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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】6185881
(24)【登録日】2017年8月4日
(45)【発行日】2017年8月23日
(54)【発明の名称】宇宙大型構造物及びその構築方法
(51)【国際特許分類】
B64G 1/10 20060101AFI20170814BHJP
B64G 1/22 20060101ALI20170814BHJP
B64G 1/44 20060101ALI20170814BHJP
B64G 1/64 20060101ALI20170814BHJP
【ＦＩ】
B64G1/10
B64G1/22
B64G1/44 B
B64G1/64 Z
【請求項の数】9
【全頁数】15
(21)【出願番号】特願2014-104650(P2014-104650)
(22)【出願日】2014年5月20日
(65)【公開番号】特開2015-217895(P2015-217895A)
(43)【公開日】2015年12月7日
【審査請求日】2016年7月28日
(73)【特許権者】
【識別番号】000000974
【氏名又は名称】川崎重工業株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110000556
【氏名又は名称】特許業務法人 有古特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】黒瀬 豊敏
【審査官】
川村 健一
(56)【参考文献】
【文献】
特開昭６１−２７５１００（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）
Ｂ６４Ｇ １／００ − １／６８
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
地球の軌道上を周回する宇宙大型構造物であって、
構造物本体と、
前記構造物本体よりも地球から遠い位置又は近い位置に配置されたカウンターウエイトと、
前記構造物本体と前記カウンターウエイトを連結する連結部と、を備え、
前記連結部は柱状の構造体であり、
前記連結部に固定され、前記連結部に対して垂直の方向に延びる複数の支持部と、
前記支持部と前記構造物本体を連結する支持ワイヤと、をさらに備える、宇宙大型構造物。
構造物本体と、
前記構造物本体よりも地球から遠い位置又は近い位置に配置されたカウンターウエイトと、
前記構造物本体と前記カウンターウエイトを連結する連結部と、を備え、
前記連結部は柱状の構造体であり、
前記連結部に固定され、前記連結部に対して垂直の方向に延びる複数の支持部と、
前記支持部と前記構造物本体を連結する支持ワイヤと、をさらに備える、宇宙大型構造物。
【請求項2】
前記支持部は、前記連結部のうち該宇宙大型構造物の重心位置に相当する部分に固定している請求項１に記載の宇宙大型構造物。
【請求項3】
前記複数の支持部のうち少なくとも１つの支持部の先端に宇宙機がドッキング可能なドッキングポートが設けられている、請求項２に記載の宇宙大型構造物。
【請求項4】
前記構造物本体は太陽光パネルであって、
前記カウンターウエイトは前記構造物本体よりも地球から遠い位置に位置し、
該宇宙大型構造物は太陽光を前記太陽光パネルへ反射する反射鏡をさらに備え、
前記反射鏡は前記複数の支持部のうち少なくとも１つの支持部の先端に設けられている、請求項２又は３に記載の宇宙大型構造物。
前記カウンターウエイトは前記構造物本体よりも地球から遠い位置に位置し、
該宇宙大型構造物は太陽光を前記太陽光パネルへ反射する反射鏡をさらに備え、
前記反射鏡は前記複数の支持部のうち少なくとも１つの支持部の先端に設けられている、請求項２又は３に記載の宇宙大型構造物。
【請求項5】
前記宇宙機がパネルコンテナであって、
前記太陽光パネルは、該パネルコンテナによって搬送された多数の単体パネルを有し、前記連結部及び前記支持部の少なくとも一部は、空の前記パネルコンテナによって形成されている、請求項４に記載の宇宙大型構造物。
前記太陽光パネルは、該パネルコンテナによって搬送された多数の単体パネルを有し、前記連結部及び前記支持部の少なくとも一部は、空の前記パネルコンテナによって形成されている、請求項４に記載の宇宙大型構造物。
【請求項6】
請求項３に記載の宇宙大型構造物の構築方法であって、
該宇宙大型構造物の構成品を該宇宙大型構造物へ搬送する際、前記構成品を収容した宇宙機を前記ドッキングポートにドッキングさせる、宇宙大型構造物の構築方法。
該宇宙大型構造物の構成品を該宇宙大型構造物へ搬送する際、前記構成品を収容した宇宙機を前記ドッキングポートにドッキングさせる、宇宙大型構造物の構築方法。
【請求項7】
構築中の宇宙大型構造物が完成後の当該宇宙大型構造物と相似関係になるように構築してゆく、請求項６に記載の宇宙大型構造物の構築方法。
【請求項8】
請求項４に記載の宇宙大型構造物の構築方法であって、
前記太陽光パネルは、パネルコンテナによって搬送された多数の単体パネルを有し、
前記連結部及び前記支持部の少なくとも一部を、空の前記パネルコンテナによって形成する、宇宙大型構造物の構築方法。
前記太陽光パネルは、パネルコンテナによって搬送された多数の単体パネルを有し、
前記連結部及び前記支持部の少なくとも一部を、空の前記パネルコンテナによって形成する、宇宙大型構造物の構築方法。
【請求項9】
前記パネルコンテナの表面を移動できるように構成された土台部と、前記土台部に設けられ前記パネルコンテナを把持できるように構成されたマニピュレータと、を有するサービスユニットを用い、
前記サービスユニットが、空の前記パネルコンテナを把持した状態で、既に連結されている前記パネルコンテナ上の所定位置まで移動し、当該所定位置において、既に連結されている前記パネルコンテナに、把持しているパネルコンテナを連結することで、前記連結部及び前記支持部の少なくとも一部を形成する、請求項８に記載の宇宙大型構造物の構築方法。
前記サービスユニットが、空の前記パネルコンテナを把持した状態で、既に連結されている前記パネルコンテナ上の所定位置まで移動し、当該所定位置において、既に連結されている前記パネルコンテナに、把持しているパネルコンテナを連結することで、前記連結部及び前記支持部の少なくとも一部を形成する、請求項８に記載の宇宙大型構造物の構築方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は地球を周回する宇宙大型構造物及びその構築方法に関する。
【背景技術】
【0002】
現在、宇宙空間で大型太陽光パネルを設置し、大型太陽光パネルで得られた電力を地球に送るSSPS（Space Solar Power System）の研究が進められている（特許文献１参照）。このような大型太陽光パネルを含め、地球を周回する宇宙大型構造物の姿勢を安定させる従来の方法を用いたものとして、テザー衛星がある。
【0003】
具体的には、テザーワイヤにつながれたカウンターウエイトを本体から宇宙空間へ放出し、本体よりも地球から遠い位置又は近い位置にカウンターウエイトを設置する。これにより、本体とカウンターウエイトがテザーワイヤを介して互いに引っ張り合うこととなって、宇宙大型構造物全体の姿勢が安定する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開２００５−１９３７２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
ただし、上記の方法では、カウンターウエイトを宇宙空間に放出して適切な位置に設置及び維持するのは容易ではなく、また、テザーワイヤの張力は非常に小さく、この張力を適切な値に調整及び維持することも容易ではない。このような理由から、テザー方式の宇宙大型構造物を宇宙空間で構築及び維持するのは非常に難しいと考えられている。
【0006】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、テザー方式と同様にカウンターウエイトを備えながらも、容易に構築及び維持できる宇宙大型構造物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】
【0007】
本発明のある形態に係る宇宙大型構造物は、地球の軌道上を周回する宇宙大型構造物であって、構造物本体と、前記構造物本体よりも地球から遠い位置又は近い位置に配置されたカウンターウエイトと、前記構造物本体と前記カウンターウエイトを連結する連結部と、を備え、前記連結部は柱状の構造体である。かかる構成によれば、連結部の先端にカウンターウエイトを設置することにより、カウンターウエイトを適切な位置に容易に設置することができ、その設置位置を容易に維持することができる。
【0008】
上記の宇宙大型構造物において、前記連結部に固定され、前記連結部に対して垂直の方向に延びる複数の支持部と、前記支持部と前記構造物本体を連結する支持ワイヤと、をさらに備えていてもよい。かかる構成によれば、構造物本体の複数箇所を支持ワイヤによって支持することができるため、構造物本体の変形を抑えることができる。
【0009】
上記の宇宙大型構造物において、前記支持部は、前記連結部のうち該宇宙大型構造物の重心位置に相当する部分に固定していてもよい。かかる構成によれば、支持部に構造物等が連結されたりしても、宇宙大型構造物の姿勢が不安定になりにくい。
【0010】
上記の宇宙大型構造物において、前記複数の支持部のうち少なくとも１つの支持部の先端に宇宙機がドッキング可能なドッキングポートが設けられていてもよい。地球を周回する構造物及び宇宙機の速度は、地球からその重心位置までの距離によって決まる。そのため、宇宙大型構造物の重心の軌道上にある宇宙機は宇宙大型構造物と同じ速度となる。よって、宇宙大型構造物の重心位置に相当する位置に設けられたドッキングポートを設けることにより、宇宙機はドッキングポートと同じ速度でドンキングポートにドッキングすることができる。
【0011】
上記の宇宙大型構造物において、前記構造物本体は太陽光パネルであって、前記カウンターウエイトは前記構造物本体よりも地球から遠い位置に位置し、該宇宙大型構造物は太陽光を前記太陽光パネルへ反射する反射鏡をさらに備え、前記反射鏡は前記複数の支持部のうち少なくとも１つの支持部の先端に設けられていてもよい。かかる構成によれば、反射鏡が宇宙大型構造物の重心位置に相当する位置に設けられた支持部の先端に設けられているため、例えば、組立時の資材等補給や、組立作業において重力勾配の影響を極力小さくすることができる。
【0012】
上記の宇宙大型構造物において、前記太陽光パネルは、パネルコンテナによって搬送された多数の単体パネルを有し、前記連結部及び前記支持部の少なくとも一部は、空の前記パネルコンテナによって形成されていてもよい。かかる構成によれば、連結部及び支持部の少なくとも一部の構成品を別途地球から宇宙空間へ搬送する必要がないため、搬送コスト等を抑えることができる。
【0013】
また、本発明のある形態に係る宇宙大型構造物の構築方法は、該宇宙大型構造物の構成品を該宇宙大型構造物へ搬送する際、前記構成品を収容した宇宙機を前記ドッキングポートにドッキングさせる。かかる方法によれば、宇宙大型構造物の構成品を収容した宇宙機のドッキングが容易であるため、宇宙大型構造体の構築を比較的容易に行うことができる。
【0014】
上記の構築方法において、構築中の宇宙大型構造物が完成後の当該宇宙大型構造物と相似関係になるように構築してもよい。かかる方法によれば、宇宙大型構造物を安定して構築することができる。
【0015】
また、本発明の他の形態に係る宇宙大型構造物の構築方法は、前記太陽光パネルは、パネルコンテナによって搬送された多数の単体パネルを有し、前記連結部及び前記支持部の少なくとも一部を、空の前記パネルコンテナによって形成してもよい。かかる方法によれば、連結部及び支持部の少なくとも一部の構成品を別途地球から宇宙空間へ搬送する必要がないため、搬送コスト等を抑えることができる。
【0016】
上記の構築方法において、前記パネルコンテナの表面を移動できるように構成された土台部と、前記土台部に設けられ前記パネルコンテナを把持できるように構成されたマニピュレータと、を有するサービスユニットを用い、前記サービスユニットが、空の前記パネルコンテナを把持した状態で、既に連結されている前記パネルコンテナ上の所定位置まで移動し、当該所定位置において、既に連結されている前記パネルコンテナに、把持しているパネルコンテナを連結することで、前記連結部及び前記支持部の少なくとも一部を形成してもよい。かかる方法によれば、単純な構造のサービスユニットを用いて連結部及び支持部を形成することができる。
【発明の効果】
【0017】
上述した宇宙大型構造物によれば、カウンターウエイトを備えているにもかかわらず容易に構築及び維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【0018】
【発明を実施するための形態】
【0019】
以下、宇宙大型構造物である宇宙太陽光発電システム１００（以下、単に「発電システム」と称す）の実施形態について図を参照しながら説明する。以下では、全ての図面を通じて同一又は相当する要素には同じ符号を付して、重複する説明は省略する。
【0020】
図１は、発電システム１００の斜視図である。発電システム１００は、図１の紙面下方側に常に地球が位置するようにして、地球の自転にあわせて地球を周回する。図１に示すように、発電システム１００は、発送電パネル１０と、カウンターウエイト３０と、連結部４０と、反射鏡５０と、を備えている。以下、これらの各構成要素について順に説明する。
【0021】
＜発送電パネル＞発送電パネル１０は、太陽光によって発電を行うとともに、発電した電気のエネルギを電波又はレーザーを利用して地球へ送る装置である。発送電パネル１０は発電システム１００の本体にあたる。本実施形態の発送電パネル１０は、全体として円板状の形状を有している。ただし、発送電パネル１０は、矩形板状など他の形状であってもよい。発送電パネル１０のうちカウンターウエイト３０に対向する面は太陽光によって発電を行う発電面であり、発電面の反対側に位置する面は地球に電気のエネルギを供給する送電面である。
【0022】
発送電パネル１０は、独立して発電及び送電を行う複数の単体パネル１１によって構成されている。図２は、単体パネル１１の斜視図である。図２に示すように、単体パネル１１は長手方向に隣接する他の単体パネル１１と連結して２枚一組となるように構成されている。各単体パネル１１は、矩形状の上枠１３と下枠１４を有している。下枠１４には発送電を行うパネル本体１５が固定されている。上枠１３と下枠１４の間には、両枠１３、１４に対して垂直方向に延びる複数の連結部材１６と、両枠１３、１４に対して斜めに延びる複数のテレスコピック部材１７、１８が、両枠１３、１４との接続箇所において回動可能となるように取り付けられている。「テレスコピック部材」とは、所定長さまで伸長又は収縮すると、その長さを保持する部材である。
【0023】
単体パネル１１は折り畳まれた状態で地球から宇宙空間へと搬送される。図３は、単体パネル１１の側面図であり、折り畳まれた単体パネル１１が展開される様子を示している。図３（Ａ）は、単体パネル１１が完全に折り畳まれた状態を示している。この状態から一方の単体パネル１１の下端を引っ張ると、収縮型のテレスコピック部材１７が縮み、伸長型のテレスコピック部材１８が伸張して、図３（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）で示すように順に展開される。
【0024】
図２へ戻って、単体パネル１１は、幅方向両端部分に幅方向連結部１９、２０を有しており、これらによって幅方向に隣接する他の単体パネル１１と結合する。また、単体パネル１１は、長手方向両端部分に長手方向連結部２１、２２を有しており、これらによって長手方向に隣接する他の単体パネル１１と結合する。また、単体パネル１１の複数箇所にはカムフオロワ２３が設けられている。カムフォロワ２３は、単体パネル１１を展開する際に使用されるとともに、後述するサービスユニット９０が単体パネル１１上を移動する際にも使用される。
【0025】
＜カウンターウエイト＞カウンターウエイト３０は、図１に示すように、発送電パネル１０よりも地球から遠い位置に配置されている。カウンターウエイト３０は発電システム１００が地球を周回することにより生じる遠心力により地球から離れる方向に引っ張られる。一方、発送電パネル１０は地球の引力により地球に近づく方向に引っ張られる。そのため、カウンターウエイト３０と発送電パネル１０は、連結部４０を介して互いに引っ張り合うこととなり、発電システム１００全体の姿勢を安定させることができる。なお、カウンターウエイト３０は、連結される宇宙大型構造物の機能等に応じて、本体よりも地球から近い位置に配置してもよい。
【0026】
本実施形態のカウンターウエイト３０は、複数のパネルコンテナ３１によって形成されている。図４は、パネルコンテナ３１の斜視図である。パネルコンテナ３１は、折り畳まれた状態の単体パネル１１を収容して地球から宇宙空間へと搬送するものである。本実施形態では、単体パネル１１をパネルコンテナ３１から展開した後に、空になったパネルコンテナ３１でカウンターウエイト３０を形成する。そのため、カウンターウエイト３０を構成する構成品を別途地球から宇宙空間へ搬送する必要がない。
【0027】
図４に示すように、パネルコンテナ３１は、直方体の形状を有している。パネルコンテナ３１の各面には公知の連結装置３２が複数設けられている。この連結装置３２によってパネルコンテナ３１は隣接する他のパネルコンテナ３１と結合する。また、パネルコンテナ３１には、複数の把持部３３と複数のカムフォロワ３４が設けられている。把持部３３は後述するサービスユニット９０のマニピュレータ９６に電源及び信号を供給するグラプルフィクスチャ（PDGF；Power and Data Grapple Fixture）であってもよい。この場合、パネルコンテナ３１には、電力を供給するための太陽電池パネル及びバッテリ、並びにデータを送信するための制御装置や通信機器が設けられていてもよい。なお、パネルコンテナ３１の外郭部分は、フレームとパネルで形成してもよく、フレームのみで形成してもよい。
【0028】
パネルコンテナ３１の結合作業は、複数のサービスユニット９０によって行われる。図５はサービスユニット９０の平面図であり、図６はサービスユニット９０の側面図である。サービスユニット９０は、単体パネル１１とほぼ同じ大きさの矩形枠状の土台部９１を備えている。土台部９１は、発送電パネル１０及びパネルコンテナ３１に沿って移動できるように、これらに設けられたカムフォロワ２３、３４と噛合うレール９２が土台部９１の外周縁に沿って設けられている。また、土台部９１は、ターンテーブル９３を有している。ターンテーブル９３は、四隅に設けられた保持部９４によって、パネルコンテナ３１を立てた状態又は横にした状態で保持し、そのまま回転できるように構成されている。なお、土台部９１には、太陽電池パネル９５の他、バッテリ、制御装置、及びアンテナや通信機器が設けられている。
【0029】
また、土台部９１にはマニピュレータ９６が取り付けられている。マニピュレータ９６のハンド部９７が土台部９１の四隅に設けられた把持部９８（グラプルフィクスチャ）の１つを把持しており、この把持部９８を介してマニピュレータ９６は電源を得るとともに、制御信号を受信する。マニピュレータ９６の他のハンド部９７が、例えば単体パネル１１の一部やパネルコンテナ３１の把持部３３を把持し、把持した部分に土台部９１を引き寄せることで土台部９１を単体パネル１１上やパネルコンテナ３１上で移動させることができる。ただし、土台部９１に対して相対的に移動可能な挟持部を設け、この挟持部によって単体パネル１１やパネルコンテナ３１の一部を把持して土台部９１を移動させるようにしてもよい。なお、サービスユニット９０は、長手方向又は幅方向に２台連結した状態で移動してもよい。２台連結して移動することにより、少なくとも一方のサービスユニット９０のレール９２を確実に単体パネル１１等に噛合わせることができ、サービスユニット９０が脱線するのを防ぐことができる。また、サービスユニット９０を２台連結して移動する場合、カムフォロワ２３、３４の数を少なくすることができる。
【0030】
＜連結部＞連結部４０は、発送電パネル１０とカウンターウエイト３０を連結する部分である。本実施形態の連結部４０は、パネルコンテナ３１を長手方向につなげたものであって、柱状の構造体である。このように本実施形態では、連結部４０が柱状の構造体であるため、連結部４０の長さを調整することでカウンターウエイト３０を適切な位置に容易に配置させるとともに、その位置を維持することができる。また、テザーワイヤを用いないため、テザーワイヤの張力の調整及び維持を行う必要もない。よって、本実施形態に係る発電システム１００によれば、カウンターウエイト３０を備えているにもかかわらず、構築及び維持を容易に行うことができる。
【0031】
また、図１に示すように、連結部４０には、連結部４０に対して垂直の方向に延びる４本の支持部４１が固定されている。支持部４１は、連結部４０のうち発電システム１００の重心位置に相当する部分に固定されている。この支持部４１も柱状の構造体でありパネルコンテナ３１によって形成されている。図７は、図１において連結部４０から紙面手前側に向かって延びる支持部４１の先端部分の拡大図である。図７に示すように、支持部４１の連結部４０とは反対側の先端にはドッキングポート４２が設けられている。ドッキングポート４２は、宇宙機がドッキングできるように構成されている。なお、図１において紙面奥側に向かって延びる支持部４１の連結部４０とは反対側の先端にもドッキングポート４２が設けられている。
【0032】
図７では、宇宙機の一例として、コンテナセット４３を示している。コンテナセット４３は、構築中の発電システム１００に単体パネル１１を搬送する宇宙機であって、複数のパネルコンテナ３１とロケットエンジン４４によって構成されている。なお、構築中の発電システム１００は完成後の発電システム１００と相似関係となるように作業が進められる。つまり、構築中においても、支持部４１は未完成状態にある発電システム１００の重心位置に配置されている。ドッキングポート４２の近傍、すなわち支持部４１の先端には前述のサービスユニット９０が配置されている。サービスユニット９０は、マニピュレータ９６でパネルコンテナ３１の把持部３３を把持するマニピュレータバーシングを行う。そして、マニピュレータ９６によってパネルコンテナ３１の把持部３３を把持したままコンテナセット４３をドッキングポート４２に引き寄せて結合する。なお、宇宙機は直接ドッキングポートにドッキングしても良い。
【0033】
ここで、地球を周回する物体の速度は、地球からその物体の重心位置までの距離によって決まる。発送電パネル１０の速度についても、発送電パネル１０の重心位置ではなく、発電システム１００の重心位置によって決まる。つまり、発送電パネル１０は、発送電パネル１０の重心と同じ軌道上にある物体とは異なる速度で地球を周回することになる。そのため、仮に、発送電パネル１０にドッキングポートを設けたとすると、そのドッキングポートに近づく宇宙機はドッキングポートと異なる速度で移動するため、宇宙機の速度を逐一制御する必要がありドッキングが難しくなる。これに対し、本実施形態では、ドッキングポート４２が発電システム１００の重心と同じ軌道上に位置することになるため、ドッキングしようとする宇宙機とドッキングポート４２は同じ速度で移動する。よって、ドッキングを容易に行うことができる。
【0034】
さらに、図１に示すように、支持部４１には、発送電パネル１０の複数箇所と連結する複数の支持ワイヤ４５が設けられている。発送電パネル１０は巨視的には非常に薄いため変形しやすいが、本実施形態では、発送電パネル１０全体を支持ワイヤ４５によって支持することができるため、発送電パネル１０の変形を抑えることができる。また、支持ワイヤ４５の張力や長さを調整することにより、さらに発送電パネル１０の変形を抑えたり制振したりすることも可能である。なお、連結部４０と支持部４１との間には補強ワイヤ４６が複数設けられており、支持部４１及び連結部４０全体の剛性を向上させている。また、補強ワイヤ４６を設ける位置は図１で示す位置に限られない。例えば、連結部４０が傾かないように、連結部４０のさらに多くの個所と支持部４１との間に補強ワイヤ４６を設けてもよい。
【0035】
なお、連結部４０及び支持部４１は、カウンターウエイト３０と同様に複数の空のパネルコンテナ３１を連結することにより形成されている。パネルコンテナ３１を他のパネルコンテナ３１に連結（結合）する作業は、前述のサービスユニット９０によって行われる。前述のとおり、サービスユニット９０の土台部９１はパネルコンテナ３１の表面を移動できるように構成されており、マニピュレータ９６はパネルコンテナ３１を把持できるように構成されている。サービスユニット９０のマニピュレータ９６が、空のパネルコンテナ３１の把持部３３を把持し、ターンテーブル９３の四隅に設けられた保持部９４とパネルコンテナ３１の連結装置３２を連結させた後、既に連結されているパネルコンテナ３１上の所定位置まで移動し、当該所定位置において、既に連結されているパネルコンテナ３１に、把持しているパネルコンテナ３１を連結する。この作業を繰り返すことで、連結部４０及び支持部４１が形成される。
【0036】
＜反射鏡＞反射鏡５０は、発送電パネル１０に向けて太陽光を反射させる装置である。発電システム１００は、地球と太陽の間に位置して発電面に太陽光が直接当たるときは問題なく発電を行うことができる。ところが、発電システム１００が地球からみて太陽と反対側に位置しているときは発電面に太陽光が直接当たらない。このとき、反射鏡５０によって発送電パネル１０の発電面に向けて太陽光を反射させれば、発送電パネル１０によって発電を行うことができる。
【0037】
図１に示すように、本実施形態に係る発電システム１００は、２つの反射鏡５０を有しており、それぞれ紙面左右方向に延びる支持部４１の先端に設けられている。各反射鏡５０は、７つの鏡ユニット５１によって構成されているが、７つ以上で構成されていても７つ以下で構成されていても良い。以下、鏡ユニット５１の構築方法について説明する。図８乃至図１０は、鏡ユニット５１の背面側から見た斜視図であって、鏡ユニット５１の構築方法を示している。なお、ここでいう「背面」とは、鏡ユニット５１の発送電パネル１０に対向する反射面とは逆の面である。
【0038】
鏡ユニット５１を構築するにあたり、まず、図８に示すように、基礎柱５２、裏柱５３、表柱５４を形成する。基礎柱５２は、鏡ユニット５１の中心から六方向に放射状に延びる柱である。裏柱５３は、背面側に位置し鏡ユニット５１の中心から各基礎柱５２に対して垂直に延びる柱である。表柱５４は、反射面側に位置し鏡ユニット５１の中心から各基礎柱５２に対して垂直に延びる柱である。なお、表柱５４は、裏柱５３よりも長い。
【0039】
続いて、図８に示すように、各基礎柱５２の先端を順につなぐようにして補強ワイヤ５５を張るとともに、各基礎柱５２の中央部分を順につなぐようにして補強ワイヤ５６を張る。さらに、各基礎柱５２の中央部分から、裏柱５３の先端、表柱５４の先端、及び表柱５４の中央部分に向かって補強ワイヤ５７を張る。なお、補強ワイヤ５６は、各基礎柱５２の中央部分以外の部分に取り付けても良く、補強ワイヤ５７は表柱５４の中央部分以外の部分に取り付けても良い。
【0040】
続いて、鏡ユニット５１の中央と６本の基礎柱５２の先端、合せて７カ所を中心として７枚の鏡フィルム５８を取り付ける。はじめに、図９に示すように、鏡フィルム５８の中心となる位置から放射線状に延びる６本の骨柱５９を形成する。そして、図１２に示すように、６本の骨柱５９が交わる位置に予め鏡フィルム５８を巻いておいたフィルムドラム６０を設置し、フィルムドラム６０から鏡フィルム５８を展開する。鏡フィルム５８の頂点にあたる部分にワイヤ６１を取り付け、例えば各骨柱５９の先端に設けたワイヤ６１の巻取装置によって、各骨柱５９に沿ってそのワイヤ６１を引っ張れば、鏡フィルム５８を展開することができる。鏡フィルム５８を展開した後は、その鏡フィルム５８を骨柱５９に固定する。
【0041】
以上のようにして、全ての鏡フィルム５８を所定の位置に取り付ければ、鏡ユニット５１が完成する。図１０は、完成した鏡ユニット５１を背面側から見た斜視図である。また、図１１は、完成した鏡ユニット５１を反射面側から見た斜視図である。図１１に示すように、鏡フィルム５８の反射面側には、表柱５４以外の柱は現れていない。そのため、反射面側には太陽光を遮断するような部材はほとんどないことから、反射面では効率よく太陽光を反射することができる。
【0042】
図１３は、反射鏡５０の反射面側から見た斜視図である。図１３に示すように、反射鏡５０は、中央に配置された１つの鏡ユニット５１と、これを取り囲むようにして配置された６つの鏡ユニット５１を備えている。また、反射鏡５０は、中央に位置する鏡ユニット５１の表柱５４の先端及び中央部分から、それぞれ各鏡ユニット５１の表柱５４の先端及び中央部分に向かって反射面と平行に延びる補強柱６２を備えている。また、各補強柱６２の先端を順につなぐようにして補強ワイヤ６３が設けられている。
【0043】
さらに、中央に位置する鏡ユニット５１の表柱５４の先端と、支持部４１（図１の紙面左右に延びる支持部）の先端とが、回転連結部６４を介して三次元的に回動自在に連結されている。つまり、反射鏡５０は、支持部４１に回動自在に支持されている。また、支持部４１の先端よりも基端寄り（連結部４０寄り）の部分には、ワイヤ調整装置（長さ調整装置）６５が設けられている。中央に位置する鏡ユニット５１を取り囲む６つの鏡ユニット５１の表柱５４の先端と、ワイヤ調整装置６５との間には調整ワイヤ（調整部材）６６が設けられている。ワイヤ調整装置６５は、各調整ワイヤ６６の長さを調整することができる。本実施形態に係る発電システム１００は上記のように構成されているため、ワイヤ調整装置６５によって各調整ワイヤ６６の長さを調整することで、回転連結部６４を支点として発送電パネル１０に対する反射鏡５０の角度を調整することができる。
【0044】
＜展開構造体＞上述した鏡ユニット５１を構成する各柱５２、５３、５４、５９、６２は、宇宙空間で展開される展開構造体７０によって形成されている。以下、この展開構造体７０について説明する。図１４は展開構造体７０の斜視図である。以下では、便宜上、図１４の紙面上下方向を展開構造体７０の上下方向とし、展開構造体７０の長手方向を前後方向とし、上下方向及び前後方向に直交する方向を展開構造体７０の左右方向として説明する。
【0045】
図１４に示すように、展開構造体７０は、縦部材７１と、前後連結部材７２と、左右連結部材７３と、テレスコピック部材７４とを備えている。左右方向に間隔をおいて平行に並んだ２本の縦部材７１は対を成しており、この対が前後方向に複数列配置されている。前後連結部材７２は、前後方向に並んだ縦部材７１の上端部分同士、及び前後方向に並んだ縦部材７１の下端部分同士をそれぞれ渡すようにして各部分に左右方向の軸回りに回動可能に取り付けられている。左右連結部材７３は、左右方向に並んだ縦部材７１の上端部分同士、及び左右方向に並んだ縦部材７１の下端部分同士をそれぞれ渡すようにして各部分に前後方向の軸回りに回動可能に取り付けられている。なお、左右連結部材７３は、縦部材７１の下端部分に取り付けられたものは上方に向かって、縦部材７１の上端部分に取り付けられたものは下方に向かって、中央部分が屈曲するように構成されている。テレスコピック部材７４は、前後方向に並んだ縦部材７１のうち一方の縦部材７１の上端部分と他方の縦部材７１の下端部分を渡すようにして両部分に左右方向の軸回りに回動可能に取り付けられている。なお、左右方向に並んだ縦部材７１のうち一方の縦部材７１の上端部分と他方の縦部材７１の下端部分、及び一方の縦部材７１下端部分と他方の縦部材７１の上端部分を渡すようにして各部分に補強ワイヤ７５が取り付けられている。
【0046】
また、前述したように、テレスコピック部材７４は、所定長さまで伸長又は収縮すると、その長さを保持する部材である。展開構造体７０で使用されているテレスコピック部材７４は、展開構造体７０が折り畳まれた状態から展開されると収縮する収縮型のものである。また、前後に隣接するテレスコピック部材７４は、互いに異なる方向に傾斜している。例えば、前から１番目のテレスコピック部材７４は後端部分が前端部分よりも上方に位置するように傾斜しており、前から２番目のテレスコピック部材７４は後端部分が前端部分よりも下方に位置するように傾斜している。
【0047】
図１５は、展開構造体７０を前方から見た図であり、展開構造体７０が左右方向に折り畳たまれる様子を示している。図１５（Ａ）に示すように展開構造体７０が展開された状態から、図１５（Ｂ）に示すように左右連結部材７３をその中央部分を支点として折り曲げると、左右方向に並んだ縦部材７１が互いに接近する。そして、図１５（Ｃ）に示すように左右方向に並んだ縦部材７１を接触又は近接させることにより、展開構造体７０は左右方向に完全に折り畳まれた状態となる。このとき、展開構造体７０は、左右方向に対して垂直な平面状の形状を有している。
【0048】
図１６は、展開構造体７０を左方から見た図であり、展開構造体７０が後側の部分から順に前後方向に折り畳まれる様子を示している。図１６に示すように、前後方向に並んだ縦部材７１の距離を縮めると、テレスコピック部材７４が伸びて、前後方向に並んだ縦部材７１が相対的に上下方向に移動する。これにより、展開構造体７０は、図１６で示す後側部分のように、各部材７１〜７４の間に大きな隙間が生じることなく前後方向に折り畳たまれる。
【0049】
以上のとおり、本実施形態によれば、展開構造体７０のうちの各ブロック（４つの縦部材７１によって形成される直方体の部分）に着目すると、各ブロックは左右方向に折り畳まれて平面状に変形し、その上でさらに前後方向に折り畳まれることになるため、最終的には平面状ではなく上下方向に延びる棒状に変形する。よって、本実施形態によれば、展開構造体７０を非常に小さく折り畳むことができる。
【0050】
また、折り畳まれた展開構造体７０は、折り畳む手順とは逆の手順で展開される。展開構造体７０を展開する際、まず、展開構造体７０を前後方向に伸ばしてゆく。このとき、テレスコピック部材７４が収縮してゆき、所定の長さにまで達するとその長さを維持する。これにより、展開構造体７０の前後方向の寸法は、展開状態の寸法に維持される。続いて、折り曲げられている左右連結部材７３をまっすぐにしてゆくと、左右に隣接する縦部材７１は互いに離間してゆく。そして、左右連結部材７３が完全にまっすぐになったところで、その状態が維持される。これにより、展開構造体７０の左右方向の寸法は、展開状態の寸法に維持される。以上により、展開構造体７０は展開された状態となる。
【0051】
さらに、本実施形態では、展開構造体７０を形成する複数の前後連結部材７２のうち一部の前後連結部材７２が伸縮可能に構成されている。図１７は、伸縮可能に構成された前後連結部材７２（以下、「伸縮連結部材７２Ａ」と称す）の断面図である。図１７に示すように、伸縮連結部材７２Ａは、筒状の固定軸７６と、一部が固定軸７６の内部に挿入され固定軸７６に対して摺動可能な可動軸７７とを備えている。固定軸７６の内部にはボールねじ７８と、ボールねじ７８を回転させる電動モータ７９とが設けられている。また、可動軸７７の内部にはボールねじ７８が挿入されるナット８０が設けられている。伸縮連結部材７２Ａは、以上のように構成されているため、電動モータ７９でボールねじ７８を回転させることにより、固定軸７６に対して可動軸７７を軸方向に移動させることができ、ひいては伸縮連結部材７２Ａの長さを変更することができる。
【0052】
図１８は、展開構造体７０の側面図であって、伸縮連結部材７２Ａを伸縮させた状態を示している。図中の破線で示した部分が、伸縮連結部材７２Ａである。図１８（Ａ）に示すように、展開構造体７０に設けられた伸縮連結部材７２Ａを他の前後連結部材７２と同じ長さにした場合、展開構造体７０は全体として直線状の形状を有している。一方、図１８（Ｂ）に示すように、展開構造体７０に設けられた伸縮連結部材７２Ａを他の前後連結部材７２よりも短くした場合、展開構造体７０は全体として折れ曲がった形状となる。
【0053】
本実施形態では、このような伸縮連結部材７２Ａを有する展開構造体７０を用いて鏡ユニットの各柱５２、５３、５４、５９、６２を形成している。そのため、伸縮連結部材７２Ａを伸縮させることで、例えば鏡ユニット５１の骨柱５９（図１０参照）を折れ曲がった状態にすることにより、鏡フィルム５８の発送電パネル１０に対する角度を調整することができる。そのため、前述したように、調整ワイヤ６６によって反射鏡５０全体の角度を調整することに加え、各鏡ユニット５１の角度を微調整することにより、反射鏡５０によって太陽光を発送電パネル１０に向けて効率よく反射させることができる。
【産業上の利用可能性】
【0054】
本発明に係る宇宙大型構造物によれば、カウンターウエイトを備えているにもかかわらず容易に構築及び維持することができる。よって、宇宙大型構造物の技術分野において有益である。
【符号の説明】
【0055】
１０ 発送電パネル（構造物本体）１１ 単体パネル
３０ カウンターウエイト
３１ パネルコンテナ
４０ 連結部
４１ 支持部
４２ ドッキングポート
５０ 反射鏡
１００ 宇宙太陽光発電システム（大型構造物）