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公開番号2025005705
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-01-17
出願番号2023105999
出願日2023-06-28
発明の名称立体構造宇宙機
出願人株式会社日立製作所
代理人ポレール弁理士法人
主分類B64G 1/22 20060101AFI20250109BHJP(航空機;飛行;宇宙工学)
要約【課題】軽量性と薄膜面の形状精度とを両立し、更に、全方位から到来する電波を観測し、且つ、様々な方向や距離にある電波源を高い分解能で識別可能な全方位型宇宙アンテナを構成することができる立体構造宇宙機を提供する。
【解決手段】複数の展開式梁部材と、複数の張力部材とを収納する宇宙機の形態から、宇宙機の周囲に展開式梁部材と張力部材を展開して構成される立体構造宇宙機であって、展開式梁部材は、宇宙機に備えた状態から梁部材を展開するものであって、宇宙機の概中心を原点にして構成される仮想的な多面体の複数の回転対称軸において、回転対称軸の方向に略等距離で配置され、張力部材は、最も近い展開式梁部材の各端部の2か所を張力により支持し、展開式梁部材の各端部は、3つ以上の前記張力部材により同時に支持されることを特徴とする立体構造宇宙機。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
複数の展開式梁部材と、複数の張力部材とを収納する宇宙機の形態から、前記宇宙機の周囲に前記展開式梁部材と前記張力部材を展開して構成される立体構造宇宙機であって、
前記展開式梁部材は、前記宇宙機に備えた状態から梁部材を展開するものであって、前記宇宙機の概中心を原点にして構成される仮想的な多面体の複数の回転対称軸において、前記回転対称軸の方向に略等距離で配置され、
前記張力部材は、最も近い前記展開式梁部材の各端部の２か所を張力により支持し、前記展開式梁部材の各端部は、３つ以上の前記張力部材により同時に支持されることを特徴とする立体構造宇宙機。
続きを表示（約 1,000 文字）【請求項２】
請求項１に記載の立体構造宇宙機であって、
前記回転対称軸は３つの直交する直交軸であり、
前記展開式梁部材は、前記宇宙機の概中心を原点に構成される前記回転対称軸において、第１の展開式梁部材と第２の展開式梁部材とは前記回転対称軸の正負の方向に略等距離で配置されることを特徴とする立体構造宇宙機。
【請求項３】
請求項１に記載の立体構造宇宙機であって、
前記回転対称軸は３つの直交する直交軸であり、
前記展開式梁部材は、宇宙機の概中心を原点に構成される前記回転対称軸において、第１の展開式梁部材と第２の展開式梁部材とは、長手方向が前記回転対称軸と直交するように正負の方向に略等距離で配置されることを特徴とする立体構造宇宙機。
【請求項４】
請求項１に記載の立体構造宇宙機であって、
前記展開式梁部材の各端部を介して接続する３つ以上の前記張力部材により構成された平面に薄膜を備え、
前記展開式梁部材、前記張力部材、及び、前記薄膜は、電磁波を放射、或いは、受信するアンテナ構造を一つ以上備える、ことを特徴とする立体構造宇宙機。
【請求項５】
請求項４に記載の立体構造宇宙機であって、
前記宇宙機は前記複数の回転対称軸に沿って回転しながら電磁波を受信することで、回転情報を含めた電磁波の受信と分析を行い、電磁波特性、及び電磁波源位置を特定することを特徴とする立体構造宇宙機。
【請求項６】
請求項５に記載の立体構造宇宙機であって、
前記宇宙機は分析結果を、地上局にダウンリンクし、地上局において宇宙機の軌道条件及び回転情報に応じた分析パタン変化を調査することを特徴とする立体構造宇宙機。
【請求項７】
請求項１に記載の立体構造宇宙機であって、
前記展開式梁部材の各端部を介して接続する３つ以上の前記張力部材により構成された平面に薄膜を備え、
前記展開式梁部材、前記張力部材、及び、前記薄膜は、光子を受容する光子エネルギ受容部を備えることを特徴とする立体構造宇宙機。
【請求項８】
請求項１に記載の立体構造宇宙機であって、
前記展開式梁部材の各端部を介して接続する３つ以上の前記張力部材により構成された平面に薄膜を備え、
前記展開式梁部材、前記張力部材、及び、前記薄膜は、光子を反射する光子エネルギ反射部を備えることを特徴とする立体構造宇宙機。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は立体構造宇宙機に関する。
続きを表示（約 1,800 文字）【背景技術】
【０００２】
電磁波は電子の加速運動により放射され、伝搬する過程で様々な原子に吸収、散乱されたり、新たな電磁波の放出を誘導したりする。そのため、電磁波は、地上や宇宙空間における電子的な人為的活動のみならず、恒星や惑星、星雲などの天体の物質や活動、形成過程といった様々な情報を含んでいる。したがって、電磁波を観測し、電磁波の放射源やその伝播過程を分析することは、人為的活動や地球環境を理解したり、天体活動や形成過程を解明したりする上で、極めて重要な役割を果たす。
【０００３】
近年、可視光及びその近傍波長の電磁波については、低軌道の地球観測衛星のコンステレーション化が進み、高頻度、高分解能の観測データが利用可能になっている。更に、より遠方や、可視光では把握できない放射源や伝播経路の状態を把握するため、アンテナを搭載した人工衛星による、赤外よりも波長の長い電磁波（以下、電波）の観測が進められている。
【０００４】
因みに、宇宙空間における電波観測においては、様々な方向や距離にある電波放射源を高い分解能で識別し、必要な情報のみを分析する必要がある。そこで、宇宙空間に展開するアンテナの開口面積を波長に対して十分大きくすることで、高い分解能を実現する宇宙アンテナの大開口化技術の開発が世界中で進められている。なお、宇宙アンテナの大開口化技術においては、ペイロードを小型・軽量として宇宙輸送コストを削減でき、且つ、形状精度の高い宇宙アンテナを構成可能な薄膜展開構造が有力である。
【０００５】
アンテナを搭載した宇宙機に関して、特許文献１が知られている。特許文献１では、高い信頼性で展開可能な、宇宙機器用の展開型アンテナ反射鏡を得ることを目的として「アンテナの電波反射面を構成する金属メッシュと、上記金属メッシュの形状を保持する形状保持ケーブル、背面ケーブル及び形状保持ケーブルと背面ケーブルを接続するタイケーブルを有して成るネットワークケーブルと、複数の展開リブおよび展開リブを展開させる展開ヒンジから構成され、上記金属メッシュと上記ネットワークケーブルを折り畳んだ状態から展開し、展開後は上記金属メッシュとネットワークケーブルを保持するための複数の展開マストと、上記展開マスト間を接続するテンドンケーブルと、を備え、上記展開リブとネットワークケーブルは、相互に接続されずに分離して配置され、展開マストの展開時に、それぞれ独立に展開することを特徴とする展開型アンテナ。」のようにすることを提案している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
特開２００８－２３６５００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１によれば、高い信頼性で展開可能な、宇宙機器用の展開型アンテナ反射鏡を得ることができるが、その反面特許文献１の展開型アンテナにおいては軽量性と薄膜面の形状精度とを両立する大開口宇宙アンテナの構成において改善の余地がある。
【０００８】
つまり、宇宙機から片持ちの展開リブを伸ばしてアンテナを構成するために、形状精度の高い大開口アンテナを構成する場合、展開リブの曲げ剛性を上げるため展開リブの断面積を増やす必要から、重量が増加することが想定できる。
【０００９】
また、あらゆる方向に指向性を持つ全方位の宇宙アンテナの構成において改善の余地があり、宇宙機から片持ちの展開リブを平面状に伸ばして、平面的なアンテナを構成することから、平面の垂直方向に対しては指向性が高いが、あらゆる方向に指向性を持つ全方位アンテナを実現できず、したがって、あらゆる方向に全方位に存在する電波放射源を高い分解能で識別することができない。
【００１０】
以上のことから本発明においては、軽量性と薄膜面の形状精度とを両立し、更に、全方位から到来する電波を観測し、且つ、様々な方向や距離にある電波源を高い分解能で識別可能な全方位型宇宙アンテナを構成することができる立体構造宇宙機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】
（【００１１】以降は省略されています）

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