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(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】P2025034755
(43)【公開日】2025-03-13
(54)【発明の名称】太陽発電衛星および太陽発電衛星の制御方法
(51)【国際特許分類】
B64G 1/44 20060101AFI20250306BHJP
B64G 1/66 20060101ALI20250306BHJP
【ＦＩ】
B64G1/44
B64G1/66 C
【審査請求】未請求
【請求項の数】10
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023141347
(22)【出願日】2023-08-31
(71)【出願人】
【識別番号】503361400
【氏名又は名称】国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構
(74)【代理人】
【識別番号】100141139
【弁理士】
【氏名又は名称】及川 周
(74)【代理人】
【識別番号】100140774
【弁理士】
【氏名又は名称】大浪 一徳
(74)【代理人】
【識別番号】100188592
【弁理士】
【氏名又は名称】山口 洋
(74)【代理人】
【識別番号】100181124
【弁理士】
【氏名又は名称】沖田 壮男
(72)【発明者】
【氏名】高野 忠
(72)【発明者】
【氏名】宮▲崎▼ 康行
(72)【発明者】
【氏名】森 治
(57)【要約】
【課題】より少ないエネルギーで衛星の姿勢を維持でき、太陽発電衛星の稼働コストを低減させることができる太陽発電衛星および太陽発電衛星の制御方法を提供する。
【解決手段】送電用アンテナ１１０と、間隔を空けて配置された複数の縦梁１２０と、前記縦梁１２０同士を接続する横梁１３０と、１または複数の太陽電池パネル１４０と、を備える長尺の太陽発電衛星１であって、前記複数の縦梁１２０は、前記太陽発電衛星１の長手方向に平行または傾斜する方向に延び、前記送電用アンテナ１１０は、前記太陽発電衛星１の長手方向の一方の端部側に設けられ、前記送電用アンテナ１１０の送電方向が前記太陽発電衛星１の前記長手方向と平行な方向を向き、前記太陽電池パネル１４０は、前記縦梁１２０に対して回転可能に接続される、ことを特徴とする太陽発電衛星１とその制御方法。
【選択図】図２
【解決手段】送電用アンテナ１１０と、間隔を空けて配置された複数の縦梁１２０と、前記縦梁１２０同士を接続する横梁１３０と、１または複数の太陽電池パネル１４０と、を備える長尺の太陽発電衛星１であって、前記複数の縦梁１２０は、前記太陽発電衛星１の長手方向に平行または傾斜する方向に延び、前記送電用アンテナ１１０は、前記太陽発電衛星１の長手方向の一方の端部側に設けられ、前記送電用アンテナ１１０の送電方向が前記太陽発電衛星１の前記長手方向と平行な方向を向き、前記太陽電池パネル１４０は、前記縦梁１２０に対して回転可能に接続される、ことを特徴とする太陽発電衛星１とその制御方法。
【選択図】図２
【特許請求の範囲】
【請求項1】
送電用アンテナと、
間隔を空けて配置された複数の縦梁と、
前記縦梁同士を接続する横梁と、
１または複数の太陽電池パネルと、
を備える長尺の太陽発電衛星であって、
前記複数の縦梁は、前記太陽発電衛星の長手方向に平行または傾斜する方向に延び、
前記送電用アンテナは、前記太陽発電衛星の前記長手方向の一方の端部側に設けられ、
前記送電用アンテナの送電方向が前記太陽発電衛星の前記長手方向と平行な方向を向き、
前記太陽電池パネルは、前記縦梁に対して回転可能に接続され、
前記太陽電池パネルの回転軸が前記太陽電池パネルの面と平行でありかつ前記複数の縦梁の長手方向と直交する、
ことを特徴とする太陽発電衛星。
間隔を空けて配置された複数の縦梁と、
前記縦梁同士を接続する横梁と、
１または複数の太陽電池パネルと、
を備える長尺の太陽発電衛星であって、
前記複数の縦梁は、前記太陽発電衛星の長手方向に平行または傾斜する方向に延び、
前記送電用アンテナは、前記太陽発電衛星の前記長手方向の一方の端部側に設けられ、
前記送電用アンテナの送電方向が前記太陽発電衛星の前記長手方向と平行な方向を向き、
前記太陽電池パネルは、前記縦梁に対して回転可能に接続され、
前記太陽電池パネルの回転軸が前記太陽電池パネルの面と平行でありかつ前記複数の縦梁の長手方向と直交する、
ことを特徴とする太陽発電衛星。
【請求項2】
前記太陽電池パネルが、前記縦梁の前記長手方向に複数設けられている、
ことを特徴とする請求項１に記載の太陽発電衛星。
ことを特徴とする請求項１に記載の太陽発電衛星。
【請求項3】
前記太陽電池パネルと前記縦梁とを接続する回転ジョイントおよび支持部がさらに設けられ、
前記支持部は、前記縦梁および前記回転軸に交差する方向または前記縦梁の前記長手方向に延び、
前記支持部に沿って、前記回転ジョイントが移動可能である、
ことを特徴とする請求項２に記載の太陽発電衛星。
前記支持部は、前記縦梁および前記回転軸に交差する方向または前記縦梁の前記長手方向に延び、
前記支持部に沿って、前記回転ジョイントが移動可能である、
ことを特徴とする請求項２に記載の太陽発電衛星。
【請求項4】
前記太陽電池パネルの前記回転軸に沿って、複数の前記太陽電池パネルが設けられている、
ことを特徴とする請求項１または２に記載の太陽発電衛星。
ことを特徴とする請求項１または２に記載の太陽発電衛星。
【請求項5】
前記縦梁の前記長手方向の長さが、前記太陽電池パネルの前記回転軸と垂直な方向の長さの３倍以上である、
ことを特徴とする請求項１または２に記載の太陽発電衛星。
ことを特徴とする請求項１または２に記載の太陽発電衛星。
【請求項6】
送電用アンテナと、
間隔を空けて配置された複数の縦梁、前記縦梁同士を接続する横梁および複数の太陽電池パネルを一組として含む複数のパネル構造体と、
を備える長尺の太陽発電衛星であって、
前記複数の縦梁は、前記太陽発電衛星の長手方向に平行または傾斜する方向に延び、
前記送電用アンテナは、前記太陽発電衛星の前記長手方向の一方の端部側に設けられ、
前記送電用アンテナの送電方向が前記太陽発電衛星の前記長手方向と平行な方向を向き、
前記パネル構造体のそれぞれにおいて、
前記複数の太陽電池パネルのそれぞれは、前記縦梁に対して回転可能に接続され、
前記太陽電池パネルの回転軸が前記太陽電池パネルの面と平行でありかつ前記複数の縦梁の長手方向と直交し、
前記太陽発電衛星の前記長手方向の前記送電用アンテナが設けられた端部とは反対側の端部において、前記パネル構造体同士が接続されている、
ことを特徴とする太陽発電衛星。
間隔を空けて配置された複数の縦梁、前記縦梁同士を接続する横梁および複数の太陽電池パネルを一組として含む複数のパネル構造体と、
を備える長尺の太陽発電衛星であって、
前記複数の縦梁は、前記太陽発電衛星の長手方向に平行または傾斜する方向に延び、
前記送電用アンテナは、前記太陽発電衛星の前記長手方向の一方の端部側に設けられ、
前記送電用アンテナの送電方向が前記太陽発電衛星の前記長手方向と平行な方向を向き、
前記パネル構造体のそれぞれにおいて、
前記複数の太陽電池パネルのそれぞれは、前記縦梁に対して回転可能に接続され、
前記太陽電池パネルの回転軸が前記太陽電池パネルの面と平行でありかつ前記複数の縦梁の長手方向と直交し、
前記太陽発電衛星の前記長手方向の前記送電用アンテナが設けられた端部とは反対側の端部において、前記パネル構造体同士が接続されている、
ことを特徴とする太陽発電衛星。
【請求項7】
前記太陽電池パネルと前記縦梁とを接続する回転ジョイントおよび支持部がさらに設けられ、
前記支持部は、前記縦梁および前記回転軸に交差する方向または前記縦梁の前記長手方向に延び、
前記支持部に沿って、前記回転ジョイントが移動可能である、
ことを特徴とする請求項６に記載の太陽発電衛星。
前記支持部は、前記縦梁および前記回転軸に交差する方向または前記縦梁の前記長手方向に延び、
前記支持部に沿って、前記回転ジョイントが移動可能である、
ことを特徴とする請求項６に記載の太陽発電衛星。
【請求項8】
前記縦梁の前記長手方向の長さが、前記太陽電池パネルの前記回転軸と垂直な方向の長さの３倍以上である、
ことを特徴とする請求項６または７に記載の太陽発電衛星。
ことを特徴とする請求項６または７に記載の太陽発電衛星。
【請求項9】
請求項１、２、６または７に記載の太陽発電衛星の制御方法であって、
公転軌道上において、前記太陽電池パネルが太陽を向くように制御し、かつ前記送電用アンテナが地球上の受信用アンテナを向くように制御する、
ことを特徴とする太陽発電衛星の制御方法。
公転軌道上において、前記太陽電池パネルが太陽を向くように制御し、かつ前記送電用アンテナが地球上の受信用アンテナを向くように制御する、
ことを特徴とする太陽発電衛星の制御方法。
【請求項10】
請求項２または３に記載の太陽発電衛星の制御方法であって、
前記太陽発電衛星が公転軌道上で太陽方向から４０～５０度または２２０～２３０度の位相に位置するときに、前記太陽発電衛星を前記太陽発電衛星の前記長手方向と平行な回転軸周りに１８０度回転させる、
ことを特徴とする太陽発電衛星の制御方法。
前記太陽発電衛星が公転軌道上で太陽方向から４０～５０度または２２０～２３０度の位相に位置するときに、前記太陽発電衛星を前記太陽発電衛星の前記長手方向と平行な回転軸周りに１８０度回転させる、
ことを特徴とする太陽発電衛星の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、太陽発電衛星および太陽発電衛星の制御方法に関する。
【背景技術】
【0002】
地球周りの公転軌道上に人工衛星を打ち上げて、太陽光発電を行う宇宙太陽発電衛星システムがある。このシステムに用いられる太陽発電衛星は、発電するための太陽電池パネルを太陽方向に、地球上にマイクロ波電力を送るための送電用アンテナを地球方向に、各々向ける必要がある。太陽発電衛星は、そのサイズが数ｋｍ、重さが数万トンとなる巨大構造物である。そのため、姿勢安定のために多大のエネルギーを要する。
【0003】
例えば、非特許文献１又は２に記載されるような従来の太陽発電衛星では、広くて薄い太陽電池パネルが公転軌道の軌道面内に広がっている。このような構造では、衛星の姿勢制御に多大な推力が要る。また、非特許文献３に記載されるような従来の太陽発電衛星では、太陽電池パネルを太陽方向に、アンテナを地球方向に、各々向けることができないため、発電能力が不十分である。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【0004】
【非特許文献1】Ｇ． Ｍ． Ｈａｎｌｅｙ， “Ｓａｔｅｌｌｉｔｅ ｐｏｗｅｒ ｓｙｓｔｅｍｓ （ＳＰＳ） ｃｏｎｃｅｐｔ ｄｅｆｉｎｉｔｉｏｎ ｓｔｕｄｙ Ｉ－Ｅｘｅｃｕｔｉｖｅ ｓｕｍｍａｒｙ”， ＮＡＳＡ， ＣＲ－ ３３１７， １９８０．
【非特許文献2】ＤＯＥ ａｎｄ ＮＡＳＡ ｒｅｐｏｒｔ； “Ｓａｔｅｌｌｉｔｅ Ｐｏｗｅｒ Ｓｙｓｔｅｍ； Ｃｏｎｃｅｐｔ Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ａｎｄ Ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ Ｐｒｏｇｒａｍ”， Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ Ｓｙｓｔｅｍ Ｒｅｐｏｒｔ， Ｏｃｔ． １９７８．
【非特許文献3】Ｓ． Ｓａｓａｋｉ， Ｋ． Ｔａｎａｋａ， Ｋ． Ｈｉｇｕｃｈｉ， Ｎ． Ｏｋｕｉｚｕｍｉ， Ｓ． Ｋａｗａｓａｋｉ， Ｎ． Ｓｈｉｎｏｈａｒａ， Ｋ． Ｓｅｎｄａ， ａｎｄ Ｋ． Ｉｓｈｉｍｕｒａ， “Ａ ｎｅｗ ｃｏｎｃｅｐｔ ｏｆ ｓｏｌａｒ ｐｏｗｅｒ ｓａｔｅｌｌｉｔｅ： Ｔｅｔｈｅｒｅｄ－ＳＰＳ”， Ａｃｔａ Ａｓｔｒｏｎａｕｔｉｃａ， ６０， ｐｐ．１５３ － １６５， ２００６．
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
上述のように、従来では、太陽発電衛星が巨大であるため、その姿勢安定には多大なエネルギーが必要になるという問題があった。また、効率的な発電および送電のためには、太陽電池パネルを太陽方向に、アンテナを地球方向に、各々向けるための特別な構造と装置が必要であった。
【0006】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、より少ないエネルギーで衛星の姿勢を維持でき、太陽発電衛星の稼働コストを低減させることができる太陽発電衛星および太陽発電衛星の制御方法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】
（１）本開示の一態様に係る太陽発電衛星は、
送電用アンテナと、
間隔を空けて配置された複数の縦梁と、
前記縦梁同士を接続する横梁と、
１または複数の太陽電池パネルと、
を備える長尺の太陽発電衛星であって、
前記複数の縦梁は、前記太陽発電衛星の長手方向に平行または傾斜する方向に延び、
前記送電用アンテナは、前記太陽発電衛星の前記長手方向の一方の端部側に設けられ、
前記送電用アンテナの送電方向が前記太陽発電衛星の前記長手方向と平行な方向を向き、
前記太陽電池パネルは、前記縦梁に対して回転可能に接続され、
前記太陽電池パネルの回転軸が前記太陽電池パネルの面と平行でありかつ前記複数の縦梁の長手方向と直交する、
ことを特徴とする。
上記の構成からなる太陽発電衛星によれば、地球上の受信アンテナを指向する送電用アンテナが長尺の太陽発電衛星の長手方向の一方の端部側に設けられかつその送電方向が太陽発電衛星の長手方向と平行な方向を向いているため、重力方向と太陽発電衛星の長手方向がほぼ一致するため、より少ないエネルギーで衛星の姿勢を維持できる。また、太陽電池パネルが縦梁に対して回転可能に接続されているため、公転軌道上で、太陽電池パネルの面が太陽へ向くように制御することが可能となり、太陽光を効率的に受光できる。よって、衛星の制御を簡略化し、より少ないエネルギーで衛星の姿勢を維持できるため、太陽発電衛星の稼働コストを低減させることができる。
（２）上記（１）に記載の太陽発電衛星では、
前記太陽電池パネルが、前記縦梁の前記長手方向に複数設けられていてもよい。
（３）上記（２）に記載の太陽発電衛星では、
前記太陽電池パネルと前記縦梁とを接続する回転ジョイントおよび支持部がさらに設けられ、
前記支持部は、前記縦梁および前記回転軸に交差する方向または前記縦梁の前記長手方向に延び、
前記支持部に沿って、前記回転ジョイントが移動可能であってもよい。
（４）上記（１）から（３）のいずれかに記載の太陽発電衛星では、
前記太陽電池パネルの前記回転軸に沿って、複数の前記太陽電池パネルが設けられていてもよい。
（５）上記（１）から（３）のいずれかに記載の太陽発電衛星では、
前記縦梁の前記長手方向の長さが、前記太陽電池パネルの前記回転軸と垂直な方向の長さの３倍以上であってもよい。
（６）本開示の一態様に係る太陽発電衛星は、
送電用アンテナと、
間隔を空けて配置された複数の縦梁、前記縦梁同士を接続する横梁および複数の太陽電池パネルを一組として含む複数のパネル構造体と、
を備える長尺の太陽発電衛星であって、
前記複数の縦梁は、前記太陽発電衛星の長手方向に平行または傾斜する方向に延び、
前記送電用アンテナは、前記太陽発電衛星の前記長手方向の一方の端部側に設けられ、
前記送電用アンテナの送電方向が前記太陽発電衛星の前記長手方向と平行な方向を向き、
前記パネル構造体のそれぞれにおいて、
前記複数の太陽電池パネルのそれぞれは、前記縦梁に対して回転可能に接続され、
前記太陽電池パネルの回転軸が前記太陽電池パネルの面と平行でありかつ前記複数の縦梁の長手方向と直交し、
前記太陽発電衛星の前記長手方向の前記送電用アンテナが設けられた端部とは反対側の端部において、前記パネル構造体同士が接続されている、
ことを特徴とする。
上記の構成からなる太陽発電衛星によれば、地球上の受信アンテナを指向する送電用アンテナが長尺の太陽発電衛星の端部側に設けられかつその送電方向が太陽発電衛星の長手方向と平行な方向を向いているため、重力方向と太陽発電衛星の長手方向がほぼ一致するため、より少ないエネルギーで衛星の姿勢を維持できる。また、太陽電池パネルが縦梁に対して回転可能に接続されているため、公転軌道上で、太陽電池パネルの面が太陽へ向くように制御することが可能となり、太陽光を効率的に受光できる。よって、衛星の制御を簡略化し、より少ないエネルギーで衛星の姿勢を維持できるため、太陽発電衛星の稼働コストを低減させることができる。さらに、パネル構造体同士が接続されていることによって、太陽発電衛星自体の剛性を確保することができる。
（７）上記（６）に記載の太陽発電衛星では、
前記太陽電池パネルと前記縦梁とを接続する回転ジョイントおよび支持部がさらに設けられ、
前記支持部は、前記縦梁および前記回転軸に交差する方向または前記縦梁の前記長手方向に延び、
前記支持部に沿って、前記回転ジョイントが移動可能であってもよい。
（８）上記（６）または（７）に記載の太陽発電衛星では、
前記縦梁の前記長手方向の長さが、前記太陽電池パネルの前記回転軸と垂直な方向の長さの３倍以上であってもよい。
（９）本開示の一態様に係る太陽発電衛星の制御方法は、
上記（１）、（２）、（６）または（７）に記載の太陽発電衛星の制御方法であって、
公転軌道上において、前記太陽電池パネルが太陽を向くように制御し、かつ前記送電用アンテナが地球上の受信用アンテナを向くように制御する、
ことを特徴とする。
（１０）本開示の一態様に係る太陽発電衛星の制御方法は、
上記（２）または（３）に記載の太陽発電衛星の制御方法であって、
前記太陽発電衛星が公転軌道上で太陽方向から４０～５０度または２２０～２３０度の位相に位置するときに、前記太陽発電衛星を前記太陽発電衛星の長手方向と平行な回転軸周りに１８０度回転させる、
ことを特徴とする。
送電用アンテナと、
間隔を空けて配置された複数の縦梁と、
前記縦梁同士を接続する横梁と、
１または複数の太陽電池パネルと、
を備える長尺の太陽発電衛星であって、
前記複数の縦梁は、前記太陽発電衛星の長手方向に平行または傾斜する方向に延び、
前記送電用アンテナは、前記太陽発電衛星の前記長手方向の一方の端部側に設けられ、
前記送電用アンテナの送電方向が前記太陽発電衛星の前記長手方向と平行な方向を向き、
前記太陽電池パネルは、前記縦梁に対して回転可能に接続され、
前記太陽電池パネルの回転軸が前記太陽電池パネルの面と平行でありかつ前記複数の縦梁の長手方向と直交する、
ことを特徴とする。
上記の構成からなる太陽発電衛星によれば、地球上の受信アンテナを指向する送電用アンテナが長尺の太陽発電衛星の長手方向の一方の端部側に設けられかつその送電方向が太陽発電衛星の長手方向と平行な方向を向いているため、重力方向と太陽発電衛星の長手方向がほぼ一致するため、より少ないエネルギーで衛星の姿勢を維持できる。また、太陽電池パネルが縦梁に対して回転可能に接続されているため、公転軌道上で、太陽電池パネルの面が太陽へ向くように制御することが可能となり、太陽光を効率的に受光できる。よって、衛星の制御を簡略化し、より少ないエネルギーで衛星の姿勢を維持できるため、太陽発電衛星の稼働コストを低減させることができる。
（２）上記（１）に記載の太陽発電衛星では、
前記太陽電池パネルが、前記縦梁の前記長手方向に複数設けられていてもよい。
（３）上記（２）に記載の太陽発電衛星では、
前記太陽電池パネルと前記縦梁とを接続する回転ジョイントおよび支持部がさらに設けられ、
前記支持部は、前記縦梁および前記回転軸に交差する方向または前記縦梁の前記長手方向に延び、
前記支持部に沿って、前記回転ジョイントが移動可能であってもよい。
（４）上記（１）から（３）のいずれかに記載の太陽発電衛星では、
前記太陽電池パネルの前記回転軸に沿って、複数の前記太陽電池パネルが設けられていてもよい。
（５）上記（１）から（３）のいずれかに記載の太陽発電衛星では、
前記縦梁の前記長手方向の長さが、前記太陽電池パネルの前記回転軸と垂直な方向の長さの３倍以上であってもよい。
（６）本開示の一態様に係る太陽発電衛星は、
送電用アンテナと、
間隔を空けて配置された複数の縦梁、前記縦梁同士を接続する横梁および複数の太陽電池パネルを一組として含む複数のパネル構造体と、
を備える長尺の太陽発電衛星であって、
前記複数の縦梁は、前記太陽発電衛星の長手方向に平行または傾斜する方向に延び、
前記送電用アンテナは、前記太陽発電衛星の前記長手方向の一方の端部側に設けられ、
前記送電用アンテナの送電方向が前記太陽発電衛星の前記長手方向と平行な方向を向き、
前記パネル構造体のそれぞれにおいて、
前記複数の太陽電池パネルのそれぞれは、前記縦梁に対して回転可能に接続され、
前記太陽電池パネルの回転軸が前記太陽電池パネルの面と平行でありかつ前記複数の縦梁の長手方向と直交し、
前記太陽発電衛星の前記長手方向の前記送電用アンテナが設けられた端部とは反対側の端部において、前記パネル構造体同士が接続されている、
ことを特徴とする。
上記の構成からなる太陽発電衛星によれば、地球上の受信アンテナを指向する送電用アンテナが長尺の太陽発電衛星の端部側に設けられかつその送電方向が太陽発電衛星の長手方向と平行な方向を向いているため、重力方向と太陽発電衛星の長手方向がほぼ一致するため、より少ないエネルギーで衛星の姿勢を維持できる。また、太陽電池パネルが縦梁に対して回転可能に接続されているため、公転軌道上で、太陽電池パネルの面が太陽へ向くように制御することが可能となり、太陽光を効率的に受光できる。よって、衛星の制御を簡略化し、より少ないエネルギーで衛星の姿勢を維持できるため、太陽発電衛星の稼働コストを低減させることができる。さらに、パネル構造体同士が接続されていることによって、太陽発電衛星自体の剛性を確保することができる。
（７）上記（６）に記載の太陽発電衛星では、
前記太陽電池パネルと前記縦梁とを接続する回転ジョイントおよび支持部がさらに設けられ、
前記支持部は、前記縦梁および前記回転軸に交差する方向または前記縦梁の前記長手方向に延び、
前記支持部に沿って、前記回転ジョイントが移動可能であってもよい。
（８）上記（６）または（７）に記載の太陽発電衛星では、
前記縦梁の前記長手方向の長さが、前記太陽電池パネルの前記回転軸と垂直な方向の長さの３倍以上であってもよい。
（９）本開示の一態様に係る太陽発電衛星の制御方法は、
上記（１）、（２）、（６）または（７）に記載の太陽発電衛星の制御方法であって、
公転軌道上において、前記太陽電池パネルが太陽を向くように制御し、かつ前記送電用アンテナが地球上の受信用アンテナを向くように制御する、
ことを特徴とする。
（１０）本開示の一態様に係る太陽発電衛星の制御方法は、
上記（２）または（３）に記載の太陽発電衛星の制御方法であって、
前記太陽発電衛星が公転軌道上で太陽方向から４０～５０度または２２０～２３０度の位相に位置するときに、前記太陽発電衛星を前記太陽発電衛星の長手方向と平行な回転軸周りに１８０度回転させる、
ことを特徴とする。
【発明の効果】
【0008】
本発明に係る太陽発電衛星および太陽発電衛星の制御方法によれば、より少ないエネルギーで衛星の姿勢を維持でき、太陽発電衛星の稼働コストを低減させることができる。
【図面の簡単な説明】
【0009】
【図1】本開示に係る太陽発電衛星の軌道を説明するための概略的な図である。
【図2】第一実施形態に係る太陽発電衛星の構造を説明するための概略的な斜視図である。
【図3】第一実施形態に係る太陽発電衛星の構造を説明するための概略的な斜視図である。
【図4】第一実施形態に係る太陽発電衛星のそれぞれの位相における太陽電池パネルの向きを説明するための概略的な図である。
【図5】第二実施形態に係る太陽発電衛星の構造を説明するための概略的な斜視図である。
【図6】第二実施形態に係る制御方法１において、太陽発電衛星のそれぞれの位相における太陽電池パネルの向きを説明するための概略的な図である。
【図7】第二実施形態に係る制御方法２において、太陽発電衛星のそれぞれの位相における太陽電池パネルの向きを説明するための概略的な図である。
【図8】第三実施形態に係る太陽発電衛星の構造を説明するための概略的な斜視図である。
【図10】第三実施形態に係る太陽発電衛星を太陽電池パネルの回転軸に平行な方向から見た平面図である。
【図11】第四実施形態に係る太陽発電衛星の構造を説明するための概略的な斜視図である。
【図12】第四実施形態に係る他の太陽発電衛星の構造を説明するための概略的な斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【0010】
以下、本発明の実施形態について例を挙げて説明するが、本発明は以下で説明する例に限定されないことは自明である。
以下の説明では、具体的な数値や材料を例示する場合があるが、本発明の効果が得られる限り、他の数値や材料を適用してもよい。また、以下の実施形態の各構成要素は、互いに組み合わせることができる。また本明細書中において、「～」を用いて表される数値範囲は、「～」の前後に記載される数値を下限値および上限値として含む範囲を意味する。
以下の説明では、具体的な数値や材料を例示する場合があるが、本発明の効果が得られる限り、他の数値や材料を適用してもよい。また、以下の実施形態の各構成要素は、互いに組み合わせることができる。また本明細書中において、「～」を用いて表される数値範囲は、「～」の前後に記載される数値を下限値および上限値として含む範囲を意味する。
【0011】
［第一実施形態］
図１は、本開示に係る太陽発電衛星の軌道を説明するための概略的な図である。本実施形態に係る太陽発電衛星１は、図１に示すように、地球Ｅ周りの公転軌道０に沿って周回する。太陽発電衛星１は、後述する送電用アンテナ１１０から地球上の受信用アンテナ（図示せず）に向けてマイクロ波を送信するため、地球Ｅの自転と共に公転軌道Ｏ上を周回する。図１に例示するように、送電用アンテナ１１０の送電方向が太陽発電衛星１の長手方向と平行な方向を向くため、太陽発電衛星１の長手方向は公転軌道Ｏを含む面とほぼ平行となる。
図１は、本開示に係る太陽発電衛星の軌道を説明するための概略的な図である。本実施形態に係る太陽発電衛星１は、図１に示すように、地球Ｅ周りの公転軌道０に沿って周回する。太陽発電衛星１は、後述する送電用アンテナ１１０から地球上の受信用アンテナ（図示せず）に向けてマイクロ波を送信するため、地球Ｅの自転と共に公転軌道Ｏ上を周回する。図１に例示するように、送電用アンテナ１１０の送電方向が太陽発電衛星１の長手方向と平行な方向を向くため、太陽発電衛星１の長手方向は公転軌道Ｏを含む面とほぼ平行となる。
【0012】
上述のように、太陽発電衛星１は地球Ｅの自転と共に公転軌道Ｏ上を周回するため、約一日で地球Ｅの周りを一周する。また、送電用アンテナ１１０が地球Ｅの方向へ向くために、太陽発電衛星１の長手方向は常に地球Ｅの方向へ向いている。一方、一日の間には、地球Ｅに対する太陽光の照射方向は変化しない。そのため、太陽発電衛星１の公転軌道Ｏ上の位置によって、太陽発電衛星１の長手方向と太陽光の照射方向との間の角度が変化する。
【0013】
そこで、太陽光を効率的に太陽発電衛星１に設けられた太陽電池パネル１４０で集光するためには、太陽電池セルが載置されている太陽電池パネル１４０の集光パネル面１４０Ａを、太陽の方向、すなわち太陽光の照射方向に対して垂直となるように常に維持しておく必要がある。
本実施形態に係る太陽発電衛星１では、太陽電池パネル１４０が、太陽発電衛星１を構成する縦梁１２０に対して回転可能に接続されているため、常に太陽電池パネル１４０の集光パネル面１４０Ａを太陽光の照射方向に対して垂直に維持できる。
本実施形態に係る太陽発電衛星１では、太陽電池パネル１４０が、太陽発電衛星１を構成する縦梁１２０に対して回転可能に接続されているため、常に太陽電池パネル１４０の集光パネル面１４０Ａを太陽光の照射方向に対して垂直に維持できる。
【0014】
次に、本実施形態に係る太陽発電衛星１の構造について説明する。図２および図３は、本実施形態に係る太陽発電衛星１の構造を説明するための概略的な斜視図である。以下の図において、Ｘ座標軸、Ｙ座標軸およびＺ座標軸は互いに直交している。
【0015】
本実施形態に係る太陽発電衛星１は、送電用アンテナ１１０と、間隔を空けて配置された２つの縦梁１２０と、縦梁１２０同士を接続する横梁１３０とを備え、１つの太陽電池パネル１４０を備える長尺の構造物である。
【0016】
送電用アンテナ１１０は、太陽発電衛星１の長手方向の一方の端部側（図２の例では、Ｚ座標の負方向側）に設けられている。送電用アンテナ１１０の送電方向は、太陽発電衛星１の長手方向と平行な方向を向いている。すなわち、送電用アンテナ１１０のアンテナ面１１０ａはＺ座標軸に対して垂直である。
送電用アンテナ１１０は地球上の受信アンテナと対になり、受信アンテナに電力を送信するための装置であり、例えばアレーアンテナを採用できる。
送電用アンテナ１１０は地球上の受信アンテナと対になり、受信アンテナに電力を送信するための装置であり、例えばアレーアンテナを採用できる。
【0017】
２つの縦梁１２０は、図２に例示するように、間隔を空けて配置され、縦梁１２０の間に太陽電池パネル１４０が位置する。縦梁１２０は太陽発電衛星１の長手方向に平行または傾斜する方向に延びている。図２または図３の例では、太陽発電衛星１の長手方向はＺ座標軸に平行であり、縦梁１２０もＺ座標軸に平行な方向に延在している。
【0018】
縦梁１２０の長手方向における送電用アンテナ１１０側（Ｚ座標の負方向側）の縦梁１２０の端部はアンテナ保持部１１１に接続されている。アンテナ保持部１１１は、送電用アンテナ１１０を保持するための構造である。
また、縦梁１２０の長手方向における送電用アンテナ１１０側（Ｚ座標の正方向側）とは反対側の端部において、縦梁１２０は横梁１３０に接続されている。縦梁１２０の長手方向における各端部側において、アンテナ保持部１１１と横梁１３０によって縦梁１２０を支持することにより、太陽発電衛星１の構造を強固にして、太陽電池パネル１４０を支える縦梁１２０間の間隔を保持することができる。図２または図３の例では、縦梁１２０、アンテナ保持部１１１および横梁１３０によって、太陽電池パネル１４０を囲む範囲が構成されている。
また、縦梁１２０の長手方向における送電用アンテナ１１０側（Ｚ座標の正方向側）とは反対側の端部において、縦梁１２０は横梁１３０に接続されている。縦梁１２０の長手方向における各端部側において、アンテナ保持部１１１と横梁１３０によって縦梁１２０を支持することにより、太陽発電衛星１の構造を強固にして、太陽電池パネル１４０を支える縦梁１２０間の間隔を保持することができる。図２または図３の例では、縦梁１２０、アンテナ保持部１１１および横梁１３０によって、太陽電池パネル１４０を囲む範囲が構成されている。
【0019】
本実施形態に係る縦梁１２０の長さは、実用の観点からは、１０～１５ｋｍの範囲であることが好ましい。
【0020】
上記の構成によれば、地球上の受信アンテナを指向する送電用アンテナ１１０が長尺の太陽発電衛星１の長手方向の一方の端部側に設けられかつその送電方向が太陽発電衛星１の長手方向と平行な方向を向いているため、太陽発電衛星１に対する地球の重力方向と太陽発電衛星１の長手方向がほぼ一致する。このような重力傾斜安定方式（地球の引力が距離の二乗に反比例して変化するため長手方向が地球の中心を指す姿勢で自然に安定する。）を用いることで、太陽発電衛星１の姿勢保持と制御が容易となり、より少ないエネルギーで衛星の姿勢を維持できる。
【0021】
太陽電池パネル１４０は、縦梁１２０に対して回転可能に接続されている。太陽電池パネル１４０の回転軸Ｃは、太陽電池パネル１４０の面と平行でありかつ２つの縦梁１２０の長手方向と直交している。
太陽電池パネル１４０は、太陽電池と、太陽電池を支持する支持パネルとを含む。太陽電池は、太陽電池セル、電極、これらの部品を保護する封止剤やガラスなどを含む。太陽電池は、支持パネルの一方の面に設けられている。本実施形態の例では、太陽電池パネル１４０の一方の集光パネル面１４０Ａ上に太陽電池が設けられている。
太陽電池パネル１４０は、太陽電池と、太陽電池を支持する支持パネルとを含む。太陽電池は、太陽電池セル、電極、これらの部品を保護する封止剤やガラスなどを含む。太陽電池は、支持パネルの一方の面に設けられている。本実施形態の例では、太陽電池パネル１４０の一方の集光パネル面１４０Ａ上に太陽電池が設けられている。
【0022】
太陽電池パネル１４０は、回転ジョイント１５０を介して、縦梁１２０に対して回転可能に接続されていることが好ましい。図２または図３に例示するように、太陽電池パネル１４０の回転軸Ｃは、太陽電池パネル１４０を支持する２つの回転ジョイント１５０それぞれの回転軸と一致する。回転軸Ｃは、Ｙ座標軸に平行であり、太陽電池パネル１４０の面と平行でありかつ２つの縦梁１２０の長手方向と直交している。
【0023】
回転ジョイント１５０は、太陽電池パネル１４０の幅方向（図２の例では、Ｙ座標軸に平行な方向）に沿って、太陽電池パネル１４０の端部に接続されている。また、回転ジョイント１５０は、その回転軸に沿った方向において、太陽電池パネル１４０に接続される側とは反対側で縦梁１２０に接続されている。
例えば、大型の太陽電池パネル１４０を採用する場合、太陽電池パネル１４０の長さ方向（図２の例では、Ｚ座標軸に平行な方向）の中心を太陽電池パネル１４０の回転軸Ｃが通るように配置することで、少ない駆動力で安定して太陽電池パネル１４０を回転させることができる。
例えば、大型の太陽電池パネル１４０を採用する場合、太陽電池パネル１４０の長さ方向（図２の例では、Ｚ座標軸に平行な方向）の中心を太陽電池パネル１４０の回転軸Ｃが通るように配置することで、少ない駆動力で安定して太陽電池パネル１４０を回転させることができる。
【0024】
回転ジョイント１５０は、例えば互いに嵌合し、かつその回転軸で相対的に回転可能な２つの要素から構成されていることが好ましい。また、回転ジョイント１５０は、接続される部品同士を電気的に接続するための構造を有していることが好ましい。回転ジョイント１５０としては、例えばスリップリングなどの、回転機構と導電性を兼ね備えた公知の部品を採用できる。
このような部品を採用することで、縦梁１２０と太陽電池パネル１４０とを回転可能に接続するとともに、太陽電池パネル１４０の太陽電池と送電用アンテナ１１０とを電気的に接続することができる。
このような部品を採用することで、縦梁１２０と太陽電池パネル１４０とを回転可能に接続するとともに、太陽電池パネル１４０の太陽電池と送電用アンテナ１１０とを電気的に接続することができる。
【0025】
太陽電池パネル１４０は、縦梁１２０に対して回転可能に接続されているため、送電用アンテナ１１０と太陽電池パネル１４０とは回転軸Ｃ周りに異なる方向を向くことができる。そのため、太陽発電衛星１が公転軌道Ｏ上にあるとき、送電用アンテナ１１０のアンテナ面１１０ａを地球Ｅへ向けたまま、太陽電池パネル１４０の集光パネル面１４０Ａが常に太陽へ向くように制御することが可能となり、集光パネル面１４０Ａにより太陽光を効率的に受光できる。
【0026】
本実施形態に係る太陽電池パネル１４０の平面の大きさは、実用の観点からは、５×１０ｋｍ～３×１５ｋｍであることが好ましい。
【0027】
本実施形態に係る太陽発電衛星１によれば、地球上の受信アンテナを指向する送電用アンテナ１１０が長尺の太陽発電衛星１の長手方向の一方の端部側に設けられかつその送電方向が太陽発電衛星１の長手方向と平行な方向を向いているため、重力方向と太陽発電衛星１の長手方向がほぼ一致する。そのため、より少ないエネルギーで太陽発電衛星１の姿勢を維持できる。また、太陽電池パネル１４０が縦梁１２０に対して回転可能に接続されているため、公転軌道Ｏ上で、太陽電池パネル１４０の面が太陽へ向くように制御することが可能となり、太陽光を効率的に受光できる。
したがって、太陽発電衛星１の制御を簡略化し、より少ないエネルギーで衛星の姿勢を維持できるため、太陽発電衛星１の稼働コストを低減させることができる。
したがって、太陽発電衛星１の制御を簡略化し、より少ないエネルギーで衛星の姿勢を維持できるため、太陽発電衛星１の稼働コストを低減させることができる。
【0028】
第一実施形態に係る太陽発電衛星１では、縦梁１２０などによって衛星全体の強度を確保できるため、太陽電池パネル１４０には強度が求められず、大型あるいは薄型などの種々の太陽電池あるいは太陽電池パネルを採用できるという利点がある。
【0029】
（制御方法）
次に、本実施形態に係る太陽発電衛星１の制御方法について説明する。
上述のように、太陽発電衛星１は地球Ｅに対する公転軌道Ｏに沿って、地球Ｅの周りを周回する。図４は、太陽発電衛星１のそれぞれの位相（公転軌道Ｏ上の位置）における太陽電池パネル１４０の向きを説明するための概略的な図である。公転軌道Ｏと図４の紙面とは平行である。
次に、本実施形態に係る太陽発電衛星１の制御方法について説明する。
上述のように、太陽発電衛星１は地球Ｅに対する公転軌道Ｏに沿って、地球Ｅの周りを周回する。図４は、太陽発電衛星１のそれぞれの位相（公転軌道Ｏ上の位置）における太陽電池パネル１４０の向きを説明するための概略的な図である。公転軌道Ｏと図４の紙面とは平行である。
【0030】
図４に例示するように、太陽発電衛星１は、位相Ｐ１～位相Ｐ８の状態となるように、周期的に地球Ｅの周りを周回する。太陽発電衛星１が公転軌道Ｏ上にあるときには、送電用アンテナ１１０は常に地球Ｅの方向を向くように制御される。一方、図４に例示するように、太陽電池パネル１４０は、太陽発電衛星１の位相によって縦梁１２０に対する角度が変わるように制御される。
【0031】
図４の例では、送電用アンテナ１１０の送電方向は、太陽発電衛星１の長手方向と平行な方向を向いている。また、太陽電池パネル１４０の回転軸は図４の紙面に垂直である。よって、太陽電池パネル１４０の回転方向は図４の紙面に平行となる。太陽電池パネル１４０の回転軸は、に対して垂直となる。図４の例では、太陽発電衛星１の長手方向と縦梁１２０の長手方向とは平行であるとする。
【0032】
図４の例では、位相Ｐ１では、太陽光の照射方向と太陽発電衛星１の長手方向が平行となるため、太陽電池パネル１４０の集光パネル面１４０Ａが縦梁１２０の長手方向に対して垂直となるように制御される。
位相Ｐ２では、太陽光の照射方向に対して太陽発電衛星１の長手方向が傾くため、太陽電池パネル１４０の集光パネル面１４０Ａが太陽の照射方向に対して垂直となるように制御される。そのため、太陽電池パネル１４０の集光パネル面１４０Ａに対して縦梁１２０の長手方向が傾いた状態となる。
位相Ｐ３では、太陽光の照射方向に対して太陽発電衛星１の長手方向が直交するため、太陽電池パネル１４０の集光パネル面１４０Ａが縦梁１２０の長手方向に平行となるように制御される。
位相Ｐ４、位相Ｐ６および位相Ｐ８では、位相Ｐ２と同様に、太陽光の照射方向に対して太陽発電衛星１の長手方向が傾くため、太陽電池パネル１４０の集光パネル面１４０Ａが太陽の照射方向に対して垂直となるように制御される。位相Ｐ５では、位相Ｐ１と同様に、太陽電池パネル１４０の集光パネル面１４０Ａが縦梁１２０の長手方向に対して垂直となるように制御される。位相Ｐ７では、位相Ｐ３と同様に、太陽電池パネル１４０の集光パネル面１４０Ａが縦梁１２０の長手方向に平行となるように制御される。
位相Ｐ２では、太陽光の照射方向に対して太陽発電衛星１の長手方向が傾くため、太陽電池パネル１４０の集光パネル面１４０Ａが太陽の照射方向に対して垂直となるように制御される。そのため、太陽電池パネル１４０の集光パネル面１４０Ａに対して縦梁１２０の長手方向が傾いた状態となる。
位相Ｐ３では、太陽光の照射方向に対して太陽発電衛星１の長手方向が直交するため、太陽電池パネル１４０の集光パネル面１４０Ａが縦梁１２０の長手方向に平行となるように制御される。
位相Ｐ４、位相Ｐ６および位相Ｐ８では、位相Ｐ２と同様に、太陽光の照射方向に対して太陽発電衛星１の長手方向が傾くため、太陽電池パネル１４０の集光パネル面１４０Ａが太陽の照射方向に対して垂直となるように制御される。位相Ｐ５では、位相Ｐ１と同様に、太陽電池パネル１４０の集光パネル面１４０Ａが縦梁１２０の長手方向に対して垂直となるように制御される。位相Ｐ７では、位相Ｐ３と同様に、太陽電池パネル１４０の集光パネル面１４０Ａが縦梁１２０の長手方向に平行となるように制御される。
【0033】
地球Ｅ上の制御装置から太陽発電衛星１に制御信号を送信することで太陽発電衛星１の制御を実施することが好ましい。また、太陽発電衛星１の位相のデータを地球Ｅ上の制御装置へ送信して、この位相のデータに基づいて太陽発電衛星１の制御を実施してもよい。
【0034】
本実施形態に係る太陽発電衛星の制御方法によれば、重力方向と太陽発電衛星の長手方向がほぼ一致するため、より少ないエネルギーで衛星の姿勢を維持できる。また、公転軌道上で、太陽電池パネルの面が太陽へ向くように制御することで、太陽光を効率的に受光できる。
よって、衛星の制御を簡略化し、より少ないエネルギーで衛星の姿勢を維持できるため、太陽発電衛星の稼働コストを低減させることができる。
よって、衛星の制御を簡略化し、より少ないエネルギーで衛星の姿勢を維持できるため、太陽発電衛星の稼働コストを低減させることができる。
【0035】
［第二実施形態］
本実施形態に係る太陽発電衛星２は、基本的な構造は第一実施形態に係る太陽発電衛星１と同様だが、縦梁２２０の長手方向に複数の太陽電池パネル２４１および２４２が設けられている。本実施形態に係る太陽発電衛星２は、太陽電池パネルが複数設けられていること以外は、第一実施形態に係る太陽発電衛星１と同様の構成を採用できるため、同様の構成の詳細な説明を省略する。
本実施形態に係る太陽発電衛星２は、基本的な構造は第一実施形態に係る太陽発電衛星１と同様だが、縦梁２２０の長手方向に複数の太陽電池パネル２４１および２４２が設けられている。本実施形態に係る太陽発電衛星２は、太陽電池パネルが複数設けられていること以外は、第一実施形態に係る太陽発電衛星１と同様の構成を採用できるため、同様の構成の詳細な説明を省略する。
【0036】
図５は、第二実施形態に係る太陽発電衛星２の構造を説明するための概略的な斜視図である。
本実施形態に係る太陽発電衛星２は、送電用アンテナ２１０と、間隔を空けて配置された２つの縦梁２２０と、縦梁２２０同士を接続する横梁２３０とを備え、２つの太陽電池パネル２４１および２４２を備える長尺の構造物である。
送電用アンテナ２１０、縦梁２２０および横梁２３０の構成は第一実施形態と同様である。
本実施形態に係る太陽発電衛星２は、送電用アンテナ２１０と、間隔を空けて配置された２つの縦梁２２０と、縦梁２２０同士を接続する横梁２３０とを備え、２つの太陽電池パネル２４１および２４２を備える長尺の構造物である。
送電用アンテナ２１０、縦梁２２０および横梁２３０の構成は第一実施形態と同様である。
【0037】
２つの太陽電池パネル２４１および２４２は、それぞれが縦梁２２０に対して回転可能に接続されている。太陽電池パネル２４１および２４２の回転軸Ｃ１およびＣ２は、それぞれが太陽電池パネル２４０の面と平行でありかつ２つの縦梁２２０の長手方向と直交している。
太陽電池パネル２４１および２４２のそれぞれは、太陽電池と、太陽電池を支持する太陽電池支持パネルとを含む。太陽電池は、太陽電池セル、電極、これらの部品を保護する封止剤やガラスなどを含む。太陽電池は、太陽電池支持パネルの一方の面に設けられている。本実施形態の例では、太陽電池パネル２４１および太陽電池パネル２４２の一方の集光パネル面２４１Ａおよび２４２Ａ上のそれぞれに太陽電池が設けられている。
太陽電池パネル２４１および２４２のそれぞれは、太陽電池と、太陽電池を支持する太陽電池支持パネルとを含む。太陽電池は、太陽電池セル、電極、これらの部品を保護する封止剤やガラスなどを含む。太陽電池は、太陽電池支持パネルの一方の面に設けられている。本実施形態の例では、太陽電池パネル２４１および太陽電池パネル２４２の一方の集光パネル面２４１Ａおよび２４２Ａ上のそれぞれに太陽電池が設けられている。
【0038】
太陽電池パネル２４１および太陽電池パネル２４２のそれぞれは、回転ジョイント２５０を介して、縦梁２２０に対して回転可能に接続されていることが好ましい。図５に例示するように、太陽電池パネル２４１の回転軸Ｃ１および太陽電池パネル２４２の回転軸Ｃ２のそれぞれは、太陽電池パネル２４１および太陽電池パネル２４２のそれぞれに接続された各回転ジョイント２５０の回転軸と一致する。回転軸Ｃ１およびＣ２は、Ｙ座標軸に平行であり、太陽電池パネル２４１および２４２のそれぞれの面と平行でありかつ２つの縦梁２２０の長手方向と直交している。
回転ジョイント２５０の構成は第一実施形態と同様である。太陽電池パネル２４１および２４２のそれぞれにおいて、回転軸Ｃ１またはＣ２に沿った方向を各太陽電池パネルの幅方向とし、幅方向と直交しかつ各太陽電池パネルのパネル面と平行な方向を各太陽電池パネルの長さ方向とする。
回転ジョイント２５０の構成は第一実施形態と同様である。太陽電池パネル２４１および２４２のそれぞれにおいて、回転軸Ｃ１またはＣ２に沿った方向を各太陽電池パネルの幅方向とし、幅方向と直交しかつ各太陽電池パネルのパネル面と平行な方向を各太陽電池パネルの長さ方向とする。
【0039】
図５の例では、回転軸Ｃ１および回転軸Ｃ２のそれぞれは、太陽電池パネル２４１および２４２の長さ方向の端部側に位置している。
しかし、回転軸Ｃ１および回転軸Ｃ２のそれぞれの位置はこれに限定されず、回転軸Ｃ１および回転軸Ｃ２のそれぞれは、太陽電池パネル２４１および２４２の中心を通るように配置されていてもよい。
しかし、回転軸Ｃ１および回転軸Ｃ２のそれぞれの位置はこれに限定されず、回転軸Ｃ１および回転軸Ｃ２のそれぞれは、太陽電池パネル２４１および２４２の中心を通るように配置されていてもよい。
【0040】
本実施形態に係る太陽発電衛星２では、縦梁２２０の長手方向において、複数の太陽電池パネル２４１および２４２を備えていることで、１枚の太陽電池パネルを採用するよりも太陽電池パネル自体の剛性を低く設計することができる。そのため、より軽量な太陽発電衛星とすることができる。
【0041】
次に、本実施形態に係る太陽発電衛星２の制御方法について説明する。
（制御方法１）
まず、図６に例示するように、縦梁２２０の長手方向の長さを長くした太陽発電衛星２の制御方法１について説明する。この例では、縦梁２２０の長手方向の長さを太陽電池パネル２４１および２４２の長さ方向の長さの３倍程度としている。
図６は、太陽発電衛星２のそれぞれの位相（公転軌道Ｏ上の位置）における太陽電池パネル２４０の向きを説明するための概略的な図である。公転軌道Ｏと図６の紙面とは平行である。
（制御方法１）
まず、図６に例示するように、縦梁２２０の長手方向の長さを長くした太陽発電衛星２の制御方法１について説明する。この例では、縦梁２２０の長手方向の長さを太陽電池パネル２４１および２４２の長さ方向の長さの３倍程度としている。
図６は、太陽発電衛星２のそれぞれの位相（公転軌道Ｏ上の位置）における太陽電池パネル２４０の向きを説明するための概略的な図である。公転軌道Ｏと図６の紙面とは平行である。
【0042】
図６に例示するように、太陽発電衛星２は、位相Ｐ１～位相Ｐ８の状態となるように、周期的に地球Ｅの周りを周回する。太陽発電衛星２が公転軌道Ｏ上にあるときには、送電用アンテナ２１０は常に地球Ｅの方向を向くように制御される。一方、図６に例示するように、太陽電池パネル２４１および２４２は、それぞれが、太陽発電衛星２の位相によって縦梁２２０に対する角度が変わるように制御される。
【0043】
図６の例では、送電用アンテナ２１０の送電方向は、太陽発電衛星２の長手方向と平行な方向を向いている。また、太陽電池パネル２４１および２４２のそれぞれの回転軸は図６の紙面に垂直である。よって、太陽電池パネル２４１および２４２のそれぞれの回転方向は図６の紙面に平行となる。太陽電池パネル２４１および２４２のそれぞれの回転軸は、公転軌道Ｏを含む面に対して垂直となる。図６の例では、太陽発電衛星２の長手方向と縦梁２２０の長手方向とは平行であるとする。
【0044】
図６の例では、位相Ｐ１では、太陽光の照射方向と太陽発電衛星２の長手方向が平行となるため、太陽電池パネル２４１および太陽電池パネル２４２のそれぞれの集光パネル面２４１Ａおよび集光パネル面２４２Ａが縦梁２２０の長手方向に対して垂直となるように制御される。
位相Ｐ２では、太陽光の照射方向に対して太陽発電衛星２の長手方向が傾くため、集光パネル面２４１Ａおよび集光パネル面２４２Ａのそれぞれが太陽の照射方向に対して垂直となるように制御される。そのため、集光パネル面２４１Ａおよび集光パネル面２４２Ａのそれぞれに対して縦梁２２０の長手方向が傾いた状態となる。
位相Ｐ３では、太陽光の照射方向に対して太陽発電衛星２の長手方向が直交するため、集光パネル面２４１Ａおよび集光パネル面２４２Ａのそれぞれが縦梁２２０の長手方向に平行となるように制御される。
位相Ｐ４、位相Ｐ６および位相Ｐ８では、位相Ｐ２と同様に、太陽光の照射方向に対して太陽発電衛星２の長手方向が傾くため、集光パネル面２４１Ａおよび集光パネル面２４２Ａのそれぞれが太陽の照射方向に対して垂直となるように制御される。位相Ｐ５では、位相Ｐ１と同様に、集光パネル面２４１Ａおよび集光パネル面２４２Ａのそれぞれが縦梁２２０の長手方向に対して垂直となるように制御される。位相Ｐ７では、位相Ｐ３と同様に、集光パネル面２４１Ａおよび集光パネル面２４２Ａのそれぞれが縦梁２２０の長手方向に平行となるように制御される。
位相Ｐ２では、太陽光の照射方向に対して太陽発電衛星２の長手方向が傾くため、集光パネル面２４１Ａおよび集光パネル面２４２Ａのそれぞれが太陽の照射方向に対して垂直となるように制御される。そのため、集光パネル面２４１Ａおよび集光パネル面２４２Ａのそれぞれに対して縦梁２２０の長手方向が傾いた状態となる。
位相Ｐ３では、太陽光の照射方向に対して太陽発電衛星２の長手方向が直交するため、集光パネル面２４１Ａおよび集光パネル面２４２Ａのそれぞれが縦梁２２０の長手方向に平行となるように制御される。
位相Ｐ４、位相Ｐ６および位相Ｐ８では、位相Ｐ２と同様に、太陽光の照射方向に対して太陽発電衛星２の長手方向が傾くため、集光パネル面２４１Ａおよび集光パネル面２４２Ａのそれぞれが太陽の照射方向に対して垂直となるように制御される。位相Ｐ５では、位相Ｐ１と同様に、集光パネル面２４１Ａおよび集光パネル面２４２Ａのそれぞれが縦梁２２０の長手方向に対して垂直となるように制御される。位相Ｐ７では、位相Ｐ３と同様に、集光パネル面２４１Ａおよび集光パネル面２４２Ａのそれぞれが縦梁２２０の長手方向に平行となるように制御される。
【0045】
制御方法１に係る太陽発電衛星２では、縦梁２２０の長手方向の長さを２つの太陽電池パネル２４１および太陽電池パネル２４２の長さ方向の長さの３倍程度としているため、太陽電池パネル同士が互いに太陽光の影を作りにくくなっているため好ましい。
【0046】
（制御方法２）
次に、図７に例示するように、縦梁２２０の長手方向の長さを太陽電池パネル２４１および２４２の長さ方向の長さの２倍程度とした太陽発電衛星２の制御方法２について説明する。
図７は、太陽発電衛星２のそれぞれの位相（公転軌道Ｏ上の位置）における太陽電池パネル２４０の向きを説明するための概略的な図である。公転軌道Ｏと図７の紙面とは平行である。
次に、図７に例示するように、縦梁２２０の長手方向の長さを太陽電池パネル２４１および２４２の長さ方向の長さの２倍程度とした太陽発電衛星２の制御方法２について説明する。
図７は、太陽発電衛星２のそれぞれの位相（公転軌道Ｏ上の位置）における太陽電池パネル２４０の向きを説明するための概略的な図である。公転軌道Ｏと図７の紙面とは平行である。
【0047】
図７に例示するように、太陽発電衛星２は、位相Ｐ１～位相Ｐ８の状態となるように、周期的に地球Ｅの周りを周回する。太陽発電衛星２が公転軌道Ｏ上にあるときには、送電用アンテナ２１０は常に地球Ｅの方向を向くように制御される。一方、図７に例示するように、太陽電池パネル２４１および２４２は、それぞれが、太陽発電衛星２の位相によって縦梁２２０に対する角度が変わるように制御される。
【0048】
図７の例では、送電用アンテナ２１０の送電方向は、太陽発電衛星２の長手方向と平行な方向を向いている。また、太陽電池パネル２４１および２４２のそれぞれの回転軸は図７の紙面に垂直である。よって、太陽電池パネル２４１および２４２のそれぞれの回転方向は図７の紙面に平行となる。太陽電池パネル２４１および２４２のそれぞれの回転軸は、公転軌道Ｏを含む面に対して垂直となる。図７の例では、太陽発電衛星２の長手方向と縦梁２２０の長手方向とは平行であるとする。
【0049】
制御方法２では、太陽発電衛星２が公転軌道Ｏ上で太陽方向から４０～５０度又は２２０～２３０度の位相に位置するときに、太陽発電衛星２を太陽発電衛星２の長手方向と平行な回転軸周りに１８０度回転させる。
太陽方向から４０～５０度または２２０～２３０度の位相とは、太陽光の方向を基準にして測った角度であり、地球上で概ね午前３時または午後３時を意味する。
太陽方向から４０～５０度または２２０～２３０度の位相とは、太陽光の方向を基準にして測った角度であり、地球上で概ね午前３時または午後３時を意味する。
【0050】
図７の例では、位相Ｐ１では、太陽光の照射方向と太陽発電衛星２の長手方向が平行となるため、太陽電池パネル２４１および太陽電池パネル２４２のそれぞれの集光パネル面２４１Ａおよび集光パネル面２４２Ａが縦梁２２０の長手方向に対して垂直となるように制御される。
【0051】
位相Ｐ２では、太陽光の照射方向に対して太陽発電衛星２の長手方向が傾くため、集光パネル面２４１Ａおよび集光パネル面２４２Ａのそれぞれが太陽の照射方向に対して垂直となるように制御される。そのため、集光パネル面２４１Ａおよび集光パネル面２４２Ａのそれぞれに対して縦梁２２０の長手方向が傾いた状態となる。
【0052】
さらに位相Ｐ２は、太陽方向から４０～５０度の位相に相当するため、太陽発電衛星２を太陽発電衛星２の長手方向と平行な回転軸周りに１８０度回転させる。これにより、位相Ｐ２’に示すように、公転軌道Ｏを含む面上で、太陽電池パネル２４１および太陽電池パネル２４２が縦梁２２０に対して反対側へ移動することになる。
縦梁２２０の長手方向の長さによっては、太陽側に位置する太陽電池パネル（図７の例では、太陽電池パネル２４１）の影が、太陽に対して後方側に位置する太陽電池パネル（図７の例では、太陽電池パネル２４２）の面に生じることがある。しかし、上記のように太陽発電衛星２を太陽発電衛星２の長手方向と平行な回転軸周りに１８０度回転させ、縦梁２２０を中心とする太陽電池パネル２４１と太陽電池パネル２４２の位置関係を入れ替えることで、このような影の影響を抑制することができる。
縦梁２２０の長手方向の長さによっては、太陽側に位置する太陽電池パネル（図７の例では、太陽電池パネル２４１）の影が、太陽に対して後方側に位置する太陽電池パネル（図７の例では、太陽電池パネル２４２）の面に生じることがある。しかし、上記のように太陽発電衛星２を太陽発電衛星２の長手方向と平行な回転軸周りに１８０度回転させ、縦梁２２０を中心とする太陽電池パネル２４１と太陽電池パネル２４２の位置関係を入れ替えることで、このような影の影響を抑制することができる。
【0053】
位相Ｐ３では、太陽光の照射方向に対して太陽発電衛星２の長手方向が直交するため、集光パネル面２４１Ａおよび集光パネル面２４２Ａのそれぞれが縦梁２２０の長手方向に平行となるように制御される。
【0054】
位相Ｐ４では、太陽光の照射方向に対して太陽発電衛星２の長手方向が傾くため、集光パネル面２４１Ａおよび集光パネル面２４２Ａのそれぞれが太陽の照射方向に対して垂直となるように制御される。なお、この位相では、上述したような前方側の太陽電池パネルの影の問題は生じない。
【0055】
位相Ｐ５では、位相Ｐ１と同様に、集光パネル面２４１Ａおよび集光パネル面２４２Ａのそれぞれが縦梁２２０の長手方向に対して垂直となるように制御される。
【0056】
位相Ｐ６では、位相Ｐ２と同様に、太陽光の照射方向に対して太陽発電衛星２の長手方向が傾くため、集光パネル面２４１Ａおよび集光パネル面２４２Ａのそれぞれが太陽の照射方向に対して垂直となるように制御される。
また、位相Ｐ６は、太陽方向から２２０～２３０度の位相に相当するため、太陽発電衛星２を太陽発電衛星２の長手方向と平行な回転軸周りに１８０度回転させる。これにより、位相Ｐ６’に示すように、公転軌道Ｏを含む面上で、太陽電池パネル２４１および太陽電池パネル２４２が縦梁２２０に対して反対側へ移動することになる。位相Ｐ２の状態と同様に、太陽発電衛星２を太陽発電衛星２の長手方向と平行な回転軸周りに１８０度回転させ、縦梁２２０を中心とする太陽電池パネル２４１と太陽電池パネル２４２の位置関係を入れ替えることで、上述の影の影響を抑制することができる。
また、位相Ｐ６は、太陽方向から２２０～２３０度の位相に相当するため、太陽発電衛星２を太陽発電衛星２の長手方向と平行な回転軸周りに１８０度回転させる。これにより、位相Ｐ６’に示すように、公転軌道Ｏを含む面上で、太陽電池パネル２４１および太陽電池パネル２４２が縦梁２２０に対して反対側へ移動することになる。位相Ｐ２の状態と同様に、太陽発電衛星２を太陽発電衛星２の長手方向と平行な回転軸周りに１８０度回転させ、縦梁２２０を中心とする太陽電池パネル２４１と太陽電池パネル２４２の位置関係を入れ替えることで、上述の影の影響を抑制することができる。
【0057】
位相Ｐ７では、位相Ｐ３と同様に、集光パネル面２４１Ａおよび集光パネル面２４２Ａのそれぞれが縦梁２２０の長手方向に平行となるように制御される。位相Ｐ８では、位相Ｐ４と同様に、太陽光の照射方向に対して太陽発電衛星２の長手方向が傾くため、集光パネル面２４１Ａおよび集光パネル面２４２Ａのそれぞれが太陽の照射方向に対して垂直となるように制御される。なお、この位相では、上述したような前方側の太陽電池パネルの影の問題は生じない。
【0058】
太陽発電衛星２の太陽発電衛星２の長手方向と平行な回転軸周りの回転はスラスタまたはリアクションホイールによって行う。
【0059】
［第三実施形態］
本実施形態に係る太陽発電衛星は、基本的な構造は第二実施形態に係る太陽発電衛星と同様だが、縦梁と回転ジョイントとを接続する支持部が設けられ、この支持部に沿って回転ジョイントが移動可能である。
本実施形態に係る太陽発電衛星３は、支持部に沿って回転ジョイントが移動可能であること以外は、第二実施形態に係る太陽発電衛星２と同様の構成を採用できるため、同様の構成の詳細な説明を省略する。
本実施形態に係る太陽発電衛星は、基本的な構造は第二実施形態に係る太陽発電衛星と同様だが、縦梁と回転ジョイントとを接続する支持部が設けられ、この支持部に沿って回転ジョイントが移動可能である。
本実施形態に係る太陽発電衛星３は、支持部に沿って回転ジョイントが移動可能であること以外は、第二実施形態に係る太陽発電衛星２と同様の構成を採用できるため、同様の構成の詳細な説明を省略する。
【0060】
図８は、第三実施形態に係る太陽発電衛星の構造を説明するための概略的な斜視図である。
本実施形態に係る太陽発電衛星３は、送電用アンテナ３１０と、間隔を空けて配置された２つの縦梁３２０と、縦梁３２０同士を接続する横梁３３０とを備え、４つの太陽電池パネル３４１～３４４を備える長尺の構造物である。
送電用アンテナ３１０、縦梁３２０および横梁３３０の構成は第一実施形態または第二実施形態と同様である。
本実施形態に係る太陽発電衛星３は、送電用アンテナ３１０と、間隔を空けて配置された２つの縦梁３２０と、縦梁３２０同士を接続する横梁３３０とを備え、４つの太陽電池パネル３４１～３４４を備える長尺の構造物である。
送電用アンテナ３１０、縦梁３２０および横梁３３０の構成は第一実施形態または第二実施形態と同様である。
【0061】
本実施形態に係る太陽発電衛星３では、支持部３６１および支持部３６２がさらに設けられ、太陽電池パネル３４１および３４２のそれぞれと縦梁３２０とが、複数の回転ジョイント３５１、支持部３６１および支持部３６２を介して縦梁３２０に接続されている。また、太陽電池パネル３４３と太陽電池パネル３４４は、複数の回転ジョイント３５０を介して縦梁３２０に接続されている。
【0062】
支持部３６１は、縦梁３２０および太陽電池パネル３４１の回転軸Ｃ１に交差する方向または縦梁３２０の長手方向に延びている。同様に、支持部３６２は、縦梁３２０および太陽電池パネル３４２の回転軸Ｃ２に交差する方向または縦梁３２０の長手方向に延びている。
図８の例では、支持部３６１および支持部３６２はそれぞれ、縦梁３２０および太陽電池パネル３４１の回転軸Ｃ１（または太陽電池パネル３４２の回転軸Ｃ２）と直交する方向に延びている。
図８の例では、支持部３６１および支持部３６２はそれぞれ、縦梁３２０および太陽電池パネル３４１の回転軸Ｃ１（または太陽電池パネル３４２の回転軸Ｃ２）と直交する方向に延びている。
【0063】
図８に例示するように、太陽電池パネル３４１の回転軸Ｃ１、太陽電池パネル３４２の回転軸Ｃ２、太陽電池パネル３４３の回転軸Ｃ３および太陽電池パネル３４４の回転軸Ｃ４のそれぞれは、各太陽電池パネル３４１～３４４に接続されたそれぞれの回転ジョイント３５０および３５１の回転軸と一致する。回転軸Ｃ１～回転軸Ｃ４は、Ｙ座標軸に平行であり、太陽電池パネル３４１～太陽電池パネル３４４のそれぞれの面と平行でありかつ２つの縦梁３２０の長手方向と直交している。
【0064】
回転ジョイント３５０または３５１の構成は第一実施形態または第二実施形態と同様である。太陽電池パネル３４１～３４４のそれぞれにおいて、回転軸Ｃ１～回転軸Ｃ４に沿った方向を各太陽電池パネルの幅方向とし、幅方向と直交しかつ各太陽電池パネルのパネル面と平行な方向を各太陽電池パネルの長さ方向とする。
【0065】
図８の例では、回転軸Ｃ１～回転軸Ｃ４のそれぞれは、太陽電池パネル３４１～３４４それぞれの長さ方向の端部側に位置している。
しかし、回転軸Ｃ１～回転軸Ｃ４のそれぞれの位置はこれに限定されず、回転軸Ｃ１～回転軸Ｃ４は、太陽電池パネル３４１～３４４の中心を通るように配置されていてもよい。
しかし、回転軸Ｃ１～回転軸Ｃ４のそれぞれの位置はこれに限定されず、回転軸Ｃ１～回転軸Ｃ４は、太陽電池パネル３４１～３４４の中心を通るように配置されていてもよい。
【0066】
本実施形態に係る太陽発電衛星３では、各回転ジョイント３５１は、支持部３６１または支持部３６２に沿って移動可能である。これにより、例えば、太陽側に位置する太陽電池パネルの影が後方側に位置する太陽電池パネルの面に生じたとしても、この影の影響を小さくするように太陽電池パネルを移動させることができる。そのため、電力損失を抑制することができる。
【0067】
一対の支持部３６１および一対の支持部３６２は、例えば、長尺の部材であり、レール構造や溝が設けられたものであってもよい。このようなレール構造や溝に沿って回転ジョイント３５１が移動するように構成してもよい。
【0068】
次に、本実施形態に係る太陽発電衛星３の制御方法について説明する。
（制御方法３）
本実施形態に係る太陽発電衛星３の基本的な動作は、第二実施形態の制御方法１と同様である。太陽発電衛星３は、周期的に地球の周りを周回し、太陽発電衛星３が公転軌道Ｏ上にあるときには、送電用アンテナ３１０は常に地球の方向を向くように制御される。また、太陽電池パネル３４１～３４４は、それぞれが、太陽発電衛星３の位相によって縦梁３２０に対する角度が変わるように制御される。
（制御方法３）
本実施形態に係る太陽発電衛星３の基本的な動作は、第二実施形態の制御方法１と同様である。太陽発電衛星３は、周期的に地球の周りを周回し、太陽発電衛星３が公転軌道Ｏ上にあるときには、送電用アンテナ３１０は常に地球の方向を向くように制御される。また、太陽電池パネル３４１～３４４は、それぞれが、太陽発電衛星３の位相によって縦梁３２０に対する角度が変わるように制御される。
【0069】
図９は、図８の太陽発電衛星３を回転軸Ｃ１～回転軸Ｃ４に平行な方向から見た平面図である。よって、太陽電池パネル３４１～３４４のそれぞれの回転方向は図９の紙面に平行となる。また、縦梁３２０の長手方向の軸線Ｌは図９の紙面に平行となる。太陽電池パネル３４１～３４４のそれぞれの回転軸は、公転軌道Ｏを含む面に対して垂直となる。
【0070】
図９の例では、太陽発電衛星３の縦梁３２０の長手方向における送電用アンテナ３１０側とは反対側の端部側から太陽光が照射されている。すなわち、地球と太陽の間に太陽発電衛星３が位置している。また、太陽光の照射方向に対して太陽発電衛星３の縦梁３２０の長手方向が傾いた状態である。
この状態では、太陽電池パネル３４１～太陽電池パネル３４４の集光パネル面３４１Ａ～集光パネル面３４４Ａのそれぞれが太陽の照射方向に対して垂直となるように制御される。そのため、集光パネル面３４１Ａ～集光パネル面３４４Ａのそれぞれに対して縦梁３２０の長手方向が傾いた状態となる。
この状態では、太陽電池パネル３４１～太陽電池パネル３４４の集光パネル面３４１Ａ～集光パネル面３４４Ａのそれぞれが太陽の照射方向に対して垂直となるように制御される。そのため、集光パネル面３４１Ａ～集光パネル面３４４Ａのそれぞれに対して縦梁３２０の長手方向が傾いた状態となる。
【0071】
また、支持部３６１を介して縦梁３２０に接続された太陽電池パネル３４１および支持部３６２を介して縦梁３２０に接続された太陽電池パネル３４２は、支持部３６１または支持部３６２に沿って縦梁３２０の長手方向の軸線Ｌに対して垂直な方向へ平行移動する。
縦梁３２０の長さ方向の長さや太陽電池パネルの枚数によっては、太陽側に位置する太陽電池パネル（図９の例では、太陽電池パネル３４２）の影が、太陽に対して後方側に位置する太陽電池パネル（図９の例では、太陽電池パネル３４３）の面に生じることがある。しかし、上記のように支持部を介して縦梁に接続された太陽電池パネルが縦梁に対して垂直な方向へ平行移動することで、このような影の影響を抑制することができる。
縦梁３２０の長さ方向の長さや太陽電池パネルの枚数によっては、太陽側に位置する太陽電池パネル（図９の例では、太陽電池パネル３４２）の影が、太陽に対して後方側に位置する太陽電池パネル（図９の例では、太陽電池パネル３４３）の面に生じることがある。しかし、上記のように支持部を介して縦梁に接続された太陽電池パネルが縦梁に対して垂直な方向へ平行移動することで、このような影の影響を抑制することができる。
【0072】
また、図１０に例示するような制御を行ってもよい。図１０は、図９と同様に、太陽発電衛星４を太陽電池パネル４４１および太陽電池パネル４４２の回転軸に平行な方向から見た平面図である。
図１０の例では、太陽電池パネル４４１を保持する回転ジョイント４５０が、縦梁４２０の長手方向に延びている支持部によって、縦梁４２０の長手方向に沿って移動可能である。この場合、支持部は、例えば縦梁４２０の軸線Ｌに沿って縦梁４２０の一部の範囲に設けられたレール構造や溝であってもよい。これにより、回転ジョイント４５０が縦梁４２０の長手方向に沿って平行移動することができる。図１０に例示するように、特定の方向において太陽電池パネル４４１が太陽電池パネル４４２と重なることを避けるようにできる。そのため、太陽電池パネル４４１の集光パネル面４４１Ａおよび太陽電池パネル４４２の集光パネル面４４２Ａにより、効率的に集光できる。
上記のように、縦梁４２０の長手方向に沿って設けられた支持部を介して縦梁に接続された太陽電池パネルが縦梁に平行な方向へ移動することで、このような影の影響を抑制することができる。
図１０の例では、太陽電池パネル４４１を保持する回転ジョイント４５０が、縦梁４２０の長手方向に延びている支持部によって、縦梁４２０の長手方向に沿って移動可能である。この場合、支持部は、例えば縦梁４２０の軸線Ｌに沿って縦梁４２０の一部の範囲に設けられたレール構造や溝であってもよい。これにより、回転ジョイント４５０が縦梁４２０の長手方向に沿って平行移動することができる。図１０に例示するように、特定の方向において太陽電池パネル４４１が太陽電池パネル４４２と重なることを避けるようにできる。そのため、太陽電池パネル４４１の集光パネル面４４１Ａおよび太陽電池パネル４４２の集光パネル面４４２Ａにより、効率的に集光できる。
上記のように、縦梁４２０の長手方向に沿って設けられた支持部を介して縦梁に接続された太陽電池パネルが縦梁に平行な方向へ移動することで、このような影の影響を抑制することができる。
【0073】
［第四実施形態］
本実施形態に係る太陽発電衛星は、基本的な構造は上述の各実施形態に係る太陽発電衛星と同様だが、間隔を空けて配置された複数の縦梁、縦梁同士を接続する横梁、および複数の太陽電池パネルを一組として含むパネル構造体を備えている。本実施形態に係る太陽発電衛星は、複数のパネル構造体を備える太陽電池パネルが複数設けられていること以外は、上述の各実施形態に係る太陽発電衛星と同様の構成を採用できるため、同様の構成の詳細な説明を省略する。
本実施形態に係る太陽発電衛星は、基本的な構造は上述の各実施形態に係る太陽発電衛星と同様だが、間隔を空けて配置された複数の縦梁、縦梁同士を接続する横梁、および複数の太陽電池パネルを一組として含むパネル構造体を備えている。本実施形態に係る太陽発電衛星は、複数のパネル構造体を備える太陽電池パネルが複数設けられていること以外は、上述の各実施形態に係る太陽発電衛星と同様の構成を採用できるため、同様の構成の詳細な説明を省略する。
【0074】
図１１は、第四実施形態に係る太陽発電衛星５の構造を説明するための概略的な斜視図である。
本実施形態に係る太陽発電衛星５は、送電用アンテナ５１０を備えている。また太陽発電衛星５は、間隔を空けて配置された複数の縦梁５２０、縦梁５２０同士を接続する横梁５３０、および複数の太陽電池パネル５４１～５４４（または太陽電池パネル５４５～５４８）を一組のパネル構造体（パネル構造体５０１またはパネル構造体５０２）として備えている。
本実施形態に係る太陽発電衛星５は、送電用アンテナ５１０を備えている。また太陽発電衛星５は、間隔を空けて配置された複数の縦梁５２０、縦梁５２０同士を接続する横梁５３０、および複数の太陽電池パネル５４１～５４４（または太陽電池パネル５４５～５４８）を一組のパネル構造体（パネル構造体５０１またはパネル構造体５０２）として備えている。
【0075】
図１１に例示するように、パネル構造体５０１において、２つの縦梁５２０は、間隔を空けて配置され、縦梁５２０の間に４つの太陽電池パネル５４１～５４４が位置する。縦梁５２０は太陽発電衛星５の長手方向に平行な方向に延びている。図１１の例では、太陽発電衛星５の長手方向はＺ座標軸に平行であり、各縦梁５２０もＺ座標軸に平行な方向に延在している。
パネル構造体５０２においても、パネル構造体５０１と同様の構成である。パネル構造体５０２において、２つの縦梁５２０は、間隔を空けて配置され、縦梁５２０の間に４つの太陽電池パネル５４５～５４８が位置する。
パネル構造体５０２においても、パネル構造体５０１と同様の構成である。パネル構造体５０２において、２つの縦梁５２０は、間隔を空けて配置され、縦梁５２０の間に４つの太陽電池パネル５４５～５４８が位置する。
【0076】
縦梁５２０の長手方向における送電用アンテナ５１０側（Ｚ座標の負方向側）の縦梁５２０の端部はアンテナ保持部５１１に接続されている。また、縦梁５２０の長手方向における送電用アンテナ５１０側（Ｚ座標の正方向側）とは反対側の端部において、縦梁５２０は横梁５３０に接続されている。
また、縦梁５２０の長手方向における送電用アンテナ５１０側（Ｚ座標の正方向側）とは反対側の端部において、パネル構造体５０１とパネル構造体５０２が、支持梁５６０を介して接続されている。縦梁５２０の長手方向における各端部側において、アンテナ保持部５１１と横梁５３０、さらに支持梁５６０によって縦梁５２０を支持することにより、太陽発電衛星５の剛性をさらに高めることができる。
また、縦梁５２０の長手方向における送電用アンテナ５１０側（Ｚ座標の正方向側）とは反対側の端部において、パネル構造体５０１とパネル構造体５０２が、支持梁５６０を介して接続されている。縦梁５２０の長手方向における各端部側において、アンテナ保持部５１１と横梁５３０、さらに支持梁５６０によって縦梁５２０を支持することにより、太陽発電衛星５の剛性をさらに高めることができる。
【0077】
複数の太陽電池パネル５４１～太陽電池パネル５４８は、各縦梁５２０に対して回転可能に接続されている。太陽電池パネル５４１～５４８の回転軸Ｃ１～Ｃ８のそれぞれは、太陽電池パネル５４１～５４８の面と平行でありかつ縦梁５２０の長手方向と直交している。
太陽電池パネル５４１～太陽電池パネル５４８は、回転ジョイント５５０を介して、縦梁５２０に対して回転可能に接続されていることが好ましい。図１１に例示するように、太陽電池パネル５４１～５４８の回転軸Ｃ１～Ｃ８のそれぞれは、各太陽電池パネル５４１～５４８を支持する２つの回転ジョイント５５０それぞれの回転軸と一致する。各回転軸Ｃ１～Ｃ８は、Ｙ座標軸に平行であり、各太陽電池パネル５４１～５４８の面と平行でありかつ縦梁５２０の長手方向と直交している。
太陽電池パネル５４１～太陽電池パネル５４８は、回転ジョイント５５０を介して、縦梁５２０に対して回転可能に接続されていることが好ましい。図１１に例示するように、太陽電池パネル５４１～５４８の回転軸Ｃ１～Ｃ８のそれぞれは、各太陽電池パネル５４１～５４８を支持する２つの回転ジョイント５５０それぞれの回転軸と一致する。各回転軸Ｃ１～Ｃ８は、Ｙ座標軸に平行であり、各太陽電池パネル５４１～５４８の面と平行でありかつ縦梁５２０の長手方向と直交している。
【0078】
太陽電池パネル５４１～５４８の回転軸Ｃ１～Ｃ８に平行な方向からの平面視においては、太陽発電衛星５は全体として矩形に見える。
なお、送電用アンテナ５１０、縦梁５２０、横梁５３０および太陽電池パネル５４１～５４８の構成は上述の各実施形態と同様である。
なお、送電用アンテナ５１０、縦梁５２０、横梁５３０および太陽電池パネル５４１～５４８の構成は上述の各実施形態と同様である。
【0079】
次に、本実施形態に係る太陽発電衛星の他の例について図１２を用いて説明する。
図１２は、太陽発電衛星６の構造を説明するための概略的な斜視図である。図１２に例示する太陽発電衛星６は、縦梁６２０の長手方向における送電用アンテナ６１０側（Ｚ座標の正方向側）とは反対側の端部において、パネル構造体６０１およびパネル構造体６０２のそれぞれを構成する縦梁６２０同士が接続されていること以外は、図１１に例示した太陽発電衛星５と同様の構成を採用できるため、同様の構成の詳細な説明を省略する。
図１２は、太陽発電衛星６の構造を説明するための概略的な斜視図である。図１２に例示する太陽発電衛星６は、縦梁６２０の長手方向における送電用アンテナ６１０側（Ｚ座標の正方向側）とは反対側の端部において、パネル構造体６０１およびパネル構造体６０２のそれぞれを構成する縦梁６２０同士が接続されていること以外は、図１１に例示した太陽発電衛星５と同様の構成を採用できるため、同様の構成の詳細な説明を省略する。
【0080】
太陽発電衛星６は、縦梁６２０の長手方向における送電用アンテナ６１０側（Ｚ座標の正方向側）とは反対側の端部において、パネル構造体６０１およびパネル構造体６０２のそれぞれを構成する縦梁６２０同士が接続されている。
パネル構造体６０１およびパネル構造体６０２は横梁６３０を共有し、それぞれのパネル構造体に含まれる縦梁６２０同士は、横梁６３０により接続されている。
パネル構造体６０１およびパネル構造体６０２は横梁６３０を共有し、それぞれのパネル構造体に含まれる縦梁６２０同士は、横梁６３０により接続されている。
【0081】
太陽発電衛星６は、間隔を空けて配置された複数の縦梁６２０、縦梁６２０同士を接続する横梁６３０、および複数の太陽電池パネル６４１および６４２（太陽電池パネル６４３および６４４）を一組のパネル構造体（パネル構造体６０１またはパネル構造体６０２）として備えている。
【0082】
図１２に例示するように、パネル構造体６０１において、２つの縦梁６２０は、間隔を空けて配置され、縦梁６２０の間に２つの太陽電池パネル６４１および６４２が位置する。縦梁６２０のそれぞれは太陽発電衛星６の長手方向に対して傾斜する方向に延びている。
【0083】
図１２に例示する太陽発電衛星６は、太陽電池パネル６４１～６４４の回転軸Ｃ１～Ｃ４に平行な方向からの平面視においては、太陽発電衛星６は全体として二等辺三角形に見える。
【0084】
太陽発電衛星６の構造により、梁構造を少なくし、軽くできるという利点がある。
【0085】
本実施形態に係る太陽発電衛星によれば、地球上の受信アンテナを指向する送電用アンテナが長尺の太陽発電衛星の端部側に設けられかつその送電方向が太陽発電衛星の長手方向と平行な方向を向いているため、重力方向と太陽発電衛星の長手方向がほぼ一致するため、より少ないエネルギーで太陽発電衛星の姿勢を維持できる。また、太陽電池パネルが縦梁に対して回転可能に接続されているため、公転軌道上で、太陽電池パネルの各面が太陽へ向くように制御することが可能となり、太陽光を効率的に受光できる。よって、太陽発電衛星の制御を簡略化し、より少ないエネルギーで太陽発電衛星の姿勢を維持できるため、太陽発電衛星の稼働コストを低減させることができる。さらに、パネル構造体およびパネル構造体同士がそれぞれを構成する縦梁の長手方向の各端部側で接続されていることによって、太陽発電衛星自体の剛性を確保することができる。
【0086】
本実施形態に係る太陽発電衛星では、第三実施形態で説明した、縦梁と回転ジョイントとを接続する支持部を採用することで、支持部に沿って回転ジョイントが移動可能となるように構成してもよい。これにより、例えば、太陽側に位置する太陽電池パネルの影が後方側に位置する太陽電池パネルの面に生じたとしても、この影の影響を小さくするように太陽電池パネルを移動させることができる。そのため、電力損失を抑制することができる。
【0087】
本実施形態に係る太陽発電衛星の制御方法は、上記の各実施形態の制御方法を採用することができる。
【0088】
［変形例］
上記の各実施形態に係る太陽発電衛星では、太陽電池パネルの回転軸に沿って、複数の太陽電池パネルが設けられていることが好ましい。
１つの縦梁に対し、太陽電池パネルの回転軸に沿って同数のパネルを配置することで、縦梁の長手方向に直行する方向のバランスを良好に維持できる。
上記の各実施形態に係る太陽発電衛星では、太陽電池パネルの回転軸に沿って、複数の太陽電池パネルが設けられていることが好ましい。
１つの縦梁に対し、太陽電池パネルの回転軸に沿って同数のパネルを配置することで、縦梁の長手方向に直行する方向のバランスを良好に維持できる。
【0089】
上記の各実施形態に係る太陽発電衛星では、縦梁の長手方向の長さが、太陽電池パネルの回転軸と垂直な方向の長さの３倍以上であることが好ましい。太陽電池パネルの回転軸と垂直な方向は、上述の実施形態で説明した太陽電池パネルの長さ方向でもある。
縦梁の長手方向の長さが太陽電池パネルの長さの３倍以上であることにより、太陽発電衛星の長手方向、すなわち重力方向に対する長さが確保され、より小さいエネルギーで太陽発電衛星の姿勢を安定させることができる。
縦梁の長手方向の長さが太陽電池パネルの長さの３倍以上であることにより、太陽発電衛星の長手方向、すなわち重力方向に対する長さが確保され、より小さいエネルギーで太陽発電衛星の姿勢を安定させることができる。
【0090】
本開示に係る太陽発電衛星および太陽発電衛星の制御方法によれば、より少ないエネルギーで衛星の姿勢を維持でき、太陽発電衛星の稼働コストを低減させることができる。そのため、本開示に係る太陽発電衛星および太陽発電衛星の制御方法を用いることで、数１００万ｋＷの大電力を地球に供給できる。また、本開示に係る太陽発電衛星および太陽発電衛星の制御方法を用いることで、地球温暖化や資源枯渇の問題を回避できる。
【符号の説明】
【0091】
１，２，３，４，５，６ 太陽発電衛星
１１０，２１０，３１０，４１０，５１０，６１０ 送電用アンテナ
１１１，２１１，３１１，４１１，５１１，６１１ アンテナ保持部
１２０，２２０，３２０，４２０，５２０，６２０ 縦梁
１３０，２３０，３３０，４３０，５３０，６３０ 横梁
１４０，２４１，２４２，３４１，３４２，３４３，３４４，４４１，４４２，５４１，５４２，５４３，５４４，５４５，５４６，５４７，５４８，６４１，６４２，６４３，６４４ 太陽電池パネル
１５０，２５０，３５０，３５１，４５０，５５０，６５０ 回転ジョイント
３６１，３６２ 支持部
５０１，５０２，６０１，６０２ パネル構造体
１１０，２１０，３１０，４１０，５１０，６１０ 送電用アンテナ
１１１，２１１，３１１，４１１，５１１，６１１ アンテナ保持部
１２０，２２０，３２０，４２０，５２０，６２０ 縦梁
１３０，２３０，３３０，４３０，５３０，６３０ 横梁
１４０，２４１，２４２，３４１，３４２，３４３，３４４，４４１，４４２，５４１，５４２，５４３，５４４，５４５，５４６，５４７，５４８，６４１，６４２，６４３，６４４ 太陽電池パネル
１５０，２５０，３５０，３５１，４５０，５５０，６５０ 回転ジョイント
３６１，３６２ 支持部
５０１，５０２，６０１，６０２ パネル構造体
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】