JP6097488B2

JP6097488B2 - Satellite system

Info

Publication number: JP6097488B2
Application number: JP2012072525A
Authority: JP
Inventors: 博池淵; 一範益川; 篤大石; 浩一濱本
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2012-03-27
Filing date: 2012-03-27
Publication date: 2017-03-15
Anticipated expiration: 2032-03-27
Also published as: JP2013203163A

Description

本発明は、連携してミッションを行う複数の人工衛星からなる人工衛星システムに関する。 The present invention relates to an artificial satellite system including a plurality of artificial satellites that perform missions in cooperation.

複数の人工衛星が連携し、協働してミッションを行う人工衛星システムの研究がなされている。例えば、宇宙観測用の人工衛星システムにおいて、アンテナをそれぞれ備えた複数の小型の人工衛星が、一定範囲の宇宙空間に展開する。各衛星のアンテナの観測結果を合成することにより、直径の大きい合成アンテナとしての機能を実現することができる。 Research on artificial satellite systems in which multiple satellites cooperate and perform missions together is underway. For example, in a space observation artificial satellite system, a plurality of small artificial satellites each having an antenna are deployed in a certain range of outer space. By combining the observation results of the antennas of the satellites, a function as a combined antenna having a large diameter can be realized.

複数の人工衛星からなるシステムに関する先行技術文献として、特許文献１を挙げる。 Patent Document 1 is given as a prior art document related to a system composed of a plurality of artificial satellites.

特開２００６−１６８４６１号JP 2006-168461 A

図１は、人工衛星システムの一例を示す。人工衛星システム１０７は、複数の人工衛星１０５−５、１０５−１からなる。各々の人工衛星１０５、１０５−１は、太陽電池パネル１０６を備える。各々の人工衛星１０５、１０５−１は、管制局１０４と通信を行いつつ、自らが備える太陽電池１０６で発電した電力を用いて動作する。 FIG. 1 shows an example of an artificial satellite system. The artificial satellite system 107 includes a plurality of artificial satellites 105-5 and 105-1. Each of the artificial satellites 105 and 105-1 includes a solar cell panel 106. Each of the artificial satellites 105 and 105-1 operates using electric power generated by the solar cell 106 provided therein while communicating with the control station 104.

太陽電池パネル１０６は、太陽１の光を受けて発電する。従って、地球２などの天体の影３に入った人工衛星１０５−１は、発電することができない。このような場合にも、ミッションの効率的な遂行を可能にする技術が望まれる。 The solar battery panel 106 receives the light from the sun 1 and generates power. Therefore, the artificial satellite 105-1 that enters the shadow 3 of the celestial body such as the earth 2 cannot generate power. Even in such a case, a technique that enables efficient execution of the mission is desired.

本発明の一側面において、人工衛星システムは、複数のミッション衛星を備える。複数のミッション衛星の各々は、太陽光を電力に変換する発電部と、複数のミッション衛星のうちの他のミッション衛星に対して電力の無線送電を行う送電部と、他のミッション衛星から無線送電により電力の受電を行う受電部とを備える。 In one aspect of the present invention, the artificial satellite system includes a plurality of mission satellites. Each of the plurality of mission satellites includes a power generation unit that converts sunlight into electric power, a power transmission unit that wirelessly transmits electric power to other mission satellites among the plurality of mission satellites, and wireless transmission from other mission satellites And a power receiving unit that receives power.

本発明により、一部の人工衛星において太陽光発電が困難になった場合にもミッションを効率的に遂行することを可能にする技術が提供される。 According to the present invention, there is provided a technology that makes it possible to efficiently perform a mission even when solar power generation becomes difficult in some artificial satellites.

図１は、人工衛星システムの一例を示す。FIG. 1 shows an example of an artificial satellite system. 図２は、本発明の一実施形態における人工衛星システムを示す。FIG. 2 shows an artificial satellite system according to an embodiment of the present invention.

以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。図２は、本発明の一実施形態における人工衛星システムを示す。人工衛星システムは、複数のミッション衛星５、５−１、９を備える。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. FIG. 2 shows an artificial satellite system according to an embodiment of the present invention. The artificial satellite system includes a plurality of mission satellites 5, 5-1, 9.

複数のミッション衛星５、５−１、９は、連携してミッションを遂行する。例えば、複数のミッション衛星５、５−１、９が、互いに相対的な位置が一定となるように制御される。各ミッション衛星５、５−１、９は宇宙観測用のアンテナを備え、そのアンテナによる画像を生成する。各ミッション衛星５の画像を合成することによって、実効的に大口径のアンテナと同等の画像が得られる。 The plurality of mission satellites 5, 5-1, 9 perform missions in cooperation. For example, the plurality of mission satellites 5, 5-1, and 9 are controlled so that their relative positions are constant. Each of the mission satellites 5, 5-1, 9 includes an antenna for space observation, and generates an image using the antenna. By synthesizing the images of the respective mission satellites 5, an image equivalent to a large aperture antenna can be obtained effectively.

複数のミッション衛星５、５−１、９のうちの一部のミッション衛星５、５−１は、太陽電池パネル６と、送電部７とを備える。太陽電池パネル６は、太陽１の光を電力に変換する。ミッション衛星５、５−１は、マイクロ波などを搬送媒体として、他のミッション衛星５、５−１に無線送電（給電）することができる。更にミッション衛星５、５−１の各々は、他のミッション衛星５、５−１からの無線送電を受電する受電部８を備える。 Some of the plurality of mission satellites 5, 5-1, 9 include the solar battery panel 6 and the power transmission unit 7. The solar cell panel 6 converts the light of the sun 1 into electric power. The mission satellites 5 and 5-1 can wirelessly transmit (feed) power to the other mission satellites 5 and 5-1, using microwaves or the like as a carrier medium. Furthermore, each of the mission satellites 5 and 5-1 includes a power receiving unit 8 that receives wireless power transmission from the other mission satellites 5 and 5-1.

無線送電は、次のような場合に行われる。地上の管制局４は、各ミッション衛星５、５−１、９の軌道上の位置を示す情報を記憶する。管制局４は、例えば以下の条件が満たされるとき、もしくは所定の時間経過後に満たすことが予想されるとき、無線送電指令を発信する。（１）あるミッション衛星５−１の軌道上の位置を示す情報に基づいてミッション衛星５−１が影３に入っており、太陽光が当たらなくなると認識した。（２）ミッション衛星５−１からの信号１１によって、当該衛星の発電能力が低下していることを認識した。 Wireless power transmission is performed in the following cases. The control station 4 on the ground stores information indicating the positions of the mission satellites 5, 5-1, 9 in the orbit. The control station 4 issues a wireless power transmission command when, for example, the following conditions are satisfied or when it is expected that the following conditions will be satisfied after a predetermined time has elapsed. (1) Based on information indicating the position of a certain mission satellite 5-1 in the orbit, it was recognized that the mission satellite 5-1 was in the shadow 3 and would not be exposed to sunlight. (2) It was recognized from the signal 11 from the mission satellite 5-1 that the power generation capability of the satellite was reduced.

管制局４は、このような条件が満たされたとき、そのミッション衛星５−１に対して無線送電できる位置に有るミッション衛星５に対して、無線送電を指令する信号を送信する。その無線送電指令に、送電先のミッション衛星５−１の軌道上の位置を示す位置情報信号を付加してもよい。このような管制局４の制御は、オペレーターの入力装置に対する操作によって行うことができる。更に、このような制御を自動的に行ってもよい。その場合、非一時的な記憶媒体に格納され管制局４のコンピュータによって動作するソフトウェアが上述の制御を自動的に実行する。 When such a condition is satisfied, the control station 4 transmits a signal for instructing wireless power transmission to the mission satellite 5 at a position where wireless transmission can be performed with respect to the mission satellite 5-1. A position information signal indicating the position of the transmission satellite 5-1 on the orbit may be added to the wireless power transmission command. Such control of the control station 4 can be performed by an operator's operation on the input device. Further, such control may be performed automatically. In that case, software stored in a non-temporary storage medium and operated by the computer of the control station 4 automatically executes the above control.

送電指令を受信したミッション衛星５は、受信したミッション衛星５−１の位置情報に基づいて、ミッション衛星５−１に送電するように送電部７の指向性を制御する。そしてミッション衛星５からマイクロ波等の搬送媒体によってミッション衛星５−１に無線送電が行われる。ミッション衛星５−１は受電部８によってその電力１２を受信し、その電力１２を用いてミッションを遂行する。 The mission satellite 5 that has received the power transmission command controls the directivity of the power transmission unit 7 to transmit power to the mission satellite 5-1 based on the received positional information of the mission satellite 5-1. Wireless power is transmitted from the mission satellite 5 to the mission satellite 5-1 by a carrier medium such as a microwave. The mission satellite 5-1 receives the power 12 by the power receiving unit 8, and performs the mission using the power 12.

このような人工衛星システムによれば、システムを構成する衛星のいずれかが影３に入った場合や、何らかのトラブルによって発電力が低下した場合に、他の衛星から電力の供給を受けてミッションを継続することができる。そのため稼働率が向上する。更に、システムの一部が影３に入るような軌道によるミッションが遂行しやすくなるため、ミッションの自由度が向上する。更に、太陽光発電ができない場合のための衛星に搭載するバッテリーを小型化することができる。 According to such a satellite system, when one of the satellites constituting the system enters the shadow 3 or when the generated power is reduced due to some trouble, the mission is received by receiving power from other satellites. Can continue. Therefore, the operating rate is improved. Furthermore, since it becomes easy to carry out a mission by a trajectory in which a part of the system falls within the shadow 3, the freedom of the mission is improved. Furthermore, the battery mounted on the satellite for the case where solar power generation is not possible can be reduced in size.

各ミッション衛星５、５−１は更に、レーザー光などの強い直進性を有する信号１３を他のミッション衛星５、５−１の方向に発信してもよい。このような信号１３は、自らの方向を他のミッション衛星５、５−１に案内するために利用される。管制局４は、送電するミッション衛星５に受電するミッション衛星５−１の位置情報を送信する。ミッション衛星５は、受信した位置情報に基づいて送電部７の指向性をミッション衛星５−１の方向に向ける。それと共に管制局４は、受電するミッション衛星５−１に送電するミッション衛星５の位置情報を送信する。ミッション衛星５−１は、受信した位置情報に基づいて、送電するミッション衛星５の方向に直進性の強い信号を発信する。ミッション衛星５は、その信号に基づいて、ミッション衛星５−１の方向に送電部７の指向性を微調整する。このような方法により、送電部７の指向性をより正確にミッション衛星５−１の方向に向けることができ、送電効率が向上する。 Each of the mission satellites 5 and 5-1 may further transmit a signal 13 having a strong straightness such as a laser beam in the direction of the other mission satellites 5 and 5-1. Such a signal 13 is used to guide its direction to the other mission satellites 5 and 5-1. The control station 4 transmits the position information of the receiving mission satellite 5-1 to the transmitting mission satellite 5. The mission satellite 5 directs the directivity of the power transmission unit 7 toward the mission satellite 5-1 based on the received position information. At the same time, the control station 4 transmits position information of the mission satellite 5 to be transmitted to the mission satellite 5-1 to be received. The mission satellite 5-1 transmits a signal that is highly straight ahead in the direction of the mission satellite 5 that transmits power based on the received position information. The mission satellite 5 finely adjusts the directivity of the power transmission unit 7 in the direction of the mission satellite 5-1 based on the signal. By such a method, the directivity of the power transmission unit 7 can be more accurately directed in the direction of the mission satellite 5-1 and the power transmission efficiency is improved.

更に、影３に入るなどして電力が低下したミッション衛星５−１が、他のミッション衛星５に対して無線送電を依頼する信号１３を送信してもよい。このような場合、例えばミッション衛星５−１は、予め記憶した他のミッション衛星５の軌道情報に基づいて指向性を有するアンテナを向けて、依頼信号を送信する。あるいはミッション衛星５−１は、無指向性の電波によって依頼信号を送信する。その際、依頼信号に自ミッション衛星５−１の位置を示す情報を追加してもよい。依頼信号を受信したミッション衛星５は、受信した位置情報に基づいて、送電部７の指向性をミッション衛星５−１の方に向けて電力１２を送信する。受信した位置情報に替えて、予め自衛星内に記憶したミッション衛星５−１の軌道に関する情報に基づいてミッション衛星５−１の位置を計算して用いてもよい。このような制御によれば、管制局４からの通信が届かない場合などの緊急時にも、電力が低下した衛星に電力を供給することができる。 Further, the mission satellite 5-1 whose power has decreased due to entering the shadow 3 or the like may transmit a signal 13 for requesting the other mission satellite 5 to perform wireless power transmission. In such a case, for example, the mission satellite 5-1 transmits a request signal by directing an antenna having directivity based on the orbit information of the other mission satellite 5 stored in advance. Alternatively, the mission satellite 5-1 transmits a request signal using non-directional radio waves. At this time, information indicating the position of the own mission satellite 5-1 may be added to the request signal. The mission satellite 5 that has received the request signal transmits electric power 12 with the directivity of the power transmission unit 7 directed toward the mission satellite 5-1 based on the received position information. Instead of the received position information, the position of the mission satellite 5-1 may be calculated and used based on information about the orbit of the mission satellite 5-1 stored in advance in the own satellite. According to such control, it is possible to supply power to a satellite whose power has decreased even in an emergency such as when communication from the control station 4 does not reach.

人工衛星システムは、以上のように自ら太陽光発電を行い、互いに電力を送受電できる複数のミッション衛星５、５−１を備える。人工衛星システムは更に、太陽電池を備えないミッション衛星９を備えていてもよい。ミッション衛星９は、太陽電池を備えない点を除いては、既に説明した他のミッション衛星５、５−１と同様の機能を有する。ミッション衛星９は、受電部１０によって他のミッション衛星５、５−１から電力１４の無線送電を受ける。ミッション衛星９は、その電力１４を用いて他のミッション衛星５、５−１と連携してミッションを遂行することができる。このようなミッション衛星９は、太陽電池を備えなくても動作し得るため、特に小型・軽量の人工衛星に適している。 As described above, the artificial satellite system includes a plurality of mission satellites 5 and 5-1 that can generate solar power by themselves and transmit and receive electric power to each other. The artificial satellite system may further include a mission satellite 9 that does not include a solar battery. The mission satellite 9 has the same function as the other mission satellites 5 and 5-1 described above except that it does not include a solar cell. The mission satellite 9 receives wireless power transmission of power 14 from the other mission satellites 5, 5-1 by the power receiving unit 10. The mission satellite 9 can perform the mission in cooperation with the other mission satellites 5 and 5-1, using the electric power 14. Since such a mission satellite 9 can operate without a solar cell, it is particularly suitable for a small and lightweight artificial satellite.

１太陽
２地球
３影
４管制局
５、５−１ミッション衛星
６太陽電池パネル
７送電部
８受電部
９ミッション衛星
１０受電部
１１信号
１２電力
１３信号
１４電力
１０４管制局
１０５、１０５−１人工衛星
１０６太陽電池パネル
１０７人工衛星システム 1 Sun 2 Earth 3 Shadow 4 Control Station 5, 5-1 Mission Satellite 6 Solar Panel 7 Power Transmitter 8 Power Receiver 9 Mission Satellite 10 Power Receiver 11 Signal 12 Power 13 Signal 14 Power 104 Control Station 105, 105-1 Artificial Satellite 106 Solar panel 107 Artificial satellite system

Claims

It has multiple mission satellites that carry out missions in cooperation with each other, including dedicated satellites for receiving power.
And a ground control station for storing position information indicating positions of the plurality of mission satellites,
Each of the plurality of mission satellites, excluding the power receiving dedicated mission satellite, performs radio power transmission of the power to a power generation unit that converts sunlight into electric power and to other mission satellites of the plurality of mission satellites. A power transmission unit, and a power reception unit that receives the power from the other mission satellite by the wireless power transmission,
The power receiving dedicated mission satellite receiving performing power transmission unit with respect to the other transmission satellite performs radio transmission of the power, without and a solar cell, the receiving of the power by the radio transmission from the electricity transmission mission satellites Comprising
The control station may transmit the to the transmission mission satellites mission satellite to perform radio transmission, the position information of the power receiving mission satellite is the other mission satellite to be receiving the power of the plurality of mission satellites And transmitting the position information of the power transmission mission satellite to the power transmission mission satellite,
The power transmission mission satellite directs the directivity of the power transmission unit to the direction of the power receiving mission satellite based on the received positional information of the power receiving mission satellite.
Based on the received position information of the power transmission mission satellite, the power receiving mission satellite transmits a guidance signal having a strong straightness in the direction of the power transmission mission satellite,
The power transmission mission satellite finely adjusts the directivity of the power transmission unit in the direction of the power receiving mission satellite based on the guide signal having high straightness.

The artificial satellite system according to claim 1,
The control station is a satellite that is predicted not to receive sunlight when there is a non-power-generating satellite that is determined not to receive sunlight from the plurality of mission satellites based on the position information. When there is a non-power generation satellite, the power is transmitted to the non-power generation satellite by the wireless power transmission to a satellite that is determined to be exposed to sunlight among the plurality of mission satellites based on the position information. A satellite system that automatically sends a signal to command.

An artificial satellite system according to claim 1 or 2,
A satellite having a reduced power generation among the plurality of mission satellites transmits a signal requesting the wireless power transmission to the power transmission mission satellite.

An artificial satellite system according to any one of claims 1 to 3,
Each of the plurality of mission satellites performs the wireless power transmission having directivity in the direction of the power receiving mission satellite based on a position information signal from the control station indicating a position of the power receiving mission satellite.

An artificial satellite system according to any one of claims 1 to 4,
The guidance signal having a strong straightness is a laser beam artificial satellite system.