタイプであり得る。例えば、図３に示されるリンク機構は、全てがトラム２００ａ上に含まれ得て、多目的リンクを作成し得る。
【００９２】
図３は、本発明の一実施形態による、幾つかの例示的なリンク機構を示している。図３に示されるリンク機構は、幾つかの実施形態では、本発明の範囲から逸脱することなく、センサまたは他のデバイスを含み得る。また、他のリンク機構が可能であり、本発明の範囲から逸脱することなく、任意の適切なリンク機構が使用され得る。例えば、幾つかの実施形態では、リンク機構は、ヒンジ継手３００、ピボット継手３１０、ボールソケット継手３２０、楕円ソケット継手３３０、サドル継手３４０、平面継手３５０、機械的及び磁気的インターロック３６０、バネ負荷式ボール溝継手３７０、の一部（例えば半部）であり得る。継手（ジョイント）３００、３１０、３２０、３３０、３４０の構造及び動作は、明らかに自明である。図示のリンク機構は、幾つかの実施形態では、電動化され得る。
【００９３】
平面３５０は、異なるそれぞれのリンク機構から来る反対の極性で磁気を及ぼし合う。機械的及び磁気的インターロック３６０は、反対の極性を有する上方磁気半部３６２及び下方磁気半部３６４を含む。上方半部３６２の機械式コネクタ３６６と下方半部３６４の機械式コネクタ３６８とが、それぞれの半部を反対側の半部に機械的に接続する。ラッチボールロックを有する平面継手３７０も可能である。ボール部３７２が、ボール溝３７８内に嵌合するバネ負荷式ラッチボール３７６（例えば、バネ負荷式ボールベアリング）を介して、中空ソケット部３７４内に嵌合する。
【００９４】
幾つかの実施形態では、セルは、様々な物理的アイテム及び情報を交換し得る。そのようなシステムリンクインタフェース４００が、図４に示されている。図４では、モジュール（すなわち、セル）番号でＮとＮ＋１が接続する。接続後、ＮとＮ＋１は、電力、データ、熱及び燃料を共有できる。
【００９５】
本発明の範囲から逸脱することなく、材料及び／または信号の交換のために、様々なインタフェースが可能である。幾つかの実施形態では、各インタフェースは、本明細書で「層」と示されるハードウェア／ソフトウェア成分を有し得る。材料や情報を交換ないしドッキングするための１つのそのような層状プロセス制御インタフェース５００が、図５に示されている。ＮとＮ＋１とは、それぞれのセキュリティインタフェース層、信号テスト及びコーデックス翻訳層、及び、ドッキング用の姿勢推定層、を含む。ここで、用語は一般的なものであり、示されている層の順序は、本発明の範囲から逸脱することなく、変更され得る。各層の主な機能は、以下の通りである。「ドッキング：姿勢推定」というラベル付きの層は、センサ、電子機器（回路など）、及び、モジュールＮとＮ＋１が近くにあるがまだ接続されていない時に各モジュールの相対的な姿勢がドッキング係合の成功を導くことを保証するソフトウェアを有する制御システム、を含む。結果として、姿勢推定が、物理的なドッキングの前に行われる。
【００９６】
「信号テスト及びコーデック翻訳」というラベル付きの層は、センサ、電子機器（回路など）、及び、ドッキング成功後に２つの機能を実行するソフトウェアを有する制御システム、を含む。２つの機能とは、（１）当該層が、相互接続された信号をテストして、それらが正しい電圧、電流、パルス構造などを有することを保証する、（２）当該層は、モジュールＮとＮ＋１の間を通過するデータ及び／または制御フォーマットのプロトコルを変更可能、である。幾つかの実施形態では、モジュールは様々なベンダーによって製造され得て、世界的標準前であれば、生成、通信、及び制御は、様々なプロトコルを有し得る（例えば、それらは異なるコーデックを使用し得る）。信号テスト及びコーデック翻訳層は、モジュールＮ及びＮ＋１が有効な情報を交換できるように、通信プロトコルを変換する。「セキュリティ層インタフェース」というラベル付きの層は、センサ、電子機器（回路など）、及び、モジュールＮとモジュールＮ＋１間の信号の「ファイアウォール」として機能するソフトウェアを有する制御システム、を含む。この層は、隣接するモジュールをサイバー攻撃（例えば、マルウェア、サービス拒否（ＤｏＳ）、ビザンチン攻撃、中間者攻撃、など）から保護することが、意図されている。ここで、用語は一般的なものであり、本発明の範囲から逸脱することなく、他の攻撃にも適用可能であり、攻撃が緩和され得る。
【００９７】
幾つかの実施形態では、個々のセルレベル、集約的な集合体レベル、またはその両方で、様々なタイプの制御ソフトウェアが含まれ得る。集約的な集合体とは、接続されたセルの全て、及び、それらの全体の集合的な計算能力を表す。例えば、全てのセルは、個別に、計算ハードウェア（マイクロプロセッサ及び／またはナノプロセッサ、ＧＰＵなど）を含み得る。特定のセルの自己メンテナンス機能のためのそれ等、ソフトウェアの一部は、セルの計算ハードウェア上で、ローカルに実行され得る。もっとも、幾つかの実施形態では、（グローバルまたは世界的とは対照的に）「ローカル」な計算クラウドアーキテクチャが使用され得る。このようなアーキテクチャを導入することで、集合体機能を支援または可能化するために、集合体内のセルの余剰の計算処理能力が使用され得る。集合体機能の例は、大型の（例えば、１ｋｍ）の空間構造（例えば、アルゴシー）の姿勢の維持、互いに広く間隔を空けて配置された多数のセンサからの信号のコヒーレントキャプチャ、数千のセル間での電力または通信帯域幅の一般的な分配、などを含むが、これらに限定されない。この意味で、集合体のセルは、人体の主要なシステム（例えば、神経、リンパ、循環器系、内分泌系など）を維持する細胞に、幾らか類似している。これらのシステムは、個々の細胞（セル）の機能を超えて動作し、それらを集合的に有効化する。
【００９８】
あるトラムを別のトラムに接続するために、電力及びデータの接点が互いに整列され得て、トラムが互いに機械的及び／または磁気的に取り付けられ得る。例えば、一方のトラムの電磁石が他方のトラムの電磁石の反対の極性に設定され得て、それらが引き付け合うようにされ得る（すなわち、Ｎ−ＳまたはＳ−Ｎ）。分離するためには、一方の磁石の極性が変更され得て、他方の磁石と同じにされ得る（すなわち、Ｎ−ＮまたはＳ−Ｓ）。漂遊磁場は一部のセンサ（例えば、放射性センサ）に影響するため、磁石は、最小限の磁気漏れ（例えば、ミューメタル）を保証するために、材料内に収容またはカプセル化され得る。
【００９９】
セルの姿勢を維持するために、各リングの回転（またはペイロード／制御部の回転）、より具体的には角運動量の変化に対して、角運動量の変化を補償するためのほぼ同時の逆回転操作が存在すべきである。これは、別のリングの動き、リアクションホイールの動き（ペイロード／制御部内）、トラムの動き、小さな推進操作、または、それらの組み合わせ、によって、最初の運動操作の角運動量の変化が２番目の運動動作によって相殺されるという意図を伴って、なされ得る。
【０１００】
このアプローチの重要な特徴は、外側リングの寸法が任意の所望のサイズであり得る、ということである。これは、利用されるミッション及び／またはランチャーに依存し得る。外側リングは、本発明の範囲から逸脱することなく、１０ｃｍ、３０ｃｍ、３００ｃｍ、任意の所望の直径、またはそれらの組み合わせ、であり得る。例えば、外側及び内側リングが炭素繊維強化複合材（ＣＦＳ）から製造される場合、直径約５．７メートルのリングが簡単に作成され得る。これは、ボーイング７８７ドリームライナー（登録商標）の胴体と同じ断面である。更に、本明細書で説明されるように、外側リングは不規則な形状を有し得る。
【０１０１】
幾つかの実施形態において、入れ子リングセルは円形であり、平坦化され得て、複数のセルを様々な宇宙船（例えば、空中発射式のペガサスロケット、デルタロケットファミリー、ＳｐａｃｅＸ  Ｆａｌｃｏｎ９等）上に「積み重ねる」ことが可能である。幾つかの例示的な積み重ね可能形態が、以下でより詳細に説明される。各セルの外側リングは、多軸回転可能なコネクタトラムを有し得る。結果として、そのような継手が、積み込み中に積み重ねられる入れ子リングセルを接続するために利用され得て（例えば図６Ａ及び図６Ｂ参照）、軌道展開時に積み重ねられたセルがＳｌｉｎｋｅｙ（登録商標）おもちゃないしアコーディオンのように拡張し得る（例えば、図６Ｃ、図６Ｄ及び図６Ｅ参照）が、幾つかの実施形態では、セルごとに唯一つの取り付け点を有する。この展開アプローチは、係合解除／再係合の操作を実行する必要なしで、数百、数千、またはそれ以上、の入れ子リングセルを軌道内に配置することを可能にする。これは、多数のセルが連携して配備、接続及び動作されることを要求するミッションに、顕著なコスト及びエネルギの節約を提供する。この機能は、斬新なものであって、例えば立方体型のユニットで実装することはより困難である。
【０１０２】
幾つかの実施形態において、ホップ及び／またはロール動作を提供するセルの把握力ある移動性能は、従来のＣｕｂｅＳａｔの本体取り付け太陽電池（ソーラーセル）が提供し得るよりも多くの電力を必要とする。Ａｅｒｏｃｕｂｅからの宇宙データは、両側に太陽電池が取り付けられた１Ｕ（１ユニット）のＣｕｂｅＳａｔが、通常の軌道及び動作のために約４ワットの電力を生成できることを示している。しかしながら、幾つかの実施形態では、現在のモータ及びロボットの消費電力に基づいているが、完全に機能するプログラマブルセルを有するには約８ワットの電力が必要であろう、ということを計算が示している。より多くの太陽光電力を集めるには、一般に、展開可能性（すなわち、セルから延出するソーラーパネル）が必要である。このアプローチは、宇宙システムにおける現在の実践である。もっとも、幾つかの実施形態のセルがホップ及び／またはロール操作を実行すると仮定すると、展開可能な伝統的なソーラーパネルは邪魔になり得る。
【０１０３】
代替案は、以下の幾つかの実施形態で更に説明されるように、繰り返し開閉され得る展開可能物を開発することである。これは、折り畳み式の展開可能なソーラーパネル（折り紙タイプの構造など）を使用する時、それに関与される複雑な機械的リンクとジャムアップの可能性とのため、リスクが存在し得る。この懸念に対処するために、２以上の丸いソーラーパネルが採用され得る。幾つかの実施形態では、ソーラーパネルの背面は、ソーラーパネルの表面積に対応し得るバッテリを保持し得て、より統合された光起電力システムを作成し得る。更に、格納された形態では、バッテリがセルの頂部及び底部の表面積を占めて、デリケートなソーラーパネルの表面を取り扱いによる損傷から保護し得る。特定の実施形態において、パネル内の太陽電池／バッテリは、外側リング上のトラムに取り付けられ得て、外側リングに沿ってトラバース可能であり、且つ、トラムのユニバーサルモーションジョイント回りに旋回可能である。
【０１０４】
幾つかの実施形態では、太陽電池／バッテリパネルを備えたセルが採用される（例えば、図８参照。以下の図７Ａ乃至図８の説明も参照）。太陽電池／バッテリパネルは、幾つかの実施形態では円形であり得て、太陽電池／バッテリパネルからペイロード／制御部に電力を供給する特殊な接続を介して、中央のペイロード／制御部に接続され得る。格納された形態では、太陽電池／バッテリパネルは、外側のリング内に収納ないし埋め込まれ得る。その結果、図８とは異なり、完全に格納された形態の断面図では、太陽電池／バッテリパネルは表示されない。展開中、当該特殊な接続は、図７Ｂ及び図７Ｃに示されるものと同様の態様で、太陽電池／バッテリパネルを外側リングの上方に押して、太陽電池／バッテリパネルが当該接続回りに旋回及び回転して展開することを許容し得る。当該特殊な接続は、太陽電池／バッテリパネルの故障時やセルがロール運動を開始する時（例えば、把握力のある把持を介して）、太陽電池／バッテリパネルが回転され得て、ハウジング内に戻されるように、電動化され得る。太陽電池／バッテリパネルの直径は、保護用の格納を可能にするべく、外側リングの直径より小さい必要がある。バッテリがソーラーパネルの後方に位置する格納中の実施形態では、太陽電池は典型的には隠されており、特殊な接続は、ねじり運動と旋回運動との両方を可能にするロボットジョイント設計を有し得る。
【０１０５】
幾つかの実施形態では、様々なセンサ及び他のデバイスをトラムに取り付けることが可能である。例えば、カメラが、トラムを介してリングレールによって、あるいは、無線ＲＦまたは光学電力を介して、電力供給され得て、無線技術を用いて、例えば約１００Ｇｂ／ｓの速度を有し得るミリ波（ｍｍ波）及びマイクロ波（μ波）の無線技術を介して、あるいは、リングレール上で利用可能なハードワイヤデータ線を介して、データをペイロード／制御部に伝送し得る。ミリ波技術（Ｋａ、Ｖ、Ｗ、ｍｍ）及びマイクロ波技術（及び、将来では、テラヘルツ技術やそれを超える技術）は、現在の無線技術（Ｓ、Ｃ、Ｘ、Ｋｕ、及び、Ｋバンド）よりも本質的に小さいため、より小さなセルの実施形態のトラム上により容易に統合され得る。更に、ミリ波とマイクロ波は、より指向性が高いため、エネルギをペイロード／制御部に向けることがより容易である。可能である別の特徴は、複数のカメラがリングトラム上に取り付けられる時、入れ子リング構造の正面、側面及び背後を見ることが可能である、というものである。例えば、内側リング上のカメラは、ペイロード／制御部を回転させる必要なく、定期的に「周囲を見る」（例えば、隣接する接続された隣接セルの方向を含む他の方向を見る）ように制御され得る。例えば、小型の光検出測距（ＬＩＤＡＲ）デバイス（本質的にレーザレーダ）が、ペイロード部によって電力供給されるトラムに取り付けられ得る。レーザ及びその小型の伸長可能な望遠鏡（必要な場合）及び／またはビーム誘導ミラーは、近くの物体（例えば、〜３００ｋｍ以下）の検知を許容してスペースデブリによる衝突を緩和するべく、利用され得る。
【０１０６】
特定のペイロードは、拡張された時にのみ動作され得る。例えば、望遠鏡の場合、光学法則により、レンズとミラーの間の距離が所望の倍率／解像度を決定する。望遠鏡などの拡張可能システムは、簡単に「フラットパック」することはできない。しかしながら、入れ子リング構造によれば、複数のリングの１つ上にあるプライマリレンズまたはミラーが回転され得て、当該レンズまたはミラーがセカンダリミラー（別のリング上またはペイロード／制御部上に位置する）から特定の距離Ｌとされ得る。同様の概念は、信号キャプチャ用のより大きな表面積を必要とするアンテナ（例えば、ＲＦ、ミリ波、マイクロ波、等）に適合可能である。これは、特定の距離Ｌでフリップアウトされ得る。
【０１０７】
同様の概念は、センサによる検出の前に光をフィルタリングまたは分析するために、典型的には望遠鏡に見られる他の光学要素にも適用され得る。例えば、一部の望遠鏡の設計では、光学焦点がセンサまたはセカンダリミラーに置かれていない。むしろ、焦点は、センサまたはセカンダリミラーの直上にある。これにより、空間フィルタ（例えばフィールドストップ）及び他のデバイスが焦点に挿入され得て、画像を更に洗練化及び特徴化できる。そのような実施形態では、特徴化センサまたはデバイスが、センサにより近いトラム上（多くの場合であって、必ずしもではなく、ペイロード／制御部上でもよい）に配置され得る。幾つかの実施形態の複数の入れ子リングを考えると、プライマリ光学系のレンズ／ミラーの倍率を変更することも可能であり、その結果、複数の望遠倍率が可能になる。
【０１０８】
幾つかの実施形態では、開口部Ｄのレンズが、当該レンズから表面（例えば、カメラチップ）までの距離が距離Ｌを有するように、回転され得る。レンズまたはミラーは、集束光を第２ミラー上に向け得て、当該第２ミラーは、その後、更に、レールまたはペイロード／制御部上に位置するセンサに当該光を反射する。これは、例えば、複数のカメラが存在して各カメラチップが異なる波長帯域に敏感である場合に、役立ち得る。
【０１０９】
特定の実施形態では、センサは、周囲の光から遮蔽されて、それを冷却状態に維持し、これによって電子機器のノイズを低くする、という必要がある場合がある。  そのような実施形態は、放射線を介して熱を放出するソース（例えば、地球）から画像をキャプチャし得る。幾つかの重要な周波数帯域では、地球のアルベドが、敏感なセンサのノイズレベルを上げるのに十分なエネルギを生成してしまう。現在、これらのセンサは、低温流体を使用して低温に維持される必要があるが、当該低温流体は、時間の経過と共に真空空間内で蒸発して、センサを動作不能にしてしまう。地球を周回する軌道では、暗い空間を見つめることで、物体の表面温度を１１６Ｋ（−１５７°Ｃ）近くに低下し得る。入れ子リングアーキテクチャによれば、太陽や地球を見ないように敏感なセンサが配置され得て、画像（すなわち、所望の入射放射線）は、軌道内のセルの動きに合わせて移動できる一連のミラーを介してセンサに導かれ得る。別のアプローチは、以下に説明される展開可能なソーラーパネルと同様の形態でセンサを保護するべく、太陽または熱シールドを使用することである。太陽または熱シールドは、必要に応じて、展開して配置され得る。
【０１１０】
入れ子リングアーキテクチャの更なる利点は、複数のリング（接続または非接続）が連携して機能する状況で明らかである。例えば、２つの入れ子リング構造が、それ自体ではなく、他のリングに取り付けられ得る。このミッションでは、１つの入れ子リングから生成されるレーザビームが、ミラーである他の入れ子リングの展開可能物に当たり得て、結果は、レーザエネルギのリディレクションである。これにより、新しい光通信、セル間クロスリンク方式、が提供され得る。他の入れ子リングの展開可能物が単に光を反射するミラーではなく、実際には望遠鏡の一部である場合、様々な入れ子リング展開可能物からのミラーまたはレンズを使用することにより、レーザビームの発散が変更され得る、ということが留意されるべきである。セルが取り付けられている他のシナリオも可能であり、リンクされた全てのセルの合計はキロメートル単位で測定される距離を占める。そのような場合、高速ローカル光学自由空間セル間通信リンクが確立され得る。このシナリオの利点をより良く理解するために、セル＃１とセル＃１０００が両端にある幾つかの関節連結トポロジーでの１，０００個の接続されたセルを検討する。セル＃１とセル＃１０００とが、直接接続された有線光通信システムを介して通信するよりも、直接的な自由空間光通信リンクを介して通信する方が、効率的であり得る（例えば、情報転送の待ち時間が低減される）。
【０１１１】
入れ子リングシステムが有益であり得る別の例は、放射性同位体熱電発電機（ＲＴＧまたはＲＩＴＧ）または原子炉のような、放射性物質を保持するケージ構造の集合体内である。これらのシステムは、私たちの太陽系の端やその先など、長期間の宇宙ミッションの電源として機能し得る。このような核システムの欠点は、これらのデバイスから放出される放射線が近くの電子機器の動作に有害であることである。例えば、ＲＴＧの場合、これらは、典型的には、大きなトラスの端に配置される。幾つかの実施形態では、ＲＴＧまたは原子炉は、構造物の中心に配置され得る。
【０１１２】
太陽系の外側への航海では、原子炉は電力供給するだけでなく、従来の電子機器の温度が通常動作範囲を下回るため、熱も供給する。例えば、動作ペイロードが周辺に配置されて電源が中央にある大きなケージ構造は、それぞれのセルのペイロード／制御部が熱をキャプチャするように向けられている場合、相互接続されたセルを通しての拡散を介して、及び／または、放射性伝送を介して、中心コアから他のセルに電力と熱を供給することが可能である。例えば、中心部の反応炉部分が球体（例えば、直径１メートル）である場合、ステファンボルツマンの法則により、中心温度が２００°Ｃに保持され得る場合、放射性崩壊を介して約６．３ｋＷの放射熱電力が放出される。全ての熱を空間に逃がすのではなく、セルのペイロード／制御部を方向付けることで、一部が収集され得る。
【０１１３】
＜積層可能／展開可能なリング状セル＞
【０１１４】
幾つかの実施形態では、入れ子リング構造は、打ち上げのために折り畳み可能で積層可能であり得る。そのような実施形態は、例えば、打ち上げロケットのペイロードコンパートメント容積のより効率的な使用を促進し得る。現在の宇宙システムは、未だ「セルベース」のアーキテクチャを利用していないため、これらのシステムでは打ち上げのための効率的なパッケージングが問題である。特定のサイズにおいて、全ての形状が効率的な格納につながるわけではない。例えば、立方体（例えば、ＣｕｂｅＳａｔｓ）のような角柱形状は、大量に打ち上げられる時、円筒状の打ち上げロケット内に効率的には詰め込まれない。幾つかの実施形態が、より良い解決策を提供する。入れ子リングセルの１または複数の積層が、打ち上げロケットのペイロード容積をより多くの宇宙ロケットで効率的に満たすことができる。また、入れ子リングセルは、所定の打ち上げロケット（例えば、図２Ｂのもの）のペイロード形状及び体積に適合するように設計され得る。
【０１１５】
図６Ａは、本発明の一実施形態による、格納形態のセルスタック６００を示す側面図である。セルスタック６００は、各セルが接続部材６２０（例えば、ボールジョイントコネクタ、磁石、または、本発明の範囲から逸脱することのない任意の他の適切なコネクタ）を介して２つの他のセル（セルスタック６００の頂部または底部でない限り。頂部セル及び底部セルは、１つの他のセルのみに接続される）に接続されるリング形状セル６１０を含んでいる。幾つかの実施形態では、セル６１０は、図１Ａ及び図１Ｂのセル１００であり得る。この実施形態では、各接続部材６２０は、セルスタック６００の上下の反対側にある。しかしながら、接続部材は、本発明の範囲から逸脱することなく、任意の所望の位置及び／または形態で、隣接するセルと相互接続し得る。
【０１１６】
幾つかの実施形態では、接続部材６２０は、分離できないように２つの隣接するセルを回転可能に接続し得る。もっとも、特定の実施形態では、接続部材６２０は、互いに機械的及び／または磁気的に接続及び解放する２つの別個の部分（各接続セルに１つずつ）で構成され得る。特定の実施形態では、セルは、アクチュエータによって駆動される解放可能な機構を介して互いに機械的に相互接続し得る。幾つかの実施形態では、一部のセルが磁石を使用して相互接続して、他のセルが機械的インターロック機構を使用してもよい。機械的インターロック機構は、より強力であり得て、より大きな構造を支持し得る。幾つかの実施形態では、機械的に接続されたセルが、他のセルまたは非セル式の宇宙船を支持する宇宙システム内の支持構造を形成し得て、磁石だけで許容し得るより大きな宇宙システムを構築する能力を提供する。追加的または代替的に、そのような構造は、幾つかの実施形態では、地上及び／または水中の支持構造のために使用され得る。
【０１１７】
図６Ｂは、本発明の一実施形態による、セルスタック６００が装填された打ち上げロケット６３０のペイロード部６３２を示す側面図である。この実施形態では、ペイロード部６３２の略円筒形状のために、セルスタック６００がその中の空間を効率的に使用する。配備のために「平坦化」される時、セル６１０は、例えば、１．５Ｕまたは３ＵのＣｕｂｅＳａｔよりもかなり少ない容積を要求し得る。そのため、小型のＣｕｂｅＳａｔと同等またはそれより優れた機能を実行可能なより多数の平坦化されたセルが、１回の打ち上げで配備され得る。更に、親の米国特許出願第１５／６５５，９７２号で説明されているように、セルは複数のロケットに挿入され得て、従来のロケットが送達できる固定サイズのシステムよりも大きな構造を形成するべく、集約的に結合し得る。これは、宇宙に潜在的に巨大な構造物を構築することを可能にする。
【０１１８】
図６Ｃは、本発明の一実施形態による、共通接続部材６２０回りに展開する２つのセル６１０を示す側面図である。展開される時、セル６１０は、それぞれの接続機構回りに展開し得る。この実施形態では、セル６２０は、格納位置に対して垂直になるまで、接続機構６２０回りを移動する。図６Ｄも参照。接続部材６２０は、可変角度接続スキームを採用し得るため、完全な展開は、図６Ｄ及び図６Ｅに示されるようなものである必要はない。多数のリングが与えられる場合、幾つかの実施形態では、ネット状の拡張ないし展開構造が、例えば、より良い効率での光または画像のキャプチャを可能にするべく、湾曲形状を有し得る。
【０１１９】
図６Ｅは、本発明の一実施形態による、展開形態のセルスタック６００を示す正面図である。セル６１０は、当該セル６１０の最も幅広の周縁境界を画定する外側リング６１２と、１または複数の内側リング及びペイロードが取り付けられ得る支持部材６１６と、を含んでいる。上方のセル内に示されるように、少なくとも１つの内側リング６１４とペイロード／制御部６１８とが取り付けられ得る。ここでは太線として示されているが、支持部材６１６は、幾つかの実施形態では中空であり得て、リング６１２／６１４自体の間で、及び／または、リング６１２／６１４とペイロード／制御部６１８との間で、内部に及び／または外部に電力及び／またはデータを促し得る。本発明の範囲から逸脱することなく、任意の適切な支持構造（単数または複数）が使用され得る。例えば、複数の支持構造が使用され得る。追加的または代替的に、隣接するセルセクションが互いに接続され得る。例えば、外側リング６１２が、内側リング６１４に接続され得て、内側リング６１４が、ペイロード／制御部６１８などに接続され得る、等。
【０１２０】
様々なコンポーネントが、ペイロード／制御部６１８内、及び／または、ペイロード／制御部６１８上に含まれ得る。本質的には、これらのコンポーネントは、ロケットの制御及び飛行に要求されるサブシステムであり得る。これらは、本発明の範囲から逸脱することなく、カメラ、無線周波数（ＲＦ）アンテナ、トランシーバ、温度計、放射線検出器、新規なセンサ、光源、分光計、リアクションホイール、姿勢決定及び制御システム（ＡＤＣＳ）、処理回路（例えば、中央処理装置（ＣＰＵ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、アクセラレータ（例えば、グラフィカル処理装置（ＧＰＵ））など）、推進機構及びタンク、または、任意の他のコンポーネント、または、コンポーネントの組み合わせ、を含む任意の好適なコンポーネントであり得る。幾つかの実施形態では、１または複数のコンポーネントが展開可能であってよい。例えば、アンテナは、伸長及び短縮され得るし、ソーラーアレイは、展開及び撤退され得る。
【０１２１】
特定の実施形態では、幾つかの接続された入れ子リングセルが、ペイロード／制御部６１８などのペイロード／制御部を含まず、代わりに、入れ子リングのみを有する（すなわち、それらは中央が空洞である）。これらの特殊な入れ子リングセルは、制御システムを完全に備えた隣接する入れ子リングセルから無線で制御され得る。換言すれば、ペイロード／制御部のないセルは、トラム及びリングを移動することを可能にする電子機器及びバッテリを、それらのリング内に有し得るか、あるいは、それらに取り付けられ得る。
【０１２２】
図６Ａ乃至図６Ｅに示された実施形態は、線形配列セルに展開するセルスタックを示している。しかしながら、本発明の範囲から逸脱することなく、任意のセルの相互接続パターンが可能である。更に、一旦打ち上げロケットから分離されると、セルは互いの回りを移動し得て、外側リムに移動し、適切な接続機構（例えば、親米国特許出願第１５／６５５，９７２号の図７Ａ及び図７Ｂに示されるような磁石）を用いて、互いに接続し、互いから接続解除する。
【０１２３】
図７Ａは、本発明の一実施形態による、それぞれ丸い頂部及び底部のソーラーパネル７２０、７３０を備えた部分展開形態のセル７００を示す側面図である。幾つかの実施形態では、太陽または熱シールド、反射面、または、アンテナ皿が、ソーラーパネル７２０、７３０と同様の態様で設計され配備され得る。ソーラーパネル７２０、７３０は、本発明の範囲から逸脱することなく、薄膜、結晶、または、任意の他の適切なソーラーパネル技術、であり得る。頂部ソーラーパネル７２０及び底部ソーラーパネル７３０は、それぞれ伸長可能で回転可能な接続部材７２２、７３２を介して、当該セルのセル本体７１０に接続している。幾つかの実施形態では、ソーラーパネルは、セルのリング上のトラムに接続され得る。それぞれのアクチュエータ７２４、７３４が、接続部材７２２、７３２の各々を回転させる。幾つかの実施形態では、回転可能なアクチュエータは、それぞれのソーラーパネルに近接する接続部材７２２、７３２の側、セル本体７１０に近接する側、または、それらの両方、にあってよい。
【０１２４】
格納された形態では、ソーラーパネル７２０、７３０は、セル本体７１０内に収容されまたは埋め込まれる。その結果、当該側面図では、完全に格納された場合、ソーラーパネル７２０、７３０は見えない。展開中、接続部材７２２、７３２は、アクチュエータ７２４、７３４を介して、それぞれソーラーパネル７２０、７３０をセル本体７１０の上／下に押す。その後、ソーラーパネル７２０、７３０は、図７Ｂ及び図７Ｃに示されるように、接続部材７２２、７３２回りに旋回及び回転し、展開することができる。
【０１２５】
幾つかの実施形態では、接続部材７２２、７３２は、セル７００やソーラーパネル７２０、７３０の故障時、または、セルがロール運動を開始する時（例えば、把持力のある把持による）、ソーラーパネル７２０、７３０が回転されてセル本体７１０内に戻され得るように、アクチュエータ７２４、７３４を介して電動化される。幾つかの実施形態では、障害が壊滅的である場合（例えば、セル７００への電力／制御が完全に失われることを意味する）、近くのセルからの無線符号化メッセージが、小型ジャイロベースのセパレータ、または、ソーラーパネル及び全ての接続を解放するように形状を変化させる非爆発性の形状記憶合金デバイス、のいずれかによって、故障したセルを投棄し得る。特定の実施形態において、接続部材７２０、７３０は、また、ヒンジ結合され、当該ヒンジによって提供される軸回りにソーラーパネル７２０、７３０が回転され得るようになっている。接続部材７２０、７３０は、ソーラーパネル７２０、７３０からセル７００に電力を供給する電力線（図示せず）を含んでいる。
【０１２６】
完全に格納された形態では、ソーラーパネル７２０、７３０は、保護のためにセル本体７１０内に収容されるようにパッケージ化される。セル７００は、鉛直方向及び水平方向にコンパクトであり、ソーラーパネル７２０、７３０は、外側リム７１０の厚さより下に凹んでいる（そして水平フットプリントに追加されるものは何もない）。もっとも、幾つかの実施形態では、ソーラーパネル７２０、７３０の一方または両方がセル本体７１０より大きくても小さくてもよい。但し、これらの実施形態では、パッケージングは、典型的には効率が良くない。ソーラーパネルは、幾つかの実施形態では、セル本体とは異なる形状を有し得る。特定の実施形態では、セル７００は、他のセルに接続され得て、図６Ａ及び図６Ｂに示されるのと同様の態様で、セルスタック状に配備用に格納され得る。但し、セル間の接続の位置（それぞれのトラムへの接続のために移動し得る）に依存して、ソーラーパネルは、積層可能であるために、セルの外側リングよりも小さい直径である必要がある場合がある。
【０１２７】
図７Ｂ及び図７Ｃは、それぞれ、本発明の一実施形態による、展開形態のセル７００を示す側面図及び正面図である。展開するために、ソーラーパネル７２０、７３０は、最初にポップアップし（すなわち、セル本体７１０の厚さを超えるようにセル本体７１０の上方に）、次にそれぞれの回転可能な接続部材７２２、７３２回りに回転して、ソーラーパネル７２０、７３０の光起電力セル（図示せず）を露出させる。回転可能な接続部材７２２、７３２は、セル本体７１０の外側リング７１２にも接続されている。図６Ｅと同様、支持部材７１４もこの実施形態に含まれている。支持部材７１４の向き、形状、サイズ及び形態は、本発明の範囲から逸脱することなく、図示されているものと異なり得る。ソーラーパネル７２０、７３０の直径は、保護的格納を可能にするべく、セル本体７１０の直径より小さい必要がある。バッテリがソーラーパネルの後方に位置する（例えば、図８のセル８００）格納中の実施形態では、それぞれの接続部材は、ねじり操作と旋回操作とを促進するためのロボットジョイント設計を有する。
【０１２８】
太陽が見える時の発電を最適化するために、ソーラーパネル７２０、７３０は、両方とも同じ方向に向いた光起電力セルを有し得る（例えば、両方とも図７Ｃで見える面上）。幾つかの実施形態では、コンパクトさを促進し、電力貯蔵能力を高めるために、ソーラーパネルの光起電力側とは反対側にバッテリが含まれ得る。そのようなセル８００が、部分的展開形態で、図８に示されている。図７Ａ乃至図７Ｃのセル７００と同様、セル８００は、セル本体８１０、頂部ソーラーパネル８２０、底部ソーラーパネル８３０、伸長可能で回転可能な接続部材８２２、８３２、及び、アクチュエータ８２４、８３４を含んでいる。但し、ソーラーパネル８２０、８３０の各々が、その非光起電力側に、それぞれのバッテリ８４０、８５０を含んでいる。追加的または代替的に、バッテリパック８４０、８５０が、そのような回路がソーラーパネル８２０、８３０の一部としてまだ含まれていない場合、それぞれのソーラーパネル用の回路を含み得る。これは、セル８００の外側リング内の他のコンポーネントに使用される可能性のある空間をバッテリ８４０、８５０が消費しないことを保証しつつ、顕著な電力貯蔵能力を促進する。ソーラーパネル／バッテリの伸長及び回転は、アクチュエータ８２４、８３４によって促進され得る。幾つかの実施形態では、バッテリの代わりに、ソーラーセルの背面は、入れ子リングセルから過剰な熱を除去するためのヒートラジエータ（放熱器）を含み得る。ソーラーパネルは、太陽に面している可能性が高いため、パネルの背面は、暗い空間に面する傾向があり、放射手段による熱の除去がより効率的である。
【０１２９】
底部ソーラーパネル／バッテリの位置が逆になる（すなわち、ソーラーパネル８３０とバッテリ８５０の位置及び向きが逆になる）実施形態を有することも可能である。そのような実施形態では、上側コネクタは、１８０度のドアヒンジ運動を可能にし得て、上側ソーラーパネルを露出させるとともに、当該上側コネクタ回りのいくらかの回転をも可能にし得る。下側コネクタは、下側ソーラーパネルを太陽に向かせるため、１８０度のドアヒンジ運動と、図８に示されるものに関して水平軸回りの３６０度のねじり運動と、当該下側コネクタ回りのいくらかの回転と、を有し得る。
【０１３０】
幾つかの実施形態では、一連の展開される接続された入れ子リング（例えば、図６Ｃ、図６Ｄ及び図６Ｅを参照）が、地上使用の太陽光捕捉手段として宇宙で使用され得る。そこでは、各セルが、展開される２つのソーラーパネルを有する。これは、ＮＡＳＡが「サンタワー」と呼ぶものを展開する効率的な手段である。例えば、ｈｔｔｐｓ：／／ｓｃｉｅｎｃｅ．ｎａｓａ．ｇｏｖ／ｓｃｉｅｎｃｅ−ｎｅｗｓ／ｓｃｉｅｎｃｅ−ａｔ−ｎａｓａ／２００１／ａｓｔ２３ｍａｒ＿１参照。大変控えめな計算が示すのは、厚さ２ｃｍで直径４．６ｍの２９７個の入れ子リングを、図６Ｂに示されたものと幾らか類似した単一のＳｐａｃｅ  Ｘ  Ｆａｌｃｏｎ  Ｈｅａｖｙ打ち上げロケットのペイロードフェアリング内に、積層できることである。それは、図６Ｃに示された態様と同様に展開され得る。ソーラーパネルが、薄膜結晶性銅インジウムガリウムセレン（ＣＩＧＳ）太陽電池（〜２３％効率（ＮＲＥＬ））または集光器式太陽電池〜４６％効率（フラウンホーファーＩＳＥ／Ｓｏｉｔｅｃ）との４接合の代わりに、ロールツーロール太陽電池（現在、〜１２％効率）のみを使用する場合、利用可能な太陽光の７０％しか利用できず、その内、４０％のみが無線電力（例えば、ＩＲレーザやマイクロ波）に変換され、１つのＦａｌｃｏｎ  Ｈｅａｖｙ発射塔からの発電量〜１．１ＭＷは、６８４家庭に電力供給するのに十分である。生成される電力は、すでに宇宙にある衛星（宇宙の「ガソリンスタンド」に類似）にビーム送信され得る。
【０１３１】
幾つかの実施形態では、３以上のソーラーパネルを有することも可能である。そのような実施形態が、図９Ａ及び図９Ｂのセル９００に示されている。セル１００、６００と同様に、セル９００は、セル本体９１０、外側リング９１２、及び、支持部材９１４を含んでいる。但し、セル９００は、その上側に、４つのソーラーパネルを含んでいる。ソーラーパネル９２０は、最上部のパネルであり、ソーラーパネル９３０はソーラーパネル９２０の下にあり、ソーラーパネル９４０はソーラーパネル９３０の下にあり、ソーラーパネル９５０はソーラーパネル９４０の下にある。各ソーラーパネル９２０、９３０、９４０、９５０は、それぞれ回転可能な接続部材９２２、９３２、９４２、９５２に回転可能に接続されている。回転可能な接続部材９２２、９３２、９４２、９５２の回転は、それぞれアクチュエータ９２４、９３４、９４４、９５４によって促進される。
【０１３２】
ソーラーパネル９２０、９３０、９４０、９５０は、外側リング９１２の上部に積み重ねられている。幾つかの実施形態では、パネルが全てソーラーパネルである必要はない。むしろ、少なくとも１つのパネルが、衛星クロスリンク通信または電力伝送（例えば、マイクロ波）を可能にする反射（ＲＦまたは光学）表面など、別のミッションサポート構造であり得る。
【０１３３】
図９Ｂに示されるように、ソーラーパネル９３０、９４０、９５０は、ソーラーパネル９２０とは異なる形状を有し、ソーラーパネル９２０は、頂部にあって、回転可能な接続部材を収容する必要がない。より具体的には、ソーラーパネル９３０の形状は、回転可能な接続部材９２２を収容し、ソーラーパネル９４０の形状は、回転可能な接続部材９２２、９３２を収容し、ソーラーパネル９５０の形状は、回転可能な接続部材９２２、９３２、９４２を収容している。図示のソーラーパネル９３０、９４０、９５０の形状は必ずしも最適ではなく、本発明の範囲から逸脱することなく、任意の適切な形状が使用され得る、ということが留意されるべきである。例えば、ソーラーパネル９３０、９４０、９５０は、円弧状のスリット（ソーラーパネル９３０用に１つ、ソーラーパネル９４０用に２つ、ソーラーパネル９５０用に３つ）を除いて、円形であり得る。各スリットが、セル９００が格納形態にある時、それぞれの回転可能な接続部材との衝突を回避する。幾つかの実施形態では、本発明の範囲から逸脱することなく、ソーラーパネルは、セル９００の背面上、またはその正面及び背面上、に配置され得て、光起電力面は、正面パネル及び背面パネルに対して対向方向に向けられ得る。１または複数のソーラーパネルはまた、電力貯蔵のためにその非光起電力側にバッテリを有し得る。
【０１３４】
衛星または入れ子リング構造が軌道内で地球回りを移動する時にソーラーパネルが太陽を向く必要があるような、幾つかの実施形態では、水平方向に回転可能である代わりに、ソーラーパネルがヒンジを介して展開してもよい。当該ヒンジは、移動可能な外側リング上のトラムに接続され得る。他の実施形態では、パネルは、特定の方向に面する必要があるアンテナまたは反射器である。
【０１３５】
ソーラーパネルを備えた一実施形態の例示的なセル１０００が、図１０Ａ及び図１０Ｂに示されている。セル１０００は、セル本体１０１０、ソーラーパネル１０２０、及び、作動ヒンジ１０３０を含んでいる。作動ヒンジ１０３０は、外側リングの周縁の周りを動くことができるトラム（図示せず）上に載っている。作動ヒンジ１０３０は、セル本体１０１０に動作可能に接続されたポスト１０３２、アクチュエータ１０３４、及び、当該アクチュエータ１０３４に動作可能に接続されたソーラーパネル接続プレート１０３６、を含んでおり、ソーラーパネル１０２０のヒンジ機能を促進する。もっとも、幾つかの実施形態では、ソーラーパネル１０２０は、本発明の範囲から逸脱することなく、アクチュエータ１０３４に直接接続されてもよい。幾つかの実施形態では、ヒンジ１０３０は、親特許出願第１５／６５５，９７２号に開示されているのと同様の態様で、セル１０００の外側リング回りに移動可能であってもよい。
【０１３６】
展開中、アクチュエータ１０３４は、図１０Ｂに示されるようにソーラーパネル１０２０を回転させる。外側リング回りのトラムの運動と結合されて、作動ヒンジ１０３０は、地球を周回する時、この実施形態のソーラーパネル１０２０の光起電力面が太陽に面することを許容する。展開される時、ソーラーパネル１０２０の光起電力面は、また、図１０Ａ及び図１０Ｂに関しては上を向いているが、太陽に向けてより良く方向付けられるべく傾けられ得る。実際、幾つかの実施形態では、ヒンジ１０３０は、ソーラーパネル１０２０がセル本体１０１０の裏側までずっと回転できるように構成され得て、セル本体１０１０の頂部に面するソーラーパネル１０２０の表面がセル本体１０１０の背面から更に外側（図１０Ａでは下側）を向くようになっている。
【０１３７】
図１０Ｃは、本発明の一実施形態による、軌道中のソーラーパネル１０２０の潜在的な向きを示している。図示の目的のため、図１０Ｃには、ソーラーパネル１０２０のみが示されている。セル１０００が地球を周回する時、ソーラーパネル１０２０の最適な向きが変化する。ソーラーパネル１０２０を太陽に最適に向けるために（軌道が日食段階を有する場合、おそらくは日食時を除いて）、ヒンジ１０３０が使用され得る。あるいは、ソーラーパネル１０２０は、本発明の範囲から逸脱することなく、アンテナ、反射器、または、特定の方向を向くことを要求する任意の他のデバイスまたは構造、であり得る。更に、より複雑な関節運動を可能にする複数のヒンジが含まれていてもよく、及び／または、パネルが回転してもよい。
【０１３８】
ヒンジ形態を用いれば、側面ごとに複数のソーラーパネルも用いることも可能である。
概念的には図９Ａ及び図９Ｂのセル９００に幾らか類似して、頂部ソーラーパネルは丸く、下部ソーラーパネルは「カットアウト」を含むことができ、それぞれのソーラーパネルの上方にあるソーラーパネルのヒンジの支持部を収容する。展開する際には、全てのソーラーパネルが展開されるまで、一番上のソーラーパネルが最初に展開され、その次に高いものが次いで展開され、更にその次に高いものが続く。
【０１３９】
それに加えて、または、その代わりに、図７Ａ、図７Ｂ、図９Ａ乃至図９Ｃ、図１０Ａ及び１０Ｂに示されたソーラーパネルの形態と同様の態様で、太陽シールドまたは熱シールドが含まれ得て展開され得る。太陽シールドまたは熱シールドは、１または複数のソーラーパネルの代わりとされ得る。
【０１４０】
前記により、幾つかの実施形態では、ペイロード／制御部は異なる形状を有し得る。例えば、図１１に示すように、ペイロード／制御部は、円形（１１００）、正方形（１１１０）、三角形（１１２０）、長方形（１１３０）、丸みを帯びた長方形（１１４０）、不規則な形状（１１５０）、または、本発明の範囲から逸脱することのない任意の所望の形状、を有し得る。図１２に示すように、本発明の範囲から逸脱することなく、ペイロード／制御部は、均一な厚さ（１２００）、傾斜した厚さ（１２１０）、均一な波状厚さ（１２２０）、または、任意の他の所望の設計、を有し得る。
【０１４１】
幾つかの実施形態では、セルリングは、非円形（例えば、楕円形、長方形、正方形、三角形）、不規則な形状、または、それらの組み合わせ、を有する。そのようなセル１３００が、図１３に示されている。セル１３００は、円形の外側リング１３１０と不規則な内側リング１３２０とを含む。リング１３１０、１３２０は、ペイロード／制御部１３３０を取り囲み、シャフト１３４０回りに回転する。図１３の場合ではないが、リングの形状は、例えば、ペイロード／制御部のコンポーネントを収容するように設計され得る。
【０１４２】
＜展開可能なシステム＞
【０１４３】
図６Ｃ乃至図１０Ｃに示されたような展開可能なシステムが必要な機能性を提供しない可能性がある幾つかのミッションがある。非常に大きな口径の望遠鏡は、その一例である。大型のアンテナは、別の例である。従って、幾つかの実施形態は、そのようなミッションを可能にする代替設計を有する。
【０１４４】
図１４Ａ乃至図１４Ｃは、本発明の一実施形態による、セルベースの拡張可能／折り畳み可能な望遠鏡１４００を示している。当該望遠鏡１４００は、外側リング１４１０、内側リング１４２０、上部レンズ／ミラー支持リング１４３０、レンズ／ミラー１４４０、支持体１４４２、及び、２つの把持力ある接触点１４５０、を備えた上部を含んでいる。把持力ある接触点１４５０は、セルベースの伸縮可能／折り畳み可能な望遠鏡１４００が少なくとも２つの他のリングに接続されることを許容する外側リング１４１０上の可動トラムである。この実施形態では２つの接触点１４５０が示されているが、より複雑な光学系を可能にするために、本発明の範囲から逸脱することなく、より多くの接触点が設けられ得る。接触点１４５０は、把持力のある把持機能を有し、単一の接触点１４５０が、ロッククラッチを有するボールインソケットジョイントにおけるように、あるいはそれと類似して、把持する、移動可能である、及び回転可能である、ことを許容する。接点１４５０の動きは、電動起動制御下で、制御される。
【０１４５】
図１４Ｂは、望遠鏡１４００の側面図を示している。図１４Ｂに示すように、望遠鏡１４００は、把持力ある接触点１４５０、外側リング１４６０、内側リング１４７０、光センサ１４８０、及び、光センサ支持体１４８２を備えた下部をも含んでいる。幾つかの実施形態では、光シールドや光試験機器などの他のコンポーネントが含まれ得る。
【０１４６】
図１４Ｃは、展開された時の望遠鏡１４００を示している。レンズ支持リング１４３０が、延長アーム１４９０を介して延長される。延長アーム１４９０は、光を適切に集束させるために、レンズ１４４０をセンサ１４８０から所望距離に配置するように、制御され得る。次に、受信された光は、センサ１４８０によってアナログ信号に、次いでデジタルの電子信号に変換され得て、当該電子信号は、望遠鏡１４００の電子機器（図示せず）によって処理され得る。本発明の範囲から逸脱することなく、追加のミラーが使用され得て、シュミットカセグレン・アーキテクチャなどの様々な形態も可能である。実際、本発明の範囲から逸脱することなく、把持力ある接触点１４５０で相互接続される異なる特性を備えた様々なそのような望遠鏡が、可能である。接触点１４５０の可動特性のために、幾つかの実施形態の望遠鏡は、一方向を向くことができ、他の望遠鏡は、様々な方向を向くことができる。
【０１４７】
図１４Ｄは、図１４Ａ乃至図１４Ｃのものと類似のセルベースの拡張可能／折り畳み可能な望遠鏡１４００ａを示している。但し、望遠鏡１４００ａは、２つの反射鏡１４４０ａ、１４８０ａを含んでいる。この実施形態では、一次（より大きな）反射鏡１４８０ａが、センサ（例えば、光検出器）を収容する中央部の穴（図示せず）を有している。ミラー１４８０ａに当たる光は、ミラー１４４０ａ上に焦点合わせされるように反射され、その後、更にセンサ上に焦点合わせされて穴を通るように反射される。その他の点では、望遠鏡１４００ａのコンポーネントは、望遠鏡１４００と同様である。
【０１４８】
本発明の範囲から逸脱することなく、大きな捕捉開口を要求するアンテナまたは他のエネルギ収穫デバイスが、図１４Ａ乃至図１４Ｄに示されているものと同様の態様で、利用され得る。例えば、図１４Ｅは、エネルギ収穫デバイス１４００ｂの一例を示している。図１４Ｅでは、一次反射面（すなわち、エネルギキャプチャ面）１４８０ｂが含まれており、そこからの光は、その後、センサ１４４０ｂ上に焦点合わせされる。他の点では、エネルギ収穫デバイス１４００ｂのコンポーネントは、望遠鏡１４００と同様である。
【０１４９】
より拡張されたバージョンのエネルギ収穫デバイス１４００ｃが、図１４Ｆに示されている。エネルギ収穫デバイス１４００ｃは、３つの取り付けられたリングを含み、それらの頂部及び底部が拡張され得る。中央のリングは、大きな反射体またはエネルギ収穫面１４８０ｃを有しており、それは穴（不可視）を有している。この実施形態では、頂部の支持構造体が、反射体またはエネルギ収穫面１４８０ｃから集束エネルギを捕捉するエネルギ収穫反射体１４４０ｃを含んでおり、一方、底部の構造体が、センサ１４９５ｃ（例えば、光検出器）を含んでいる。
【０１５０】
さらなる拡張バージョンのエネルギ収穫デバイス１４００ｄが、図１４Ｇに示されている。ここで、頂部の光学系／反射体１４４０ｄが、図示の３つのうちの１つから交換され得る（幾つかの実施形態では、さらに多くが取り付けられ得る）。光学系／反射体１４４０ｄを含む頂部の構造は、実際には図９Ｂに示されるような形状を有するが、構造９２０、９３０、９４０、９５０がシールドやソーラーパネルである代わりに、それらは、異なる焦点長さを有する反射体の保持構造であり、接続部材９２２、９３２、９４２、９５２と同様の接続部材（不図示）を介して所定位置に回転され得る。図１４Ｇでは、外側（または中心から外れた）反射体１４４０ｄが、描写を容易にするために表示されている。実際には、図９の接続部材９２２、９３２、９４２、９５２と同様の接続部材（ここでは不図示）により、未使用の反射体１４４０ｄが、図示の延長アーム（図１４Ｃの延長アーム１４９０と同様）に沿って落下され得て、反射体１４８０ｄにより最大のエネルギまたは光が収穫され得る。
【０１５１】
図１４Ｇに示される実施形態の利点は、頂部及び底部の構造の両方が折り畳み可能であるため、それらの一方または両方が部分的に後退（撤退）され得ることである。結果として、このことが、光学系／反射体１４４０ｄ、反射体１４８０ｄ、及び／または、センサ１４９５ｄ、の焦点を変化させる。エネルギ収穫デバイス１４００ｄは、可変のＦナンバーを有し、これは、可変の被写界深度または解像度に等しい。
【０１５２】
幾つかの実施形態では、追加の望遠鏡機能を提供するために、レンズ／ミラーがトラム上に配備され得る。そのようなセル１５００が、図１５に示されている。望遠鏡１５００は、光学要素（ここでは、レンズ／ミラー１５１０）が、ペイロード制御部１５２０の光検出器１５２２などのコンポーネントから正確な距離に配置されるべきである、との必要性に対応する。レンズ／ミラー１５１０は、トラム１５３０を介してそれぞれのリングの周りを移動する。この図では、レンズ／ミラー１５１０を保持する特定のトラム１５３０は見えていない。可動トラム１５３０上のレンズ／ミラー１５１０は、本発明の範囲から逸脱することなく、物理的な分離及び正確な距離の離間を要求する光シールド、ＲＦコレクタ、または任意の他のデバイスないし構造、であり得る。
【０１５３】
＜光／ＲＦ検出器のノイズ低減＞
【０１５４】
幾つかの実施形態は、光及び／またはＲＦ検出器のノイズを低減するためにも使用され得る。そのようなセル１６００が、図１６に示されている。セル１６００では、レンズ１６１０及びミラー１６２０が、可能性ある光またはＲＦフィルタ／偏光子を伴って、入ってくるエネルギをセルの冷たい側（例えば、冷たい側１６３０）に導くと共に、センサ（不可視）を保持するために、採用される。この態様では、検出は、より多くのノイズを有し得てセンサ等を損傷するのに十分に暖かいかもしれない暖かい側１６４０ではなく、冷たい側１６３０で生じ得る。図１６に示されるものと同様の実施形態が、セルから出る光またはＲＦを誘導するために使用され得る（すなわち、光またはＲＦの相互関係）。この例において、幾つかの実施形態では、セルを出る光またはＲＦは、より暖かい側から出てもよい。
【０１５５】
＜レーザエミッタ／リフレクタシステム＞
【０１５６】
幾つかの実施形態は、通信信号を含むレーザなど、レーザをターゲット（例えば、別のセル）に送信及び反射するために使用され得る。そのようなシステム１７００が、図１７に示されている。システム１７００は、レーザ放射セル１７１０と反射セル１７２０とを含んでいる。レーザ放射セルは、セル本体１７１２、レーザを含むペイロード／制御部１７１４、及び、２つのソーラーパネル１７１６を含んでいる。反射セル１７２０は、セル本体１７２２、ペイロード／制御部１７２４、ソーラーパネル１７２６、及び、ミラー１７２８を含んでいる。ペイロード／制御部１７１４によって放出されるレーザ光は、ミラー（またはＲＦ反射体）１７２８に向けられる。ミラー１７２８は、ターゲット（例えば、別のミラーを備えたセル、別の宇宙船、受信機を備えたセル、地球上の地上局など）に向けられる。この態様で、迅速なセル内通信及び外部通信が提供され得る。
【０１５７】
＜宇宙マス−コンベヤベルト＞
【０１５８】
セルベースの宇宙マス−コンベヤベルトを形成することも可能である。幾つかの実施形態では、セルの集合体は、大きなサイズ（例えば、直径１ｋｍ以上）を有し得る。ペイロード（例えば、推進剤、バッテリ、センサ、単なる質量等）を構造に沿って移動してセルに取り付けるか、別のセルにまで移動することが、望ましい場合がある。
【０１５９】
この目的のためのセル１８００が、図１８に示されている。セル１８００は、外側リング１８１０と、２つの内側リング１８２０、１８３０と、を含んでいる。どの内側リングが他の内側リングの内側にあるかは、設計上の選択の問題である。図示されているように、外側リング１８１０は、内側リング１８２０、１８３０を包含しており、それらは、互いに及び外側リング１８１０に対して、ある角度に向けられている。
【０１６０】
ペイロード１８４０の動きは、把握運動と機械的伝達とを使用して、当該ペイロードにロードされたリングを移動することによって達成され得る。あるいは、ここで図示されるように、２つの内側リング１８２０、１８３０が使用され得て、電気及び機械（Ｅ＆Ｍ）ドライバ１８２２、１８３２を介した電磁作動により、ペイロードを移動させ得る。例えば、図１８に示す位置で、ペイロード１８４０は、それがリング１８１０、１８２０、１８３０に入るときに、比較的遅い速度を有すると想定される。Ｅ＆Ｍドライバ１８２２及びＥ＆Ｍドライバ１８３２は、両方とも、ペイロード１８４０を短時間引き付ける（すなわち、ペイロード１８４０をリング１８１０、１８２０、１８３０のクロスリング構造内に引き込む）。ペイロード１８４０がクロスリング構造の中央に移動すると、Ｅ＆Ｍドライバ１８２２及びＥ＆Ｍドライバ１８３２は磁気吸引力を一時的にオフにし、ペイロード１８４０がクロスリング構造から出始める時、Ｅ＆Ｍドライバ１８２２及びＥ＆Ｍドライバ１８３２の両方が、ペイロード１８４０を反発するフィールドを生成する。この動作シーケンスが、複数の接続されたリングに沿って連結された態様で実行される時（例えば図１９を参照）、ペイロード１８４０の動きを生成する。以下の２つの事項は、図示されていないが、明らかである：（１）ペイロード１８４０自体が磁気を帯びているか、磁気容器に入れられている必要があり、（２）別のリング（不図示）またはペイロード／制御部（不図示）が、リング１８１０、１８２０、１８３０のクロスリング構造内にペイロード１８４０を維持する一連の電磁場を提供する。
【０１６１】
複数のセルが、仮想の「レール」システムを形成し得て、順次の電磁作動による電磁「トラップ」に沿ってペイロードを移動させ得る。そのような宇宙のセルベースのコンベヤベルトシステム１９００が、図１９に示されている。図１９では、ペイロードは、灰色の矢印の線に沿って移動される。幾つかの実施形態では、同様のアプローチが、地上または水中のコンベヤベルト用途に採用されてもよい。
【０１６２】
図２０は、本発明の一実施形態による、マス−コンベヤベルトシステムで使用されるように構成されたトラム２０００を示す正面断面図である。トラム２０００のほとんどのコンポーネントは、図１Ｃのトラム１４０ａのそれらと同様である。しかしながら、トラム２０００は、磁石ハウジング２０１０と、磁石ハウジング２０１０内から外側に伸長可能な電磁石２０２０と、を含んでいる。あるいは、幾つかの実施形態では、電磁石がトラムの頂部の左側に配置され得て、図１Ｈに示された機構と同様、ヒンジを介してフリップアウト式に展開可能であり得る。電磁石２０２０は、図２１でよりよく分かるように、Ｎ極からＳ極へ極性が交互に変わる。ペイロードが磁石２０２０を通過する時、極性は、磁気浮上列車と同様の態様で切り替わり、他のトラムの他の電磁石と連動して当該ペイロードを前進させる。
【０１６３】
図２１は、本発明の一実施形態による、２つのトラム２１２０、２１３０に対するペイロード２１１０の移動のためのシステム２１００を示す。理解されるように、各トラム２１２０、２１３０の電磁石は、交互の極性を有する。ペイロード２１１０はまた、それ自体の磁石（永久磁石または電磁磁石）を有し、その極性は、幾つかの実施形態では、同じままであり得る。トラム２１２０、２１３０の電磁石が交互であるので、ペイロード２１１０は、トラム２１２０、２１３０の間に沿って移動する。下方の図は、この例でのペイロード２１１０の移動中の、トラム２１２０、２１３０の位置を示している。
【０１６４】
＜構造＞
【０１６５】
入れ子リングセルの集合体では、様々なセル構造が可能である。幾つかのそのような構造２２００が、図２２に示されている。例えば、頂部の形状のリング構造は、各々任意の所望の方向に回転可能であり、集合構造は麺のように曲がり得る。セルの２つの円弧を接続したり分離したりするアコーディオンのようなセル構造など、よりエキゾチックな構造も可能である。リングベースのセルは、他のタイプの構造（角柱形状など）よりも、宇宙で組み立てやすい。全ての角柱形状構造において、頂点やエッジを扱うという問題がある。リングには頂点がないため、可動トラムのコンセプトを使用して、接続されている別のリングの周りを「転がる」ことが可能である。前述の把持力ある把持（または関節接合）の概念はまた、全体的なねじれ運動を可能にし、これは、図２２の頂部の図に示されているが、エッジ接触の心配がない。なぜなら、命令によって、接触点の曲率は常に接触点から離れるからである。
【０１６６】
前述のことから、宇宙用の原子炉など、他のシステムに損傷を与える可能性のあるシステムを、敏感なセンサから離れた場所に保つことが、望ましい場合がある。外部セルに関してそのように機能するケージ構造２３００が、図２３に示されている。セル２３１０は、宇宙用の原子炉を含み、ケージの中心に位置している。セル２３２０は、「箱型Ｘ」パターンでセル２３１０を囲んでいる。この態様では、ケージの外側のセルが、セル２３１０からある距離に保たれ得る。電力及び／または熱が、セル２３１０によってセル２３２０に提供され得る。
【０１６７】
図２４は、本発明の一実施形態による、疎の開口アレイ２４００を示す構成図である。疎の開口アレイ２４００は、図９Ｂに関して説明された形態を使用している。図２４において、７つのセル２４３０が、ゴーレイ９アレイとして文献で定義された特定の向きで接続された（接続部材は不図示）それぞれのシャフト２４６０（他の入れ子セル及びコンポーネントは不図示）を含んでいる。例えば、Ｍ．Ｊ．Ｅ．Ｇｏｌａｙ（ゴーレイ）の「コンパクトで非冗長な自己相関を有する点配列」、Ｊ．Ｏｐｔ．Ｓｏｃ．アメリカ、Ｖｏｌ．６１，２号、２７２〜２７３頁（１９７１）参照。ゴーレイ９は、回転された接続部材２４５０を使用して図示のアレイ形状に回転された９つの開口２４４０を示す。９つの開口２４４０は、各々Ｅ＆Ｍ放射（例えば、図１４Ａ〜図１４Ｇの光）を利用するように設計されており、各々直径Ｄを有している。数学が、ゴーレイ９が約１１Ｄの直径の有効径の解像度を有することを、示す。それは、有効口径２４２０で与えられる。
【０１６８】
疎のアパーチャ技術により、多数のより小さなアパーチャを使用して、はるかに大きなアパーチャによって与えられるセンサ（光、マイクロ波、ＲＦなど）の解像度に到達することができる。物理的により大きなアパーチャは、通常、製造及び配備がより難しいため、より小さなアパーチャを使用することは有益である。ゴーレイ９は、一例としてのみ説明されており、本発明の範囲から逸脱することなく、他の疎なアレイ分布が使用され得る。
【０１６９】
＜地上構造＞
【０１７０】
質量が軌道運動や適用されるトルクの変化に関連する宇宙とは異なり、地球への応用（他の惑星、小惑星、彗星などの他の天体への応用を含む）では、重力と重量が役割を果たす。結果として、セルに使用される材料は、セルの上に置かれる質量の重量に耐えることができなければならない。これは、相互接続または関節接合にも当て嵌まる。接続強度は宇宙におけるよりも強い必要がある。一方、幾つかの実施形態では、可動であるが、その後に強いロック機能を有する接続が提供され得る。また、接続されたリングから構築されるタワーが、格納された形態（例えば図６Ａ参照）から拡張された形態（例えば図６Ｅ参照）へと展開して、底部リングが上方の接続されたリングの全ての重量を支持可能であるように、設計されるべきである。ただし、このような構造は、トラス構造（例えば、ブリッジ形成技術で使用される専門用語である、デッキ、ポニー、または、貫通トラス）を形成する相互接続された入れ子リングほど、実用的でない場合がある。耐荷重が共有されるため、各リングの強度要件が低減され、相互接続も同様である。外側リングが円形ではなく、三角形、正方形、または任意の他の所望の形状である幾つかの実施形態でも、適用が可能である。この形状内でも、適用に応じて、入れ子リング構造を有し得る。
【０１７１】
＜水中用途＞
【０１７２】
水中では、電気接続部が水から保護される必要がある。水中用途のセルを構成する材料は、水との適合性も必要である（例えば、塩水中の腐食に耐えることができる必要がある）。適用水深に依存して、入れ子リング構造の外側リングは、空気で満たされる管状の素材で作られ得る。接続された入れ子リングの所望の構造は、水面上で関節接合または組み立てられ得て、空気を除去及び／または水で満たすことにより、所望の深さまで沈められ得る。このアイデアの変形例は、主要な構造にある程度の浮力を持たせる全体的な構造設計を含み、リングチューブ内で空気または水を部分的に除去または添加し、及び／または、構造形状を変更する（例えば、関節接合／トラムに沿った動きを介して）ことの組み合わせで、浮力が変更され得て、それによって構造物を水柱を介して上下に動かすことができる（アルキメデスの原理）。例えば、図２３のようなオープンケージ構造は、図６Ａに示すように折り畳まれた構造で浮遊するように作られ得る一方で、沈むように作られ得る。
【０１７３】
全体的に説明され図面に図示された通り、本発明の様々な実施形態の構成要素は、多種多様な異なる形態で配置及び設計され得る、ということが容易に理解されよう。従って、添付の図面に示されるように、本発明のシステム、装置、方法、及び、コンピュータプログラム、の実施形態の詳細な説明は、特許が請求される本発明の範囲を限定することを意図するものではなく、本発明の選択された実施形態の単なる代表例に過ぎない。
【０１７４】
本明細書を通して説明される本発明の特徴、構造または特性は、１または複数の実施形態において、任意の適切な態様で組み合わせられ得る。例えば、本明細書を通して「特定の実施形態」、「幾つかの実施形態」または類似の用語への言及は、当該実施形態に関連して説明された特定の特徴、構造または特性が、本発明の少なくとも１つの実施形態に含まれることを意味している。従って、本明細書を通して「特定の実施形態において」、「幾つかの実施形態において」、「他の実施形態において」または類似の文言の出現は、必ずしも全て同じ実施形態のグループに言及するとは限らず、記載された特徴、構造または特性は、１または複数の実施形態において任意の適切な態様で組み合わせられ得る。
【０１７５】
本明細書を通して、特徴、利点または類似の用語の参照は、本発明で実現され得る全ての特徴及び利点が、本発明の任意の単一の実施形態において存在すべきであるとは意味していない、ということが留意されるべきである。むしろ、特徴及び利点に言及する文言は、一実施形態に関連して説明された特定の特徴、利点または特性が本発明の少なくとも１つの実施形態に含まれる、ということを意味すると理解される。従って、本明細書を通して、特徴、利点または同様の文言の議論は、必ずしもそうではないが、同一の実施形態に言及する場合がある。
【０１７６】
本明細書を通して、特徴、利点または類似の用語の参照は、本発明で実現され得る全ての特徴及び利点が、本発明の任意の単一の実施形態において存在すべきであるとは意味していない、ということが留意されるべきである。むしろ、特徴及び利点に言及する文言は、一実施形態に関連して説明された特定の特徴、利点または特性が本発明の少なくとも１つの実施形態に含まれる、ということを意味すると理解される。従って、本明細書を通して、特徴、利点または同様の文言の議論は、必ずしもそうではないが、同一の実施形態に言及する場合がある。
【０１７７】
更に、本発明の記載された特徴、利点及び特性は、１または複数の実施形態において任意の適切な態様で組み合わせられ得る。当業者は、特定の実施形態の特定の特徴または利点のうちの１または複数がなくても、本発明が実施され得る、ということを認識するであろう。他の例では、本発明の全ての実施形態に存在しない可能性がある追加の特徴及び利点が、特定の実施形態において認識され得る。
【０１７８】
当業者は、前述の本発明が、異なる順序の工程で、及び／または、開示されたものとは異なる形態のハードウェア要素で、実施され得る、ということを容易に理解するであろう。従って、本発明はこれらの好ましい実施形態に基づいて説明されたが、本発明の精神及び範囲内に留まりながら、特定の修正、変形及び代替構成が明らかであることは、当業者には自明であろう。従って、本発明の境界を決定するために、添付の特許請求の範囲が参照されるべきである。
【図１Ａ】
2020528029.tif 000003
【図１Ｂ】
2020528029.tif 000004
【図１Ｃ】
2020528029.tif 000005
【図１Ｄ】
2020528029.tif 000006
【図１Ｅ】
2020528029.tif 000007
【図１Ｆ】
2020528029.tif 000008
【図１Ｇ】
2020528029.tif 000009
【図１Ｈ】
2020528029.tif 000010
【図１Ｉ】
2020528029.tif 000011
【図１Ｊ】
2020528029.tif 000012
【図１Ｋ】
2020528029.tif 000013
【図２Ａ】
2020528029.tif 000014
【図２Ｂ】
2020528029.tif 000015
【図２Ｃ】
2020528029.tif 000016
【図３】
2020528029.tif 000017
【図４】
2020528029.tif 000018
【図５】
2020528029.tif 000019
【図６Ａ】
2020528029.tif 000020
【図６Ｂ】
2020528029.tif 000021
【図６Ｃ】
2020528029.tif 000022
【図６Ｄ】
2020528029.tif 000023
【図６Ｅ】
2020528029.tif 000024
【図７Ａ】
2020528029.tif 000025
【図７Ｂ】
2020528029.tif 000026
【図７Ｃ】
2020528029.tif 000027
【図８】
2020528029.tif 000028
【図９Ａ】
2020528029.tif 000029
【図９Ｂ】
2020528029.tif 000030
【図１０Ａ】
2020528029.tif 000031
【図１０Ｂ】
2020528029.tif 000032
【図１０Ｃ】
2020528029.tif 000033
【図１１】
2020528029.tif 000034
【図１２】
2020528029.tif 000035
【図１３】
2020528029.tif 000036
【図１４Ａ】
2020528029.tif 000037
【図１４Ｂ】
2020528029.tif 000038
【図１４Ｃ】
2020528029.tif 000039
【図１４Ｄ】
2020528029.tif 000040
【図１４Ｅ】
2020528029.tif 000041
【図１４Ｆ】
2020528029.tif 000042
【図１４Ｇ】
2020528029.tif 000043
【図１５】
2020528029.tif 000044
【図１６】
2020528029.tif 000045
【図１７】
2020528029.tif 000046
【図１８】
2020528029.tif 000047
【図１９】
2020528029.tif 000048
【図２０】
2020528029.tif 000049
【図２１】
2020528029.tif 000050
【図２２】
2020528029.tif 000051
【図２３】
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【図２４】
2020528029.tif 000053
【国際調査報告】
2020528029.tif 000054
2020528029.tif 000055
2020528029.tif 000056