特開 2022-70191 人工衛星システム、発光制御システム及び軌道制御システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022070191

(43)【公開日】2022-05-12

(54)【発明の名称】人工衛星システム、発光制御システム及び軌道制御システム

(51)【国際特許分類】

   B64G 1/10 20060101AFI20220502BHJP

   B64G 1/66 20060101ALI20220502BHJP

【ＦＩ】

B64G1/10 600

B64G1/66 B

【審査請求】有

【請求項の数】27

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021015355

(22)【出願日】2021-02-02

(62)【分割の表示】P 2020178543の分割

【原出願日】2020-10-26

(11)【特許番号】

(45)【特許公報発行日】2021-11-05

(71)【出願人】

【識別番号】520286131

【氏名又は名称】株式会社ＡＳＴＲＯＦＬＡＳＨ

(74)【代理人】

【識別番号】100187218

【弁理士】

【氏名又は名称】堀 宏光

(72)【発明者】

【氏名】宇田 透夢

(72)【発明者】

【氏名】勝山 杜都

(57)【要約】

【課題】改善された人工衛星システム用の発光制御システムを提供する。
【解決手段】発光制御システム４４０は、人工衛星３００に設けられた指向性を有する可視光線を発生可能な光源３９０を制御する。発光制御システム４４０は、光源３９０から発せられた可視光線を照射すべき位置に関する情報と、人工衛星３００の位置に関する情報の少なくとも一方に基づいて、光源３９０の発光条件を決定するよう構成されている。
【選択図】図６

【特許請求の範囲】

【請求項1】

人工衛星に設けられた指向性を有する可視光線を発生可能な光源を制御する発光制御システムであって、
前記光源から発せられた可視光線を照射すべき位置に関する情報と、前記人工衛星の位置に関する情報の少なくとも一方に基づいて、前記光源の発光条件を決定するよう構成されている、発光制御システム。

【請求項2】

可視光線を照射すべき位置に関する情報と、前記人工衛星の位置に関する情報の両方に基づいて、前記光源の発光条件を決定するよう構成されている、請求項１に記載の発光制御システム。

【請求項3】

前記発光条件は、前記光源のＯＮ／ＯＦＦ、前記可視光線の光量、前記可視光線の発散角及び前記可視光線の色のうちの少なくとも１つを含む、請求項１又は２に記載の発光制御システム。

【請求項4】

可視光線によって表示されるべき像に関する理想的な座標値から計測した前記人工衛星の距離に基づいて、前記発光条件を決定するよう構成されている、請求項１から３のいずれか１項に記載の発光制御システム。

【請求項5】

前記距離が所定の閾値より小さければ前記光源をＯＮにし、前記距離が所定の閾値以上であれば前記光源をＯＦＦにするよう前記発光条件を決定するよう構成されている、請求項４に記載の発光制御システム。

【請求項6】

前記距離に基づいて前記光源から発せられる可視光線の光量を変えるよう前記発光条件を決定するよう構成されている、請求項４又は５に記載の発光制御システム。

【請求項7】

所望の時間間隔で観測された可視光線の合成によって有意な像が形成されるように前記発光条件を決定するよう構成されている、請求項１から６のいずれか１項に記載の発光制御システム。

【請求項8】

連続的に、又は前記所望の時間間隔よりも短い時間間隔で断続的に、可視光線を発光させるよう前記光源を制御するよう構成されている、請求項７に記載の発光制御システム。

【請求項9】

請求項１から８のいずれか１項に記載の発光制御システムに対して、前記発光条件に関する情報と、可視光線によって表示されるべき像に関する情報のうちの少なくとも一方を送信するよう制御部を有する、情報処理システム。

【請求項10】

請求項１から８のいずれか１項に記載の発光制御システムと、前記発光制御システムに対して、前記発光条件に関する情報と、可視光線によって表示されるべき像に関する情報のうちの少なくとも一方を送信するよう制御部と、を有する、情報処理システム。

【請求項11】

前記発光条件に関する情報を受け付ける入力情報受付部を有し、
前記制御部は、前記入力情報受付部で受け付けた情報に基づいて前記発光条件に関する情報を送るよう構成されている、請求項９又は１０に記載の情報処理システム。

【請求項12】

前記発光条件に関する情報は、前記光源のＯＮ／ＯＦＦに関する情報と、前記光源から発せられる可視光線の光量に関する情報と、前記光源から発せられる可視光線の色に関する情報と、可視光線を照射すべき地域に関する情報と、可視光線を照射すべき時間帯に関する情報と、可視光線によって表示すべき像に関する情報のうちの少なくとも１つである、請求項９から１１のいずれか１項に記載の情報処理システム。

【請求項13】

前記発光条件に関する情報の入力の許可及び拒否に関する認証を行うユーザ認証部を有する、請求項９から１２のいずれか１項に記載の情報処理システム。

【請求項14】

前記人工衛星の位置に応じて、前記発光条件に関する情報の入力の受付を禁止する入力期間制御部を有する、請求項９から１３のいずれか１項に記載の情報処理システム。

【請求項15】

前記情報処理システムは、前記人工衛星を監視する監視用コンピュータとは異なるコンピュータシステムによって構成されている、請求項９から１４のいずれか１項に記載の情報処理システム。

【請求項16】

請求項１から８のいずれか１項に記載の発光制御システムと、指向性を有する可視光線を発生可能な前記光源を有する少なくとも１つの人工衛星と、を有する人工衛星システムに関する情報を取得する情報取得部と、
前記情報取得部よって取得した情報を通知する通知部と、を有する、情報処理システム。

【請求項17】

指向性を有する可視光線を発生可能な光源を有する人工衛星に関する情報を取得する情報取得部と、
前記情報取得部よって取得した情報を通知する通知部と、を有する、情報処理システム。

【請求項18】

前記人工衛星に関する情報は、前記光源から発せられた可視光線が照射される地域、前記光源から発せられた可視光線を観測可能な日付及び時間帯のうちの少なくとも１つを含む、請求項１６又は１７に記載の情報処理システム。

【請求項19】

前記人工衛星に関する情報は、前記地域を基準にしたときに、前記光源から発せられた可視光線を観測可能な方位角及び仰角のうちの少なくとも１つを含む、請求項１６から１８のいずれか１項に記載の情報処理システム。

【請求項20】

前記人工衛星に設けられた前記光源から照射された可視光線を撮像することによって得られた画像データに基づいて所定の処理を行う制御部を有し、
前記制御部は、前記所定の処理が行われた結果を出力するよう構成されている、請求項１６から１９のいずれか１項に記載の情報処理システム。

【請求項21】

前記制御部は、所望の時間間隔で取得した前記画像データのうちの少なくとも一部を合成した合成画像を出力するよう構成されている、請求項２０に記載の情報処理システム。

【請求項22】

複数の前記人工衛星に設けられた光源から照射された可視光線のパターンが所定の情報に紐づけられており、
前記制御部は、前記画像データにおける前記可視光線のパターンを解析することによって、前記所定の情報を出力するよう構成されている、請求項２０又は２１に記載の情報処理システム。

【請求項23】

請求項１から８のいずれか１項に記載の発光制御システムと、
指向性を有する可視光線を発生可能な前記光源を有する少なくとも１つの人工衛星と、を有する、人工衛星システム。

【請求項24】

前記光源を有する複数の前記人工衛星と、
複数の前記人工衛星を互いに伴走させるよう制御する軌道制御システムと、を有する、請求項２３に記載の人工衛星システム。

【請求項25】

基準衛星と、
前記基準衛星に紐づいた複数の前記人工衛星と、
天体を周回する基準軌道に基づいて前記基準衛星を制御しつつ、前記基準衛星を基準とした相対軌道に基づいて複数の前記人工衛星を制御する軌道制御システムと、
を有する、請求項２３又は２４に記載の人工衛星システム。

【請求項26】

前記基準軌道は、前記天体の地表から２００～１００００ｋｍの範囲内の高度に位置し、
前記基準軌道は、実質的に太陽同期地表準回帰軌道であり、
前記基準軌道の離心率は０．１以下である、請求項２５に記載の人工衛星システム。

【請求項27】

前記相対軌道は、前記基準衛星を原点とした座標系において振動又は周期的な軌跡を描く軌道である、請求項２５又は２６に記載の人工衛星システム。

【請求項28】

前記相対軌道は、前記基準軌道の動径方向と前記基準軌道の周回方向の少なくとも一方から傾斜している、請求項２５から２７のいずれか１項に記載の人工衛星システム。

【請求項29】

前記基準軌道の動径方向と前記基準軌道の周回方向の両方に直交する交差方向における前記相対軌道の幅は、前記動径方向における前記相対軌道の幅よりも大きい、請求項２５から２８のいずれか１項に記載の人工衛星システム。

【請求項30】

前記基準衛星を原点とし、前記基準軌道の動径方向における位置を「ｘ」と、前記基準軌道の周回方向における位置を「ｙ」とし、前記動径方向と前記周回方向に直交する交差方向における位置を「ｚ」とし、時間を「ｔ」とし、振動数を「ω」とし、「ａ」、「ｂ」、「ｄ」、「α」、「β」を定数としたときに、前記相対軌道は、次の方程式：
ｘ＝ａ×ｃоｓ（ωｔ＋α）
ｙ＝ｄ－２×ａ×ｓｉｎ（ωｔ＋α）
ｚ＝ｂ×ｃоｓ（ωｔ＋β）
によって規定される、請求項２５から２９のいずれか１項に記載の人工衛星システム。

【請求項31】

前記人工衛星システムは、複数の前記基準衛星と、各々の前記基準衛星に紐づいた複数の前記人工衛星と、を含み、
前記軌道制御システムは、前記基準軌道の周回方向に沿って互いに間隔をあけて飛行させるよう複数の前記基準衛星を制御する、請求項２５から３０のいずれか１項に記載の人工衛星システム。

【請求項32】

基準衛星と、前記基準衛星に紐づいた複数の前記人工衛星と、を有し、
前記基準衛星は、複数の前記人工衛星を収容可能な収容部を有し、
前記基準衛星に紐づいた複数の前記人工衛星は、打ち上げ前に前記収容部に収容されている、請求項２３から３１のいずれか１項に記載の人工衛星システム。

【請求項33】

前記人工衛星システムは、複数の前記基準衛星を有し、
複数の前記基準衛星は、打ち上げ前に互いに重ねられている、請求項３２に記載の人工衛星システム。

【請求項34】

各々の前記基準衛星は、互いに重ねられた方向に互いに隣接する前記基準衛星どうしを固定する筒状の治具を有し、
複数の前記基準衛星は、打ち上げ前に前記筒状の治具が同軸に位置するよう互いに重ねられており、
複数の前記基準衛星は、打ち上げ前に前記筒状の治具を通るロッドによって一体に取り付けられている、請求項３３に記載の人工衛星システム。

【請求項35】

人工衛星に設けられた指向性を有する可視光線を発生可能な光源を制御する発光制御方法であって、
前記光源から発せられた可視光線を照射すべき位置に関する情報と、前記人工衛星の位置に関する情報の少なくとも一方に基づいて、前記光源の発光条件を決定するステップを含む、発光制御方法。

【請求項36】

請求項３５に記載の発光制御方法を、コンピュータに実行させるプログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、人工衛星システムと、人工衛星に関連する発光制御システム、軌道制御システム及び情報処理システムと、それらに関する方法及びプログラムと、に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、地球を周回する人工衛星を利用した様々な技術が提案されている。以下の特許文献１は、太陽光を地上に向けて反射させる反射鏡を備えた人工衛星を開示している。特許文献１に記載された人工衛星は、反射鏡によって太陽光を地球上に向けて反射する。これにより、人工衛星は、地上から視認可能な閃光を発生させる。しかしながら、人工衛星に搭載されたミラーによって太陽光を反射する場合、観測者は、日出直前又は日没直後の時間帯しか人工衛星からの反射光を視認することができない。また、地上の特定の領域のみに反射光を照射するような制御や、反射光の強度の調節は困難である。

【0003】

特許文献２には、大気圏外を飛翔する画素衛星による間欠発光によって地上から知的画素を視認させることが記載されている。特許文献３は、地上の特定の領域のみに光を照射可能な人工衛星を開示する。特許文献３に記載された人工衛星は、可視領域の波長のレーザを発生可能に構成された光源部を備えている。この人工衛星では、レーザを用いることにより、地上の特定の領域のみに光を照射することができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１２－１８３８５５号公報

【特許文献2】特開２００８－１７６２５０号公報

【特許文献3】特開２０１８－１８４０８０号公報

【特許文献4】特開２０２０－３２８７４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

特許文献２及び特許文献３では、人工衛星に搭載した光源から地上に向けて光を照射することを開示する。しかしながら、特許文献２及び特許文献３に記載された技術は、未だアイデアの段階にあり、実現に向けて改善の余地が存在し得る。例えば、光源の発光条件の設定や人工衛星の軌道等について改善の余地があると考えられる。

【0006】

したがって、改善された人工衛星システムと、人工衛星に関連する発光制御システム、軌道制御システム及び情報処理システムと、それらに関する方法等が望まれる。

【課題を解決するための手段】

【0007】

一態様に係る発光制御システムは、人工衛星に設けられた指向性を有する可視光線を発生可能な光源を制御するシステムに関する。当該発光制御システムは、前記光源から発せられた可視光線を照射すべき位置に関する情報と、前記人工衛星の位置に関する情報の少なくとも一方に基づいて、前記光源の発光条件を決定するよう構成されている。

【0008】

一態様に係る人工衛星システムは、上記の発光制御システムと、指向性を有する可視光線を発生可能な前記光源を有する少なくとも１つの人工衛星と、を有する。

【0009】

一態様に係る軌道制御システムは、基準衛星と複数の人工衛星を含む人工衛星群の軌道制御システムに関する。前記軌道制御システムは、天体を周回する基準軌道に基づいて前記基準衛星を制御しつつ、前記基準衛星を基準とした相対軌道に基づいて複数の前記人工衛星を制御するよう構成されている。前記相対軌道は、前記基準衛星を原点とした座標系において振動又は周期的な軌跡を描く軌道である。

【0010】

別の態様に係る人工衛星システムは、上記の軌道制御システムと、前記基準衛星と複数の前記人工衛星を含む人工衛星群と、を有する。

【0011】

一態様に係る情報処理システムは、上記の発光制御システムに対して、前記発光条件に関する指令と、可視光線によって表示されるべき像に関する指令のうちの少なくとも一方を送信する指令部を有する。

【0012】

別の態様に係る情報処理システムは、指向性を有する可視光線を発生可能な光源を有する人工衛星に関する情報を取得する情報取得部と、前記情報取得部よって取得した情報を通知する通知部と、を有する。

【0013】

一態様に係る発光制御方法は、人工衛星に設けられた指向性を有する可視光線を発生可能な光源を制御する方法に関する。当該発光制御方法は、前記光源から発せられた可視光線を照射すべき位置に関する情報と、前記人工衛星の位置に関する情報の少なくとも一方に基づいて、前記光源の発光条件を決定するステップを含む。

【0014】

一態様に係る軌道制御方法は、基準衛星と複数の人工衛星を含む人工衛星群の軌道制御方法に関する。前記軌道制御方法は、天体を周回する基準軌道に基づいて前記基準衛星を制御しつつ、前記基準衛星を基準とした相対軌道に基づいて複数の前記人工衛星を制御するステップを有する。前記相対軌道は、前記基準衛星を原点とした座標系において振動又は周期的な軌跡を描く軌道である。

【0015】

一態様に係る情報処理方法は、上記の発光制御システムに対して、前記発光条件に関する指令と、可視光線によって表示されるべき像に関する指令のうちの少なくとも一方を送信するステップを有する。

【0016】

別の態様に係る情報処理方法は、指向性を有する可視光線を発生可能な光源を有する人工衛星に関する情報を取得する情報取得ステップと、前記情報取得ステップよって取得した情報を通知する通知ステップと、を有する。

【0017】

一態様に係るプログラムは、上記の発光制御方法、上記の軌道制御方法、上記の情報処理方法のうちの１つを、コンピュータに実行させるプログラムである。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】図１は、一実施形態に係る人工衛星組立体の模式的斜視図である。

【図2】図２は、基準軌道に沿った方向に整列させた複数の第１人工衛星を示す模式的斜視図である。

【図3】図３は、人工衛星組立体に設けられた一実施例に係る第１人工衛星の模式的斜視図である。

【図4】図４は、人工衛星組立体に設けられた一実施例に係る第２人工衛星の模式的斜視図である。

【図5】図５は、パネル展開中の第２人工衛星の模式的斜視図である。

【図6】図６は、複数の人工衛星を含む人工衛星システム、及び制御システムの構成を示すブロック図である。

【図7】図７は、人工衛星に搭載された光源から可視光線を出射する様子を示す模式図である。

【図8】図８は、図７とは異なる位置にいる人工衛星に搭載された光源から可視光線を出射する様子を示す模式図である。

【図9】図９は、第１人工衛星（基準衛星）を基点とした座標系における第２人工衛星の軌道（相対軌道）を説明するための図である。

【図10】図１０は、図９に示す相対軌道を図９の交差方向から見た図である。

【図11】図１１は、第１人工衛星（基準衛星）を基点とした座標系における第２人工衛星の隊列の様子を示す図である。

【図12】図１２は、ある地上の観測点から見た人工衛星群の見え方をシミュレーションした１つの結果を示す図である。

【図13】図１３は、人工衛星に設けられた光源の発光条件の一例を説明するための図である。

【図14】図１４は、人工衛星群に搭載された複数の光源を、図１３に示す発光条件で発光させたときのシミュレーションの結果を示す図である。

【図15】図１５は、発光制御システムによる発光条件の決定方法の一例を説明するフローチャートである。

【図16】図１６は、人工衛星システム及び情報処理システムの構成を示す概略図である。

【図17】図１７は、情報処理システムの構成を示すブロック図である。

【図18】図１８は、情報処理システムの表示装置に表示された画面の一例を示している。

【図19】図１９は、情報処理システムの表示装置に表示された画面の別の一例を示している。

【図20】図２０は、情報処理システムの表示装置に表示された画面のさらに別の一例を示している。

【図21】図２１は、人工衛星群の配列の一例を示す図である。

【図22】図２２は、情報処理システムの表示装置に表示された画面の一例を示している。

【図23】図２３は、情報処理システムで撮影中の人工衛星群からの可視光線の一例を示している。

【図24】図２４は、撮影した画像を合成した合成画像の一例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0019】

以下、図面を参照して、実施形態について説明する。以下の図面において、同一又は類似の部分には、同一又は類似の符号を付している。ただし、図面は模式的なものであり、各寸法の比率等は現実のものとは異なることがあることに留意すべきである。

【0020】

本明細書において、「人工衛星」という用語は、天体、特に地球のまわりを周回可能な人工物として規定される。したがって、人工衛星は、天体、特に地球のまわりを現に周回している状態に限らず、周回する予定又は可能性のある人工物であればよい。

【0021】

本実施形態における人工衛星システムは、少なくとも１つ、好ましくは複数の人工衛星を有する。複数の人工衛星は、打ち上げ前に互いに密集して取り付けられた人工衛星組立体を構成していてよい。

【0022】

［人工衛星組立体］
図１は、一実施形態に係る人工衛星組立体の模式的斜視図である。図２は、基準軌道に沿った方向に整列させた複数の第１人工衛星を示す模式的斜視図である。図３は、人工衛星組立体に設けられた一実施例に係る第１人工衛星の模式的斜視図である。図４は、人工衛星組立体に設けられた一実施例に係る第２人工衛星の模式的斜視図である。図５は、パネル展開中の第２人工衛星の模式的斜視図である。図６は、複数の人工衛星を含む人工衛星システム、及び制御システムの構成を示すブロック図である。なお、各図において、発明の説明上必要のないものについては、図示していない構成もあり得ることに留意されたい。

【0023】

人工衛星組立体１００は、少なくとも１つの第１人工衛星２００（以下、「基準衛星」と称することもある。）と、少なくとも１つの第２人工衛星３００（以下、単に「人工衛星」と称することもある。）と、を有していてよい。好ましくは、人工衛星組立体１００は、複数の第１人工衛星２００と複数の第２人工衛星３００を有している。

【0024】

人工衛星組立体１００は、底板１１０と、少なくとも１つのロッド１２０と、を有していてよい。少なくとも１つ、好ましくは複数の第１人工衛星２００は、底板１１０に取り付けられている。

【0025】

図１に示す例では、複数の第１人工衛星２００が、底板１１０に交差する方向に積み重ねられている。さらに、複数の第１人工衛星２００が、底板１１０に平行な面内で配列されている。これにより、人工衛星組立体１００は、多数の第１人工衛星２００を密に含むことができる。

【0026】

図１に示す例の代わりに、第１人工衛星２００は、底板１１０に交差する方向に積み重ねられていなくてもよい。また、第１人工衛星２００は、底板１１０に平行な面内で配列されていなくてもよい。この場合、人工衛星組立体１００は、１つの第１人工衛星２００だけを含んでいてもよい。

【0027】

各々の第１人工衛星２００は、治具２２０と、底板２３０と、筐体２４０と、を有していてよい。治具２２０及び筐体２４０は、底板２３０に取り付けられていてよい。各々の人工衛星２００は、一対の治具２２０を有していてよい。

【0028】

治具２２０は、筒形状であってよい。複数の第１人工衛星２００は、それぞれの治具２２０を同軸状に位置合わせした状態で、互いに積み重ねられていることが好ましい（図１参照）。複数の第１人工衛星２００が互いに積み重ねられた状態において、ロッド１２０は、筒状の治具２２０を貫通するよう配置される（図１参照）。

【0029】

底板１１０とは反対側のロッド１２０の先端は、筒状の治具２２０の内径よりも大きい径を有する部材を含む。これにより、人工衛星組立体１００の底板１１０から延びたロッド１２０によって、互いに積み重ねられた複数の第１人工衛星２００は、底板１１０に固定される。

【0030】

ロッド１２０は、底板１１０とは反対側のロッド１２０の先端部を破断する不図示の破断機構を有していてよい。この破断機構は、例えば火工品であってよい。火工品は、電源から給電される点火用電力によって点火される。破断機構によりロッド１２０の先端部が破断されると、第１人工衛星２００は人工衛星組立体１００の底板１１０から解放され、地球を周回する軌道上に投入される。

【0031】

第１人工衛星２００は、第２人工衛星３００を収容する複数の収容部２１０を有していてよい。図３に示す例では、第１人工衛星２００は、１６個の第２人工衛星３００を収容可能に構成されている。収容部２１０は、第２人工衛星３００が軌道に投入される前には、蓋２１２によって閉じられていてよい。蓋２１２は、例えば電気信号に起因して解放可能に構成されていてよい。第１人工衛星２００が複数の第２人工衛星３００を収容することによって、一度の打ち上げによって多数の人工衛星を飛翔させることができる。

【0032】

第１人工衛星２００は、必要に応じて、第１推進機２５０、第１通信機２６０、第２通信機２６２を有していてよい。推進機２５０は、第１人工衛星２００に蓄えられたエネルギーを利用して、第１人工衛星２００を推進させる。推進機２５０は、第１人工衛星２００を所望の軌道に投入したり、軌道のずれを修正したりするために用いられる。

【0033】

第１通信機２６０は、例えばマイクロ波の周波数帯の電波によって地上の基地局６００と通信可能に構成されていてよい。第２通信機２６２は、後述する第２人工衛星３００と通信するために設けられていてよい。第２通信機２６２は、第２人工衛星３００の後述する第４通信機３６２を介して第２人工衛星３００と無線通信可能に構成されていてもよい。

【0034】

第１人工衛星２００は、必要に応じて、以下の第２人工衛星３００に設けられているような光源（不図示）を有していてもよい。また、第１人工衛星２００は、必要に応じて、第１人工衛星２００の姿勢（向き）を調整する第１姿勢制御装置２５２を有していてもよい。これにより、天体、特に地球の中心を基準とした第１人工衛星２００の姿勢を制御することができる。

【0035】

第１姿勢制御装置２５２は、例えば角速度センサ（ジャイロセンサ）や、地磁気を計測するセンサ等を含んでいてよい。第１姿勢制御装置２５２として、例えば特許文献４に記載されているような装置を利用することもできる。

【0036】

さらに、第１人工衛星２００は、天体に対する自身の位置情報を計測又は取得するための第１位置情報取得装置２７０を有していてもよい。第１位置情報取得装置２７０は、特に限定されないが、例えばＧＰＳ衛星から発せられるＧＰＳ信号を受信する装置であってよい。

【0037】

第２人工衛星３００は、必要に応じて、推進機３５０、第３通信機３６０、第４通信機３６２、太陽光発電パネル３７５及び光源３９０を有していてよい。各々の第２人工衛星３００は、例えば１～６０ｋｇ程度の小型の人工衛星であることが好ましい。これにより、人工衛星組立体１００の全体の重量の増加を抑制することができる。

【0038】

推進機３５０は、第２人工衛星３００に蓄えられたエネルギーを利用して、第２人工衛星３００を推進させる。推進機３５０は、第２人工衛星３００を所望の軌道に投入したり、軌道のずれを修正したり、第２人工衛星３００の姿勢を制御したりするために用いられる。

【0039】

太陽光発電パネル３７５は、太陽光を電気エネルギーに変換するために用いられる。これにより、第２人工衛星３００は、天体のまわりを周回している間に、電気エネルギーを蓄えることができる。なお、第２人工衛星３００は、電気エネルギーを蓄えるための不図示の蓄電池を有していてもよい。

【0040】

第２人工衛星３００の太陽光発電パネル３７５は、図５に示すように、展開可能に構成されていてよい。これにより、第２人工衛星３００は、太陽の光が当たっている間に、効率よくエネルギー蓄えることができる。

【0041】

第３通信機３６０は、例えばマイクロ波の周波数帯の電波によって地上の基地局と通信可能に構成されていてよい。第４通信機３６２は、前述したように第１人工衛星２００と通信するために設けられていてよい。

【0042】

光源３９０は、指向性を有する可視光線を発生可能であることが好ましい。光源３９０は、好ましくはレーザ光源である。具体的な例では、光源３９０は、複数並べられたレーザダイオードを有していてよい。必要に応じて、レーザダイオードの至近にコリメートレンズが設けられていても良い。コリメートレンズの位置及び／又は角度は微調節可能に構成されていてよく、これにより光源３９０から発せられた可視光線の発散角や、照射方向が調整可能になっていてもよい。

【0043】

光源３９０から発せられる可視光線の光量は調整可能であることが好ましい。１つのレーザダイオードから発せられる光の光量が調整可能に構成されていてもよい。この代わりに、又はこれに加えて、光源３９０から発せられる可視光線の光量は、発光させるレーザダイオードの数によっても調整可能である。さらに、光源３９０から発せられる可視光線の色が調整可能であってもよい。

【0044】

光源３９０から発生された可視光線の発散角は、特に限定されないが、例えば０～２０ｄｅｇ、好ましくは０．１～１．０ｄｅｇ程度であってよい。これにより、人工衛星から地上の局所的な領域にのみ、可視光線を照射することができる。人工衛星から地上の特定の領域に光を照射することにより、当該特定の領域に人工衛星から光による演出を視認させることができる。また、地上の意図しない地域に可視光線が照射されないため、光害の影響を抑止することができる。

【0045】

第２人工衛星３００は、第２人工衛星３００の姿勢（向き）を調整する第２姿勢制御装置３５２を有していてもよい。これにより、天体、特に地球の中心を基準とした第２人工衛星３００の姿勢を制御することができる。

【0046】

第２姿勢制御装置３５２は、例えば角速度センサ（ジャイロセンサ）や、地磁気を計測するセンサ等を含んでいてよい。第２姿勢制御装置３５２として、例えば特許文献４に記載されているような装置を利用することもできる。

【0047】

さらに、第２人工衛星３００は、天体に対する自身の位置情報を計測又は取得するための第２位置情報取得装置３７０を有していてもよい。第２位置情報取得装置３７０は、特に限定されないが、例えばＧＰＳ衛星から発せられるＧＰＳ信号を受信する装置であってよい。

【0048】

第１人工衛星２００は、人工衛星組立体１００、及び／又は人工衛星組立体１００から解放された複数の人工衛星からなる人工衛星群の各種の制御を行う制御システム４００を備えていてよい。

【0049】

制御システム４００は、第１人工衛星２００、第２人工衛星３００及び基地局６００のコンピュータ端末に備えられたＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）を含んでいてよい。この場合、制御システム４００は、第１人工衛星２００、第２人工衛星３００及び基地局６００のコンピュータ端末に備えられた制御系の組み合わせによって構成される。この代わりに、制御システム４００は、第１人工衛星２００、第２人工衛星３００及び基地局６００のコンピュータのうちの１つ、又は２つのみを含んでいてもよい。

【0050】

ＣＰＵは、人工衛星システムを制御する演算装置のうちの１つであってよい。ＲＯＭは、ＣＰＵによる各種の処理を実現するプログラムなどを記憶する。そのようなプログラムは、例えば後述の実施形態で説明した各種の制御を実行するためのプログラムであってよい。ＲＡＭは、ＣＰＵによる各種の処理に必要なデータを記憶する。

【0051】

好ましい態様の１つでは、第１人工衛星２００は、第１制御部４１０を有する。第１制御部４１０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ及びＲＡＭを含んでいてよい。第１制御部４１０は、第１人工衛星２００における各種の制御を行う。

【0052】

また、第１制御部４１０は、基地局６００のコンピュータと第２人工衛星３００とを通信させるための中継器（ハブ）としての機能を有していてもよい。この場合、基地局６００のコンピュータからの指令は、第１人工衛星２００の第１通信器２６０を介して第１制御部４１０に送られる。第１制御部４１０は、基地局６００のコンピュータからの指令を受けて、当該指令、又は当該指令基づいて生成された指令を、第２通信機２６２及び第４通信機３６２を介して第２人工衛星３００へ送る。この場合、第１制御部４１０は、第２人工衛星３００に関する制御指令を行うための各種の演算を行ってよい。

【0053】

第２人工衛星３００は、第２制御部４２０を有する。第２制御部４２０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ及びＲＡＭを含んでいてよい。第２制御部４２０は、第２人工衛星３００における各種の制御を行う。

【0054】

制御システム４００は、軌道制御システム４３０、発光制御システム４４０及び姿勢制御システム４５０を有していてよい。軌道制御システム４３０は、第１人工衛星２００及び第２人工衛星３００の軌道に関する制御を行う。

【0055】

軌道制御システム４３０は、第１軌道制御ユニット４３２及び第２軌道制御ユニット４３４を含んでいてよい。第１軌道制御ユニット４３２は、第１人工衛星２００に設けられており、第１人工衛星２００の軌道に関する制御を行う。

【0056】

第１軌道制御ユニット４３２は、第１人工衛星２００を目標とする軌道、例えば以下に詳述する軌道へ投入したり、第１人工衛星２００の目標とする軌道からのずれを解消したりするように、第１人工衛星２００を制御してよい。

【0057】

例えば、第１軌道制御ユニット４３２は、第１位置情報取得装置２７０から第１人工衛星２００の位置を取得し、第１人工衛星２００の実際の位置と目標とする軌道との差分を算出してもよい。第１軌道制御ユニット４３２は、この差分を解消するように、第１推進機２５０を稼働させればよい。目標とする軌道の好ましい例については後述する。

【0058】

第２軌道制御ユニット４３４は、第２人工衛星３００に設けられており、第２人工衛星３００の軌道に関する制御を行う。第２軌道制御ユニット４３４は、第２人工衛星３００を目標とする軌道、例えば以下に詳述する軌道へ投入したり、第２人工衛星３００の目標とする軌道からのずれを解消したりするように、第２人工衛星３００を制御してよい。

【0059】

例えば、第２軌道制御ユニット４３４は、第２位置情報取得装置３７０から第２人工衛星３００の位置を取得し、第２人工衛星３００の実際の位置と目標とする軌道との差分を算出してもよい。第２軌道制御ユニット４３４は、この差分を解消するように、第２推進機３５０を稼働させればよい。目標とする軌道の好ましい例については後述する。

【0060】

前述した人工衛星組立体１００は、例えばロケットの先端に設けられたフェアリング内に収容された状態で打ち上げられてよい。ロケットが、後述する目標の基準軌道付近に到達したときに、フェアリングが解放され、人工衛星組立体１００が基準軌道付近に投入される。次に、人工衛星組立体１００に設けられた上記の破断機構を作用させることによって、少なくとも１つ、好ましくは複数の第１人工衛星２００が、基準軌道付近に投入される。

【0061】

複数の第１人工衛星２００が解放された場合、各々の第１人工衛星２００の位置は、軌道制御システム４３０による制御に基づいて推進機２５０によって調整される。例えば、後述する好ましい基準軌道の場合、軌道制御システム４３０は、複数の第１人工衛星２００を、天体を周回する基準軌道上の周回方向（以下、「トラック方向（along track direction）」と称することがある。）に沿って並んで飛行するよう制御することが好ましい。ただし、複数の第１人工衛星２００の配列は、これに制限されないことに留意されたい。

【0062】

次に、第２人工衛星３００が、第１人工衛星２００から放出される。複数の第１人工衛星２００は、時間を隔てて順番に放出されてもよい。第１人工衛星２００から放出された第２人工衛星３００は、軌道制御システム４３０により制御された推進機３５０の作用によって、第１人工衛星２００を基準とした相対軌道へ遷移することが好ましい。

【0063】

第１人工衛星２００から放出された第２人工衛星３００が、何らかの不具合、例えば通信不能の不具合を有する場合、第２人工衛星３００の第２推進機３５０は稼働せず、第２人工衛星３００は、予定された軌道から外れる。ここで、予定された軌道が、大気圏内における軌道である場合、不具合を有する第２人工衛星３００は、大気の影響で高度を下げ、大気によってすべて又はほとんど燃え尽きてもよい。なお、第２人工衛星３００の高度が例えば１０００ｋｍ程度を超える場合、大気の影響による高度の低下は小さいので、第２推進機３５０を稼働させて第２人工衛星３００の高度を積極的に低下させてもよい。

【0064】

第１人工衛星２００及び第２人工衛星３００が目標とする軌道に投入されると、制御システムは、定常運用フェーズに入る。定常運用フェーズにおいて、第１軌道制御ユニット４３２及び第２軌道制御ユニット４３４は、それぞれ第１人工衛星２００及び第２人工衛星３００の実際の位置と目標とする軌道との差分を解消するように、それぞれ第１推進機２５０及び第２推進機３５０を稼働してもよい。

【0065】

また、第１人工衛星２００及び／又は第２人工衛星３００が故障した場合、もしくは第１人工衛星２００及び／又は第２人工衛星３００の運用が終了した場合には、第１人工衛星２００及び／又は第２人工衛星３００の電源をＯＦＦにすればよい。これにより、第１人工衛星２００及び／又は第２人工衛星３００は、大気の影響で高度を下げ、大気によってすべて又はほとんど燃え尽きてもよい。なお、第１人工衛星２００及び／又は第２人工衛星３００の高度が例えば１０００ｋｍ程度を超える場合、大気の影響による高度の低下は小さいので、第１推進機２５０及び／又は第２推進機３５０を稼働させて第１人工衛星２００及び／又は第２人工衛星３００の高度を積極的に低下させてもよい。

【0066】

姿勢制御部４５０は、定常運用フェーズにおいて、第１人工衛星２００及び／又は第２人工衛星３００の姿勢を制御するよう構成されている。姿勢制御部４５０は、第１姿勢制御ユニット４５２と第２姿勢制御ユニット４５４を含んでいてよい。

【0067】

第１姿勢制御ユニット４５２は、第１人工衛星２００に設けられており、第１人工衛星２００の姿勢に関する制御を行う。第１姿勢制御ユニット４５２は、第１姿勢制御装置２５２をコントロールすることによって第１人工衛星２００の姿勢を制御することができる。

【0068】

第２姿勢制御ユニット４５４は、第２人工衛星３００に設けられており、第２人工衛星３００の姿勢に関する制御を行う。第２姿勢制御ユニット４５４は、第２姿勢制御装置２５４をコントロールすることによって第２人工衛星３００の姿勢を制御することができる。

【0069】

例えば、第２人工衛星３００が地球と太陽の間に位置する場合、第２姿勢制御ユニット４５４は、太陽光発電パネル３７５を太陽に向けるよう第２人工衛星３００の姿勢を制御してもよい。

【0070】

また、第２人工衛星３００が地球に関して太陽と概ね反対に位置する場合、第２姿勢制御ユニット４５４は、光源３９０から出射された可視光線が地球上の特定の領域に向かうように、第２人工衛星３００の姿勢を制御してもよい。

【0071】

発光制御システム４４０は、定常運用フェーズにおいて、光源３９０の発光条件を決定したり、当該発光条件に基づいて光源３９０を制御したりするよう構成されていてよい。発光制御システム４４０は、必要に応じて第１発光制御ユニット４４２と第２発光制御ユニット４４４を含んでいてよい。

【0072】

第１発光制御ユニット４４２は、第１人工衛星２００に設けられていてよい。この代わりに、第１発光制御ユニット４４２は、第２人工衛星３００に設けられていてもよい。さらに、第１発光制御ユニット４４２は、基地局６００又は地上に存在するコンピュータに設けられていてもよい。第１発光制御ユニット４４２は、各種の情報に基づいて、光源３９０の発光条件を決定すればよい。

【0073】

発光条件は、光源３９０のＯＮ／ＯＦＦ、可視光線の光量、可視光線の発散角及び可視光線の色のうちの少なくとも１つ、好ましくは少なくとも２つ、より好ましくは３つを含んでいてよい。発光制御システム４４０は、いっそう好ましくは、前述の発光条件を発光予定時間（時刻）と紐づけて決定するよう構成されていてよい。このようにして、発光制御システム４４０は、飛行中の人工衛星に搭載された光源３９０の発光条件を決定する。

【0074】

第２発光制御ユニット４４４は、第２人工衛星３００に設けられていてよい。第２発光制御ユニット４４４は、前述のように決定された発光条件に基づいて、光源３９０を発光させるよう制御する。なお、第１発光制御ユニット４４２と第２発光制御ユニット４４４は、可能であれば一つの制御装置に搭載されていてもよい。

【0075】

発光制御システム４４０は、光源３９０から発せられた可視光線を照射すべき位置に関する情報と、第１人工衛星２００及び／又は第２人工衛星３００の位置に関する情報の少なくとも一方、好ましくは両方に基づいて、光源３９０の発光条件を決定してもよい。

【0076】

発光制御システム４４０は、可視光線を照射すべき位置に関する情報を、基地局６００に設けられたコンピュータ６１０からの指令に基づいて取得することができる。具体的には、基地局６００に設けられたコンピュータ６１０は、第５通信機６６０を介して、第１通信機２６０及び／又は第２通信機３６０と通信する。

【0077】

可視光線を照射すべき位置は、例えば地球上の緯度及び経度に関する情報であってよい。可視光線を照射すべき位置に関する情報は、ユーザによって変更可能になっていてよい。

【0078】

発光制御システム４４０は、第１人工衛星２００及び／又は第２人工衛星３００の位置に関する情報を、第１位置情報取得装置２７０及び／又は第２位置情報取得装置３７０から取得することができる。発光制御システム４４０は、可視光線を照射すべき位置と、第１人工衛星２００及び／又は第２人工衛星３００の位置との関係に基づいて、発光条件を決定してもよい。

【0079】

図７は、人工衛星に搭載された光源から可視光線を出射する様子を示す模式図である。図８は、図７とは異なる位置にいる人工衛星に搭載された光源から可視光線を出射する様子を示す模式図である。具体的には、図８において人工衛星３００は、図７に示す人工衛星３００と同じ軌道Ｏ上の異なる位置にいる。また、図７及び図８では、説明の都合上、簡略化のため、１つの第２人工衛星３００のみが示されている。

【0080】

図７及び図８に示すように、光源３９０から出射した可視光線が地上Ｇの特定の領域Ｓに照射され続けるように、人工衛星３００が飛行している間、人工衛星３００の姿勢が制御されている。これにより、可視光線が意図しない方向へ照射されないようにすることができる。このように、姿勢制御部４５０は、光源３９０から可視光線を発光中に、人工衛星３００の姿勢を制御するよう構成されていてよい。すなわち、姿勢制御部４５０は、光源３９０の発光スケジュールと同期するよう人工衛星３００の姿勢を制御してもよい。

【0081】

図７では、人工衛星３００は、光源３９０から発せられた可視光線を照射すべき位置Ｓにおける天頂から大きくずれた位置に存在する。この場合、光源３９０から発せられた可視光線は、光源３９０から位置Ｓまで比較的長い距離を進行する。一方、図８では、人工衛星３００は、光源３９０から発せられた可視光線を照射すべき位置Ｓにおける天頂付近に存在する。この場合、光源３９０から発せられた可視光線は、光源３９０から位置Ｓまで比較的短い距離を進行する。

【0082】

光源３９０から発せられた可視光線が比較的長い距離を進行する場合、大気による拡散により、地上の位置Ｓから観測される可視光線の見かけの明るさが低下する。したがって、図８に示す人工衛星３００の位置では、光源３９０から発せられる可視光線の光量を相対的に増大させてもよい。言い換えると、発光制御システム４４０は、可視光線を照射すべき位置に関する情報、及び／又は人工衛星３００の位置に関する情報に基づいて光源３９０の光量（発光条件）を決定してよい。これにより、地上の観測者により観測される可視光線は、人工衛星３００の位置によらず、比較的同程度の見かけの明るさになる。

【0083】

また、人工衛星３００は、天体の自転により、天体を周回する度に、異なる緯度又は経度を有する地域の上空を通過することがある。したがって、地上の同一の領域に可視光線を照射する場合であっても、人工衛星３００の周回数に応じて、可視光線を照射すべき領域Ｓと人工衛星３００の位置関係が変わる。これに伴う可視光線の見かけの明るさの変化を抑制するために、光源３９０から発せられる可視光線の光量を調整してもよい。この場合、発光制御システム４４０は、可視光線を照射すべき位置Ｓに関する情報と、人工衛星３３０の位置に関する情報と、に基づいて光源３９０から発せられる可視光線の光量（発光条件）を決定すればよい。

【0084】

また、光源３９０から出射される可視光線の発散角が同一である場合、図７及び図８に示すように、可視光線が照射される領域Ｓの大きさが変化する。この変化を抑制するため、発光制御システム４４０は、可視光線を照射すべき位置Ｓに関する情報と、人工衛星３３０の位置に関する情報と、に基づいて光源３９０から発せられる可視光線の発散角（発光条件）を決定すればよい。

【0085】

好ましい実施形態では、第１人工衛星２００は、複数の第２人工衛星３００に紐づいている。より具体的には、第１人工衛星２００の第１制御部４１０は、第１人工衛星２００に紐づいた複数の第２人工衛星３００の第２制御部４２０のハブとして機能する。

【0086】

ここで、第１人工衛星２００に不具合が発生した場合、第２人工衛星３００の第２制御部４２０が、第１人工衛星２００の第１制御部４１０が行っていたハブとしての機能を引き継いでもよい。これを実現するため、第２制御部４２０は、第１制御部４１０が担う制御プログラムをすべて内蔵していることが好ましい。第１人工衛星２００とそれに紐づいた第２人工衛星３００とは、互いに定期的に通信している。第１人工衛星２００の第２制御部４２０は、この通信のエラーに基づいて、第１人工衛星２００の不具合を判断し、第１制御部４１０の代わりに、ハブとして機能を受け継げばよい。

【0087】

［人工衛星群の軌道］
次に、第１人工衛星２００と第２人工衛星３００を含む人工衛星群の軌道、特に地球のまわりを周回する基準軌道の好ましい一例について説明する。基準軌道は、人工衛星群の代表的な点（仮想点）が描く軌跡によって規定される軌道である。好ましい態様では、基準軌道は、第１人工衛星２００の周回軌道に相当する。基準軌道は、ケプラー運動に基づく軌道であってよい。

【0088】

基準軌道は、地表から例えば２００ｋｍ～１００００ｋｍの高度にあってよい。好ましくは、地表の観測者が光源３９０から発せられた可視光線を観測し易くするため、基準軌道は、例えば２００～８００ｋｍ以下の高度にあってもよい。人工衛星群の基準軌道がこのような低高度にあることによって、光源３９０から発生られる光の光量を強くしすぎる必要がない。したがって、光源３９０の発光に伴う電力消費を抑制することができる。

【0089】

また、基準軌道が、例えば５００ｋｍ以下の高度にある場合、各々の人工衛星は大気抵抗により自然に高度を下げるため、スペースデブリの発生を防止することができる。したがって、第１人工衛星２００及び／又は第２人工衛星３００が故障した場合であっても、スペースデブリの発生を防止することができる。

【0090】

また、正常な飛行中における大気の抵抗をなるべく抑制する観点から、基準軌道は、例えば２００ｋｍ以上、好ましくは３００ｋｍ以上、いっそう好ましくは４００ｋｍ以上の高度にあってもよい。

【0091】

上記の例の代わりに、光源３９０から発せられた光を地上の特定の地域から常に観測できるようにするという観点では、基準軌道は、約３６０００ｋｍの高度を有する静止軌道であってもよい。

【0092】

人工衛星の軌道上の位置（位相）に応じて地表からの高度が変わることを抑制するため、基準軌道の軌道離心率は、なるべく小さいことが好ましい。基準軌道の軌道離心率は、例えば０．１以下、好ましくは０．０５以下、より好ましくは０．０１以下であってよい。

【0093】

基準軌道は、実質的に太陽同期軌道地表準回帰軌道であることが好ましい。実質的な太陽同期軌道地表準回帰軌道は、大気抵抗や地球の扁平等の摂動に基づく軌道のずれを含むものとする。これにより、人工衛星群が地上の同一地域を通過する時間（太陽方位角）が同じになる。したがって、人工衛星群はある一定の範囲の地域を同一の時間帯に何度も通過することになる。よって、特定の地域に対して、光源３９０からの可視光線を観測させるというサービスを提供し易くなる。

【0094】

なお、同様の観点から、基準軌道における回帰周期は、比較的短いことが好ましく、例えば７日以下、好ましくは４日以下、いっそう好ましくは３日であってよい。

【0095】

軌道制御システム４３０は、複数の人工衛星を互いに伴走させるよう第１人工衛星と第２人工衛星の軌道を制御するよう構成されていることが好ましい。好ましくは、軌道制御システム４３０、例えば第１軌道制御ユニット４３２は、第１人工衛星（基準衛星）２００を、天体を周回する前述した基準軌道に基づいて制御するよう構成されていてよい。

【0096】

人工衛星群が複数の第１人工衛星２００を含む場合、複数の第１人工衛星２００は同一の基準軌道に投入されることが好ましい。この場合、複数の第１人工衛星２００は、基準軌道上において、互いに間隔をあけて飛行すればよい。複数の第１人工衛星２００どうしの間の間隔Ｌｉは、例えば１０～１００００ｍ、好ましくは３０～１０００ｍ、いっそう好ましくは５０～５００ｍである。複数の第１人工衛星２００どうしの間の間隔Ｌｉの下限は、第１人工衛星２００及び／又は第２人工衛星３００どうしの衝突を回避するよう決定することが好ましい。また、複数の第１人工衛星２００どうしの間の間隔Ｌｉの上限は、例えば後述するような可視光線を用いた光画素どうしの間隔をなるべく小さくするという観点で決定することが好ましい。

【0097】

第２人工衛星３００の軌道の好ましい例について説明する。図９は、第１人工衛星（基準衛星）を基点とした座標系における第２人工衛星の軌道（以下、単に「相対軌道」と称する。）を説明するための図である。図１０は、図９に示す相対軌道を図９の交差方向から見た図である。図１１は、第１人工衛星（基準衛星）を基点とした座標系における第２人工衛星の隊列の様子を示す図である。なお、図９及び図１０では、３つの第１人工衛星（基準衛星）２００と３つの相対軌道が示されている。また、図１１では、８つの相対軌道が示されている。ただし、第１人工衛星（基準衛星）２００及び相対軌道の数は、特に限定されない。

【0098】

第１人工衛星（基準衛星）を基点とした座標系（LVLH座標系）において、原点は第１人工衛星２００の重心によって規定される。また、ｘ軸は、地球中心方向によって規定される（radial方向）。ｘ軸は、基準軌道の動径方向と同方向を向く。ｙ軸は基準軌道を飛行する第１人工衛星の速度ベクトルが向く方向によって規定される（along-track方向）。ｙ軸は基準軌道の周回方向を向く。ｚ軸は基準軌道の軌道面に直交する方向によって規定される（cross-track方向）。ｚ軸は、基準軌道の動径方向と基準軌道の周回方向の両方に直交する方向であり、以下では交差方向と称されることもある。

【0099】

相対軌道Ｏ２は、第１人工衛星（基準衛星）２００を基点とした座標系（LVLH座標系）において振動又は周期的な軌跡を描く軌道であることが好ましい。これにより、第２人工衛星３００は、第１人工衛星（基準衛星）２００のまわりで振動又は周期的な軌跡を描く。そのため、第２人工衛星３００は、第１人工衛星２００に伴走して飛行できる。

【0100】

相対軌道Ｏ２は、第１人工衛星（基準衛星）２００を基点とした座標系（LVLH座標系）において、例えば円軌道、楕円軌道、リサージュ曲線軌道又は単振動軌道等であってよい。

【0101】

相対軌道Ｏ２は、基準軌道Ｏ１の動径方向（ｘ軸）と基準軌道の周回方向（ｙ軸）の少なくとも一方から傾斜していてよい（図１０の角度θ参照）。これにより、複数の第２人工衛星３００が同一の相対軌道Ｏ２上にある場合、複数の第２人工衛星３００は、天体の地表から互いに異なる高度に位置し得る（図１２も参照）。そのため、地上のある地点にいる観測者から複数の人工衛星３００が密集しているように見えたとしても、複数の人工衛星３００は、互いに異なる高度に位置していることがある。言い換えると、観測者からの見かけ上、複数の人工衛星３００が密集していたとしても、複数の人工衛星３００は、実際にはｘ軸方向に互いに離れた位置に配置できる。これにより、複数の人工衛星３００どうしの衝突のリスクを回避しつつも、観測者からの見かけ上、複数の人工衛星３００を密集させることができる。したがって、後述するように、複数の人工衛星３００に設けられた光源３９０から射出される可視光線を利用したディスプレイにおける光画素間の距離が短くなり、可視光線を利用したディスプレイのようなサービスにとって有効である。

【0102】

上記の観点から、相対軌道Ｏ２は、周回方向（ｙ軸）から好ましくは２０～８０度、より好ましくは３０～７５度、いっそう好ましくは４５～７０度傾斜していてよい。

【0103】

また、相対軌道Ｏ２が、基準軌道Ｏ１の動径方向（ｘ軸）と基準軌道Ｏ１の周回方向（ｙ軸）の少なくとも一方から傾斜していると、周回方向における相対軌道Ｏ２の幅Ｗｙが短くなる。そのため、複数の第１人工衛星２００を同一の基準軌道上に比較的に密に配置させることができる。

【0104】

基準軌道Ｏ１の動径方向と基準軌道Ｏ１の周回方向の両方に直交する交差方向における相対軌道Ｏ２の幅Ｗｚは、動径方向における相対軌道Ｏ２の幅Ｗｘよりも大きいことが好ましい。図１１に示すように、複数の第１人工衛星２００が基準軌道Ｏ１に配列される場合、人工衛星群全体の周回方向における長さは、複数の第１人工衛星２００の数によって変えられる。一方、人工衛星群全体の交差方向（ｚ軸）における長さは、交差方向における相対軌道Ｏ２の幅Ｗｚによって決まる。したがって、周回方向（ｙ軸）と交差方向（ｚ軸）の両方において人工衛星群全体の長さを確保するためには、前述したように、交差方向における相対軌道Ｏ２の幅Ｗｚが動径方向における相対軌道Ｏ２の幅Ｗｘよりも大きいことが好ましい。このような基準軌道Ｏ１及び相対軌道Ｏ２は、後述するような可視光線を利用したディスプレイのようなサービスにとって、広い画角という観点から特に好ましい。

【0105】

交差方向における相対軌道Ｏ２の幅Ｗｚは、例えば５００ｍ～１０００００ｍの範囲であってよく、好ましくは１０００ｍ～１００００ｍの範囲であってよい。また、動径方向（ｘ方向）における相対軌道Ｏ２の幅Ｗｘは、例えば５０ｍ～１０００ｍであってよく、好ましくは１００ｍ～５００ｍの範囲であってよい。

【0106】

相対軌道Ｏ２は、ＬＶＬＨ座標系において、次の方程式（１）を満たすことがより好ましい。
ｘ＝ａ×ｃоｓ（ωｔ＋α）
ｙ＝ｄ－２×ａ×ｓｉｎ（ωｔ＋α）
ｚ＝ｂ×ｃоｓ（ωｔ＋β）

【0107】

ここで、「ｘ」は、基準軌道Ｏ１の動径方向における位置を表す。「ｙ」は、基準軌道Ｏ１の周回方向における位置を表す。「ｚ」は、動径方向と周回方向に直交する交差方向における位置を表す。「ｔ」は時間を表す。「ω」は、角速度を表しており、基準軌道Ｏ１を飛行する基準衛星２００の角速度と一致することが好ましい。「ａ」、「ｂ」、「ｄ」、「α」、「β」は定数である。

【0108】

また、「ａ」は、動径方向における相対軌道Ｏ２の幅Ｗｘに相当する。「ａ」の２倍が、周回方向における相対軌道Ｏ２の幅Ｗｙに相当する。「ｂ」は、交差方向における相対軌道Ｏ２の幅Ｗｚに相当する。これらの好ましい値については前述したとおりである。

【0109】

「ｄ」は、基準軌道の周回方向におけるオフセット値である、「α」及び「β」は、相対軌道上での初期位相を表している。オフセット値及び初期位相は、任意に決定すればよい。なお、初期位相の値を変えることにより、複数の人工衛星３００が衝突することなく同一の相対軌道Ｏ２上を飛行可能である。

【0110】

また、位相αと位相βの差（位相差）に応じて、相対軌道Ｏ２を、基準軌道Ｏ１の周回方向から任意の角度で傾斜させることができる。

【0111】

なお、図１１に示されているそれぞれの相対軌道Ｏ２は、上記方程式（１）によって表される軌道であることに留意されたい。また、上記方程式（１）によって表される相対軌道Ｏ２は、ｚ軸に沿った方向から見て、長半径が短半径の２倍となる楕円形状を示す。また、上記方程式（１）によって表される相対軌道Ｏ２は、ｘ軸に沿った方向から見ても、ｙ軸に沿った方向から見ても、楕円形状を示す。

【0112】

ここで、前述した方程式（１）は、以下の連立微分方程式における「Ｆｘ＝Ｆｙ＝Ｆｚ＝０」としたときの周期解となっている。

【0113】

この連立微分方程式は、回転座標系における運動方程式（Ｈｉｌｌ－Ｃｌｏｈｅｓｓｙ－Ｗｉｌｓｈｉｒｅ（ＨＣＷ）方程式）として知られている。より具体的には、上記方程式（１）は、回転座標系の原点からの距離ｒが回転座標系の回転半径Ｒよりも十分に短い場合として「ｒ／Ｒ」に関して線形化したＨＣＷ方程式に相当する。したがって、人工衛星３００に関する（近似化された）運動方程式は、離心率が０である基準軌道を飛行する基準衛星２００を原点とした座標系において、上記方程式（１）となる。

【0114】

ここで、「ｘ」は、基準軌道Ｏ１の動径方向における位置を表す。「ｙ」は、基準軌道Ｏ１の周回方向における位置を表す。「ｚ」は、動径方向と周回方向に直交する交差方向における位置を表す。「Ｆｘ」は外力のｘ軸成分を表し、「Ｆｙ」は外力のｘ軸成分を表し、「Ｆｚ」は外力のｘ軸成分を表す。「ω」は、角速度を表しており、基準軌道Ｏ１を飛行する基準衛星２００の角速度と一致する。また、各変数の上に１つのドットが付されたものは、時間変数による１回微分を意味する。各変数の上に２つのドットが付されたものは、時間変数による２回微分を意味する。

【0115】

上記の方程式（１）で規定される相対軌道Ｏ２は、人工衛星３００が外力を受けなかった場合に描く軌道（ドップラー運動に基づく軌道）となる。よって、人工衛星３００が相対軌道Ｏ２上に投入された後、人工衛星３００の第２推進機３５０をほとんど稼働しなくても人工衛星３００は基本的には相対軌道Ｏ２上を飛行する。これにより、人工衛星３００のエネルギー消費を抑制することができる。

【0116】

実際には、大気抵抗、地球の扁平、太陽風等に伴う摂動が人工衛星３００にかかるため、人工衛星３００の第２推進機３５０を稼働することによって、人工衛星３００を相対軌道Ｏ２に留める必要がある。ただし、この場合であっても、人工衛星３００のエネルギー消費を抑制することができることに留意されたい。

【0117】

軌道制御システム４３０、例えば第２軌道制御ユニット４３４は、第２人工衛星３００を、前述した相対軌道Ｏ２に基づいて制御するよう構成されていてよい。

【0118】

なお、上記の方程式（１）で規定される相対軌道Ｏ２では、人工衛星３００の位置は、時間の関数で表される。すなわち、複数の人工衛星３００どうしの位置関係は、時間とともに変化することになる。

【0119】

図１２は、ある地上の観測点から見た人工衛星群の見え方をシミュレーションした１つの結果を示す図である。ここで、人工衛星群は、基準軌道Ｏ１を飛行する複数の第１人工衛星２００と、上記の方程式（１）に基づく相対軌道Ｏ２を飛行する複数の第２人工衛星３００と、を含む。図１２は、各々の人工衛星３００の光源３９０から可視光線を地上の特定の領域に照射したときに、当該領域にいる観測者によって観測される可視光線の様子を示しているものとも言える。

【0120】

人工衛星３００に設けられた光源３９０の発光条件の決定及び制御は、一例として、前述した発光制御システム４４０及び発光制御方法に従って行われればよい。

【0121】

［光源の発光態様の一例］
（人工衛星ディスプレイ）
次に、人工衛星群を構成する複数の人工衛星３００に設けられた光源３９０を利用した可視光線の制御、及びそれに伴う情報処理装置等について説明する。本例では、複数の人工衛星３９０に設けられた光源３９０によって夜空にディスプレイを形成することを意図している。

【0122】

本例において、好ましくは、人工衛星群は、前述した軌道（基準軌道及び相対軌道）を飛行する。具体的には、光源３９０を搭載した複数の人工衛星３００は、図１１や図１２に示すように、非格子状の配置で飛行していてよい。すなわち、複数の人工衛星３００は、正方形又は長方形の格子点を構成していない。

【0123】

ここで、前述した特許文献２及び特許文献３では、複数の人工衛星が、正方形の格子点の位置に配置されている様子が図示されている。この場合、複数の人工衛星に設けられた光源によって有意な像を形成するためには、テレビやパソコンのモニターのように、各格子の格子点（光画素）に位置する人工衛星の光源のＯＮ／ＯＦＦや発光色を制御すればよい。

【0124】

しかしながら、前述した基準軌道Ｏ１及び相対軌道Ｏ２を飛行する人工衛星は、非格子状の配置で飛行するため、同様の発光制御処理を適用することはできない。すなわち、有意な像（光の像）を形成するために、どの人工衛星に設けられた光源をＯＮにするべきかという処理を、同様に実行することができない。このため、本願の発明者は、以下で説明する新規な発光制御を見出した。

【0125】

なお、前述した「有意な像」とは、複数の可視光線によって表示される意味のある像（光の像）を意味する。意味のある像とは、人によりが直接的に意味を認識できるものに限らず、コンピュータ等による処理を行うことよって意味を成すような像をも含む。

【0126】

図１３は、人工衛星に設けられた光源の発光条件の一例を説明するための図である。図１４は、人工衛星群に搭載された複数の光源を、図１３に示す発光条件で発光させたときのシミュレーションの結果を示す図である。図１３及び図１４において、黒い円は、人工衛星からの光の光量を示している。図１５は、発光制御システムによる発光条件の決定方法の一例を説明するフローチャートである。

【0127】

本例において、まず、人工衛星群に搭載された光源３９０から発せられる可視光線によって表示されるべき像（光の像）が決定される。表示されるべき像の決定は、後述するようにユーザによって行われてよい。

【0128】

次に、発光制御システム４４０は、可視光線によって表示させるべき像（光の像）に関する情報、表示すべき時間帯に関する情報、及び表示させる地域に関する情報を取得する（ステップＳ１）。

【0129】

可視光線によって表示されるべき像は、例えば数字、文字、図形又は画像等であってよい。この場合、代表的な座標値ＲＬは、例えば数字、文字、図形又は画像等を構成する点の中心、又は線分の中心線の座標であってよい。表示させる地域に関する情報は、人工衛星３００からの可視光線を照射すべき特定の地域に関する情報であってよい。表示すべき時間帯に関する情報は、当該可視光線が照射される時間帯に関する情報である。

【0130】

可視光線によって表示されるべき像（光の像）に関する情報を取得すると、発光制御システム４４０は、可視光線によって表示されるべき像に関する代表的な座標値ＲＬを算出する（ステップＳ２）。

【0131】

代表的な座標値ＲＬは、前述した周回方向（ｙ軸）と前述した交差方向（ｚ軸）とによって張られる２次元座標における座標値によって構成されていてもよい。この場合、座標値ＲＬは、可視光線によって表示させるべき像（光の像）に関する情報と、人工衛星３００の位置に関する情報とによって決定することができる。

【0132】

次に、発光制御システム４４０は、代表的な座標値ＲＬから計測した人工衛星の距離Ｌ１１に基づいて、発光条件を決定する（ステップＳ３）。ここで、距離Ｌ１１は、前述した周回方向（ｙ軸）と前述した交差方向（ｚ軸）とによって張られる２次元座標内における距離によって定義されてもよい。

【0133】

具体的には、発光制御システム４４０は、距離Ｌ１１が所定の閾値（カットオフ値）より小さければ光源３９０をＯＮにし、距離Ｌ１１が所定の閾値以上であれば光源３９０をＯＦＦにするよう発光条件を決定すればよい（条件１）。閾値は、地上の特定の領域から観測されたときに、光の像の各ラインの太さが適切化されるよう適宜決定されればよい。

【0134】

また、発光制御システム４４０は、この代わりに、又はこれに加えて、距離Ｌ１１に基づいて光源３９０から発せられる可視光線の光量を変えるよう発光条件を決定してもよい。より好ましくは、発光制御システム４４０は、距離Ｌ１１が小さくなるほど光源３９０から発せられる可視光線の光量を大きくするよう発光条件を決定する（条件２）。これにより、代表的な座標値ＲＬに近いほど光量が大きくなるため、観測者は、可視光線によって表示されるべき像を認識し易くなる。

【0135】

ここで、前述したように複数の人工衛星３００どうしの相対的な位置関係が時間とともに変化する場合、前述した距離Ｌ１１は時間とともに変化し得る。この場合、発光制御システム４４０は、前述した一連のステップＳ１～Ｓ３において、発光条件を時間の関数として決定する。これにより、複数の光源３９０の発光スケジュールが決定される。

【0136】

前述した一連のステップＳ１～Ｓ３において、発光制御システム４４０は、少なくとも、光源３９０から発せられた可視光線を照射すべき位置に関する情報と、人工衛星３００の位置に関する情報（人工衛星３００が将来通る位置）に基づいて、光源３９０の発光条件（ＯＮ／ＯＦＦや光量等）を決定していることに留意されたい。

【0137】

図１４は、人工衛星群に搭載された複数の光源３９０を、前述した条件１及び条件２の下で発光させたときのシミュレーションの結果を示している。図１４では、縦軸は、前述した交差方向（ｚ軸）であり、横軸は、前述した周回方向（ｙ軸）である。なお、図１４では、可視光線によって表示されるべき像は、日本語の漢字である「漢」の字である。発光制御システム４４０は、前述のように決定された発光条件に従って光源３９０を発光させることによって、図１４に示すように光の像を形成することができる。

【0138】

また、発光制御システム４４０は、必要に応じて、可視光線を照射すべき特定の領域Ｓと人工衛星群が通る位置との関係、例えば仰角等に基づいて、前述のように決定した発光条件を修正してもよい。相対軌道Ｏ２の軌道面が仰角の方向に対して直交していない場合、前述した周回方向（ｙ軸）と前述した交差方向（ｚ軸）とによって張られる２次元座標は、特定の地域Ｓにいる観測者から見た視点で傾く。そのため、可視光線によって表示されるべき像も傾いて見えることがある。

【0139】

この傾きを修正するため、発光制御システム４４０は、相対軌道Ｏ２の軌道面と上記の仰角との関係、すなわち複数の人工衛星３００の位置に基づいて発光条件を修正してもよい。この修正は、周回方向（ｙ軸）と前述した交差方向（ｚ軸）とによって張られる２次元座標を所定の軸まわりに所定の角度回転させる操作をすることによって実行できることに留意されたい。

【0140】

また、発光制御システム４４０は、必要に応じて、前述したように、可視光線を照射すべき位置Ｓに関する情報と、人工衛星３３０の位置に関する情報と、に基づいて光源３９０から発せられる可視光線の発散角を決定してもよい。

【0141】

［人工衛星システム及び情報処理システムの一例］
図１６は、人工衛星システム及び情報処理システムの構成を示す概略図である。人工衛星システムについては、前述したとおりであるため、その説明を省略する。図１７は、情報処理システム７００の構成を示すブロック図である。

【0142】

情報処理システム７００は、人工衛星を監視する監視用コンピュータ６１０とは異なるコンピュータシステムによって構成されていてよい。

【0143】

監視用コンピュータ６１０は、人工衛星群に関する監視を含む各種の処理を行う第３制御部６３０を有していてよい。第３制御部６３０は、コンピュータ端末に備えられたＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭを含んでいてよい。

【0144】

第３制御部６３０は、第１人工衛星２００及び／又は第２人工衛星３００の位置に関する情報を取得する位置情報取得部６３２を有していてよい。また、第３制御部６３０は、第１人工衛星２００及び／又は第２人工衛星３００の軌道のずれや正常性を監視し、必要に応じて復帰を促す監視制御部６３４を有していても良い。

【0145】

情報処理システム７００は、第１人工衛星２００及び／又は第２人工衛星３００と直接又は間接的に通信可能であることが好ましい。好ましくは、情報処理システム７００は、監視用コンピュータ６１０を経て、第１人工衛星２００及び／又は第２人工衛星３００と間接的に通信可能であることが好ましい。情報処理システム７００は、例えばパーソナルコンピュータ、携帯情報端末、もしくはスマートフォン、又はこれらの組み合わせによって構成されていてよい。

【0146】

図１６及び図１７に示す例では、情報処理システム７００は、クライアント側のユーザ端末７１０と、サーバ７５０と、を含むクライアント・サーバシステムによって構成されている。ユーザ端末７１０とサーバ７５０は、例えば既存のインターネット網７９０によって互いに通信可能に構成されていてよい。

【0147】

サーバ７５０は、制御部７６０と、通信装置７７０と、を有していてよい。制御部７６０は、コンピュータ端末に備えられたＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭを含んでいてよい。通信装置７７０は、ユーザ端末７１０の通信装置７３０及び基地局のコンピュータ６１０と通信可能に構成されていてよい。

【0148】

ユーザ端末７１０は、例えばパーソナルコンピュータ、携帯情報端末、又はスマートフォン等であってよい。ユーザ端末７１０は、表示装置７１２や、カメラのような撮像装置７１６を備えていてよい。表示装置７１２及び撮像装置７１６は、端末に一体的に備わっていてもよく、外付け式のものであってもよい。

【0149】

ユーザ端末７１０は、制御部７２０と、前述した通信装置７３０と、を有していてよい。制御部７２０は、コンピュータ端末に備えられたＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭを含んでいてよい。制御部７２０は、コンピュータ端末に備えられたＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭを含んでいてよい。

【0150】

図１８は、情報処理システムの表示装置、具体的にはユーザ端末７１０の表示装置７１２に表示された画面の一例を示している。図１９は、情報処理システムの表示装置、具体的にはユーザ端末７１０の表示装置７１２に表示された画面の別の一例を示している。図２０は、情報処理システムの表示装置、具体的にはユーザ端末７１０の表示装置７１２に表示された画面のさらに別の一例を示している。なお、これらの画面は、ユーザ端末にインストールされたアプリケーションを実行することによって表示されるものであってよい。

【0151】

情報処理システム、具体的にはユーザ端末７１０の制御部７２０は、発光条件に関する情報を受け付ける入力情報受付部７２１を有していてよい。制御部７２０は、入力情報受付部７２１で受け付けた情報に基づいて発光条件に関する情報を、発光制御システム４４０に送る。具体的には、制御部７２０は、発光条件に関する情報を、サーバ７５０を経由して発光制御システム４４０に送る。

【0152】

図１８に示すように、情報処理システムの表示装置、具体的にはユーザ端末７１０の表示装置７１２に表示された画面は、発光条件に関する情報を入力する画面を表示している。具体的には、光源のＯＮ／ＯＦＦのボタン８００、光量の調整レベルを変更するバー８１０、光の色を変更するボタン８２０が表示されている。

【0153】

ユーザがこれらのボタンやバー８００，８１０，８２０を操作することによって、制御部７２０の入力情報受付部７２１は、光源のＯＮ／ＯＦＦに関する情報、光源から発せられる可視光線の光量に関する情報、及び光源から発せられる可視光線の色に関する情報を取得する。これらの情報は、ユーザ端末７００の制御部７２０によってサーバ７５０に送られ、サーバ７５０から発光制御システム４４０に送られる。発光制御システム４４０は、これらの発光条件に関する情報に基づき光源３９０の発光条件を決定し、光源３９０を操作する。

【0154】

これにより、ユーザは、ユーザ端末７００から人工衛星に搭載された光源３９０を操作することができる。

【0155】

なお、入力可能な発光条件に関する情報は、光源のＯＮ／ＯＦＦに関する情報と、光源から発せられる可視光線の光量に関する情報と、光源から発せられる可視光線の色に関する情報のうちの少なくとも１つであってよい。また、光源から発せられる可視光線の色に関する情報は、ＲＧＢ値等によってより細かく入力可能であってもよい。

【0156】

また、図１８に示すように、情報処理システムの表示装置、具体的にはユーザ端末７１０の表示装置７１２に表示された画面では、撮影ボタン８３０の押下によって、撮像装置７１６による撮影が可能となっている。これにより、撮像装置７１６を人工衛星３００の方に向けることによって、光源３９０から発せられた可視光線を撮影することができる。図１８に示す例では、撮像装置７１６は、複数の人工衛星３００に搭載された光源３９０によって形成された日本語の漢字の「東京」という文字を撮影している。

【0157】

制御部７２０は、人工衛星３００に設けられた光源３９０から照射された可視光線を撮像することによって得られた画像データに基づいて所定の処理を行ってもよい。この場合、制御部３９０は、当該所定の処理が行われた結果を、例えば表示装置７１２出力するよう構成されていてよい。

【0158】

制御部７２０による所定の処理は、単純に、撮像装置７１６によって取得した画像を表示する処理であってもよい。

【0159】

この代わりに、制御部７２０による所定の処理は、撮像した可視光線のパターンを何らかの情報に変換する処理であってもよい。この場合、複数の人工衛星３００に設けられた光源３９０から照射された可視光線のパターンは所定の情報に紐づけられていてよい。制御部７２０は、画像データにおける可視光線のパターンを解析することによって、所定の情報を出力するよう構成されていてよい。

【0160】

可視光線のパターンに紐づけられた所定の情報は、例えば特定のＷＥＢページへアクセスするための情報やリンクであったり、可視光線が照射される特定の地域で使用可能なクーポン券等であってよい。

【0161】

また、図１９に示すように、情報処理システムの表示装置、具体的にはユーザ端末７１０の表示装置７１２には、人工衛星３００の光源３９０を制御するための予約の申し込み画面が示されている。このように、情報処理システムは、予約に応じて、ユーザに対して光源３９０の制御３９０を許可してもよい。

【0162】

このため、図１９において、ユーザ端末７１０の表示装置７１２には、ユーザに関する情報８４０と、光源３９０の発光条件に関する情報とが入力可能になっている。ここで、ユーザに関する情報８４０は、例えば、ユーザの氏名、メールアドレス及び／又は電話番号等であってよい。

【0163】

ユーザに関する情報８４０が入力された後に予約が確定すると、ユーザに関する情報８４０はサーバ７５０に送られる。サーバ７５０は、予約された日時ごとに登録されたユーザに対して、光源３９０を制御するための許可を与える。この目的のため、サーバ７５０の制御部７６０は、ユーザ認証部７６１を有していてよい。

【0164】

ユーザ認証部７６１は、ユーザ端末７１０によって所定の日時に人工衛星３００の光源３９０を制御しようとするユーザが、予め予約した者であるか否かを判断する。予め予約したユーザである場合には、光源３９０の発光条件に関する情報の入力が許可される。

【0165】

このように、情報処理システムは、発光条件に関する情報の入力の許可及び拒否に関する認証を行うユーザ認証部を有することが好ましい。

【0166】

また、サーバ７５０の制御部７６２は、人工衛星３００の位置に応じて、発光条件に関する情報の入力の受付を禁止する入力期間制御部７６２を有していてもよい。例えば、人工衛星３００が見えない位置にある場合、人工衛星３００の光源３９０に対して発光の指令を与えることは好ましくはない。したがって、入力期間制御部７６２は、人工衛星３００の位置に応じて、光源３９０の制御を禁止するよう構成されていてよい。

【0167】

また、図１９に示すように、情報処理システムの表示装置、具体的にはユーザ端末７１０の表示装置７１２には、発光条件に関する情報を入力する部分が表示されている。具体的には、「地域選択」、「予約日時」及び「表示図形」が入力可能になっている。

【0168】

「地域選択」は、光源３９０からの可視光線を照射すべき地域に関する情報を入力することができる。「予約日時」は、光源３９０からの可視光線を照射すべき時間帯に関する情報を入力することができる。「表示図形」は、可視光線によって表示すべき像に関する情報、すなわち前述の人工衛星ディスプレイにおいて描くべき図形等の情報を入力することができる。

【0169】

これらの情報は、制御部７２０によってサーバ７５０に送られ、サーバ７５０から発光制御システム４４０へ送られる。発光制御システム４４０は、これらの情報と、人工衛星３００の位置に関する情報に基づき、光源３９０の発光条件を決定すればよい。

【0170】

また、情報処理システム、具体的にはユーザ端末７１０の制御部７２０は、人工衛星システムに関する情報を取得する情報取得部７２３と、人工衛星システムに関する情報を通知する通知部７２２と、を有していてよい。

【0171】

人工衛星システムに関する情報は、光源３９０から発せられた可視光線が照射される地域、光源３９０から発せられた可視光線を観測可能な日付及び時間帯のうちの少なくとも１つを含んでいてよい。人工衛星システムに関する情報は、基地局６００のコンピュータ６１０からサーバ７５０に送られ、それからサーバ７５０からユーザ端末７１０に送られてよい。

【0172】

これらの人工衛星システムに関する情報は、可視光線が照射される地域から人工衛星３００が直接観測可能になる前に通知されてもよく、可視光線が照射される地域から人工衛星３００が直接観測され始めた時点に通知されてもよい。

【0173】

通知部７２２により通知された人工衛星システムに関する情報は、例えばユーザ端末７１０の表示装置７１２に表示される。図２０は、通知部７２２により通知された情報が表示された表示装置７１２を示している。

【0174】

図２０では、光源３９０から発せられた可視光線が照射される地域、光源３９０から発せられた可視光線を観測可能な日付及び時間帯が示されている。なお、観測可能な日付及び時間帯は、前述したような光源３９０の制御が可能な日付及び時間帯と同じであってもよい。

【0175】

前述した例の他に、通知部７２２により通知される人工衛星に関する情報は、可視光線が照射される地域を基準にしたときに、光源３９０から発せられた可視光線を観測可能な方位角及び仰角のうちの少なくとも１つ、好ましくは両方を含んでいてもよい。これにより、ユーザは、人工衛星３００から発せられる可視光線の方角を予め認識することができる。

【0176】

さらに、前述した例の他に、通知部７２２により通知される人工衛星に関する情報は、人工衛星３００の姿勢に関する情報や、人工衛星３００の電力状況の情報などを含んでいても良い。

【0177】

ここで、人工衛星の監視制御用のコンピュータ６１０は、通常、人工衛星用の基地局６００に置かれる。人工衛星３００の光源３９０から発せられた可視光線を、地上の特定の領域、例えば基地局とは異なる領域に局所的に照射する場合、基地局にいる者は光源３９０から照射された可視光線を観測できない。

【0178】

本例では、人工衛星を監視する監視用コンピュータ６１０とは異なるコンピュータシステム、好ましくは携帯情報端末から、後述するように光源３９０の発光条件を制御することができる。これにより、基地局６００とは異なる領域に局所的に可視光線を照射する場合であっても、可視光線が照射される特定の領域に情報処理システム７００又はユーザ端末７１０を置く又は携帯することができる。これにより、ユーザは、当該特定の領域で人工衛星３００の光源３９０から発せられた可視光線を直接観測しつつ、光源３９０の操作を行うことができる。

【0179】

図１８に示す例は、図１４を用いて説明したように複数の人工衛星３００の光源３９０によって有意な像を描くことを意図している。この代わりに、ユーザ端末７１０からの人工衛星３００の光源３９０の制御は、人工衛星３００及び光源３９０が１つの場合であっても適用できることに留意されたい。この場合であっても、ユーザは、同様のシステムにより、光源３９０のＯＮ／ＯＦＦや光量や発光色の制御を行うことが可能である。

【0180】

［光源の発光態様の別の例］
（タイムラスプディスプレイ）
図２１は、本例における人工衛星３００の光源３９０の発光態様に関する人工衛星群の配列の一例を示す図である。図２２は、本例における情報処理システムの表示装置に表示された画面の一例を示している。図２３は、情報処理システムで撮影中の人工衛星群からの可視光線の一例を示している。図２４は、撮影した画像を合成した合成画像の一例を示す図である。

【0181】

本例において、人工衛星システム及び情報処理システムの構成は、実質的に図１６及び図１７に示す構成とほぼ同様である。すなわち、本例においても、人工衛星３００の光源３９０は、ユーザ端末７１０から制御可能であってよい。

【0182】

図２１に示すように、本例において、人工衛星群は、１つの第１人工衛星（基準衛星）２００と、基準衛星２００に紐づいた複数の第２人工衛星３００を含んでいてよい。第１人工衛星２００と第２人工衛星３００の好ましい軌道については、前述したとおりである。

【0183】

本例では、ユーザ端末７１０は、長期間にわたって人工衛星３００から照射された可視光線を撮影し続けることができるよう構成されている。

【0184】

図１９で説明したものと同様に、情報処理システムは、人工衛星３００の光源３９０の発光条件を指定するための予約の申し込み機能を有していてよい。本例においても、ユーザ端末７１０は、光源３９０の発光条件に関する情報を受け付け可能に構成されていてよい。

【0185】

本例において、発光条件に関する情報は、少なくとも、可視光線を照射すべき地域に関する情報と、可視光線を照射すべき時間帯に関する情報と、可視光線によって表示すべき像に関する情報と、を含んでいてよい。また、本例において、可視光線によって表示すべき像は、比較的横長、具体的には人工衛星群の周回方向に沿って長い像であってよい。

【0186】

可視光線によって形成すべき、人工衛星群の周回方向に沿って長い像に関する情報は、ユーザ端末７１０からサーバ７５０を経て、発光制御システム４４０に送られる。人工衛星群の周回方向に沿って長い像は、人工衛星３００の光源３９０を瞬間的に発光させただけで形成することができない。そのため、発光制御システム４４０は、人工衛星３００の飛行、すなわち時間経過とともに、人工衛星３００の光源３９０の発光を制御させることにより、長期間かけて光の像を形成するよう発光条件を決定する。

【0187】

より具体的には、発光制御システム４４０は、所望の時間間隔で観測された可視光線の合成によって有意な像（光の像）が形成されるように発光条件を決定する（図２４も参照）。このため、発光制御システム４４０は、連続的に、又は所望の時間間隔よりも短い時間間隔で断続的に、可視光線を発光させるよう光源３９０を制御することが好ましい。ここで、所望の時間間隔は、後述するように、ユーザ端末７１０の制御部７２０による合成すべき画像が取得された時間間隔に相当する。

【0188】

情報処理システム、具体的にはユーザ端末７１０の制御部７２０は、前述したように、人工衛星システムに関する情報を取得する情報取得部７２３と、人工衛星システムに関する情報を通知する通知部７２２と、を有していてよい（図２２も参照）。

【0189】

人工衛星システムに関する情報は、光源３９０から発せられた可視光線が照射される地域、光源３９０から発せられた可視光線を観測可能な日付及び時間帯を含んでいてよい。この他に、通知部７２２により通知される人工衛星に関する情報は、可視光線が照射される地域を基準にしたときに、光源３９０から発せられた可視光線を観測可能な方位角及び仰角のうちの少なくとも１つ、好ましくは両方を含んでいてもよい。

【0190】

これらの人工衛星システムに関する情報は、可視光線が照射される地域から人工衛星３００が直接観測可能になる前に通知されてもよく、可視光線が照射される地域から人工衛星３００が直接観測され始めた時点に通知されてもよい。

【0191】

図２２では、撮影準備ボタンが表示されている。撮影準備ボタンが押されると、情報処理システムは、ワイド画面での撮影モードに移行することが好ましい。情報処理システムは、ワイド画面で長期にわたって人工衛星３００の軌跡を撮影することができる。

【0192】

制御部７２０は、人工衛星３００に設けられた光源３９０から照射された可視光線を撮像することによって得られた画像データに基づいて所定の処理を行う。本例では、制御部７２０は、所望の時間間隔で取得した画像データのうちの少なくとも一部を合成した合成画像を出力する。

【0193】

具体的には、ある瞬間に撮像した画像データは、例えば図２３に示すような画像となる。なお、図２３では、画面の右上に、複数の人工衛星３００から照射された光が、白い点で示されている。この画像データは、ある地点にいる人工衛星３００から照射された可視光線の像のみを含む。これに対し、所望の時間間隔で取得した画像データのうちの少なくとも一部、特に人工衛星３００の光源３９０からの可視光線の部分を合成することによって、図２４に示すような合成画像が出力される。なお、図２４では、人工衛星からの光が横方向にライン上に形成されており、光が照射されなかった部分によって黒い文字「STAY HOME SAVE LIVES」が形成されている。

【0194】

本例では、人工衛星３００の数が比較的少数である場合であっても、ユーザ端末７１０にインストールするアプリケーションを工夫することによって、ユーザ端末７１０に有意な像を生成させることができる。

【0195】

また、前述した例と同様に、生成された可視光線のパターンが所定の情報に紐づけられており、制御部７２０は、画像データにおける可視光線のパターンを解析することによって、所定の情報を出力するよう構成されていてもよい。

【0196】

前述した人工衛星３００によるディスプレイのいずれの例においても、発光制御システムは、光源３９０から発せられた可視光線を照射すべき位置に関する情報と、人工衛星の位置に関する情報の少なくとも一方に基づいて、光源３９０の発光条件を決定するよう構成されていてよいことは前述したとおりである。

【0197】

上述したように、実施形態を通じて本発明の内容を開示したが、この開示の一部をなす論述及び図面は、本発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替の実施形態、実施例及び運用技術が明らかとなる。したがって、本発明の技術的範囲は、上述の説明から妥当な特許請求の範囲に係る発明特定事項によってのみ定められるものである。

【0198】

例えば、前述した発光制御システム、軌道制御システム、情報処理システムのそれぞれが行う方法、すなわち発光制御方法、軌道制御方法、情報処理方法も、本発明の範囲に含まれる。

【0199】

また、上記の発光制御方法、上記の軌道制御方法、上記の情報処理方法のうちの１つを、コンピュータに実行させるプログラムも、本発明の範囲に含まれる。

【0200】

このようなコンピュータプログラムは、様々なタイプの非一時的なコンピュータ可読媒体（ｎｏｎ－ｔｒａｎｓｉｔｏｒｙ ｃｏｍｐｕｔｅｒ ｒｅａｄａｂｌｅ ｍｅｄｉｕｍ）に格納され、コンピュータに供給することができる。非一時的なコンピュータ可読媒体は、様々なタイプの実体のある記録媒体（ｔａｎｇｉｂｌｅ ｓｔｏｒａｇｅ ｍｅｄｉｕｍ）を含む。非一時的なコンピュータ可読媒体の例は、磁気記録媒体（例えばフレキシブルディスク、磁気テープ、ハードディスクドライブ）、光磁気記録媒体（例えば光磁気ディスク）、ＣＤ－ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＣＤ－Ｒ、ＣＤ－Ｒ／Ｗ、半導体メモリ（例えば、マスクＲＯＭ、ＰＲＯＭ（Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ ＲＯＭ）、ＥＰＲＯＭ（Ｅｒａｓａｂｌｅ ＰＲＯＭ）、フラッシュＲＯＭ、ＲＡＭ（ｒａｎｄｏｍ ａｃｃｅｓｓ ｍｅｍｏｒｙ））を含む。また、プログラムは、様々なタイプの一時的なコンピュータ可読媒体（ｔｒａｎｓｉｔｏｒｙ ｃｏｍｐｕｔｅｒ ｒｅａｄａｂｌｅ ｍｅｄｉｕｍ）によってコンピュータに供給されてもよい。一時的なコンピュータ可読媒体の例は、電気信号、光信号、及び電磁波を含む。一時的なコンピュータ可読媒体は、電線及び光ファイバ等の有線通信路、又は無線通信路を介して、プログラムをコンピュータに供給できる。

【0201】

また、第２人工衛星３００は、必要に応じて、磁気センサ及び／又は放射線測定器を備えていても良い。磁気センサは、第２人工衛星３００の飛行中に、地磁気を測定することができる。また、放射線測定器は、第２人工衛星３００の飛行中に、太陽風のような荷電粒子（プラズマ粒子）を測定することができる。これにより、人工衛星群は、天体、特に地球の地磁気や、太陽風のような荷電粒子等を観測することができる。

【0202】

前述した好ましい軌道の代わりに、人工衛星群、特に複数の第２人工衛星３００は、正方格子又は長方格子の格子点の位置を維持する相対軌道を飛行してもよい。この場合、人工衛星を利用したディスプレイに関する発光制御が簡素化される。

【0203】

前述した軌道制御システム４３０、発光制御システム４４０、姿勢制御システム４５０は、図６に示す態様では、第１人工衛星２００と第２人工衛星３００の両方に設けられたコンピュータの制御システムによって構成されている。この代わりに、軌道制御システム４３０、発光制御システム４４０、姿勢制御システム４５０は、第１人工衛星２００と第２人工衛星３００のどちらか一方のみに設けられたコンピュータの制御システムによって構成されていてもよい。また、軌道制御システム４３０、発光制御システム４４０、姿勢制御システム４５０は、第１人工衛星２００及び／又は第２人工衛星３００に設けられたコンピュータだけでなく、基地局６００及び／又は情報処理システム７００の制御システムにわたる分散処理システムであってもよい。このように、軌道制御システム４３０、発光制御システム４４０、姿勢制御システム４５０は、可能な限り、いずれかのコンピュータ単独により構成されるシステムであってもよく、複数のコンピュータにより構成される分散処理システムであってもよい。

【0204】

図１６及び図１７に示す例では、情報処理システム７００は、クライアント側の端末７１０と、サーバ側の端末７５０と、を含むクライアント・サーバシステムによって構成されている。この例の代わりに、情報処理システム７００は、単一のコンピュータによって構成されていてもよく、複数のコンピュータによる分散処理システムによって構成されていてもよい。

【0205】

また、第１人工衛星２００及び第２人工衛星３００の構造は、本発明を実施可能な限りにおいて、上述したものに制限されないことに留意されたい。

【0206】

また、図１６～図２４に示す例では、１つのユーザ端末７１０から、人工衛星３００の光源３９０の制御を行う方法について例示した。この代わりに、人工衛星３００の光源３９０の制御は、複数のユーザ端末７１０からの指示に基づいて行われても良い。この場合、サーバ７５０は、複数のユーザ端末７１０と通信可能であってよい。各々のユーザ端末７１０の基本的な構成については前述したとおりである。

【0207】

この場合、サーバ７５０は、複数のユーザ端末７１０から、光源３９０の発光条件に関する指令を受け付けてもよい。言い換えると、それぞれのユーザ端末７１０は、光源３９０の発光条件に関する指令をサーバ７５０に通知可能であってよい。ここで、発光条件に関する指令は、光源３９０のＯＮ／ＯＦＦ、光量の調整レベル、光の色等であってよい。サーバ７５０は、複数のユーザ端末７１０から受け付けた指令に基づいて、光源３９０の発光条件を決定すればよい

【0208】

例えば、サーバ７５０は、複数のユーザ端末７１０から受け付けた複数の指令のうち最も多い指令、又は複数の指令の平均値に基づいて、光源３９０の発光条件を決定すればよい。一例では、光源３９０をＯＮにする指令が最も多ければ、サーバ７５０は、光源３９０の「ＯＮ」にするよう発光条件を決定する。また、別の例では、サーバ７５０は、複数のユーザ端末７１０から受け付けた光量の値を平均化した値を、光源３９０の発光条件として決定してもよい。

【符号の説明】

【0209】

１００ 人工衛星組立体
２００ 第１人工衛星
３００ 第２人工衛星
３９０ 光源
４３０ 軌道制御システム
４４０ 発光制御システム
Ｏ１ 基準軌道
Ｏ２ 相対軌道

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】

【図22】

【図23】

【図24】

【手続補正書】

【提出日】2021-07-06

【手続補正1】

【補正対象書類名】特許請求の範囲

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正の内容】

【特許請求の範囲】

【請求項1】

隊列飛行する複数の人工衛星に設けられた指向性を有する可視光線を発生可能な光源を制御する発光制御システムであって、
前記光源から発せられた可視光線を照射すべき位置に関する情報と、前記人工衛星の位置に関する情報の少なくとも一方に基づいて、前記光源の発光条件を決定するよう構成されており、
複数の前記人工衛星に設けられたそれぞれの前記光源の発光条件は、前記可視光線を照射すべき前記位置から所望の時間間隔で観測された複数の像であって、複数の前記光源から発せられた可視光線により描かれる複数の像の合成によって有意な像が形成されるように、前記有意な像に基づいて決定される、発光制御システム。

【請求項2】

可視光線を照射すべき位置に関する情報と、前記人工衛星の位置に関する情報の両方に基づいて、前記光源の発光条件を決定するよう構成されている、請求項１に記載の発光制御システム。

【請求項3】

前記発光条件は、前記光源のＯＮ／ＯＦＦ、前記可視光線の光量、前記可視光線の発散角及び前記可視光線の色のうちの少なくとも１つを含む、請求項１又は２に記載の発光制御システム。

【請求項4】

可視光線によって表示されるべき像に関する理想的な座標値から計測した前記人工衛星の距離に基づいて、前記発光条件を決定するよう構成されている、請求項１から３のいずれか１項に記載の発光制御システム。

【請求項5】

前記距離が所定の閾値より小さければ前記光源をＯＮにし、前記距離が所定の閾値以上であれば前記光源をＯＦＦにするよう前記発光条件を決定するよう構成されている、請求項４に記載の発光制御システム。

【請求項6】

前記距離に基づいて前記光源から発せられる可視光線の光量を変えるよう前記発光条件を決定するよう構成されている、請求項４又は５に記載の発光制御システム。

【請求項7】

隊列飛行する複数の人工衛星に設けられた指向性を有する可視光線を発生可能な光源を制御する発光制御システムであって、
複数の前記人工衛星に設けられたそれぞれの前記光源の発光条件は、前記可視光線を照射すべき位置から所望の時間間隔で観測された複数の像であって、複数の前記光源から発せられた可視光線により描かれる複数の像の合成によって有意な像が形成されるように決定される、発光制御システム。

【請求項8】

連続的に、又は前記所望の時間間隔よりも短い時間間隔で断続的に、可視光線を発光させるよう前記光源を制御するよう構成されている、請求項１から７のいずれか１項に記載の発光制御システム。

【請求項9】

請求項１から８のいずれか１項に記載の発光制御システムに対して、前記発光条件に関する情報と、可視光線によって表示されるべき像に関する情報のうちの少なくとも一方を送信するよう制御部を有する、情報処理システム。

【請求項10】

請求項１から８のいずれか１項に記載の発光制御システムと、前記発光制御システムに対して、前記発光条件に関する情報と、可視光線によって表示されるべき像に関する情報のうちの少なくとも一方を送信するよう制御部と、を有する、情報処理システム。

【請求項11】

前記発光条件に関する情報を受け付ける入力情報受付部を有し、
前記制御部は、前記入力情報受付部で受け付けた情報に基づいて前記発光条件に関する情報を送るよう構成されている、請求項９又は１０に記載の情報処理システム。

【請求項12】

前記発光条件に関する情報は、前記光源のＯＮ／ＯＦＦに関する情報と、前記光源から発せられる可視光線の光量に関する情報と、前記光源から発せられる可視光線の色に関する情報と、可視光線を照射すべき地域に関する情報と、可視光線を照射すべき時間帯に関する情報と、可視光線によって表示すべき像に関する情報のうちの少なくとも１つである、請求項９から１１のいずれか１項に記載の情報処理システム。

【請求項13】

前記発光条件に関する情報の入力の許可及び拒否に関する認証を行うユーザ認証部を有する、請求項９から１２のいずれか１項に記載の情報処理システム。

【請求項14】

前記人工衛星の位置に応じて、前記発光条件に関する情報の入力の受付を禁止する入力期間制御部を有する、請求項９から１３のいずれか１項に記載の情報処理システム。

【請求項15】

前記情報処理システムは、前記人工衛星を監視する監視用コンピュータとは異なるコンピュータシステムによって構成されている、請求項９から１４のいずれか１項に記載の情報処理システム。

【請求項16】

請求項１から８のいずれか１項に記載の発光制御システムと、指向性を有する可視光線を発生可能な前記光源を有する複数の人工衛星と、を有する人工衛星システムに関する情報を取得する情報取得部と、
前記情報取得部よって取得した情報を通知する通知部と、を有する、情報処理システム。

【請求項17】

前記人工衛星システムに関する情報は、前記光源から発せられた可視光線が照射される地域、前記光源から発せられた可視光線を観測可能な日付及び時間帯のうちの少なくとも１つを含む、請求項１６に記載の情報処理システム。

【請求項18】

前記人工衛星システムに関する情報は、前記光源から発せられた可視光線が照射される地域を基準にしたときに、前記光源から発せられた可視光線を観測可能な方位角及び仰角のうちの少なくとも１つを含む、請求項１６又は１７に記載の情報処理システム。

【請求項19】

前記人工衛星に設けられた前記光源から照射された可視光線を撮像することによって得られた画像データに基づいて所定の処理を行う制御部を有し、
前記制御部は、前記所定の処理が行われた結果を出力するよう構成されている、請求項１６から１８のいずれか１項に記載の情報処理システム。

【請求項20】

前記制御部は、所望の時間間隔で取得した前記画像データのうちの少なくとも一部を合成した合成画像を出力するよう構成されている、請求項１９に記載の情報処理システム。

【請求項21】

複数の前記人工衛星に設けられた光源から照射された可視光線のパターンが所定の情報に紐づけられており、
前記制御部は、前記画像データにおける前記可視光線のパターンを解析することによって、前記所定の情報を出力するよう構成されている、請求項１９又は２０に記載の情報処理システム。

【請求項22】

請求項１から８のいずれか１項に記載の発光制御システムと、
指向性を有する可視光線を発生可能な前記光源を有する少なくとも１つの人工衛星と、を有する、人工衛星システム。

【請求項23】

前記光源を有する複数の前記人工衛星と、
複数の前記人工衛星を互いに伴走させるよう制御する軌道制御システムと、を有する、請求項２２に記載の人工衛星システム。

【請求項24】

基準衛星と、
前記基準衛星に紐づいた複数の前記人工衛星と、
天体を周回する基準軌道に基づいて前記基準衛星を制御しつつ、前記基準衛星を基準とした相対軌道に基づいて複数の前記人工衛星を制御する軌道制御システムと、
を有する、請求項２２又は２３に記載の人工衛星システム。

【請求項25】

前記相対軌道は、前記基準衛星を原点とした座標系において振動又は周期的な軌跡を描く軌道である、請求項２４に記載の人工衛星システム。

【請求項26】

隊列飛行する複数の人工衛星に設けられた指向性を有する可視光線を発生可能な光源を制御する発光制御方法であって、
前記可視光線を照射すべき位置から所望の時間間隔で観測された複数の像であって、複数の前記光源から発せられた可視光線により描かれる複数の像の合成によって有意な像が形成されるように、前記有意な像に基づいて複数の前記人工衛星のそれぞれに設けられた前記光源の発光条件を決定するステップを含む、発光制御方法。

【請求項27】

請求項２６に記載の発光制御方法を、コンピュータに実行させるプログラム。