特許 6554556 人工衛星を組み立て、展開するためのシステムおよび方法

(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】6554556

(24)【登録日】2019年7月12日

(45)【発行日】2019年7月31日

(54)【発明の名称】人工衛星を組み立て、展開するためのシステムおよび方法

(51)【国際特許分類】

   B64G 1/64 20060101AFI20190722BHJP

【ＦＩ】

   B64G1/64 B

【請求項の数】11

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2017-556641(P2017-556641)

(86)(22)【出願日】2016年4月27日

(65)【公表番号】特表2018-515383(P2018-515383A)

(43)【公表日】2018年6月14日

(86)【国際出願番号】US2016029518

(87)【国際公開番号】WO2016176302

(87)【国際公開日】20161103

【審査請求日】2017年10月27日

(31)【優先権主張番号】14/700,504

(32)【優先日】2015年4月30日

(33)【優先権主張国】US

【早期審査対象出願】

【前置審査】

(73)【特許権者】

【識別番号】517180785

【氏名又は名称】ワールドビュー・サテライツ・リミテッド

(74)【代理人】

【識別番号】100108453

【弁理士】

【氏名又は名称】村山 靖彦

(74)【代理人】

【識別番号】100110364

【弁理士】

【氏名又は名称】実広 信哉

(74)【代理人】

【識別番号】100133400

【弁理士】

【氏名又は名称】阿部 達彦

(72)【発明者】

【氏名】ダニエル・ダブリュー・フィールド

(72)【発明者】

【氏名】アーメン・アスキジアン

(72)【発明者】

【氏名】ジェームズ・グロスマン

(72)【発明者】

【氏名】アレクサンダー・ディー・スミス

【審査官】 志水 裕司

(56)【参考文献】

【文献】 米国特許第０５１９９６７２（ＵＳ，Ａ）

【文献】 米国特許第０６２９６２０６（ＵＳ，Ｂ１）

【文献】 米国特許出願公開第２００２／０１７９７７６（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 米国特許出願公開第２０１６／０３０４２２２（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 “Soyuz VS08 Launch Updates - 4 O3b Satellites”[online]，SPACEFLIGHT 101 Space News and Beyond，２０１４年 ７月１０日，[検索日2018.06.05]，ＵＲＬ，http://www.spaceflight101.net/soyuz-vs08-launch-updates.html

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ６４Ｇ

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

衛星展開システムであって、
互いに取り付けられた複数の解放可能なディスペンサモジュールであって、各解放可能なディスペンサモジュールは、軌道に展開される少なくとも１つの衛星を支持するよう構成された、解放可能なディスペンサモジュールと、
コントローラであって、
打ち上げロケットから各ディスペンサモジュールを放出し、かつ
放出された各ディスペンサモジュールについて、前記放出されたディスペンサモジュールから前記少なくとも１つの衛星を宇宙空間に放出するよう構成されたコントローラと、
を備え、
前記各ディスペンサモジュールが径方向外面および径方向内面を有するリング形状であり、かつ互いに上に積み重ねられ、および
前記少なくとも１つの衛星がリング形状の各前記ディスペンサモジュールの径方向外面に解放可能に取り付けられ、
各ディスペンサモジュールの前記径方向内面に取り付けられた推進ユニットをさらに備え、前記コントローラが各ディスペンサモジュールのためのモジュールコントローラを含み、前記モジュールコントローラは、前記放出されたディスペンサモジュールを推進し、かつ前記少なくとも１つの衛星を宇宙空間に放出するよう構成されている、衛星展開システム。

【請求項2】

前記コントローラが各ディスペンサモジュールのためのモジュールコントローラを含み、前記モジュールコントローラは、前記少なくとも１つの衛星を宇宙空間に放出するよう構成されている、請求項１に記載の衛星展開システム。

【請求項3】

複数の衛星が関連するディスペンサモジュールに解放可能に取り付けられる、請求項１に記載の衛星展開システム。

【請求項4】

各ディスペンサモジュールが突起および凹所を有し、
前記各ディスペンサモジュールの前記凹所が第２ディスペンサモジュールの前記突起を受け入れ、および
第３ディスペンサモジュールの前記凹所が前記各ディスペンサモジュールの前記突起を受け入れる、請求項１に記載の衛星展開システム。

【請求項5】

各ディスペンサモジュールは、隣接するディスペンサモジュールを前記各ディスペンサモジュールに解放可能に取り付ける複数の分離機構を有する、請求項１に記載の衛星展開システム。

【請求項6】

前記各コントローラが前記ディスペンサモジュールを連続して放出するよう構成されている、請求項１に記載の衛星展開システム。

【請求項7】

宇宙空間に打ち上げる複数の衛星を組み立てる方法であって、
複数の解放可能なディスペンサモジュールを互いに取り付けるステップであって、取り付けられた前記ディスペンサモジュールが宇宙空間に個別に放出可能である、ステップと、
少なくとも１つの解放可能な衛星を各解放可能なディスペンサモジュールに取り付けるステップと、
を備え、
前記各ディスペンサモジュールが径方向内面および径方向外面を有するリング形状であり、および
前記複数のディスペンサモジュールが互いの上に垂直に積み重ねられ、
少なくとも１つの解放可能な衛星を取り付ける前記ステップが、前記各リング形状のディスペンサモジュールの径方向外面に複数の衛星を取り付けるステップを含み、
推進ユニットを各ディスペンサモジュールの前記径方向内面に取り付けるステップをさらに備え、前記推進ユニットは、前記各放出されたディスペンサモジュールを推進し、前記少なくとも１つの衛星を宇宙空間に放出するよう構成されている、方法。

【請求項8】

コントローラを各ディスペンサモジュールに取り付けるステップをさらに備え、各コントローラは、前記ディスペンサモジュールが打ち上げロケットから放出された後で前記各ディスペンサモジュールに取り付けられた前記少なくとも１つの衛星を放出するよう構成されている、請求項７に記載の方法。

【請求項9】

各ディスペンサモジュールが突起および凹所を有し、複数の解放可能なディスペンサモジュールを互いに取り付けるステップが、
第２ディスペンサモジュールの前記突起を１つのディスペンサモジュールの前記凹所に挿入するステップと、
前記１つのディスペンサモジュールの前記突起を第３ディスペンサモジュールの前記凹所に挿入するステップとを含み、
前記複数のディスペンサモジュールの各凹所は、関連する前記突起を解放するよう構成された分離機構の一部である、請求項７に記載の方法。

【請求項10】

ロケットに取り付けられたディスペンサを有する打ち上げロケットから複数の衛星を展開する方法であって、前記ディスペンサが互いに取り付けられた複数の解放可能なディスペンサモジュールを有し、各解放可能なディスペンサモジュールが複数の衛星を支持し、前記方法は、
前記打ち上げロケットを所定の位置に配置するステップと、
前記打ち上げロケットから前記ディスペンサモジュールを連続的に放出するステップと、
各放出されたディスペンサモジュールについて、
前記各放出されたモジュールを所定の位置に移動するステップと、
前記各放出されたモジュールから前記複数の衛星を放出するステップと、
を備え、
前記複数の衛星の任意の２つの衛星の衝突を避けるために、２つの連続する放出の間に選択された時間間隔で連続的に放出され、
前記各ディスペンサモジュールが径方向内面および径方向外面を有するリング形状であり、
前記複数のディスペンサモジュールが互いの上に垂直に積み重ねられ、
前記複数の衛星が前記各リング形状のディスペンサモジュールの径方向外面に取り付けられ、
各ディスペンサモジュールの前記径方向内面に取り付けられた推進ユニットをさらに備え、前記推進ユニットは、前記各放出されたディスペンサモジュールを推進し、前記複数の衛星を宇宙空間に放出するよう構成されている、方法。

【請求項11】

所定の位置に前記各放出されたモジュールを移動する前記ステップが、前記各放出されたモジュールに取り付けられた推進ユニットを制御するステップを含む、請求項１０に記載の方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、人工衛星に関し、特に、複数の衛星を組み立て、打ち上げ用ロケットから展開するためのシステムおよび方法に関する。

【背景技術】

【0002】

衛星は典型的には、個々に分離され最終的な軌道を飛行する前に、挿入軌道に到達するためにロケットなどの多段発射手段を使用する。打ち上げロケットの動力と推進力は限られているため、ペイロード内のすべての衛星は、通常は数時間以内の比較的小さな時間枠内で展開される必要がある。

【0003】

ペイロード内に少数の衛星、例えばペイロード内に１０個以上の衛星が存在する場合、衛星間が近接しており、衛星の姿勢制御システムと推進システムが起動する前に衛星同士が衝突する潜在的な危険性があるため、許容時間枠内で比較的迅速に連続して衛星を展開することは、困難である。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

したがって、多数の衛星を安全に、タイムリーかつ費用効果の高い方法で組み立てて展開するための改良されたシステムおよび方法を提供する必要がある。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本発明の一態様によれば、複数の解放可能なディスペンサモジュールを有する衛星展開システムが提供される。解放可能なディスペンサモジュールは、互いに解放可能に取り付けられ、各ディスペンサモジュールは、軌道上に展開する少なくとも１つの衛星を支持する。コントローラは、打ち上げロケットからの各ディスペンサモジュールの放出と、放出された各ディスペンサモジュールからの衛星の展開を制御する。

【0006】

本発明の別の態様では、解放可能なディスペンサモジュールを展開する方法が提供される。衛星を含む打ち上げロケットは、宇宙空間の所定の位置に配置される。その後、ディスペンサモジュールは、打ち上げロケットから個別にそして順次放出される。その後、放出された各ディスペンサモジュールは、所定の場所に移動する。そこに到達すると、放出されたディスペンサモジュールは、搭載された衛星を放出する。

【0007】

各ディスペンサモジュールは、特定の挿入軌道で打ち上げロケットから分離され、その後、独自の最終段階として機能して、衛星のサブセットを適切な高度および軌道パラメータまで運び、個々の衛星を展開する。各ディスペンサモジュールは、他のディスペンサモジュールから離れた場所に衛星を展開することができるため、衛星間での衝突の危険性が大幅に低減され、多数の衛星を安全に、タイムリーで費用効果の高い方法で打ち上げることができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】本発明の一態様による衛星の斜視図を示す。

【図2】図１の衛星の一部の分解斜視図である。

【図3】本発明の一態様による衛星展開システムの斜視図を示す。

【図4A】本発明の一態様によるディスペンサモジュールの内面の一部を示す。

【図4B】本発明の一態様によるディスペンサモジュールの外面の一部を示す。

【図4C】図１の衛星の背面を示す斜視図である。

【図5A】本発明の一態様による複数のディスペンサモジュールを有する衛星ディスペンサの斜視図を示す。

【図5B】上部ディスペンサモジュールが打ち上げロケットから放出された、図５Ａの衛星ディスペンサの斜視図である。

【図5C】いくつかの衛星が放出されたディスペンサモジュールから放出されていた、図５Ｂに示すディスペンサモジュールの斜視図を示す。

【発明を実施するための形態】

【0009】

図１は、本教示による人工衛星１００を示す。図２は、人工衛星１００の顕著な特徴のうちのいくつかの「分解」図を示す。図１および図２に示すように、人工衛星１００は、図のように配置された統合ペイロードモジュール１０２、推進モジュール１１４、ペイロードアンテナモジュール１２２、バスコンポーネントモジュール１３２、およびソーラーアレイシステム１４０を含む。図１および図２の人工衛星１００の向きは、図１および図２に示すアンテナ１２４が、使用時には、図面において「上に」向いているアンテナ１２４が地球に向かって「下向き」に面しているという意味で「逆さま」である。

【0010】

統合ペイロードモジュール１０２は、パネル１０４，１０６、および１０８を備える。いくつかの実施形態では、パネルは、既知の方法で様々なコネクタなどを使用して共に接合される。ブレース１０９は、接続されたパネルの構造的な補強を提供する。

【0011】

パネル１０４，１０６及び１０８は、他の機能の中でも、人工衛星１０２からの熱を放射する放熱器として機能する。いくつかの実施形態では、パネルは熱除去を容易にするための改造を含む。いくつかの実施形態では、パネルは、表面シートによって挟まれたコアのような複数の材料を含む。パネルに使用するのに適した材料には、航空宇宙産業で一般的に使用されているものが含まれる。例えば、いくつかの実施形態では、コアは、軽量アルミニウムハニカムを含み、表面シートは、６０６１−Ｔ６アルミニウムを含む。

【0012】

推進モジュール１１４は、パネル１１２上に配置され、パネル１１２は、いくつかの実施形態では、パネル１０４，１０６、および１０８（例えば、アルミニウムハニカムコアおよびアルミニウム表面シートなど）と同様の方法で構成される。図１では不明瞭なパネル１１２は、統合ペイロードモジュール１０２のパネル１０４，１０６に当接している。

【0013】

推進モジュール１１４は、燃料タンク１１６および推進制御システム１１８を含む。推進制御システムは、１または複数のバルブ（図示せず）を用いて、パネル１１４の外向きの面に配置された推進ノズル（図示せず）を介して推進ガスを放出するように制御する。推進制御システムは、地上のコマンドまたは制御プロセッサからオンボードで生成されたコマンドに応答するために適切に実装されている（つまり、ソフトウェアとハードウェア）。

【0014】

ペイロードアンテナモジュール１２２は、複数のアンテナ１２４を備える。例示的な実施形態では、１６個のアンテナ１２４が、４×４配列で配置されている。いくつかの他の実施形態では、アンテナ１２４を異なる構成に編成することができ、および／または異なる数のアンテナを使用することができる。アンテナ１２４は、支持ウェブ１２０によって支持される。いくつかの実施形態では、支持ウェブは、アンテナ１２４を受け入れ支持するための適切な数の開口部（例示的実施形態では１６個）を有する炭素繊維を含む湾曲パネルである。

【0015】

いくつかの実施形態では、アンテナ１２４は、電磁スペクトルの１２ＧＨｚから１８ＧＨｚの部分であるＫｕバンドで送信する。例示的な実施形態では、アンテナ１２４は、人工衛星通信によく使用される指数ホーンとして構成される。当技術分野で周知のように、ホーンアンテナは、一端で閉じられ、他端の開放端ホーンに向かって広がる（例示的な実施形態では円錐形）、典型的には短い矩形または円筒形の金属チューブとして実装された導波管から電波を送信する（またはそれらに集める）。図１では、各アンテナ１２４の導波管部分が不明瞭である。各アンテナ１２４の閉端部は、増幅器（図１および図２では図示せず；これらはパネル１０４または１０８の内面に位置する）に連結される。

【0016】

バスコンポーネントモジュール１３２は、統合ペイロードモジュール１０２の底部に（図１および図２の観点から）取り付けられるパネル１３０に配置される。パネル１３０は、パネル１０４，１０６、および１０８（例えば、アルミニウムハニカムコアおよびアルミニウム表面シートなど）と同様の方法で構成することができる。いくつかの実施形態では、パネル１３０は熱除去のための特定の改造を含まない。

【0017】

モジュール１３２は、メインソーラーアレイモーター１３４と、４つのリアクションホイール１３６と、メイン制御プロセッサ１６４とを含む。リアクションホイールは、人工衛星１００が、角運動量の保存によって、推進剤を使用せずに宇宙空間内で回転することを可能にする。遠心質量（図示せず）を含む各リアクションホイール１３６は、関連する駆動モーター（および制御電子機器）１３８によって駆動される。当業者には理解されるように、人工衛星１００をｘ、ｙ、ｚ方向に回転させるためには、３つのリアクションホイール１３６だけが必要である。４つ目のリアクションホイールはスペアとして機能する。このようなリアクションホイールは、通常、この目的のために人工衛星で使用される。

【0018】

メイン制御プロセッサ１６４は、地上から受信されたコマンドを処理し、姿勢指示制御、推進制御、および電力システム制御を含むがこれに限定されない人工衛星１００の多くの機能を自律的に実行する。

【0019】

ソーラーアレイシステム１４０は、ソーラーパネル１４２Ａおよび１４２Ｂ、ならびにそれぞれのｙバー１４８Ａおよび１４８Ｂを含む。各ソーラーパネルは、既知の方法で太陽光を電気エネルギーに変換する複数のソーラーセル（図示せず；ソーラーパネル１４２Ａおよび１４２Ｂの見えない側に配置される）を備える。各ソーラーパネルは、モーター１４４と受動回転ベアリング１４６を含み、ｙバーの一方は、モーター１４４およびベアリング１４６で各ソーラーパネルに取り付けられる。モーター１４４は、ソーラーパネルの各々が軸Ａ−Ａを中心として少なくとも部分的に回転することを可能にする。これにより、ソーラーパネル１４２Ａをパネル１０４に平行な格納位置から、パネル１０４に対して展開することが容易になり、ソーラーパネル１４２Ｂをパネル１０６に平行な格納位置から、パネル１０６に対して展開することが容易になる。モーター１４４はまた、軸Ａ−Ａの周りの前述の回転によって、最適な太陽露出のために、パネル１４２Ａおよび１４２Ｂを適切な角度にするように機能する。

【0020】

各ｙバー１４８Ａおよび１４８Ｂの部材１５０は、それぞれのパネル１０４および１０６の開口部１５２を通って延在する。統合ペイロードモジュール１０２内で、部材１５０は、バスコンポーネントモジュール１３２と関連して前に説明されたメインソーラーアレイモーター１３４に接続される。メインソーラーアレイモーターは、図示のように、各部材１５０をその軸回りに少なくとも部分的に回転させることができる。これは、最適な太陽露出のためにソーラーパネル１４２Ａおよび１４２Ｂを傾ける目的のためである。いくつかの実施形態では、部材１５０は、互いに独立して回転することができ、いくつかの他の実施形態では、部材１５０は一緒に回転する。ロック・リリース部材１５４は、ソーラーパネル１４２Ａをサイドパネル１０４に、ソーラーパネル１４２Ｂをサイドパネル１０６に結合および解放するために使用される。ロック・リリース部材は、サイドパネル１０４，１０６の開口部１５６に結合する。

【0021】

人工衛星１００はまた、統合ペイロードモジュール１０２の「下方」の（図１および図２の観点から）パネル１０８に適合するパネル１２６を含む。いくつかの実施形態では、パネル１０８は、航空宇宙等級材料のシート（例えば、６０６１−Ｔ６アルミニウムなど）である。電池モジュール１２８は、パネル１２６の内側に面する面に配置される。バッテリーモジュールは、人工衛星１００に搭載されたさまざまなエネルギー消費機器に電力を供給する。バッテリーモジュール１２８は、ソーラーパネル１４２Ａおよび１４２Ｂによって生成された電気で再充電される。パネルおよびモジュール１２８はこの目的のために電気的に結合される（ソーラーパネル１４２Ａ／Ｂとバッテリーモジュール１２８との間の電気経路は図１および図２には示されていない）。

【0022】

人工衛星１００はさらに、テレメトリおよび地上ベースコマンドおよび制御のための無指向性アンテナ１５８を含む。

【0023】

パネル１０８には、２つの「ゲートウェイ」アンテナ１６０が配置されている。ゲートウェイアンテナは、地球上のゲートウェイステーションとユーザデータを送受信する。ゲートウェイステーションはインターネットと通信する。アンテナ１６０は、可動マウント１６２によってパネル１０８に結合され、地上ベースのアンテナとの最適な位置合わせのためにアンテナを２つの軸に沿って移動させることができる。アンテナ１６０は、典型的には２６．５ＧＨｚ〜４０ＧＨｚの範囲の周波数をカバーするＫａバンドで送受信する。

【0024】

パネル１０６の内側に面する面に配置される変換モジュール１１０は、Ｋａ無線周波数とＫｕ無線周波数との間で変換する。例えば、変換モジュール１１０は、ゲートウェイアンテナ１６０からのＫａバンドのアップリンク信号をアンテナ１２４を介するダウンリンク用のＫｕバンド信号に変換する。変換モジュール１１０は、逆方向、つまりＫｕからＫａにも変換する。

【0025】

人工衛星１００の運用において、データは、データ要求のために以下のように流れる。
・（取得データ）：要求されたデータは、ゲートウェイステーションでインターネットから取得される。
・（アップリンク）：データ信号は、大型の地上ベースのアンテナを介して人工衛星のゲートウェイアンテナ１６０に送信される（Ｋａバンド）。
・（ペイロード）：データ信号が増幅され、ダウンリンク（Ｋｕ）バンドへの変換のために変換モジュール１１０に送られ、次に再び増幅される。
・ペイロード信号は、ペイロードアンテナ１２４に送られる。
・（ダウンリンク）：アンテナ１２４は、増幅され周波数変換された信号をユーザ端末に送信する。
ユーザが電子メールなどのデータを（要求ではなく）送信する場合、信号は、逆方向だが同じ経路を辿る。

【0026】

簡潔には、本明細書に記載の実施形態は、打ち上げ前に互いに取り付けられたディスペンサリングの形態の複数のディスペンサモジュールからなるディスペンサを含む衛星展開システムである。それぞれのリングは、多くの個別かつ同じ衛星を支持し、運ぶ。システムは、ディスペンサリングを個別に放出することにより、打ち上げロケットを指定された挿入軌道から１または複数の最終軌道に乗せるように設計されている。各ディスペンサリングは、特定の挿入軌道で打ち上げロケットから分離され、パワーと推進力を備えた個々の最終ステージとして機能し、適切な高度と軌道パラメータまで衛星のサブセットを運び、個々の衛星を展開する。各ディスペンサリングは、衛星を他のディスペンサリングから遠くで展開することができるため、リングの総数による分離リスクが低減される。複数のリングは、最終的な高度、ＲＡＡＮ、および傾きを変えることによって、同じまたは異なる軌道に行くことができる。本明細書に記載の実施形態は、数十個または数百個の衛星が単一のペイロードで打ち上げられるＬＥＯおよびＭＥＯ衛星に特に適している。

【0027】

図３は、本発明の一態様による衛星展開システム８の斜視図を示す。システム８は、互い取り付けられ、互いの上部に積み重ねられた複数の衛星ディスペンサモジュール１２，１３，１４からなるディスペンサ１０を含む。各ディスペンサモジュール１２〜１４は、リングの形態であり、軌道上に展開されるべき衛星１００を支持する。図示の実施形態では、１４個の同一の衛星１００が、関連するディスペンサモジュール１２〜１４に解放可能に取り付けられている。ディスペンサ１０は、ペイロードアダプター締結具（ＰＡＦ）２２によって打ち上げロケットの上段２０に解放可能に取り付けられている。説明目的のために３つのディスペンサリング１２〜１４のみが示されているが、当業者であれば、使用される特定の打ち上げロケット及び衛星の質量及びサイズに応じてより多くのディスペンサリングを積み重ねることができることを理解するであろう。

【0028】

ペイロードコントローラ１８および地上局コントローラ２４（コンピュータ）は、互いに通信し、ディスペンサモジュール１２〜１４の放出を制御する。

【0029】

図４Ａおよび図４Ｂは、それぞれ、本発明の一態様によるディスペンサモジュール１２の内面１５および外面１６の一部を示す。各モジュール１２〜１４は、２つの隣接するディスペンサモジュールをともに解放可能に取り付ける分離機構２６を含む。ＰＡＦ２２に取り付けられた下部ディスペンサモジュール１４に対して、同じ分離機構２６を使用することができる。１つの例示的な分離機構２６は、メリーランド州シルバースプリングのプラネタリシステム・コーポレーションから入手可能なライトバンド分離システムとすることができる。

【0030】

図示の実施形態では、各分離機構２６は、上部リング２６ａと下部リング２６ｂとを含む。下部リング２６ｂは、ディスペンサモジュール１２〜１４の上の解放可能なロック２９内の対応する凹所内にロックされる複数の突起２８を有する。いくつかの実施形態では、複数の負荷ばね（図示せず）が２つのリング２６ａ、２６ｂの間に配置されているため、ディスペンサモジュール１２〜１４が放出されると、放出されたモジュールが打ち上げロケットから離れるように推進される。

【0031】

内面１５において、各ディスペンサモジュール１２〜１４は、それ自体のディスペンサモジュールコントローラ３０、推進ユニット３２および姿勢制御ユニット３４を有し、それらは電線３６を介して互いに接続されている。

【0032】

図４Ｂに示すように、外面１６では、複数の衛星１００が分離アセンブリ３８を介して各モジュール１２〜１４に取り付けられている。各衛星１００に対して、衛星１００の４つの接続ボルト４０を解放可能にロックする（図４Ｃ参照）ために４つの分離アセンブリ３８が使用される。例示的な分離アセンブリは、カリフォルニア州TorranceのHi-Shear Technology Corp.によって製造された低衝撃分離アセンブリＳＮ９４００シリーズであってもよい。

【0033】

電線４２は、すべての分離アセンブリ３８をともに接続し、モジュールコントローラ３０と通信するために、モジュール１２〜１４の内面１５の電線３６に接続される。各ディスペンサモジュール１２〜１４の電線３６は、互いに接続され、かつペイロードコントローラ１８（コンピュータ）に接続される。ディスペンサモジュールコントローラ３０は、推進ユニット３２および姿勢制御ユニット３４を制御し、モジュールが打ち上げロケットから放出された場合に衛星１００の宇宙空間への放出を制御するコンピュータである。

【0034】

次に、本発明の一態様によるペイロードを組み立てる方法を説明する。下部ディスペンサモジュール１４から始め、隣接するモジュール１３が下部モジュールの上に積み重ねられ、下部モジュールに分離機構２６によって取り付けられる。その後、上部ディスペンサモジュール１２が、中央のディスペンサモジュール１３の上に積み重ねられ、分離機構２６によって中央のモジュールに取り付けられる。さらに多くのディスペンサモジュールがある場合、すべてのディスペンサモジュールが積み重ねられ、互いに対して解放可能に取り付けられるまで、積み重ねおよび取り付けのプロセスが繰り返される。

【0035】

次に、衛星１００は、接続ボルト４０が分離アセンブリ３８に解放可能に取り付けられるように、それぞれのスロットに取り付けられる。ペイロードの打ち上げ準備ができると、その上に衛星１００を搭載したディスペンサ１０が持ち上げられ、ＰＡＦ２２に解放可能に取り付けられる。一実施形態では、ディスペンサモジュール１２〜１４を共に取り付ける同じ分離機構２６が、下部ディスペンサモジュール１４をＰＡＦ２２に取り付けるために使用することができる。

【0036】

また、図５Ａ〜図５Ｃは、本発明の一実施形態による、ディスペンサモジュールの連続的な分離と衛星の放出を示す。明確にするために、内面１５と外面１６のいくつかの部品が省略されている。図５Ａに示すように、地上局コントローラ２４およびペイロードコントローラ１８の制御下で、打ち上げロケットは、第１のディスペンサモジュール１２を放出するための所定の位置に配置される。この時点で、全てのディスペンサモジュール１２〜１４は、まだロケットに取り付けられている。ディスペンサモジュール放出の制御は、ペイロードコントローラ１８、ディスペンサモジュール自身のモジュールコントローラ３０、またはその両方によって行うことができる。どちらの場合でも、放出はコントローラ１８，３０によって、または地上局コントローラ２４から受信されたコマンドによって自動的に実行されることができる。図示の実施形態では、地上局コントローラ２４は、すべてのディスペンサモジュール放出コマンドをコントローラ１８に送信し、コントローラ１８は、次に、電線３６を介して適切なディスペンサモジュールコントローラ３０にコマンドを中継する。

【0037】

打ち上げロケット、ディスペンサモジュール１２〜１４の位置決めおよび連続的な放出、および放出された各モジュールに取り付けられた個々の衛星１００の放出を制御する制御ソフトウェアは、コントローラ１８，２４，３０のコンピュータ可読記憶メモリ（媒体）に記憶される。

【0038】

打ち上げロケットが適切な位置（上部ディスペンサモジュール１２の挿入軌道）に達すると、地上コントローラ２４は、上部ディスペンサモジュールを放出するコマンドを送信する。コマンドを受信すると、ペイロードコントローラ１８は、適切なコマンドをディスペンサモジュール１４のディスペンサモジュールコントローラ３０に送る。そして、コントローラ３０は、電線３６を介して信号を送り、ロック２９を解放する。図５Ｂに示すように、ロック２９が解放されると、ディスペンサモジュール１２は、打ち上げロケットおよび残りのディスペンサモジュールから離れるように移動する。ディスペンサモジュール１２が放出されると、次の位置（挿入軌道）に到達し、関連するディスペンサモジュールを放出するプロセスが残りのモジュール１３〜１４のそれぞれについて繰り返される。

【0039】

ディスペンサモジュール１２が放出されると、モジュール１２用のディスペンサモジュールコントローラ３０は、推進ユニット３２および姿勢制御ユニット３４を制御してモジュールを所定の位置（第１の衛星１００が放出される挿入軌道）に推進および移動させる。そこで、地上コントローラ２４の制御下にあるモジュールコントローラ３０は、それぞれ対応する分離アセンブリ３８に放出コマンドを送信することによって個々の衛星１００を順次放出する。衛星１００の２つの連続する放出間隔は、互いに衝突する可能性を最小限に抑えるように選択される。いくつかの実施形態では、地上コントローラ２４の制御下にあるモジュールコントローラ３０は、各衛星１００に適した挿入軌道にディスペンサモジュールを移動／位置決めし、次に衛星１００を放出する。その後、位置決めおよび放出プロセスは、運んでいる各衛星１００について繰り返される。

【0040】

図５Ｃに示すように、５つの衛星１００が放出されている。各衛星１００は順番に、自身の推進ユニットを使用して、割り当てられた軌道に自身を配置する。衛星１００を放出するプロセスは、ディスペンサモジュール１２に対して全ての衛星が放出されるまで繰り返される。全ての衛星１００が放出されると、ディスペンサモジュール１２は、最終的に燃え尽きるように地球に向かって落下するようにプログラムすることができる。他のディスペンサモジュール１３〜１４に対し、ディスペンサモジュール１２についての衛星の位置決めおよび放出と同じステップが繰り返される。

【0041】

上述したように、各ディスペンサモジュール１２〜１４は、それ自体の推進ユニットによって個々の最終ステージとして機能し、衛星のサブセットを適切な高度および軌道に展開する。各ディスペンサモジュールは、他のディスペンサモジュールから離れた場所に衛星を展開することができるため、衛星間の衝突のリスクは大幅に減少する。

【0042】

本開示は、いくつかの実施形態を記載しており、本発明の多くの変形は、本開示を読んだ後に当業者によって容易に考案され得るものであることが理解されるべきである。例えば、本明細書に開示された発明の概念は、ＬＥＯおよびＭＥＯ衛星に特に適しているが、より大きなより高い軌道衛星にも適用することができる。したがって、本発明の範囲は、特許請求の範囲によって決定されるものである。

【符号の説明】

【0043】

８ 衛星展開システム
１０ ディスペンサ
１２，１３，１４ ディスペンサモジュール
１５ 内面
１６ 外面
１８ ペイロードコントローラ
２２ ペイロードアダプター締結具（ＰＡＦ）
２４ 地上局コントローラ
２６ 分離機構
２６ａ 上部リング
２６ｂ 下部リング
２８ 突起
２９ ロック
３０ モジュールコントローラ
３２ 推進ユニット
３４ 姿勢制御ユニット
３６ 電線
３８ 分離アセンブリ
４０ 接続ボルト
４２ 電線
１００ 人工衛星
１０２ 統合ペイロードモジュール
１０４，１０６，１０８，１１２，１２６ パネル
１０９ ブレース
１１０ 変換モジュール
１１４ 推進モジュール
１１６ 燃料タンク
１１８ 推進制御システム
１２０ 支持ウェブ
１２２ ペイロードアンテナモジュール
１２４ ペイロードアンテナ
１２８ バッテリーモジュール
１３０ パネル
１３２ バスコンポーネントモジュール
１３４ メインソーラーアレイモーター
１３６ リアクションホイール
１３８ 駆動モーター
１４０ ソーラーアレイシステム
１４２Ａ，１４２Ｂ ソーラーパネル
１４４ モーター
１４６ 受動回転ベアリング
１４８Ａ，１４８Ｂ ｙバー
１５０ 部材
１５２ 開口部
１５４ ロック・リリース部材
１５６ 開口部
１５８ 無指向性アンテナ
１６０ ゲートウェイアンテナ
１６２ 可動マウント
１６４ メイン制御プロセッサ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4A】

【図4B】

【図4C】

【図5A】

【図5B】

【図5C】