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特開2023-12140デブリ除去方法、デブリ除去プログラムおよび周形状電極集合体
(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】P2023012140
(43)【公開日】2023-01-25
(54)【発明の名称】デブリ除去方法、デブリ除去プログラムおよび周形状電極集合体
(51)【国際特許分類】
B64G 1/56 20060101AFI20230118BHJP
B64G 1/22 20060101ALI20230118BHJP
B64G 1/40 20060101ALI20230118BHJP
【ＦＩ】
B64G1/56
B64G1/22 100B
B64G1/40 900
【審査請求】未請求
【請求項の数】10
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2021115615
(22)【出願日】2021-07-13
(71)【出願人】
【識別番号】591102095
【氏名又は名称】三菱電機ソフトウエア株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110002491
【氏名又は名称】弁理士法人クロスボーダー特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】関川 賢一
(57)【要約】
【課題】帯電させた宇宙デブリの減速制御が容易で、構成の簡易な宇宙デブリの除去技術を提供する。
【解決手段】周形状の円環電極から構成された周形状電極１０１が宇宙空間に配置される。円環である周形状電極１０１は正の電圧を印加されて正の電荷が帯電している。
周形状電極１０１の左側のシース領域を飛翔するデブリは電子によって負に帯電して帯電デブリ４０１となっている。正に帯電している周形状電極１０１は、負の極性に帯電して周形状電極１０１に向かってくる帯電デブリ４０１を、周形状電極１０１の作る電界Ｅｚに起因する静電気力で引っ張る。そして、周形状電極１０１は、周形状電極１０１の円環内部を通過した帯電デブリ４０１に、静電気力による引力を作用させて帯電デブリ４０１を減速させる。減速した帯電デブリ４０１は高度を下げて大気圏へ突入して焼失する。
【選択図】図２
【解決手段】周形状の円環電極から構成された周形状電極１０１が宇宙空間に配置される。円環である周形状電極１０１は正の電圧を印加されて正の電荷が帯電している。
周形状電極１０１の左側のシース領域を飛翔するデブリは電子によって負に帯電して帯電デブリ４０１となっている。正に帯電している周形状電極１０１は、負の極性に帯電して周形状電極１０１に向かってくる帯電デブリ４０１を、周形状電極１０１の作る電界Ｅｚに起因する静電気力で引っ張る。そして、周形状電極１０１は、周形状電極１０１の円環内部を通過した帯電デブリ４０１に、静電気力による引力を作用させて帯電デブリ４０１を減速させる。減速した帯電デブリ４０１は高度を下げて大気圏へ突入して焼失する。
【選択図】図２
【特許請求の範囲】
【請求項1】
地上側装置が、
正と負とのいずれかの電圧が印加される周形状の１以上の周形状電極から構成されて人工衛星本体に収納される周形状電極集合体を、前記人工衛星本体に宇宙空間へ展開させ、
前記宇宙空間へ展開された前記周形状電極集合体の各周形状電極に正と負とのいずれかの同一極性の電圧を前記人工衛星本体によって印加させることにより、前記周形状電極の周の内部を通過したデブリであって、前記周形状電極に印加された電圧と異なる極性に帯電したデブリである帯電デブリに、前記周形状電極の電圧に基づく静電気力による引力を作用させて前記帯電デブリを減速させる、
デブリ除去方法。
正と負とのいずれかの電圧が印加される周形状の１以上の周形状電極から構成されて人工衛星本体に収納される周形状電極集合体を、前記人工衛星本体に宇宙空間へ展開させ、
前記宇宙空間へ展開された前記周形状電極集合体の各周形状電極に正と負とのいずれかの同一極性の電圧を前記人工衛星本体によって印加させることにより、前記周形状電極の周の内部を通過したデブリであって、前記周形状電極に印加された電圧と異なる極性に帯電したデブリである帯電デブリに、前記周形状電極の電圧に基づく静電気力による引力を作用させて前記帯電デブリを減速させる、
デブリ除去方法。
【請求項2】
前記周形状電極集合体は、複数の周形状電極から構成される請求項１に記載のデブリ除去方法。
【請求項3】
前記周形状電極集合体の各周形状電極は、正の電圧が印加され、
前記帯電デブリは、負に帯電している、
請求項１または請求項２に記載のデブリ除去方法。
前記帯電デブリは、負に帯電している、
請求項１または請求項２に記載のデブリ除去方法。
【請求項4】
前記周形状電極集合体は、
前記人工衛星本体の外部で展開された状態では、複数の前記周形状電極が、前記人工衛星本体を囲む請求項２または請求項３に記載のデブリ除去方法。
前記人工衛星本体の外部で展開された状態では、複数の前記周形状電極が、前記人工衛星本体を囲む請求項２または請求項３に記載のデブリ除去方法。
【請求項5】
前記周形状電極集合体は、
それぞれが複数の前記周形状電極から構成される複数のユニットから構成されており、
前記人工衛星本体の外部で展開された前記周形状電極集合体では、
複数のユニットが、前記人工衛星本体を第１グループとして囲み、
前記第１グループに前記第１グループの外側で隣接する複数のユニットが、前記第１グループを第２グループとして囲み、
以降、
内側の複数のユニットからなる内側グループに外側で隣接する複数のユニットからなる外側グループが、前記内側グループを囲む請求項４に記載のデブリ除去方法。
それぞれが複数の前記周形状電極から構成される複数のユニットから構成されており、
前記人工衛星本体の外部で展開された前記周形状電極集合体では、
複数のユニットが、前記人工衛星本体を第１グループとして囲み、
前記第１グループに前記第１グループの外側で隣接する複数のユニットが、前記第１グループを第２グループとして囲み、
以降、
内側の複数のユニットからなる内側グループに外側で隣接する複数のユニットからなる外側グループが、前記内側グループを囲む請求項４に記載のデブリ除去方法。
【請求項6】
前記周形状電極集合体の各周形状電極は、
六角形の周形状である請求項１から請求項５のいずれか１項に記載のデブリ除去方法。
六角形の周形状である請求項１から請求項５のいずれか１項に記載のデブリ除去方法。
【請求項7】
人工衛星本体に搭載されるコンピュータに、
正と負とのいずれかの電圧が印加される周形状の１以上の周形状電極から構成されて人工衛星本体に収納される周形状電極集合体を、宇宙空間へ展開する展開処理と、
前記宇宙空間へ展開された前記周形状電極集合体の各周形状電極に正と負とのいずれかの同一極性の電圧を印加することにより、前記周形状電極の周の内部を通過したデブリであって、前記周形状電極に印加された電圧と異なる極性に帯電したデブリである帯電デブリに、前記周形状電極の電圧に基づく静電気力による引力を作用させて前記帯電デブリを減速させる印加処理と、
を実行させるデブリ除去プログラム。
正と負とのいずれかの電圧が印加される周形状の１以上の周形状電極から構成されて人工衛星本体に収納される周形状電極集合体を、宇宙空間へ展開する展開処理と、
前記宇宙空間へ展開された前記周形状電極集合体の各周形状電極に正と負とのいずれかの同一極性の電圧を印加することにより、前記周形状電極の周の内部を通過したデブリであって、前記周形状電極に印加された電圧と異なる極性に帯電したデブリである帯電デブリに、前記周形状電極の電圧に基づく静電気力による引力を作用させて前記帯電デブリを減速させる印加処理と、
を実行させるデブリ除去プログラム。
【請求項8】
正と負とのいずれかの電圧が印加される周形状の複数の周形状電極から構成されて人工衛星本体に収納される周形状電極集合体であって、
前記周形状電極集合体は、
前記人工衛星本体の外部で展開された状態では、複数の前記周形状電極が、前記人工衛星本体を囲む周形状電極集合体。
前記周形状電極集合体は、
前記人工衛星本体の外部で展開された状態では、複数の前記周形状電極が、前記人工衛星本体を囲む周形状電極集合体。
【請求項9】
前記周形状電極集合体は、
それぞれが複数の前記周形状電極から構成される複数のユニットから構成されており、
前記周形状電極集合体は、
前記人工衛星本体の外部で展開されたときには、
複数のユニットが、前記人工衛星本体を第１グループとして囲み、
前記第１グループに前記第１グループの外側で隣接する複数のユニットが、前記第１グループを第２グループとして囲み、
以降、
内側の複数のユニットからなる内側グループに外側で隣接する複数のユニットからなる外側グループが、前記内側グループを囲む請求項８に記載の周形状電極集合体。
それぞれが複数の前記周形状電極から構成される複数のユニットから構成されており、
前記周形状電極集合体は、
前記人工衛星本体の外部で展開されたときには、
複数のユニットが、前記人工衛星本体を第１グループとして囲み、
前記第１グループに前記第１グループの外側で隣接する複数のユニットが、前記第１グループを第２グループとして囲み、
以降、
内側の複数のユニットからなる内側グループに外側で隣接する複数のユニットからなる外側グループが、前記内側グループを囲む請求項８に記載の周形状電極集合体。
【請求項10】
前記周形状電極集合体の各周形状電極は、
六角形の周形状である請求項８または請求項９に記載の周形状電極集合体。
六角形の周形状である請求項８または請求項９に記載の周形状電極集合体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、宇宙デブリを除去する、デブリ除去方法、デブリ除去プログラムおよびデブリ除去装置である周形状電極集合体に関する。
【背景技術】
【0002】
人類が地球周回軌道上に衛星を初めて投入して以来６０年余りが経過した。そして、軌道上のデブリ環境が問題視され始めてから数十年が経過し、現在では軌道上の状況を把握するための観測が各国の宇宙機関により活発に行われている。その一方で、民間宇宙企業の計画している多数の小型衛星による大規模コンステレーションは、デブリ源の増大に大きく寄与するため、正しい対策が求められている。衛星の運用終了後にデブリ化を防ぐ処置をし、かつ、毎年いくつかの大型デブリを除去するという条件を設定したシミュレーションの結果によると、高度８００－１０００ｋｍの低軌道では年々衝突確率が悪化し、その他の高度でもほぼ現状を維持する結果となった。このように、デブリ環境の特に低軌道における改善対策が求められている。
【0003】
各国の宇宙機関および企業では、運用終了後の宇宙機やロケットの上段など、１０ｃｍ以上で追跡の可能な大型デブリを除去する技術が検討されており、実用化への研究が進められている。一方、宇宙機のデブリ防護設計は１ｃｍより小さい微小デブリに有効とされており、１０ｃｍ以下の小型デブリに対しては現在までに有効な手段の検討されていない状況がある。
【0004】
このような状況の下、宇宙デブリを除去する装置および手法が考案されている（特許文献１）。
【0005】
特許文献１では宇宙デブリとして微粒子を対象とし、宇宙空間に展開した網状帯電体に正電圧を印加し、帯電体の周辺に電子を発生させ、網状帯電体を通過する宇宙デブリを負に帯電させる。そして、発生させた電子の電界によって負に帯電させた宇宙デブリを減速させて大気圏へ追い込む。
【0006】
負に帯電させた宇宙デブリを、発生させた電子の電界によって減速させるには、電子の発生量を制御することが難しいという課題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0007】
【特許文献1】特開２０１０－０６９９７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
本開示は、帯電させた宇宙デブリの減速制御が容易な技術の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0009】
本開示のデブリ除去方法は、
地上側装置が、
正と負とのいずれかの電圧が印加される周形状の１以上の周形状電極から構成されて人工衛星本体に収納される周形状電極集合体を、前記人工衛星本体に宇宙空間へ展開させ、
前記宇宙空間へ展開された前記周形状電極集合体の各周形状電極に正と負とのいずれかの同一極性の電圧を前記人工衛星本体によって印加させることにより、前記周形状電極の周の内部を通過したデブリであって、前記周形状電極に印加された電圧と異なる極性に帯電したデブリである帯電デブリに、前記周形状電極の電圧に基づく静電気力による引力を作用させて前記帯電デブリを減速させる。
地上側装置が、
正と負とのいずれかの電圧が印加される周形状の１以上の周形状電極から構成されて人工衛星本体に収納される周形状電極集合体を、前記人工衛星本体に宇宙空間へ展開させ、
前記宇宙空間へ展開された前記周形状電極集合体の各周形状電極に正と負とのいずれかの同一極性の電圧を前記人工衛星本体によって印加させることにより、前記周形状電極の周の内部を通過したデブリであって、前記周形状電極に印加された電圧と異なる極性に帯電したデブリである帯電デブリに、前記周形状電極の電圧に基づく静電気力による引力を作用させて前記帯電デブリを減速させる。
【0010】
前記周形状電極集合体は、複数の周形状電極から構成される。
【0011】
前記周形状電極集合体の各周形状電極は、正の電圧が印加され、
前記帯電デブリは、負に帯電している。
前記帯電デブリは、負に帯電している。
【0012】
前記周形状電極集合体は、
前記人工衛星本体の外部で展開された状態では、複数の前記周形状電極が、前記人工衛星本体を囲む。
前記人工衛星本体の外部で展開された状態では、複数の前記周形状電極が、前記人工衛星本体を囲む。
【0013】
前記周形状電極集合体は、
それぞれが複数の前記周形状電極から構成される複数のユニットから構成されており、
前記人工衛星本体の外部で展開された前記周形状電極集合体では、
複数のユニットが、前記人工衛星本体を第１グループとして囲み、
前記第１グループに前記第１グループの外側で隣接する複数のユニットが、前記第１グループを第２グループとして囲み、
以降、
内側の複数のユニットからなる内側グループに外側で隣接する複数のユニットからなる外側グループが、前記内側グループを囲む。
それぞれが複数の前記周形状電極から構成される複数のユニットから構成されており、
前記人工衛星本体の外部で展開された前記周形状電極集合体では、
複数のユニットが、前記人工衛星本体を第１グループとして囲み、
前記第１グループに前記第１グループの外側で隣接する複数のユニットが、前記第１グループを第２グループとして囲み、
以降、
内側の複数のユニットからなる内側グループに外側で隣接する複数のユニットからなる外側グループが、前記内側グループを囲む。
【0014】
前記周形状電極集合体の各周形状電極は、
六角形の周形状である。
六角形の周形状である。
【0015】
人工衛星本体に搭載されるコンピュータに、
正と負とのいずれかの電圧が印加される周形状の１以上の周形状電極から構成されて人工衛星本体に収納される周形状電極集合体を、宇宙空間へ展開する展開処理と、
前記宇宙空間へ展開された前記周形状電極集合体の各周形状電極に正と負とのいずれかの同一極性の電圧を印加することにより、前記周形状電極の周の内部を通過したデブリであって、前記周形状電極に印加された電圧と異なる極性に帯電したデブリである帯電デブリに、前記周形状電極の電圧に基づく静電気力による引力を作用させて前記帯電デブリを減速させる印加処理と、
を実行させる。
正と負とのいずれかの電圧が印加される周形状の１以上の周形状電極から構成されて人工衛星本体に収納される周形状電極集合体を、宇宙空間へ展開する展開処理と、
前記宇宙空間へ展開された前記周形状電極集合体の各周形状電極に正と負とのいずれかの同一極性の電圧を印加することにより、前記周形状電極の周の内部を通過したデブリであって、前記周形状電極に印加された電圧と異なる極性に帯電したデブリである帯電デブリに、前記周形状電極の電圧に基づく静電気力による引力を作用させて前記帯電デブリを減速させる印加処理と、
を実行させる。
【0016】
本開示の周形状電極集合体は、
正と負とのいずれかの電圧が印加される周形状の複数の周形状電極から構成されて人工衛星本体に収納される周形状電極集合体であって、
前記周形状電極集合体は、
前記人工衛星本体の外部で展開された状態では、複数の前記周形状電極が、前記人工衛星本体を囲む。
正と負とのいずれかの電圧が印加される周形状の複数の周形状電極から構成されて人工衛星本体に収納される周形状電極集合体であって、
前記周形状電極集合体は、
前記人工衛星本体の外部で展開された状態では、複数の前記周形状電極が、前記人工衛星本体を囲む。
【0017】
前記周形状電極集合体は、
それぞれが複数の前記周形状電極から構成される複数のユニットから構成されており、
前記周形状電極集合体は、
前記人工衛星本体の外部で展開されたときには、
複数のユニットが、前記人工衛星本体を第１グループとして囲み、
前記第１グループに前記第１グループの外側で隣接する複数のユニットが、前記第１グループを第２グループとして囲み、
以降、
内側の複数のユニットからなる内側グループに外側で隣接する複数のユニットからなる外側グループが、前記内側グループを囲む。
それぞれが複数の前記周形状電極から構成される複数のユニットから構成されており、
前記周形状電極集合体は、
前記人工衛星本体の外部で展開されたときには、
複数のユニットが、前記人工衛星本体を第１グループとして囲み、
前記第１グループに前記第１グループの外側で隣接する複数のユニットが、前記第１グループを第２グループとして囲み、
以降、
内側の複数のユニットからなる内側グループに外側で隣接する複数のユニットからなる外側グループが、前記内側グループを囲む。
【0018】
前記周形状電極集合体の各周形状電極は、
六角形の周形状である。
六角形の周形状である。
【発明の効果】
【0019】
本開示によれば、帯電させた宇宙デブリの減速制御が容易な技術を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【0020】
【図1】実施の形態１の図で、デブリ除去装置１００によるデブリ除去の原理を示す図。
【図3】実施の形態１の図で、デブリ除去装置１００の外観を示す図。
【図5】実施の形態１の図で、デブリ除去装置１００の収納方式を示す図。
【図6】実施の形態１の図で、デブリ除去装置１００の収納方式を示す別の図。
【図7】実施の形態１の図で、デブリ除去装置１００の収納方式を示すさらに別の図。
【図8】実施の形態１の図で、デブリ除去装置１００の収納に必要な容量を示す図。
【図9】実施の形態１の図で、人工衛星２００と地上側装置３００との通信を示す図。
【図10】実施の形態１の図で、地上側装置３００のハードウェア構成を示す図。
【図11】実施の形態１の図で、衛星本体２０１の概略構成を示す図。
【図12】実施の形態１の図で、衛星側制御装置２１０のハードウェア構成を示す図。
【図13】実施の形態１の図で、デブリ除去装置１００の特徴をまとめた図。
【発明を実施するための形態】
【0021】
以下、実施の形態について、図を用いて説明する。なお、各図中、同一または相当する部分には、同一符号を付している。実施の形態の説明において、同一または相当する部分については、説明を適宜省略または簡略化する。以下の実施の形態では、「部」を、「回路」、「工程」、「手順」、「処理」または「サーキットリー」に適宜読み替えてもよい。以下では帯電していないデブリをデブリ４００、帯電したデブリを帯電デブリ４０１と表記する。
以下の実施の形態では、人工衛星２００とは、デブリ除去装置１００を搭載したいわゆる人工衛星である人工衛星本体と、デブリ除去装置１００との全体を意味する。デブリ除去装置１００を搭載した人工衛星本体を以下の実施の形態では衛星本体２０１と表記する。すなわち、以下の実施の形態１では、衛星本体２０１とデブリ除去装置１００との全体が人工衛星２００である。
以下の実施の形態では、人工衛星２００とは、デブリ除去装置１００を搭載したいわゆる人工衛星である人工衛星本体と、デブリ除去装置１００との全体を意味する。デブリ除去装置１００を搭載した人工衛星本体を以下の実施の形態では衛星本体２０１と表記する。すなわち、以下の実施の形態１では、衛星本体２０１とデブリ除去装置１００との全体が人工衛星２００である。
【0022】
実施の形態１．
図１から図１３を参照して、実施の形態１の、周形状電極集合体であるデブリ除去装置１００、デブリ除去装置１００を用いたデブリ除去方法１５０を説明する。デブリ除去装置１００は衛星本体２０１に収納され、デブリ除去装置１００と衛星本体２０１とによって構成される人工衛星２００は、宇宙空間へ発射される。
図１から図１３を参照して、実施の形態１の、周形状電極集合体であるデブリ除去装置１００、デブリ除去装置１００を用いたデブリ除去方法１５０を説明する。デブリ除去装置１００は衛星本体２０１に収納され、デブリ除去装置１００と衛星本体２０１とによって構成される人工衛星２００は、宇宙空間へ発射される。
【0023】
＜デブリ除去装置１００の原理＞
図１は、デブリ除去装置１００の原理を示す図である。後述する図４で述べるように、周形状電極集合体であるデブリ除去装置１００は、地球周回軌道上に複数の周形状の周形状体で形成される網状の電極である。デブリ除去装置１００を宇宙空間に展開し、この電極に電位差を与えることにより電界を形成する。そして、この電界中を通過するデブリ４００に電荷を与え、かつ、帯電デブリ４０１に静電気力による力を与える。デブリ除去装置１００を通過した帯電デブリ４０１にはデブリ除去装置１００によって引力の静電気力が作用するため、帯電デブリ４０１は軌道高度を徐々に下げ、大気圏に突入することにより焼失する。なお、デブリ除去装置１００の除去対象のデブリは、比較的小型の直径１０ｃｍ以下のデブリを想定している。
図１は、デブリ除去装置１００の原理を示す図である。後述する図４で述べるように、周形状電極集合体であるデブリ除去装置１００は、地球周回軌道上に複数の周形状の周形状体で形成される網状の電極である。デブリ除去装置１００を宇宙空間に展開し、この電極に電位差を与えることにより電界を形成する。そして、この電界中を通過するデブリ４００に電荷を与え、かつ、帯電デブリ４０１に静電気力による力を与える。デブリ除去装置１００を通過した帯電デブリ４０１にはデブリ除去装置１００によって引力の静電気力が作用するため、帯電デブリ４０１は軌道高度を徐々に下げ、大気圏に突入することにより焼失する。なお、デブリ除去装置１００の除去対象のデブリは、比較的小型の直径１０ｃｍ以下のデブリを想定している。
【0024】
図４で後述するがデブリ除去装置１００は１以上の周形状電極１０１から構成される。図４のデブリ除去装置１００は５４００［個］の周形状電極１０１から構成されている。図１では構成単位の一つの周形状電極１０１を示しており、周形状の例として円環を示している。以下では円環の用語を用いることがあるが、その場合、円環は図１の周形状電極１０１を示す。図１はデブリ除去装置１００の構成単位の周形状電極１０１（円環）を示している、
【0025】
図１では、円環を含む平面をｘｙ平面とし、ｘｙ平面の法線方向をｚ軸としている。円環は電荷が一様に分布した状態である。以下では周形状電極１０１は正の電荷に帯電しており、デブリは負の電荷に帯電しているとする。
【0026】
図１に示す円環は、正電荷の作る電界によって、負に帯電した帯電デブリ４０１を引力の静電気力で引っ張るとともに、円環の内部を通過した帯電デブリ４０１を引力の静電気力で引っ張る。円環の内部を通過した帯電デブリ４０１は引力の静電気力で引っ張られることで減速し、高度を下げ大気圏へ突入する。図１の説明を続ける。
【0027】
＜円環の形成する電界の大きさ＞
図１で形成される電界を説明する。図１の円環から帯電デブリ４０１の受ける力は静電気力である。その大きさを次のように算出する。円環では全体の静電容量Ｑを持つ電荷が一様に分布している。図１において、円環上の微小領域ｄｓがｚ軸上に形成する電界は、ガウスの法則より、
（式１）で表される。
ｄＥ＝ｄＱ／｛４πε０ｒ２｝ （式１）
電界ｄＥのｚ軸方向成分は、（式２）となる。
ｄＥｚ＝ｄＥ・ｃｏｓθ＝｛ｃｏｓθ・ｄＱ｝／｛４πε０ｒ２｝ （式２）
ｘ方向およびｙ方向は円環上の正対する位置の電界により相殺されるため、ｄＥｓｉｎθはゼロとなる。したがって、式２を円環の円周方向に足し合わせることにより、円環全体に対するｚ軸方向成分を、次の（式３）で求めることができる。
Ｅｚ＝∫ｄＥｚ＝∫｛ｃｏｓθ・ｄＱ｝／｛４πε０ｒ２｝ （式３）
ここで、次の式４を用いると
ｃｏｓθ＝ｚ／ｒ＝ｚ／｛Ｒ２＋ｚ２｝１／２ （式４）
式２は式３、式４により、以下の式５で表される。
Ｅｚ＝［ｚ／｛４πε０・（Ｒ２＋ｚ２）３／２｝］∫ｄＱ
＝Ｑｚ／｛４πε０・（Ｒ２＋ｚ２）３／２｝｝ （式５）
ここで、
ε０＝８．８５×１０－１２［Ｆ／ｍ］（［ｍ－３ｋｇ－１ｓ４Ａ２］）
図１で形成される電界を説明する。図１の円環から帯電デブリ４０１の受ける力は静電気力である。その大きさを次のように算出する。円環では全体の静電容量Ｑを持つ電荷が一様に分布している。図１において、円環上の微小領域ｄｓがｚ軸上に形成する電界は、ガウスの法則より、
（式１）で表される。
ｄＥ＝ｄＱ／｛４πε０ｒ２｝ （式１）
電界ｄＥのｚ軸方向成分は、（式２）となる。
ｄＥｚ＝ｄＥ・ｃｏｓθ＝｛ｃｏｓθ・ｄＱ｝／｛４πε０ｒ２｝ （式２）
ｘ方向およびｙ方向は円環上の正対する位置の電界により相殺されるため、ｄＥｓｉｎθはゼロとなる。したがって、式２を円環の円周方向に足し合わせることにより、円環全体に対するｚ軸方向成分を、次の（式３）で求めることができる。
Ｅｚ＝∫ｄＥｚ＝∫｛ｃｏｓθ・ｄＱ｝／｛４πε０ｒ２｝ （式３）
ここで、次の式４を用いると
ｃｏｓθ＝ｚ／ｒ＝ｚ／｛Ｒ２＋ｚ２｝１／２ （式４）
式２は式３、式４により、以下の式５で表される。
Ｅｚ＝［ｚ／｛４πε０・（Ｒ２＋ｚ２）３／２｝］∫ｄＱ
＝Ｑｚ／｛４πε０・（Ｒ２＋ｚ２）３／２｝｝ （式５）
ここで、
ε０＝８．８５×１０－１２［Ｆ／ｍ］（［ｍ－３ｋｇ－１ｓ４Ａ２］）
【0028】
＜帯電デブリ４０１の受ける力＞
図１の円環が帯電デブリ４０１に与える静電気力により、帯電デブリ４０１は減速して大気圏に突入することとなる。具体的には以下のようである。デブリ４００は負に帯電して帯電デブリ４０１となり、図１の円環が正に帯電している場合、帯電デブリ４０１は円環への進入前後で静電気力による引力を受ける。詳細は図２で後述するが、この場合、帯電デブリ４０１は、円環進入時の静電気力（引力）による円環に向かう加速と、円環通過後の静電気力（引力）による減速とは一致せず、つまり、後述のように円環通過後の静電気力（引力）による減速の効果が勝り、結果的に帯電デブリ４０１は減速する。
図１の円環が帯電デブリ４０１に与える静電気力により、帯電デブリ４０１は減速して大気圏に突入することとなる。具体的には以下のようである。デブリ４００は負に帯電して帯電デブリ４０１となり、図１の円環が正に帯電している場合、帯電デブリ４０１は円環への進入前後で静電気力による引力を受ける。詳細は図２で後述するが、この場合、帯電デブリ４０１は、円環進入時の静電気力（引力）による円環に向かう加速と、円環通過後の静電気力（引力）による減速とは一致せず、つまり、後述のように円環通過後の静電気力（引力）による減速の効果が勝り、結果的に帯電デブリ４０１は減速する。
【0029】
図２は、図１をｚｘ平面でみた図であり、デブリ除去方法１５０を概念的に示す図である。図２を参照して、図１で説明した周形状電極１０１である円環による帯電デブリ４０１の除去の原理を補足する。円環の周囲には電子の存在するシース領域が形成されている。
【0030】
シース領域の形成は背景技術で述べた特許文献１に記載の技術を利用できる。
【0031】
デブリ４００は左端から飛んでくるとする。
（１）左端から飛んできたデブリ４００は、円環の左側において、シース領域の電子で負に帯電して帯電デブリ４０１になる。
（２）円環の左側を飛翔する負に帯電した帯電デブリ４０１は、正に帯電している円環から静電気力の引力で引っ張られる。
（３）帯電デブリ４０１は静電気力で加速し、円環に向かう。
（４）帯電デブリ４０１は円環を通過する。
（５）円環を通過した帯電デブリ４０１は、正に帯電している円環から静電気力の引力で引っ張られる。
（６）円環の左側では、デブリ４００は帯電して帯電デブリ４０１になるため時間を要する。デブリ４００が負に帯電して帯電デブリ４０１となり、円環の電界Ｅｚに引っ張られる期間Ｔ１とする。また、円環を通過した帯電デブリ４０１が円環の電界Ｅｚに引っ張られる期間Ｔ２とする。このとき、デブリ４００が帯電する必要があるため、
Ｔ１＜Ｔ２
となり、帯電デブリ４０１の円環への進入時の加速効果よりも、帯電デブリ４０１の円環からの退出時の減速効果が勝る。推定によれば、期間Ｔ２の引力は期間Ｔ１の引力に対して５％大きい。よって、帯電デブリ４０１は円環を通過すると静電気力の引力で減速する。そして減速によって高度が下がり大気圏へ突入して焼失することになる。
（１）左端から飛んできたデブリ４００は、円環の左側において、シース領域の電子で負に帯電して帯電デブリ４０１になる。
（２）円環の左側を飛翔する負に帯電した帯電デブリ４０１は、正に帯電している円環から静電気力の引力で引っ張られる。
（３）帯電デブリ４０１は静電気力で加速し、円環に向かう。
（４）帯電デブリ４０１は円環を通過する。
（５）円環を通過した帯電デブリ４０１は、正に帯電している円環から静電気力の引力で引っ張られる。
（６）円環の左側では、デブリ４００は帯電して帯電デブリ４０１になるため時間を要する。デブリ４００が負に帯電して帯電デブリ４０１となり、円環の電界Ｅｚに引っ張られる期間Ｔ１とする。また、円環を通過した帯電デブリ４０１が円環の電界Ｅｚに引っ張られる期間Ｔ２とする。このとき、デブリ４００が帯電する必要があるため、
Ｔ１＜Ｔ２
となり、帯電デブリ４０１の円環への進入時の加速効果よりも、帯電デブリ４０１の円環からの退出時の減速効果が勝る。推定によれば、期間Ｔ２の引力は期間Ｔ１の引力に対して５％大きい。よって、帯電デブリ４０１は円環を通過すると静電気力の引力で減速する。そして減速によって高度が下がり大気圏へ突入して焼失することになる。
【0032】
【0033】
図１の原理説明では周形状電極１０１を円環としたが、図３では同一平面内に多数の周形状電極１０１を効率よく配置するために、構成単位の周形状電極１０１は間隙の生じない正六角形としている。よって図３に示す周形状電極集合体であるデブリ除去装置１００は、ハニカム格子状である。構成単位の周形状電極１０１である正六角形の半径は３［ｍ］とした。図１の円環の場合と比較し、六角形では中心軸ｚ以外の面内に局所的な電界が生ずるが、面外方向に比較し十分に小さいものと考えられる。なお、デブリ除去装置１００の収納時の作業性の向上および展開時の形状を維持するために、空隙個所に直径方向にワイヤーあるいは場合によっては電極を配置してもよい
以下に具体的に説明する。
以下に具体的に説明する。
【0034】
＜形状＞
図３では、衛星本体２０１の外部に展開されたデブリ除去装置１００の構成を示している。デブリ除去装置１００は、多数の周形状電極１０１から構成される周形状電極集合体である。デブリ除去装置１００は、衛星本体２０１を中心位置として、複数のユニット１１１が同一平面内に同心円状に配置される。
ユニットについて説明する。周形状電極集合体であるデブリ除去装置１００は、それぞれが複数の周形状電極から構成される複数のユニット１１１から構成されている。つまりユニット１１１は、複数の周形状電極１０１から構成される。
図４は、図３を説明する図である。デブリ除去装置１００は、周形状電極集合体から構成される。周形状電極集合体は、衛星本体２０１の外部で展開された状態では、複数の周形状電極が、衛星本体２０１を囲む。具体的には以下のようである。
デブリ除去装置１００は、複数のユニット１１１から構成される。図４において、中央の白い円形は衛星本体２０１である。衛星本体２０１を囲む各六角形がユニット１１１である。図４に示すように、衛星本体２０１の外部で展開されたデブリ除去装置１００では、数字１を付した複数のユニット１１１が、衛星本体２０１を第１グループとして囲む。そして第１グループに第１グループの外側で隣接する、数字２を付した複数のユニットが、第１グループを第２グループとして囲む。
以降、
内側の複数のユニットからなる内側グループに外側で隣接する複数のユニットからなる外側グループが、内側グループを囲む。具体的には以下のようである。
数字３を付した複数のユニットが、第２グループを第３グループとして囲み、
数字４を付した複数のユニットが、第３グループを第４グループとして囲み、
数字５を付した複数のユニットが、第４グループを第５グループとして囲む。
図４において、
第１グループのユニット数は６個、
第２グループのユニット数は１２個、
第３グループのユニット数は１８個、
第４グループのユニット数は２４個、
第５グループのユニット数は３０個、
である。
第１グループから第５グループのユニット数の合計は、９０個である。図４の右に示すように、一つのユニットは、第１グループから第４グループまでに相当する数の周形状電極１０１で構成されている。つまり、一つのユニットは、６０個の周形状電極１０１で構成されている。よって、周形状電極集合体１１０であるデブリ除去装置１００は、９０ユニット＊６０個／ユニット＝５４００個の周形状電極１０１で構成されている。
図３では、９０個のユニット、すなわち、５４００個の周形状電極１０１で構成されているデブリ除去装置１００を示している。周形状電極１０１は図１で示した円環に相当する。図３に示すように、周形状電極１０１を５４００個用いたデブリ除去装置１００では、短径Ｌ１＝３９７．５［ｍ］，長径Ｌ２＝４６２［ｍ］である。
これは以下の前提に基づく。
（１）衛星本体２０１は、直径＝２［ｍ］、高さ＝１［ｍ］の円筒とみなした。
（２）周形状電極１０１は、一辺３［ｍ］の正六角形とし、個数＝５４００［個］とした。
個数＝５４００［個］の一つ一つの六角形が周形状電極１０１である。個数＝５４００［個］の各六角形は、周で囲まれる内部に部材は存在せず、周で囲まれる部分は帯電デブリ４０１が通過する開口である。
図３および図４に示したように、ユニット１１１は複数の周形状電極１０１から構成されているが、周形状電極１０１は六角形の形状である。デブリ除去装置１００は複数のユニット１１１から形成されており、この意味でデブリ除去装置１００はハニカム電極である。
なお、図３および図４に示すデブリ除去装置１００の構成は一つの例であり図３および図４に示す構成に限定されない。
図３では、衛星本体２０１の外部に展開されたデブリ除去装置１００の構成を示している。デブリ除去装置１００は、多数の周形状電極１０１から構成される周形状電極集合体である。デブリ除去装置１００は、衛星本体２０１を中心位置として、複数のユニット１１１が同一平面内に同心円状に配置される。
ユニットについて説明する。周形状電極集合体であるデブリ除去装置１００は、それぞれが複数の周形状電極から構成される複数のユニット１１１から構成されている。つまりユニット１１１は、複数の周形状電極１０１から構成される。
図４は、図３を説明する図である。デブリ除去装置１００は、周形状電極集合体から構成される。周形状電極集合体は、衛星本体２０１の外部で展開された状態では、複数の周形状電極が、衛星本体２０１を囲む。具体的には以下のようである。
デブリ除去装置１００は、複数のユニット１１１から構成される。図４において、中央の白い円形は衛星本体２０１である。衛星本体２０１を囲む各六角形がユニット１１１である。図４に示すように、衛星本体２０１の外部で展開されたデブリ除去装置１００では、数字１を付した複数のユニット１１１が、衛星本体２０１を第１グループとして囲む。そして第１グループに第１グループの外側で隣接する、数字２を付した複数のユニットが、第１グループを第２グループとして囲む。
以降、
内側の複数のユニットからなる内側グループに外側で隣接する複数のユニットからなる外側グループが、内側グループを囲む。具体的には以下のようである。
数字３を付した複数のユニットが、第２グループを第３グループとして囲み、
数字４を付した複数のユニットが、第３グループを第４グループとして囲み、
数字５を付した複数のユニットが、第４グループを第５グループとして囲む。
図４において、
第１グループのユニット数は６個、
第２グループのユニット数は１２個、
第３グループのユニット数は１８個、
第４グループのユニット数は２４個、
第５グループのユニット数は３０個、
である。
第１グループから第５グループのユニット数の合計は、９０個である。図４の右に示すように、一つのユニットは、第１グループから第４グループまでに相当する数の周形状電極１０１で構成されている。つまり、一つのユニットは、６０個の周形状電極１０１で構成されている。よって、周形状電極集合体１１０であるデブリ除去装置１００は、９０ユニット＊６０個／ユニット＝５４００個の周形状電極１０１で構成されている。
図３では、９０個のユニット、すなわち、５４００個の周形状電極１０１で構成されているデブリ除去装置１００を示している。周形状電極１０１は図１で示した円環に相当する。図３に示すように、周形状電極１０１を５４００個用いたデブリ除去装置１００では、短径Ｌ１＝３９７．５［ｍ］，長径Ｌ２＝４６２［ｍ］である。
これは以下の前提に基づく。
（１）衛星本体２０１は、直径＝２［ｍ］、高さ＝１［ｍ］の円筒とみなした。
（２）周形状電極１０１は、一辺３［ｍ］の正六角形とし、個数＝５４００［個］とした。
個数＝５４００［個］の一つ一つの六角形が周形状電極１０１である。個数＝５４００［個］の各六角形は、周で囲まれる内部に部材は存在せず、周で囲まれる部分は帯電デブリ４０１が通過する開口である。
図３および図４に示したように、ユニット１１１は複数の周形状電極１０１から構成されているが、周形状電極１０１は六角形の形状である。デブリ除去装置１００は複数のユニット１１１から形成されており、この意味でデブリ除去装置１００はハニカム電極である。
なお、図３および図４に示すデブリ除去装置１００の構成は一つの例であり図３および図４に示す構成に限定されない。
【0035】
＜デブリ除去装置１００の衛星本体２０１への収納方法＞
図５、図６、図７を参照して、デブリ除去装置１００の衛星本体２０１への収納方法を説明する。
図５、図６、図７は、デブリ除去装置１００の衛星本体２０１への収納方法を説明する図である。
図５、図６、図７を参照して、デブリ除去装置１００の衛星本体２０１への収納方法を説明する。
図５、図６、図７は、デブリ除去装置１００の衛星本体２０１への収納方法を説明する図である。
【0036】
デブリ除去装置１００を衛星本体２０１に収納する方法は、いわゆる『イカロス折り』を採用する。デブリ除去装置１００の厚さを０．０１［ｍｍ］（図３の紙面垂直方向）とした場合の、収納に必要な容積を図８のように見積もった。
図８は、デブリ除去装置１００の収納に必要な衛星本体２０１の容量を示す。折りたたみ厚さは、衛星本体２０１の高さ１［ｍ］の幅で折りたたむとすると、短径方向の長さを１［ｍ］で除した回数分折りたたむことになる。また、折りたたみ腕の長さ（長径方向）は、正三角形の二辺分が一辺分に折りたたまれることから、長径方向の長さを２で除した長さとなる。例えば、電極の個数を５４００個とした場合、デブリ除去装置１００の短径と長径は、図３で示したように、それぞれ３９７．５［ｍ］、４６２［ｍ］となる。電極の厚さが０．０１［ｍｍ］の場合、折りたたみ厚さは４．０［ｍｍ］となり、折りたたみ腕長さは２３１．０［ｍ］となる。これらの収納容量は衛星本体２０１の内部に必要である。折りたたみ腕の容量については、後述のように６個分が必要となる。このことから、電極の厚さをできるだけ薄くすることが設計において重要となる。
図８は、デブリ除去装置１００の収納に必要な衛星本体２０１の容量を示す。折りたたみ厚さは、衛星本体２０１の高さ１［ｍ］の幅で折りたたむとすると、短径方向の長さを１［ｍ］で除した回数分折りたたむことになる。また、折りたたみ腕の長さ（長径方向）は、正三角形の二辺分が一辺分に折りたたまれることから、長径方向の長さを２で除した長さとなる。例えば、電極の個数を５４００個とした場合、デブリ除去装置１００の短径と長径は、図３で示したように、それぞれ３９７．５［ｍ］、４６２［ｍ］となる。電極の厚さが０．０１［ｍｍ］の場合、折りたたみ厚さは４．０［ｍｍ］となり、折りたたみ腕長さは２３１．０［ｍ］となる。これらの収納容量は衛星本体２０１の内部に必要である。折りたたみ腕の容量については、後述のように６個分が必要となる。このことから、電極の厚さをできるだけ薄くすることが設計において重要となる。
【0037】
【0038】
（ステップＳ１）
ステップＳ１では、図３および図４で述べたようにデブリ除去装置１００はハニカム電極であるが、デブリ除去装置１００の円周方向に山折りおよび谷折りをし、半径方向に交互に繰り返すことにより、折りたたんでいく。図５のステップＳ１において、実線が山折り、点線が谷折りを示す。
ステップＳ１では、図３および図４で述べたようにデブリ除去装置１００はハニカム電極であるが、デブリ除去装置１００の円周方向に山折りおよび谷折りをし、半径方向に交互に繰り返すことにより、折りたたんでいく。図５のステップＳ１において、実線が山折り、点線が谷折りを示す。
【0039】
（ステップＳ２）
ステップＳ２では折りたたみが完了すると、図５の右側に示すように、デブリ除去装置１００は、折りたたみ部１００－１，１００－２，１００－３，１００－４，１００－５及び１００－６からなる正六角形の対角線の形状となる。折りたたみ部１００－１、１００－２，１００－３，１００－４，１００－５及び１００－６のそれぞれと衛星本体２０１とは、テザー１１２で接続されている。各対角線にはテザー１１２が配置されている。対角線に位置する腕（折りたたみ部１００－１から折りたたみ部１００－６）の長さは、ステップＳ１の状態における半径の長さの約１／２になる。
ステップＳ２では折りたたみが完了すると、図５の右側に示すように、デブリ除去装置１００は、折りたたみ部１００－１，１００－２，１００－３，１００－４，１００－５及び１００－６からなる正六角形の対角線の形状となる。折りたたみ部１００－１、１００－２，１００－３，１００－４，１００－５及び１００－６のそれぞれと衛星本体２０１とは、テザー１１２で接続されている。各対角線にはテザー１１２が配置されている。対角線に位置する腕（折りたたみ部１００－１から折りたたみ部１００－６）の長さは、ステップＳ１の状態における半径の長さの約１／２になる。
【0040】
（ステップＳ３）
ステップＳ３では、ステップＳ２で述べたように、衛星本体２０１とデブリ除去装置１００の各折りたたみ部とは、テザー１１２により連結されている。
ステップＳ３では、ステップＳ２で述べたように、衛星本体２０１とデブリ除去装置１００の各折りたたみ部とは、テザー１１２により連結されている。
【0041】
（ステップＳ４）
ステップＳ４において、折りたたみ部１００－１，１００－２，１００－３，１００－４，１００－５及び１００－６を衛星本体２０１に巻き付ける。
ステップＳ４において、折りたたみ部１００－１，１００－２，１００－３，１００－４，１００－５及び１００－６を衛星本体２０１に巻き付ける。
【0042】
（ステップＳ５）
ステップＳ５において、折りたたみ部１００－１，１００－２，１００－３，１００－４，１００－５及び１００－６を、さらに衛星本体２０１に巻き付けていく。
ステップＳ５において、折りたたみ部１００－１，１００－２，１００－３，１００－４，１００－５及び１００－６を、さらに衛星本体２０１に巻き付けていく。
【0043】
（ステップＳ６）
ステップＳ６で、折りたたまれたデブリ除去装置１００は、打上げ形態となる。
以上がデブリ除去装置１００の衛星本体２０１への収納方法である。
ステップＳ６で、折りたたまれたデブリ除去装置１００は、打上げ形態となる。
以上がデブリ除去装置１００の衛星本体２０１への収納方法である。
【0044】
＜デブリ除去装置１００の展開方式＞
以下に、衛星本体２０１に収納されたデブリ除去装置１００の宇宙空間での展開方式を説明する。人工衛星２００の打ち上げ時には上記で説明したように、デブリ除去装置１００を衛星本体２０１に巻き付けた形態で打ち上げる。人工衛星２００の打ち上げ後、人工衛星２００が所定の軌道に投入された後、デブリ除去装置１００を次のシーケンスにより展開する。デブリ除去装置１００の展開シーケンスは、地上側装置３００から指令を受けた衛星側制御装置２１０の制御部２１１Ａが実行する。衛星側制御装置２１０および地上側装置３００は後述する。
（１）制御部２１１Ａは衛星本体２０１を一定の角速度で回転させ姿勢を安定させる
（２）デブリ除去装置１００では正六角形の頂点に錘１１３（図３）が取り付けられている。制御部２１１Ａは、各端部に取り付けられた錘１１３の衛星本体２０１への固定を開放し、６方向にデブリ除去装置１００を展開した後、所定の角速度に制御して衛星本体２０１の姿勢を安定させる（１次展開）。
（３）制御部２１１Ａは、衛星本体２０１に巻き付けてあるデブリ除去装置１００を開放し、デブリ除去装置１００全体を展開する（２次展開）。
（４）制御部２１１Ａは、所定の角速度に制御することで衛星本体２０１の姿勢を安定させる。なお、衛星本体２０１の回転はデブリ除去装置１００の展開形態を維持するのみ必要な角速度とする。
以下に、衛星本体２０１に収納されたデブリ除去装置１００の宇宙空間での展開方式を説明する。人工衛星２００の打ち上げ時には上記で説明したように、デブリ除去装置１００を衛星本体２０１に巻き付けた形態で打ち上げる。人工衛星２００の打ち上げ後、人工衛星２００が所定の軌道に投入された後、デブリ除去装置１００を次のシーケンスにより展開する。デブリ除去装置１００の展開シーケンスは、地上側装置３００から指令を受けた衛星側制御装置２１０の制御部２１１Ａが実行する。衛星側制御装置２１０および地上側装置３００は後述する。
（１）制御部２１１Ａは衛星本体２０１を一定の角速度で回転させ姿勢を安定させる
（２）デブリ除去装置１００では正六角形の頂点に錘１１３（図３）が取り付けられている。制御部２１１Ａは、各端部に取り付けられた錘１１３の衛星本体２０１への固定を開放し、６方向にデブリ除去装置１００を展開した後、所定の角速度に制御して衛星本体２０１の姿勢を安定させる（１次展開）。
（３）制御部２１１Ａは、衛星本体２０１に巻き付けてあるデブリ除去装置１００を開放し、デブリ除去装置１００全体を展開する（２次展開）。
（４）制御部２１１Ａは、所定の角速度に制御することで衛星本体２０１の姿勢を安定させる。なお、衛星本体２０１の回転はデブリ除去装置１００の展開形態を維持するのみ必要な角速度とする。
【0045】
【0046】
図９は、衛星本体２０１と地上側装置３００との通信を示す。図１０は、地上側装置３００のハードウェア構成を示す。図１１は、衛星本体２０１の構成概要を示す。図１２は、衛星本体２０１に搭載される衛星側制御装置２１０のハードウェア構成を示す。
【0047】
図９に示すように、地上側装置３００は衛星本体２０１と通信して、衛星本体２０１を制御する。衛星本体２０１の制御は、地上側装置３００の制御部３１１が実行する。
地上側装置３００の制御部３１１は、デブリ除去方法１５０を実行する。具体的には以下のようである。
地上側装置３００の制御部３１１が、正と負とのいずれかの電圧が印加される周形状の１以上の周形状電極から構成されて衛星本体２０１に収納される周形状電極集合体であるデブリ除去装置１００を、人工衛星２００に宇宙空間へ展開させる。そして制御部３１１が、宇宙空間へ展開されたデブリ除去装置１００の各周形状電極１０１に正と負とのいずれかの同一極性の電圧を衛星本体２０１によって印加させる。制御部３１１は、この印加により、周形状電極１０１の周の内部を通過したデブリであって、周形状電極１０１に印加された電圧と異なる極性に帯電したデブリである帯電デブリ４０１に、周形状電極１０１の電圧に基づく静電気力による引力を作用させて帯電デブリ４０１を減速させる。
地上側装置３００の制御部３１１は、デブリ除去方法１５０を実行する。具体的には以下のようである。
地上側装置３００の制御部３１１が、正と負とのいずれかの電圧が印加される周形状の１以上の周形状電極から構成されて衛星本体２０１に収納される周形状電極集合体であるデブリ除去装置１００を、人工衛星２００に宇宙空間へ展開させる。そして制御部３１１が、宇宙空間へ展開されたデブリ除去装置１００の各周形状電極１０１に正と負とのいずれかの同一極性の電圧を衛星本体２０１によって印加させる。制御部３１１は、この印加により、周形状電極１０１の周の内部を通過したデブリであって、周形状電極１０１に印加された電圧と異なる極性に帯電したデブリである帯電デブリ４０１に、周形状電極１０１の電圧に基づく静電気力による引力を作用させて帯電デブリ４０１を減速させる。
【0048】
＜地上側装置３００＞
図１０は、地上側装置３００のハードウェア構成を示す。地上側装置３００はコンピュータである。地上側装置３００はプロセッサ３１０を備える。地上側装置３００は、プロセッサ３１０の他に、主記憶装置３２０、補助記憶装置３３０、および通信インタフェース３４０といった、他のハードウェアを備える。プロセッサ３１０は、信号線３５０を介して他のハードウェアと接続され、他のハードウェアを制御する。
図１０は、地上側装置３００のハードウェア構成を示す。地上側装置３００はコンピュータである。地上側装置３００はプロセッサ３１０を備える。地上側装置３００は、プロセッサ３１０の他に、主記憶装置３２０、補助記憶装置３３０、および通信インタフェース３４０といった、他のハードウェアを備える。プロセッサ３１０は、信号線３５０を介して他のハードウェアと接続され、他のハードウェアを制御する。
【0049】
地上側装置３００は、機能要素として、制御部３１１を備えている。制御部３１１の機能は、地上側制御プログラムにより実現される。
【0050】
プロセッサ３１０は、地上側制御プログラムを実行する装置である。プロセッサ３１０は、演算処理を行うＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）である。プロセッサ３１０の具体例は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）、ＧＰＵ（Ｇｒａｐｈｉｃｓ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）である。
【0051】
主記憶装置３２０の具体例は、ＳＲＡＭ（Ｓｔａｔｉｃ Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＤＲＡＭ（Ｄｙｎａｍｉｃ Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）である。
補助記憶装置３３０は、データを不揮発的に保管する記憶装置である。補助記憶装置３３０は地上側制御プログラムを記憶している。補助記憶装置３３０の具体例は、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）、ＳＳＤ（Ｓｏｌｉｄ Ｓｔａｔｅ Ｄｒｉｖｅ）である。
通信インタフェース３４０は、プロセッサ３１０が衛星本体２０１と通信するためのインタフェースである。地上側制御プログラムは、制御部３１１の「部」を「処理」、「手順」あるいは「工程」に読み替えた各処理、各手順あるいは各工程を、コンピュータに実行させるプログラムである。また、地上側制御方法は、コンピュータである地上側装置３００が地上側制御プログラムを実行することにより行われる方法である。地上側制御プログラムは、コンピュータ読み取り可能な記録媒体に格納されて提供されてもよいし、プログラムプロダクトとして提供されてもよい。
補助記憶装置３３０は、データを不揮発的に保管する記憶装置である。補助記憶装置３３０は地上側制御プログラムを記憶している。補助記憶装置３３０の具体例は、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）、ＳＳＤ（Ｓｏｌｉｄ Ｓｔａｔｅ Ｄｒｉｖｅ）である。
通信インタフェース３４０は、プロセッサ３１０が衛星本体２０１と通信するためのインタフェースである。地上側制御プログラムは、制御部３１１の「部」を「処理」、「手順」あるいは「工程」に読み替えた各処理、各手順あるいは各工程を、コンピュータに実行させるプログラムである。また、地上側制御方法は、コンピュータである地上側装置３００が地上側制御プログラムを実行することにより行われる方法である。地上側制御プログラムは、コンピュータ読み取り可能な記録媒体に格納されて提供されてもよいし、プログラムプロダクトとして提供されてもよい。
【0052】
【0053】
衛星本体２０１は衛星側制御装置２１０、通信装置２２０を備え、デブリ除去装置１００を収納している。衛星側制御装置２１０は通信装置２２０を用いて地上側装置３００と通信する。衛星本体２０１は推進装置、姿勢制御装置等を備えるがこれらは省略する。
【0054】
＜衛星側制御装置２１０＞
図１２は、衛星側制御装置２１０のハードウェア構成を示す。図１２を参照して衛星側制御装置２１０のハードウェア構成を説明する。衛星側制御装置２１０は、コンピュータである。衛星側制御装置２１０は、プロセッサ２１１、主記憶装置２１２、補助記憶装置２１３、通信インタフェース２１４を備えている。衛星側制御装置２１０の各ハードウェアは地上側装置３００の各ハードウェアと同様なので、地上側装置３００と異なる点のみを説明する。
図１２は、衛星側制御装置２１０のハードウェア構成を示す。図１２を参照して衛星側制御装置２１０のハードウェア構成を説明する。衛星側制御装置２１０は、コンピュータである。衛星側制御装置２１０は、プロセッサ２１１、主記憶装置２１２、補助記憶装置２１３、通信インタフェース２１４を備えている。衛星側制御装置２１０の各ハードウェアは地上側装置３００の各ハードウェアと同様なので、地上側装置３００と異なる点のみを説明する。
【0055】
衛星側制御装置２１０は、機能要素として、制御部２１１Ａを備えている。制御部２１１Ａの機能は、デブリ除去プログラム２１０Ｐにより実現される。デブリ除去プログラム２１０Ｐは補助記憶装置２１３に記憶されている。
【0056】
デブリ除去プログラム２１０Ｐは、制御部２１１Ａの「部」を「処理」、「手順」あるいは「工程」に読み替えた各処理、各手順あるいは各工程を、コンピュータに実行させるプログラムである。また、デブリ除去方法は、コンピュータである衛星側制御装置２１０がデブリ除去プログラム２１０Ｐを実行することにより行われる方法である。デブリ除去プログラム２１０Ｐは、コンピュータ読み取り可能な記録媒体に格納されて提供されてもよいし、プログラムプロダクトとして提供されてもよい。
【0057】
デブリ除去プログラム２１０Ｐは、衛星本体２０１に搭載されるコンピュータである衛星側制御装置２１０に、正と負とのいずれかの電圧が印加される周形状の１以上の周形状電極から構成されて衛星本体２０１に収納される周形状電極集合体であるデブリ除去装置１００を、宇宙空間へ展開する展開処理を実行させる。
そして、デブリ除去プログラム２１０Ｐは、宇宙空間へ展開されたデブリ除去装置１００の各周形状電極１０１に正と負とのいずれかの同一極性の電圧を印加して、周形状電極１０１の周の内部を通過したデブリであって、周形状電極１０１に印加された電圧と異なる極性に帯電したデブリである帯電デブリ４０１に、周形状電極１０１の電圧に基づく静電気力による引力を作用させて帯電デブリ４０１を減速させる印加処理を実行させる。
そして、デブリ除去プログラム２１０Ｐは、宇宙空間へ展開されたデブリ除去装置１００の各周形状電極１０１に正と負とのいずれかの同一極性の電圧を印加して、周形状電極１０１の周の内部を通過したデブリであって、周形状電極１０１に印加された電圧と異なる極性に帯電したデブリである帯電デブリ４０１に、周形状電極１０１の電圧に基づく静電気力による引力を作用させて帯電デブリ４０１を減速させる印加処理を実行させる。
【0058】
＊＊＊実施の形態１の効果＊＊＊
図１３は、デブリ除去装置１００の特徴をまとめた図である。図１３を参照して、デブリ除去装置１００の効果を説明する。
（１）デブリ除去装置１００は「ハニカム電極を用いた静電気力を利用したデブリ除去」が特徴である。よって、比較的小型のデブリを多数同時に除去する場合に有効である。
（２）デブリ除去装置１００は、デブリが飛んでくるのを受動的に待ち受ける構成である。よって、デブリの情報が不要であり、デブリの観測および監視が不要である。
（３）デブリ除去装置１００は、「非接触」でデブリを除去する。よって、人工衛星２００はランデブーが不要であり、また２次デブリの発生がない。このため、あらゆるリスクが低く、人工衛星２００の能力も低く抑えることができる。
（４）デブリ除去装置１００によればデブリの軌道上でのその場計測が可能であり、また、長期の運用が可能である。
図１３は、デブリ除去装置１００の特徴をまとめた図である。図１３を参照して、デブリ除去装置１００の効果を説明する。
（１）デブリ除去装置１００は「ハニカム電極を用いた静電気力を利用したデブリ除去」が特徴である。よって、比較的小型のデブリを多数同時に除去する場合に有効である。
（２）デブリ除去装置１００は、デブリが飛んでくるのを受動的に待ち受ける構成である。よって、デブリの情報が不要であり、デブリの観測および監視が不要である。
（３）デブリ除去装置１００は、「非接触」でデブリを除去する。よって、人工衛星２００はランデブーが不要であり、また２次デブリの発生がない。このため、あらゆるリスクが低く、人工衛星２００の能力も低く抑えることができる。
（４）デブリ除去装置１００によればデブリの軌道上でのその場計測が可能であり、また、長期の運用が可能である。
【0059】
なお、デブリ除去装置１００は複数の周形状電極１０１から構成される形態を示したが、デブリ除去装置１００は一つの周形状電極１０１から構成されても構わない。
【0060】
なお、図３のデブリ除去装置１００では周形状電極１０１として六角形を示したが、円、楕円、四角形、五角形、あるいは七角形以上の多角形を用いてもよい。
【0061】
なお、以上の説明ではデブリ除去装置１００が正に帯電し、帯電デブリ４０１が負に帯電する場合を示したが、デブリ除去装置１００が負に帯電し、帯電デブリ４０１が正に帯電してもよい。
【0062】
なお、図３のデブリ除去装置１００では周形状電極１０１として六角形を示したが、円、楕円、四角形、五角系、あるいは七角形以上の多角形を用いてもよい。
【0063】
以上、実施の形態１について説明した。実施の形態１の複数の技術事項のうち、２つ以上を組み合わせて実施しても構わない。あるいは、実施の形態１の複数の技術事項うちの１つを部分的に実施しても構わない。
【符号の説明】
【0064】
１００ デブリ除去装置、１０１ 周形状電極、１０１－１，１０１－２，１０１－３，１０１－４，１０１－５，１０１－６ 折り畳み部、１１１ ユニット、１１２ テザー、１１３ 錘、１５０ デブリ除去方法、２００ 人工衛星、２０１ 衛星本体、２１０ 衛星側制御装置、２１０Ｐ デブリ除去プログラム、２１１ プロセッサ、２１１Ａ 制御部、２１２ 主記憶装置、２１３ 補助記憶装置、２１４ 通信インタフェース、２２０ 通信装置、３００ 地上側装置、３１０ プロセッサ、３１１ 制御部、３２０ 主記憶装置、３３０ 補助記憶装置、３４０ 通信インタフェース、３５０ 信号線、４００ デブリ、４０１ 帯電デブリ。
【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】