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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B1)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2023-08-31
(45)【発行日】2023-09-15
(54)【発明の名称】宇宙航行体
(51)【国際特許分類】
B64G 1/50 20060101AFI20230901BHJP
【ＦＩ】
B64G1/50 300
【請求項の数】
10
(21)【出願番号】P 2023547282
(86)(22)【出願日】2022-08-18
(86)【国際出願番号】 JP2022031238
【審査請求日】2023-08-03
【早期審査対象出願】
(73)【特許権者】
【識別番号】506097081
【氏名又は名称】株式会社ＱＰＳ研究所
(74)【代理人】
【識別番号】100114188
【弁理士】
【氏名又は名称】小野 誠
(74)【代理人】
【識別番号】100143823
【弁理士】
【氏名又は名称】市川 英彦
(74)【代理人】
【識別番号】100127812
【弁理士】
【氏名又は名称】城山 康文
(72)【発明者】
【氏名】北村 広樹
【審査官】長谷井 雅昭
(56)【参考文献】
【文献】米国特許第５８０６８０３（ＵＳ，Ａ）
【文献】米国特許出願公開第２０１６／０２８８９２８（ＵＳ，Ａ１）
【文献】特表２０１０－５０１３８３（ＪＰ，Ａ）
【文献】実開平０６－０５７８００（ＪＰ，Ｕ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｂ６４Ｇ１／５０
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
少なくとも１つの周波数帯域の周波数を含む信号を出力する発振器を含む複数の機器を、内部に搭載する本体と、該本体の外部において該本体の１つの外面に対向して配置され、基準方向に対して略平行に延び、相互に対向して設けられた複数の放熱板であって、該複数の放熱板のうちのいずれかの放熱板に太陽光が照射されるように配置された、複数の放熱板と、
該複数の放熱板と前記本体の前記１つの外面とにより囲まれ前記本体の外部に設けられた領域に配置され、該複数の放熱板のうちのいずれかの放熱板に接続され、前記発振器により出力された前記信号を増幅する、ように構成された少なくとも１つの増幅器と、
前記本体の外部に配置され、前記少なくとも１つの増幅器により増幅された前記信号を用いて、前記基準方向に沿って進行する電波を放射する、ように構成されたアンテナユニットと、
を具備することを特徴とする宇宙航行体。
【請求項2】
前記少なくとも１つの増幅器は、前記本体に接触しない位置において、前記複数の放熱板のうちのいずれかの放熱板に固定される、請求項１に記載の宇宙航行体。
【請求項3】
前記複数の放熱板の各々が、該放熱板の側壁及び前記本体の外面の両方に取り付けられる略Ｌ字状又は略逆Ｌ字状の断面形状を含む少なくとも１つの断熱部材を介して該本体に固定されることにより、該本体との間に距離をおいて設けられる、請求項１に記載の宇宙航行体。
【請求項4】
前記複数の放熱板の各々の側壁が、前記本体の外面の外縁から該外面の中央に向かう方向に距離をおいた位置に配置される、請求項１に記載の宇宙航行体。
【請求項5】
前記複数の放熱板の上方に配置されて該複数の放熱板の各々に熱接続され、該複数の放熱板及び前記本体の前記１つの外面と協働して前記少なくとも１つの増幅器及び前記領域を囲む、熱伝導性部材により形成された上板、をさらに具備する、請求項１に記載の宇宙航行体。
【請求項6】
前記上板の下面及び前記複数の放熱板の各々の側壁に当接して、該下面と該側壁とを熱接続する少なくとも１つの第１の熱伝導性部材、をさらに具備する、請求項５に記載の宇宙航行体。
【請求項7】
前記複数の放熱板のうち隣接する２つの放熱板を熱接続する少なくとも１つの第２の熱伝導性部材、をさらに具備する、請求項１に記載の宇宙航行体。
【請求項8】
前記本体の外面に少なくとも１つの断熱部材を挟んで固定され、該外面に交差する方向に延び、前記少なくとも１つの増幅器の各々を支持する、ように設けられた少なくとも１つの支持フレーム、をさらに具備する、請求項１に記載の宇宙航行体。
【請求項9】
前記少なくとも１つの断熱部材が、０.２Ｗ／ｍ・Ｋ以下の熱伝導率を有する、請求項３又は請求項８に記載の宇宙航行体。
【請求項10】
前記アンテナユニットの全体が、前記本体の前記１つの外面との間に前記複数の放熱板を挟む位置に配置される、請求項１に記載の宇宙航行体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本件出願に開示された技術は、合成開口レーダー（Ｓｙｎｔｈｅｔｈｉｃ Ａｐｅｒｔｕｒｅ Ｒａｄａｒ；ＳＡＲ）を備えた衛星が、ＳＡＲ観測中に増幅器から発生した熱を放熱する機構に関する。
【背景技術】
【0002】
地球を観測する衛星は、大まかにいえば、光学衛星とＳＡＲを備えた衛星（ＳＡＲ衛星）とに分けられ得る。
【0003】
光学衛星は、地表面を通常のカメラで観測することにより、地表面を写したカラー画像を生成することができる。これにより、可視化されたカラー画像から多くの情報を得ることができる。しかし、光学衛星には、太陽の光が地表面で反射しない夜間、及び、地表面に雲がかかった悪天候といった環境下では、地球を観測することができないという欠点がある。これに対して、ＳＡＲ衛星には、夜間及び悪天候といった環境下においても、地球を観測することができるという利点がある。
【0004】
一方、ＳＡＲ衛星には、レーダーを稼働するために大きな電力が必要である。さらに、入力された信号の電力をそのような大きな電力に変換してレーダーに供給する増幅器の変換効率は、通常、３０～４０％程度であるので、残りの損失分は、熱として発生する。そのため、ＳＡＲ衛星は、長時間の撮影を行う場合には、適切な排熱設計を必要とする。
【0005】
例えば、ＳＡＲ衛星が、３０％の変換効率を有する増幅器を用いて３００Ｗの平均電力で観測を行う場合には、供給電力は１ｋＷとなり、その損失分である７００Ｗ（＝Ｊ／ｓｅｃ）は、熱として、ＳＡＲ衛星の内部に蓄積する。ＳＡＲ衛星が、このような観測を１分間継続した場合に発生する熱量は４２０００Ｊである。この熱量は、１００ｇのアルミニウムを例にとれば、このアルミニウムの温度を摂氏４００度以上に上昇させる熱量である。このような熱量がＳＡＲ衛星の内部に搭載される機器に蓄積した場合には、このような機器の温度が、この機器を破壊し得る破壊温度に達する。
【0006】
地球を観測するＳＡＲ衛星にあっては、連続した撮影時間の長さが観測範囲の広さに直結するので、熱源となる素子からどのようにして排熱を行うかが重要である。
【0007】
一般的に、衛星内での排熱技術としては、大まかにいえば、ヒートパイプ及びサーマルルーバ等のように、電力を使用して排熱対象機器から熱をアクティブに逃がす技術、並びに、熱伝導及び輻射等を利用して排熱対象機器から熱をパッシブに逃がす技術が、存在する。
【0008】
前者の技術は、ヒートパイプ等に電力を供給する給電装置を必要とし、さらに、そのような給電装置を設けることによって衛星の質量を増加させる。したがって、前者の技術には、電力及び質量という２つの点において制約が生ずる。したがって、衛星、特に小型の衛星では、後者の技術のように、排熱対象機器からパッシブに熱を逃がすことが好ましい。
【0009】
特許第３９７９３２５号公報（特許文献１）は、スラスターの熱をパッシブに逃がすためのヒートシンクを開示する技術を開示する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0010】
【文献】特許第３９７９３２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0011】
しかし、本文献に開示された技術では、ヒートシンクが衛星の内部に設置されるので、熱が衛星の内部に蓄積される。したがって、かかる技術では、衛星の外部に熱を放出する効果は非常に低い。
【0012】
そこで、本件出願に開示された技術は、排熱能力を向上させた宇宙航行体を提供する。
【課題を解決するための手段】
【0013】
一態様に係る宇宙航行体は、「少なくとも１つの周波数帯域の周波数を含む信号を出力する発振器を含む複数の機器を、内部に搭載する本体と、該本体の外部に配置され、基準方向に対して略平行に延び、相互に対向して設けられた複数の放熱板と、該複数の放熱板により囲まれた領域に配置され、該複数の放熱板のうちのいずれかの放熱板に接続され、前記発振器により出力された前記信号を増幅する、ように構成された少なくとも１つの増幅器と、前記本体の外部に配置され、前記少なくとも１つの増幅器により増幅された前記信号を用いて、前記基準方向に沿って進行する電波を放射する、ように構成されたアンテナユニットと、を具備する」ことができる。
【発明の効果】
【0014】
本件出願に開示された技術によれば、排熱能力を向上させた宇宙航行体を提供することができる。
【0015】
なお、上述した効果は、説明の便宜上に例示した効果に過ぎず、本件出願に係る発明を限定するものではない。本件出願に開示された技術によれば、上記効果に加えて、又は、上記効果に代えて、本明細書に記載されたいずれかの効果を奏することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【0016】
【発明を実施するための形態】
【0017】
以下、添付図面を参照して本発明の様々な実施形態を説明する。なお、図面において共通した構成要素には同一の参照符号が付されている。また、或る図面に表現された構成要素が、説明の便宜上、別の図面においては省略されていることがある点に留意されたい。さらにまた、添付した図面が必ずしも正確な縮尺で記載されている訳ではないということに注意されたい。
【0018】
１．宇宙航行体の構成
図１は、一実施形態に係る宇宙航行体の構成の一例を模式的に示す側面図である。なお、説明の便宜上、図１において、リブ１３６及び面状体１３７等を含む一部の構成が部分的に省略されている。
図１に示すように、宇宙航行体１は、大まかにいえば、通信ユニット１００と、電源ユニット２００と、本体３００と、放熱ユニット４００と、を含むことができる。
図１は、一実施形態に係る宇宙航行体の構成の一例を模式的に示す側面図である。なお、説明の便宜上、図１において、リブ１３６及び面状体１３７等を含む一部の構成が部分的に省略されている。
図１に示すように、宇宙航行体１は、大まかにいえば、通信ユニット１００と、電源ユニット２００と、本体３００と、放熱ユニット４００と、を含むことができる。
【0019】
電源ユニット２００は、簡潔にいえば、宇宙空間において制御ユニット（図示しない）及び通信ユニット１００等を含む様々な機器を駆動するための電力を供給することができる。なお、上記制御ユニットは、宇宙空間において宇宙航行体１自体の航行の制御、並びに、宇宙航行体１の動作及び姿勢の制御を行う、ように構成されたユニットであり得る。
【0020】
本体３００は、簡潔にいえば、電源ユニット２００及び制御ユニット（図示しない）等を含む様々な機器を内部に搭載することができる。
【0021】
通信ユニット１００は、簡潔にいえば、宇宙空間（特に地球）に向けて電波を放射し、宇宙空間（特に地球）から電波を受信する、ように構成されたユニットであり得る。
【0022】
放熱ユニット４００は、図示しない増幅器により発生した熱を放熱する、ように構成されたユニットであり得る。
【0023】
本実施形態では、宇宙航行体１は、一例として、合成開口レーダー（Ｓｙｎｔｈｅｔｈｉｃ Ａｐｅｒｔｕｒｅ Ｒａｄａｒ；ＳＡＲ）を搭載した小型衛星（小型ＳＡＲ衛星）として利用され得る。このような小型ＳＡＲ衛星は、マイクロ波、ミリ波又はサブミリ波帯域の電波を観測対象物（例えば地球）に向けて放射し、その観測対象物からの反射波を受信することにより、観測対象物の観測及び／又は分析等を行うために、用いられ得る。
【0024】
ここで、観測対象物からの反射波を受信するＳＡＲ衛星は、高出力の電力を必要とするので、電力を増幅する増幅器を搭載する必要がある。この増幅器は、高出力の電力を生成するために非常に重要な熱源となり得る。したがって、特に、小型ＳＡＲ衛星として宇宙航行体１を利用する場合には、このような増幅器に発生する熱をいかに効率よく放熱するかが非常に重要である。他方、小型ＳＡＲ衛星では、増幅器を含む電子部品を限られた収納スペースに配置する必要があるので、放熱効果を考慮した上で、効率よく電子部品を配置することが重要である。
【0025】
なお、以下、図１に示す宇宙航行体１を小型ＳＡＲ衛星として利用する場合について説明する。しかし、本件出願に開示された技術は、他の用途又は他の形態（例えば大型衛星）についても適用することが可能である。
【0026】
（１）本体３００
本体３００は、内部に様々な電子機器及び機構部品等を収容するための収容空間（図示しない）を含むことができる。本体３００は、一例として、上面視において略六角形の形状を有する八面体により形成され、収容空間をその内部に構成すべく中空状に形成され得る。但し、本体３００の形状は、本体３００の内部に収容空間を形成可能である限りにおいて、他の多面体及び球体等を含む任意の形状を呈することができる。なお、以下、一例として、本体３００が、上面視において略六角形の形状を有する八面体を呈するように構成される場合について説明する。
本体３００は、内部に様々な電子機器及び機構部品等を収容するための収容空間（図示しない）を含むことができる。本体３００は、一例として、上面視において略六角形の形状を有する八面体により形成され、収容空間をその内部に構成すべく中空状に形成され得る。但し、本体３００の形状は、本体３００の内部に収容空間を形成可能である限りにおいて、他の多面体及び球体等を含む任意の形状を呈することができる。なお、以下、一例として、本体３００が、上面視において略六角形の形状を有する八面体を呈するように構成される場合について説明する。
【0027】
本体３００の内部に形成された収容空間（図示せず）には、図２を参照して後述する、コンピュータ３０１、センサ３３０、アクチュエータ３４０、電源制御回路２１０、バッテリ２２０及び通信制御回路１７０等を含む、様々な電子機器並びにこれらを電気的に接続する配線類が、収容され得る。
【0028】
（２）電源ユニット２００
電源ユニット２００は、電源制御回路２１０及びバッテリ２２０（後述する図２参照）に加えて、一実施形態では、ソーラーパネル２３０を含むことができる。電源制御回路２１０及びバッテリ２２０は、本体３００の内部に形成された収容空間に収容され得る。ソーラーパネル２３０は、一例として、本体３００の外面を被覆するように、本体３００の壁面（外面）に配置され得る。このようにソーラーパネル２３０を配置することにより、本体３００の壁面を有効活用することができる。
電源ユニット２００は、電源制御回路２１０及びバッテリ２２０（後述する図２参照）に加えて、一実施形態では、ソーラーパネル２３０を含むことができる。電源制御回路２１０及びバッテリ２２０は、本体３００の内部に形成された収容空間に収容され得る。ソーラーパネル２３０は、一例として、本体３００の外面を被覆するように、本体３００の壁面（外面）に配置され得る。このようにソーラーパネル２３０を配置することにより、本体３００の壁面を有効活用することができる。
【0029】
（４）放熱ユニット４００
放熱ユニット４００は、本体３００の外部かつ上方において、本体３００に接触しない位置に配置され得る。放熱ユニット４００は、大まかにいえば、相互に対向して設けられた複数の放熱板４０２と、複数の放熱板４０２により囲まれた領域に配置され、複数の放熱板４０２のうちのいずれかの放熱板４０２に固定された、少なくとも１つの増幅器１１２（後述する図３、図４及び図７等参照）と、を含むことができる。
放熱ユニット４００は、本体３００の外部かつ上方において、本体３００に接触しない位置に配置され得る。放熱ユニット４００は、大まかにいえば、相互に対向して設けられた複数の放熱板４０２と、複数の放熱板４０２により囲まれた領域に配置され、複数の放熱板４０２のうちのいずれかの放熱板４０２に固定された、少なくとも１つの増幅器１１２（後述する図３、図４及び図７等参照）と、を含むことができる。
【0030】
ここでは、本体３００が上面視において略六角形の形状を有する八面体を呈するように形成されることに伴って、複数の放熱板４０２は、上面視において全体として略六角形を呈するように、相互に対向する６つの放熱板４０２を含むことができる。
【0031】
なお、このような放熱ユニット４００の詳細な構成については後述する。
【0032】
（３）通信ユニット１００
通信ユニット１００は、送信器１１０（後述する図２参照）と、輻射器１２０（後述する図２及び図４参照）と、輻射器１２０に対して所定の（予め定められた）角度を成して対向するように配置され、輻射器１２０から放射される電波を主リフレクタ１３２に反射させる副リフレクタ（副反射鏡）１３１と、副リフレクタ１３１の鏡面に対向するように配置され、副リフレクタ１３１により反射された電波をさらに反射させて外部に放射する主リフレクタ１３２と（主反射鏡）、副リフレクタ１３１を支持する支持ロッド１３５と、を含むことができる。
通信ユニット１００は、送信器１１０（後述する図２参照）と、輻射器１２０（後述する図２及び図４参照）と、輻射器１２０に対して所定の（予め定められた）角度を成して対向するように配置され、輻射器１２０から放射される電波を主リフレクタ１３２に反射させる副リフレクタ（副反射鏡）１３１と、副リフレクタ１３１の鏡面に対向するように配置され、副リフレクタ１３１により反射された電波をさらに反射させて外部に放射する主リフレクタ１３２と（主反射鏡）、副リフレクタ１３１を支持する支持ロッド１３５と、を含むことができる。
【0033】
主リフレクタ１３２は、ハブ１３９、複数のリブ１３６、及び、面状体１３７等を含むことができる。ハブ１３９は、放熱ユニット４００（の後述する上板４０４）に固定され得る。ハブ１３９は、全体として略環状を呈するように構成され得る。
【0034】
複数のリブ１３６に含まれる各リブ１３６の一端がハブ１３９の外周面に固定され得る。隣接する２つのリブの間に延びるように面状体１３７が設けられ得る。各リブ１３６及び面状体１３７は、宇宙航行体１が搬送される局面及び打ち上げられる局面では、ハブ１３９に巻き付くようにコンパクトに折り畳まれ、宇宙航行体１が宇宙空間に到達した局面では、展開することができる。
【0035】
主リフレクタ１３２は、（宇宙航行体１が宇宙空間に存在する場合等には）上記のとおり主反射器として機能するために、パラボラ（放物）形状の反射面を呈するように形成され得る。主リフレクタ１３２は、輻射器１２０から放射され、副リフレクタ１３１により反射された電波を、この反射面を用いて反射させて、基準方向Ｄに沿って進行する電波を放射することができる。基準方向Ｄは、宇宙航行体１と地球（図示せず）とを結ぶ仮想的な線に沿って延び得る。
【0036】
なお、副リフレクタ１３１、主リフレクタ１３２、及び、支持ロッド１３５、のうちの少なくとも１つ以上が、「アンテナユニット」を構成するということができる。或いはまた、輻射器１２０、副リフレクタ１３１、主リフレクタ１３２、及び、支持ロッド１３５、のうちの少なくとも１つ以上が、「アンテナユニット」を構成するということもできる。さらには、送信器１１０、輻射器１２０、副リフレクタ１３１、主リフレクタ１３２、及び、支持ロッド１３５、のうちの少なくとも１つ以上が、「アンテナユニット」を構成するということもできる。
【0037】
このようなアンテナユニットは、一例では、図１に示されるように、本体３００との間に放熱ユニット４００を挟む位置に、すなわち、放熱ユニット４００の上方に配置され得る。別の例では、このようなアンテナユニットは、図１には示された例とは異なり、本体３００が有する面のうち、放熱ユニット４００が取り付けられていないいずれかの面、例えば、図１に示す本体３００の下面に配置され得る。いずれにしても、アンテナユニットに含まれる主リフレクタ１３２は、上述したように、基準方向Ｄに沿って進行する電波を放射することができる。
【0038】
なお、本実施形態では、宇宙航行体１が、主リフレクタ１３２がパラボラ形状に形成されたカセグレンアンテナを有する小型ＳＡＲ衛星として用いられる場合について説明する。しかし、宇宙航行体１は、グレゴリアンアンテナ等を含む他のパラボラアンテナ、又は、平面アンテナを有する衛星であってもよい。
【0039】
２．宇宙航行体１の機能
図２は、図１に示した宇宙航行体１の機能の一例を示すブロック図である。なお、宇宙航行体１は、図２に示す構成要素の全てを備える必要はなく、一部を省略した構成を採ることも可能であるし、他の構成要素を含むことも可能である。例えば、宇宙航行体１は、複数の電源ユニット２００及び／又は複数の通信ユニット１００を搭載することも可能である。
図２は、図１に示した宇宙航行体１の機能の一例を示すブロック図である。なお、宇宙航行体１は、図２に示す構成要素の全てを備える必要はなく、一部を省略した構成を採ることも可能であるし、他の構成要素を含むことも可能である。例えば、宇宙航行体１は、複数の電源ユニット２００及び／又は複数の通信ユニット１００を搭載することも可能である。
【0040】
図２に示すように、宇宙航行体１は、大まかにいえば、制御ユニット３５０と、電源ユニット２００と、通信ユニット１００と、を含むことができる。これら構成要素は、制御ライン及びデータラインを介して相互に電気的に接続され得る。
【0041】
（１）制御ユニット３５０
制御ユニット３５０は、メモリ３１０、プロセッサ３２０及びセンサ３３０を含むことができる。メモリ３１０は、ＲＡＭ、ＲＯＭ、不揮発性メモリ及び／又はＨＤＤ等により構成され、記憶部として機能することができる。
制御ユニット３５０は、メモリ３１０、プロセッサ３２０及びセンサ３３０を含むことができる。メモリ３１０は、ＲＡＭ、ＲＯＭ、不揮発性メモリ及び／又はＨＤＤ等により構成され、記憶部として機能することができる。
【0042】
メモリ３１０は、宇宙航行体１の様々な制御のための命令をコンピュータプログラムとして記憶することができる。メモリ３１０は、以下に例示する情報のうちの少なくとも１つを記憶することができる。
・カメラ（図示しない）により撮像された宇宙航行体１の外部（例えば地表面）の画像
・通信ユニット１００をレーダーとして用いて得られた観測値
・地上局から通信ユニット１００を介して受信した情報
・地上局に通信ユニット１００を介して送信される情報
・宇宙航行体１の姿勢及び／又は進行方向を制御するために必要な、センサ３３０等により検出された情報等
・カメラ（図示しない）により撮像された宇宙航行体１の外部（例えば地表面）の画像
・通信ユニット１００をレーダーとして用いて得られた観測値
・地上局から通信ユニット１００を介して受信した情報
・地上局に通信ユニット１００を介して送信される情報
・宇宙航行体１の姿勢及び／又は進行方向を制御するために必要な、センサ３３０等により検出された情報等
【0043】
プロセッサ３２０は、メモリ３１０に記憶されたコンピュータプログラムに基づいて宇宙航行体１を制御する制御部として機能することができる。具体的には、プロセッサ３２０は、メモリ３１０に記憶されたコンピュータプログラムを実行して、電源ユニット２００、通信ユニット１００、センサ３３０等を制御することができる。
【0044】
一例として、プロセッサ３２０は、以下に例示する動作のうちの少なくとも１つを実行することができる。
・通信ユニット１００を介して地上局及び／又は他の宇宙航行体に送信するための情報の生成
・通信ユニット１００をレーダーとして用いて観測対象に電波を放射しその反射波を受信することにより行う観測に関する制御
・通信ユニット１００を介して地上局及び／又は他の宇宙航行体に送信するための情報の生成
・通信ユニット１００をレーダーとして用いて観測対象に電波を放射しその反射波を受信することにより行う観測に関する制御
【0045】
センサ３３０は、例えば、以下に例示するセンサのうちの少なくとも１つを含むことができる。
・宇宙航行体１の進行及び／又は姿勢を制御するのに用いられる、ジャイロセンサ、加速度センサ、位置センサ、速度センサ及び／又は恒星センサ等
・宇宙航行体１の外部環境を観測するために用いられる、温度センサ、照度センサ及び／又は赤外線センサ等
・宇宙航行体１の内部環境を計測するために用いられる、温度センサ及び／又は照度センサ等
・宇宙航行体１の進行及び／又は姿勢を制御するのに用いられる、ジャイロセンサ、加速度センサ、位置センサ、速度センサ及び／又は恒星センサ等
・宇宙航行体１の外部環境を観測するために用いられる、温度センサ、照度センサ及び／又は赤外線センサ等
・宇宙航行体１の内部環境を計測するために用いられる、温度センサ及び／又は照度センサ等
【0046】
センサ３３０により検出された情報及び／又はデータは、メモリ３１０に記憶され、プロセッサ３２０による制御に用いられ、通信ユニット１００を介して地上の基地に送信され得る。
【0047】
アクチュエータ３４０は、一例として、磁気トルカ、リアクションホイール及び／又はＣＭＧ（コントロール・モーメント・ジャイロ）等を含むことができる。アクチュエータ３４０は、プロセッサ３２０からの命令を受けて、宇宙航行体１の姿勢を制御するためのトルク及び／又は推力を得るために利用され、推進部として機能することができる。
【0048】
（２）電源ユニット２００
電源ユニット２００は、電源制御回路２１０、バッテリ２２０及びソーラーパネル２３０を含むことができ、電源部として機能することができる。
電源ユニット２００は、電源制御回路２１０、バッテリ２２０及びソーラーパネル２３０を含むことができ、電源部として機能することができる。
【0049】
電源制御回路２１０は、バッテリ２２０に接続され、バッテリ２２０からの電力の充放電を制御することができる。バッテリ２２０は、電源制御回路２１０からの制御を受けて、ソーラーパネル２３０で生成された電力を充電し、本体３００内のコンピュータ３０１及び／又は通信ユニット１００等の各駆動系に対して供給する電力を蓄積することができる。
【0050】
（３）通信ユニット１００
通信ユニット１００は、通信制御回路１７０、送信器１１０、受信器１４０、輻射器１２０及び反射器１３０を含むことができ、通信部として機能することができる。
通信ユニット１００は、通信制御回路１７０、送信器１１０、受信器１４０、輻射器１２０及び反射器１３０を含むことができ、通信部として機能することができる。
【0051】
通信制御回路１７０は、接続された輻射器１２０を介して、地上局及び／又は他の宇宙航行体との間において情報を送受信するために、情報・信号の符号化・復号化等を含む処理を行うことができる。
【0052】
送信器１１０は、発振器及び増幅器等を含むことができる。増幅器は、発振器により生成された所定の（予め定められた）周波数帯域の周波数を有する信号（電波）を増幅することができる。輻射器１２０は、増幅器により増幅された信号（電波）を反射器１３０の反射面に放射することができる。
【0053】
一実施形態では、観測対象に電波を放射してその反射波を用いて観測するために通信ユニット１００が用いられ得る。したがって、輻射器１２０から放射された電波は、反射器１３０を構成する副リフレクタ１３１により一旦反射された後、主リフレクタ１３２により外部（例えば地表面）に向けて放射される。主リフレクタ１３２により放射された電波は、基準方向Ｄ（図１参照）に沿って進行し、地表面に到達することができる。一方、外部から（主リフレクタ１３２により）受信された反射波は、逆の経路を通じて受信器１４０により受信され得る。
【0054】
本実施形態では、通信ユニット１００が、一対の副リフレクタ１３１及び主リフレクタ１３２を有する場合について説明する。通信ユニット１００は、以下に例示する帯域のうちの少なくとも１つの帯域の周波数を用いるように、調整することが可能である。
・８ＧＨｚ以下の周波数帯域、８ＧＨｚ－１２ＧＨｚ帯域（いわゆるＸバンド帯域）、及び／又は、１２ＧＨｚ－1８ＧＨｚ帯域（いわゆるＫｕバンド帯域）等を含む、マイクロ波帯域
・３０ＧＨｚ以上のミリ波帯域
・３００ＧＨｚ以上のサブミリ波帯域等
・８ＧＨｚ以下の周波数帯域、８ＧＨｚ－１２ＧＨｚ帯域（いわゆるＸバンド帯域）、及び／又は、１２ＧＨｚ－1８ＧＨｚ帯域（いわゆるＫｕバンド帯域）等を含む、マイクロ波帯域
・３０ＧＨｚ以上のミリ波帯域
・３００ＧＨｚ以上のサブミリ波帯域等
【0055】
（４）通信ユニット１００に含まれる送信器１１０
図３は、図２に示した送信器１１０の機能の一例を示すブロック図である。図３に示すように、送信器１１０は、発振器１１１と、増幅器１１２と、合成器１１３と、ローパスフィルタ１１４と、を含むことができる。
図３は、図２に示した送信器１１０の機能の一例を示すブロック図である。図３に示すように、送信器１１０は、発振器１１１と、増幅器１１２と、合成器１１３と、ローパスフィルタ１１４と、を含むことができる。
【0056】
発振器１１１は、一例として、本体３００（図１参照）の内部に配置され得る。発振器１１１は、信号等を搬送するための電波となる高周波信号を出力することができる。本実施形態では、発振器１１１は、以下に例示する周波帯域のうちの少なくとも１つの周波数帯域の周波数を含む信号（電波）を出力することができる。
・８ＧＨｚ以下の周波数帯域、８ＧＨｚ－１２ＧＨｚ帯域（いわゆるＸバンド帯域）、及び／又は、１２ＧＨｚ－１８ＧＨｚ帯域（いわゆるＫｕバンド帯域）等、を含むマイクロ波帯域
・３０ＧＨｚ以上のミリ波帯域
・３００ＧＨｚ以上のサブミリ波帯域
・８ＧＨｚ以下の周波数帯域、８ＧＨｚ－１２ＧＨｚ帯域（いわゆるＸバンド帯域）、及び／又は、１２ＧＨｚ－１８ＧＨｚ帯域（いわゆるＫｕバンド帯域）等、を含むマイクロ波帯域
・３０ＧＨｚ以上のミリ波帯域
・３００ＧＨｚ以上のサブミリ波帯域
【0057】
増幅器１１２は、発振器１１１に電気的に接続され、発振器１１１により出力された電波（信号）の電力を増幅することができる。本実施形態では、一例として、外部の観測対象に向けて電波を放射し、その観測対象に反射した反射波を受信することによって、観測対象のデータの観測を行うことができる。したがって、非常に高い送信電力が必要とされる。
【0058】
本実施形態では、増幅器１１２は、発振器１１１により出力された信号（電波）の合計電力が、１００Ｗ－５０００Ｗの電力、好ましくは１０００Ｗ－３０００Ｗの送信電力になるように、発振器１１１により出力された信号（電波）を増幅することができる。増幅器１１２は、その出力に応じて、１又はそれ以上の増幅器を組み合わせて構成することができる。その増幅器１１２の具体的な構成については後述する。なお、増幅器１１２の出力は飽くまで一例である。例えば、上述した各範囲の上限及び下限は、現時点で必要とされる電力を規定しているにすぎず、その上限を超える出力であっても、又は、下限を下回る出力であっても、本件出願に開示された構成を適用することで、放熱効果等の効果を得ることが可能である。
【0059】
合成器１１３は、複数の増幅器を組み合わせて増幅器１１２を構成した場合に、増幅器１１２に電気的に接続され、各増幅器から出力される信号（電波）を合成して１つの搬送波を生成することができる。ローパスフィルタ１１４は、合成器１１３に電気的に接続され、合成器１１３により出力される信号（電波）から低周波成分のみを取り出して（通過させて）輻射器１２０に出力することができる。このようなローパスフィルタ１１４は、例えば電波法等によって使用が制限される周波数帯域の信号（電波）を除去するために用いられ得る。ローパスフィルタ１１４を通過した信号（電波）は、図２に示した輻射器１２０に出力され、輻射器１２０及び反射器１３０等を介して外部（地球等）に向けて放射される。
【0060】
ここで、送信器１１０に含まれる増幅器１１２は、上記のとおり、高出力の電力増幅器が用いられ得る。したがって、増幅器１１２は、動作することによって放熱し、周囲の電子機器に対して悪影響を及ぼし得る。さらに、増幅器１１２が高温になると、増幅器１１２を構成する素子自体においても故障等のリスクが高まる。増幅器１１２の構成に関しては後で詳しく述べる。
【0061】
なお、送信器１１０に含まれる増幅器１１２は、後述するように、本体３００の外部（放熱ユニット４００の内部）に配置され得る。一方、送信器１１０に含まれる、発振器１１１、合成器１１３及びローパスフィルタ１１４の各々は、本体３００の内部に配置されてもよいし、本体３００の外部（放熱ユニット４００の内部等）に配置されてもよい。
【0062】
３．放熱ユニット４００の構成、及び、放熱ユニット４００に関連する構成
図４は、図１に示した宇宙航行体１の構成を、この宇宙航行体１の中心部分を通る切断面からみて模式的に示す断面図である。図５は、図４に示した宇宙航行体１の一部の構成を矢印Ａに示す方向からみて模式的に示す上面図である。
図４は、図１に示した宇宙航行体１の構成を、この宇宙航行体１の中心部分を通る切断面からみて模式的に示す断面図である。図５は、図４に示した宇宙航行体１の一部の構成を矢印Ａに示す方向からみて模式的に示す上面図である。
【0063】
なお、図４及び図５には、一実施形態では、アンテナユニット及び放熱ユニット４００の両方が、本体３００の同一の面（ここでは一例として上面３０２）に関連付けて設けられる例が示されている。しかし、別の実施形態では、アンテナユニット及び放熱ユニット４００は、本体３００のうちの相互に異なる面に関連付けて設けられ得る。例えば、アンテナユニットが本体３００の上面３０２に関連付けて（上面３０２の上に）設けられ、放熱ユニット４００が本体３００の下面３０４に関連付けて（下面３０４の下方に）設けられ得る。
【0064】
（１）アンテナユニットの配置
放熱ユニット４００を説明する前に、アンテナユニットの配置について簡単に説明する。図４に示すように、一実施形態では、アンテナユニットは、本体３００の上面３０２の上方に配置され得る。すなわち、アンテナユニットは、本体３００の上面３０２との間に放熱ユニット４００を挟んで配置され得る。
放熱ユニット４００を説明する前に、アンテナユニットの配置について簡単に説明する。図４に示すように、一実施形態では、アンテナユニットは、本体３００の上面３０２の上方に配置され得る。すなわち、アンテナユニットは、本体３００の上面３０２との間に放熱ユニット４００を挟んで配置され得る。
【0065】
具体的には、輻射器１２０は、上面３０２の上に固定され、副リフレクタ１３１を支持する支持ロッド１３５、及び、ハブ１３９は、放熱ユニットの後述する上板４０４の上に固定され得る。なお、支持ロッド１３５は、別の例では、後述する上板４０４に形成される開口部４０４ａを通って、上面３０２の上に固定され得る。
【0066】
輻射器１２０は、一例としてホーン型輻射器により構成され得る。また、副リフレクタ１３１は、支持ロッド１３５により、輻射器１２０から所定の（予め定められた）距離をおいて配置され得る。
【0067】
（２）放熱ユニット４００の具体的な構成
図４及び図５を参照すると、放熱ユニット４００は、本体３００の外部に配置され、相互に対向して設けられた、複数の放熱板（ヒートシンク）４０２と、複数の放熱板４０２により囲まれた領域に配置され、複数の放熱板４０２のうちのいずれかの放熱板４０２に固定（熱的に接続）された、少なくとも１つの増幅器１１２と、複数の放熱板４０２に取り付けられ、複数の放熱板４０２と協働して、増幅器１１２を囲む、熱伝導性部材により形成された上板（トッププレート）４０４と、複数の放熱板４０２の各々に対応付けて設けられ、該放熱板４０２を本体３００に固定する少なくとも１つの断熱部材４０６と、を含むことができる。
図４及び図５を参照すると、放熱ユニット４００は、本体３００の外部に配置され、相互に対向して設けられた、複数の放熱板（ヒートシンク）４０２と、複数の放熱板４０２により囲まれた領域に配置され、複数の放熱板４０２のうちのいずれかの放熱板４０２に固定（熱的に接続）された、少なくとも１つの増幅器１１２と、複数の放熱板４０２に取り付けられ、複数の放熱板４０２と協働して、増幅器１１２を囲む、熱伝導性部材により形成された上板（トッププレート）４０４と、複数の放熱板４０２の各々に対応付けて設けられ、該放熱板４０２を本体３００に固定する少なくとも１つの断熱部材４０６と、を含むことができる。
【0068】
（２Ａ）放熱板（ヒートシンク）４０２及び断熱部材４０６
図５には、複数の放熱板４０２は、上面視において全体として略六角形を呈するように、相互に対向する６つの放熱板４０２を含む例が示されている。しかし、複数の放熱板４０２は、例えば、上面視において全体として略四角形（又は略八角形）を呈するように、４つの放熱板４０２（又は８つの放熱板４０２）を含むこともできる。
図５には、複数の放熱板４０２は、上面視において全体として略六角形を呈するように、相互に対向する６つの放熱板４０２を含む例が示されている。しかし、複数の放熱板４０２は、例えば、上面視において全体として略四角形（又は略八角形）を呈するように、４つの放熱板４０２（又は８つの放熱板４０２）を含むこともできる。
【0069】
各放熱板４０２は、基準方向Ｄに対して略平行に延びるように設けられ得る。具体的には、各放熱板４０２は、その外側表面が基準方向Ｄに対して略平行に延びるように設けられ得る。その理由は以下のとおりである。
【0070】
図６は、図１に示した宇宙航行体１に含まれる放熱板の延設方向を説明する模式図である。図６において、基準方向Ｄは、宇宙航行体１により放射される電波が進行する方向（地球に向かう方向）であり、方向Ｘは、宇宙航行体１の進行方向である。太陽光・アルベド・赤外放射による熱入力、及び、輻射放熱は、計算により求めることが可能である。
【0071】
放射板４０２の外側表面が基準方向Ｄ（地球に向かう方向）に対して直角となるように、放射板４０２を設置することにより、放射板４０２の外側表面に対する太陽光による熱入力を抑えることができることも想定される。
【0072】
しかし、実際に計算を進めると、基準方向Ｄにある地球の地表面の温度は、一般に２５５Ｋ（摂氏－１８度）といわれており、宇宙の温度である３Ｋ（摂氏－２７０度）と比較すると、非常に高い。したがって、放射板４０２の外側表面が基準方向Ｄ（地球に向かう方向）に対して直角となるように、放射板４０２を設置した場合には、放熱板４０２が地球に向けた輻射により放熱可能な熱量には限界がある。よって、宇宙航行体１による撮像の時間を伸ばすことは困難である。
【0073】
ここで、宇宙の温度は、上記のとおり、非常に低く、３Ｋ（摂氏－２７０度）である。そこで、放射板４０２の外側表面が、太陽からの熱入力を避けるのではなく、多少太陽からの熱入力があったとしても、主に宇宙に対向する方向を向くように、すなわち、基準方向Ｄに対して略平行に延びるように、放熱板４０２を設置することが好ましい。
【0074】
このような理由から、各放熱板４０２は、その外側表面が基準方向Ｄに対して略平行に延びるように設けられることが好ましい。なお、このように各放熱板４０２を設置した場合、例えば日陰と日照とが切り替わるタイミング等において、いずれかの放射板４０２に対して太陽光が照射され得る。したがって、このような事態に対処すべく、後述する構成をオプションとして採用してもよい。
【0075】
また、放射板４０２（少なくともその外側表面４０２ａ）は、太陽光吸収率αが低く、かつ、輻射放射率εが大きい材料により形成され得る。この材料は、０.２以下の太陽光吸収率αを有し、かつ、０.７以上の輻射放射率εを有することが好ましい。さらに、この材料は、０.１以下の太陽光吸収率αを有し、かつ、０.８以上の輻射放射率εを有することがさらに好ましい。この材料はα／ε比が小さい程好ましい。なお、このような材料は、例えば、銀蒸着テフロン、アルミ蒸着テフロン、インジウム酸化物、インジウム鈴酸化物、白色塗料、黒色塗料又はそれらの組み合わせを、これらに限定することなく、含み得る。
【0076】
これにより、増幅器１１２及び放熱板４０２から宇宙空間に向けて効率的に放熱を行うことができるので、宇宙航行体１が地球を周回する間に、１回以上又は複数回以上の（より多い回数の）連続的な撮像を行うことができる。
【0077】
さらに、放射板４０２（少なくともその外側表面４０２ａ）の少なくとも一部は、より放熱効果を高めるために、銀蒸着テフロン、アルミニウム蒸着テフロン、インジウム酸化物、インジウム鈴酸化物、白色塗料、黒色塗料等、及び／又は、これらの組み合わせにより（より好ましくは銀蒸着テフロン又はアルミニウム蒸着テフロンにより）、被覆され得る。このような被覆は、シート状に形成したコート材を張り付けること、及び／又は、液状に形成されたコート材を吹き付けること等、を含み得る。また、このような被覆は、放射板４０２の外側表面４０２ａに加えて又は代えて、放射板４０２の他の任意の面にも施すことが可能である。
【0078】
図４に戻り、各放熱板４０２は、少なくとも１つの断熱部材４０６を介して、本体３００の上面３０２に固定され得る。具体的には、一例として、断熱部材４０６は、略Ｌ字状又は略逆Ｌ字状の断面形状を含むことができる。このような断面形状を含む断熱部材４０６は、一方の面４０６ａを放熱板４０２の外側表面（側壁）４０２ａに当接させてネジ、ボルト又はリベット等により固定し、面４０６ａに略直角に延びる他方の面４０６ｂを本体３００の上面３０２に当接させてネジ、ボルト又はリベット等により固定することにより、放熱板４０２を本体３００の上面３０２の上方に配置することができる。
【0079】
ここで、断熱部材４０６は、図４に例示されるように、本体３００の上面３０２との間に距離をおいて、すなわち、本体３００に接触しないように、放熱板４０２を配置することができる。これにより、放熱板４０２（及びこれに取り付けられる増幅器１１２）と本体３００とが熱的に接続されることを抑えることができる。
【0080】
図４には、断熱部材４０６は、本体３００の上面３０２と、放熱板４０２の上面３０２に対向する面との間の領域に、空隙を確保するように、設けられる例が示されている。しかし、別の例では、断熱部材４０６は、上記空隙を埋めるような形状、すなわち、上記領域を充填するような形状を有することも可能である。すなわち、断熱部材４０６は、例えば略ト字状の断面形状を有することもできる。これにより、断熱部材４０６は、上面３０２の上方において放熱板４０２をより強固に支持することができる。
【0081】
このような断熱部材４０６は、例えば、０.２Ｗ／ｍ・Ｋ以下の熱伝導率を有する材料により形成され得る。このような材料は、例えば、樹脂及び／又はセラミック等により形成され得る。具体的には、このような材料は、ポリイミド、積層断熱材料、ＣＦＲＰ（Ｃａｒｂｏｎ Ｆｉｂｅｒ Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ Ｐｌａｓｔｉｃｓ）、ガラスエポキシ樹脂、及び／又は、多層断熱材（Ｍｕｌｔｉ Ｌａｙｅｒ Ｉｎｓｕｌａｔｉｏｎ；ＭＬＩ）等を、これらに限定することなく含むことができる。
【0082】
このように、放熱板４０２（増幅器１１２）と本体３００とを熱的に接続しないようにすることにより、放熱板４０２（増幅器１１２）と、本体３００の内部の収容空間に収容される他の電子機器（例えばプロセッサ３２０等）とを、相互に隔離することができるので、放熱板４０２（増幅器１１２）の温度、及び／又は、当該他の電子機器の温度を、可能な限り、低下させることができる。さらに、これにより、本体３００に設置されるバッテリ２２０等を適切な温度に保つことができるので、当該他の電子機器に対する熱的な悪影響を軽減することも可能である。
【0083】
なお、各放熱板４０２に対して複数の（好ましくはより多くの）断熱部材４０６を設けることにより、各放熱板をより強固に支持することが好ましい。
【0084】
また、オプションとして、複数の放熱板４０２の各々は、その側壁（外側表面）４０２ａが、本体３００の外面（ここでは上面）３０２の外縁からこの外面３０２の中央に向かう方向に距離をおいた位置に配置され得る。これにより、例えば、放熱板４０２に対して、図４に示すように、その下方から斜め方向Ｓ１に沿って進行する太陽光が入射するタイミングにおいては、放射板４０２は、本体３００の上面３０２の外縁から上面３０２の中心部に向かう方向に引っ込んだ位置に配置されていることにより、そのような太陽光の一部は、本体３００に遮られて、放射板４０２（ひいてはこれに接続された増幅器１１２）には入射しない。これにより、太陽光によって増幅器１１２の温度が上昇する事態を少なくとも部分的には抑えることができる。この意味において、放熱板４０２の側壁（外側表面）４０２と本体３００の外面（上面）３０２の外縁との間に設けられる距離は、より大きい程、好ましい。
【0085】
（２Ｂ）増幅器１１２
上述した複数の放熱板４０２のうち、少なくともいずれか１つの放熱板４０２の内側表面４０２ｂに対して、少なくとも１つの増幅器１１２が固定され得る。一例では、複数の放熱板４０２のうちの複数の放熱板４０２の内側表面４０２ｂに対して、それぞれ１つの増幅器１１２が固定され得る。図４及び図５に示した例では、例えば、複数の放熱板４０２に含まれる各放熱板４０２の内側表面４０２ｂに対して、それぞれ１つの増幅器１１２（合計６つの増幅器１１２）が固定され得る。
上述した複数の放熱板４０２のうち、少なくともいずれか１つの放熱板４０２の内側表面４０２ｂに対して、少なくとも１つの増幅器１１２が固定され得る。一例では、複数の放熱板４０２のうちの複数の放熱板４０２の内側表面４０２ｂに対して、それぞれ１つの増幅器１１２が固定され得る。図４及び図５に示した例では、例えば、複数の放熱板４０２に含まれる各放熱板４０２の内側表面４０２ｂに対して、それぞれ１つの増幅器１１２（合計６つの増幅器１１２）が固定され得る。
【0086】
このような増幅器１１２は、複数の放熱板４０２、上板４０４、及び、本体３００の上面３０２により囲まれた領域の内部に、位置することができる。
【0087】
各増幅器１１２は、上述したように、高出力の電力増幅器が用いられ得る。よって、各増幅器１１２は、動作することによって放熱するので、何らかの対策を施さなければ、周囲の電子機器に対して悪影響を及ぼし得る。さらに、各増幅器１１２が高温になると、その増幅器１１２を構成する素子自体も故障する可能性がある。そこで、各増幅器１１２は、本体３００の内部ではなく、本体３００の外部に設けられた放熱ユニット４００に設置される。具体的には、各増幅器１１１は、上述したように、複数の放熱板４０２、上板４０４、及び、本体３００の上面３０２により囲まれた領域の内部に、配置されている。この領域は、図４に例示されるように、密閉された空間ではなく、上板４０４に形成された開口部４０４ａを介して、宇宙空間に連通した領域である。したがって、各増幅器１１２は、宇宙空間に曝露された状態にある。これにより、各増幅器１１２は、本体３００の内部の収容空間に収容される他の電子機器（例えばプロセッサ３２０等）から隔離されることにより、各増幅器１１２が他の電子機器に対して悪影響を及ぼすという事態を抑えることができる。
【0088】
また、一般的に、増幅器１１２により増幅された信号（電波）は、電気的に接続された様々な電子部品を介して輻射器１２０に到達するまで、同軸ケーブル及び／又は導波管を介して、電気的に搬送される。この搬送過程において、信号が各電子部品及び／又は各同軸ケーブル（図示せず）を通過する際に電力を損失する結果、信号の送信効率が低下する傾向にある。したがって、各増幅器１１２（すなわち、この増幅器１１２に接続される放熱板４０２）は、輻射器１２０により近い位置に配置されることが好ましい。これにより、必要とされる同軸ケーブル及び／又は導波管の長さを短縮することにより、電力の損失を低減することができる。
【0089】
なお、図４等に示した例では、増幅器１１２と放熱板４０２とが別々の構成要素であるものとして説明したが、１つの増幅器１１２と１又はそれ以上の放熱板４０２との１セットが１つの増幅器１１２を構成する（例えば、１つの増幅器１１２の外側表面が１又はそれ以上の放熱板４０２として構成される）と捉えることも可能である。
【0090】
なお、繰り返しになるが、複数の放熱板４０２のうちのいずれか少なくとも１つの放熱板４０２（２つ以上又はすべての放熱板４０２であってもよい）に対して、少なくとも１つの増幅器１１２が固定され得る。ここでいう「少なくとも１つの増幅器１１２」は、例えば、１つの増幅器１１２又は２つの増幅器１１２であり得るが、３つ以上又はすべての増幅器１１２を含み得る。また、本件出願に開示される技術では、放熱ユニット４００に含まれる少なくとも１つの増幅器１１２は、相互にどのように（例えば、直列、並列及び／又はこれらの組み合わせにより）接続されてもよい。
【0091】
（２Ｃ）上板４０４
上板４０４は、各放熱板４０２の上部（例えば、各放熱板４０２の上面又は内側面等）に固定され、各放熱板４０２と協働して各増幅器１１２を囲む部材であり得る。上板４０４は、複数の放熱板４０２の総数に応じた形状を有し得る。例えば、複数の放熱板４０２が６つ設けられる（上面視において六角形を呈する）場合には、上板もまた六角形状に設けられ得るし、複数の放熱板４０２が４つ設けられる（上面視において四角形を呈する）場合には、上板もまた四角形状に設けられ得る。
上板４０４は、各放熱板４０２の上部（例えば、各放熱板４０２の上面又は内側面等）に固定され、各放熱板４０２と協働して各増幅器１１２を囲む部材であり得る。上板４０４は、複数の放熱板４０２の総数に応じた形状を有し得る。例えば、複数の放熱板４０２が６つ設けられる（上面視において六角形を呈する）場合には、上板もまた六角形状に設けられ得るし、複数の放熱板４０２が４つ設けられる（上面視において四角形を呈する）場合には、上板もまた四角形状に設けられ得る。
【0092】
上板４０４は、輻射器１２０を通過させるために、その中心部において開口部４０４ａを有することができる。図５には、開口部４０４ａが円形状を呈する例が示されているが、開口部４０４ａは、任意の形状を呈するように形成され得る。
【0093】
また、上板４０４は、宇宙空間に連通することにより、各増幅器１１２を宇宙空間に曝露させることができる。さらに、上板４０４は、開口部４０４ａに支持ロッド１３５を通過させ、支持ロッド１３５が本体３００の上面３０２に固定されることを許容することもできる。
【0094】
さらに、上板４０４は、上述した放熱板４０２と同様の材料（同様の太陽光吸収率α及び／又は輻射放射率εを有する材料）により形成され得る。さらにまた、上板４０４（の例えば外側表面）には、上述した放熱板４０２に施されるものと同様の被覆が施され得る。
【0095】
（２Ｄ）支持フレーム
放熱ユニット４００は、さらに、オプションとして、各増幅器１１２を支持する支持フレームを含むことができる。この支持フレームについて、さらに図７を参照して説明する。
放熱ユニット４００は、さらに、オプションとして、各増幅器１１２を支持する支持フレームを含むことができる。この支持フレームについて、さらに図７を参照して説明する。
【0096】
図７は、図１に示した宇宙航行体１の放熱ユニット４００に含まれ得る支持フレームの構成の一例を模式的に示す側面図である。図７には、説明の便宜上、放熱ユニット４００に含まれる各放熱板４０２が省略されている。
【0097】
用いられる増幅器１１２の総数に応じて、少なくとも１つの支持フレーム４２０が、本体３００の上面３０２（図４参照）に取り付けられる。図７には、隣接する２つの増幅器１１２の間に１つの支持フレーム４２０が設けられる例が示されている。６つ（又は４つ）の増幅器１１２が用いられる場合には、相互に距離をおいて配置され、相互に略平行に延びる、合計６つ（又は４つ）の支持フレームが、本体３００の上面３０２に取り付けられ得る。
【0098】
各支持フレーム４２０は、例えば、アルミニウム、ジュラルミン、鉄及び鋼等を含む、任意の材料により形成され得る。
【0099】
各支持フレーム４２０は、この支持フレーム４２０の端面から横方向に延びる複数の固定板４２２を含むことができる。各支持フレーム４２０は、その固定板４２２に形成された孔を通るボルト、ネジ又はリベット等を、増幅器１１２に固定することにより、その増幅器１１２を支持することができる。
【0100】
【0101】
さらに、図７には示されていないが、各支持フレーム４２０と本体３００（の上面３０２）とが熱接続されることを抑えるために、各支持フレーム４２０は、本体３００の上面３０２との間に、少なくとも１つの断熱部材（例えば少なくとも１つの断熱板）を挟んで、上面３０２に固定され得る。これにより、各支持フレーム４２０（放熱ユニット４００）と本体３００との間において、一方に発生した熱が他方に伝搬することを防止することができる。
【0102】
このような断熱部材は、例えば、０.２Ｗ／ｍ・Ｋ以下の熱伝導率を有する材料により形成され得る。このような材料は、例えば、樹脂及び／又はセラミック等により形成され得る。具体的には、このような材料は、ポリイミド、積層断熱材料、ＣＦＲＰ（Ｃａｒｂｏｎ Ｆｉｂｅｒ Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ Ｐｌａｓｔｉｃｓ）、ガラスエポキシ樹脂、及び／又は、多層断熱材（Ｍｕｌｔｉ Ｌａｙｅｒ Ｉｎｓｕｌａｔｉｏｎ；ＭＬＩ）等を、これらに限定することなく含むことができる。
【0103】
なお、各支持フレーム４２０と本体３００の上面３０２とを、任意の方法により固定することが可能である。例えば、図７には示されていないが、支持フレーム４２０と本体３００の上面３０２との間に断熱部材を挟んだ状態において、支持フレーム４２０の側壁と上面３０２とに当接し、略Ｌ字状又は略逆Ｌ字状の断面形状を有する固定部材を、ネジ、ボルト又はリベット等の締結部材により、支持フレーム４２０及び上面３０２に固定することにより、支持フレーム４２０を上面３０２に固定することができる。
【0104】
４．変形例
（１）熱伝導性部材の利用
図５に示すように、放熱ユニット４００に対して、その横方向（例えば図４に示した基準方向Ｄに垂直な方向）Ｓ２に沿って進行する太陽光が入射するタイミングにおいては、その太陽光により照射される放熱板４０２に固定された第１の増幅器１１２（例えば図５において右側に配置された増幅器１１２）の温度が、この増幅器１１２とは反対側に配置された、太陽光により照射されにくい第２の増幅器１１２（例えば図５において左側に配置された増幅器１１２）の温度よりも高くなり得る。
（１）熱伝導性部材の利用
図５に示すように、放熱ユニット４００に対して、その横方向（例えば図４に示した基準方向Ｄに垂直な方向）Ｓ２に沿って進行する太陽光が入射するタイミングにおいては、その太陽光により照射される放熱板４０２に固定された第１の増幅器１１２（例えば図５において右側に配置された増幅器１１２）の温度が、この増幅器１１２とは反対側に配置された、太陽光により照射されにくい第２の増幅器１１２（例えば図５において左側に配置された増幅器１１２）の温度よりも高くなり得る。
【0105】
この場合、温度が高くなった第１の増幅器１１２により増幅され出力される信号の電力は、第２の増幅器１１２により増幅され出力される信号の電力よりも小さくなり得る。この結果、合成器１１３（図３参照）により合成され出力される信号の電力もまた、当初意図されていた電力よりも小さくなり得る。
【0106】
さらに、時間の経過とともに、第１の増幅器１１２により増幅され出力される信号の電力は、第２の増幅器１１２により増幅され出力される信号の電力に比べて、変動し易くなり得る。この結果、合成器１１３により合成され出力される信号の電力もまた、時間の経過とともに変動し得る。
【0107】
かかる事態の発生を抑えるために、放熱ユニット４００に含まれるすべての増幅器１１２の温度を均一化することが好ましい。これを実現するために、以下に説明する構成を採用することができる。
【0108】
図８は、図１に示した宇宙航行体１の別の構成例の一部分を模式的に示す斜視図である。なお、図８には、放熱ユニット４００及び本体３００の上面３０等のみが示されているが、その他の構成は図１に示したものと同様である。
【0109】
図８に示すように、放熱ユニット４００は、上板４０４の下面４０４ｂ及び各放熱板４０２の側壁４０２ａの両方に当接して、下面４０４ｂと側壁４０２ａとを熱接続する、少なくとも１つ（図８には一例として２つ）の第１の熱伝導性部材５００を、さらに含むことができる。
【0110】
図９は、図８に示した第１の熱伝導性部材５００及びその周辺のみを拡大して示す斜視図である。図９に示すように、第１の熱伝導性部材５００は、全体として略直方体状の形状を有し得る。第１の熱伝導性部材５００は、例えば、１つの面（例えば上面）を上板４０４の下面４０４ｂに当接させ、もう１つの面（例えば側面）を放熱板４０２の側壁４０２ａに当接させた状態において、第１の熱伝導性部材５００及び下面４０４ｂに係合する、ボルト、ネジ又はリベット等の締結部材を用いて、下面４０４ｂに固定され得る。別の例では、第１の熱伝導性部材５００は、上板４０４（の下面４０４ｂ）及び放熱板４０２（の側壁４０２ａ）のうちの、一方の要素と一体成型され、他方の要素に対して上記締結部材を用いて固定され得る。さらに別の例では、第１の熱伝導性部材５００は、上板４０４（の下面４０４ｂ）及び放熱板４０２（の側壁４０２ａ）のうちの両方の要素に対して上記締結部材を用いて固定され得る。
【0111】
このような第１の熱伝導性部材５００は、アルミニウム、ジュラルミン、銅、鉄及び／又は鋼等を含む任意の材料により形成され得る。
【0112】
なお、図８には、１つの放熱板４０２に対して２つの第１の熱伝導性部材５００が設けられる例が示されている。しかし、１つの放熱板４０２に対して設けられる第１の熱伝導性部材５００の個数は、１又はそれ以上であり得る。
【0113】
図５に模式的に示されているように、方向Ｓ２に沿って進行する太陽光が、放射板４０２に入射した場合を考える。この場合、この放射板４０２（及びこれに熱接続された増幅器１１２）に生じた熱は、この放射板４０２に設けられた第１の熱伝導性部材５００を介して上板４０４に伝達され（矢印Ｆ１）、上板４０４の全体に伝搬することができる（矢印Ｆ２）。これにより、上板４０４の全体に伝搬した熱は、上板４０４に対して第１の熱伝導性部材５００を介して熱接続されたその他の放射板４０２を介して、各増幅器１１２にも伝達され得る。この結果、すべての増幅器１１２の温度が均一化され得る。
【0114】
なお、第１の熱伝導性部材５００は、上板４０４（若しくは放熱板４０４）と一体的に成形された部分であってもよいし、又は、上板４０４（若しくは放熱板４０４）に溶接若しくは溶着された部分であってもよい。
【0115】
図８に戻り、上述した第１の熱伝導性部材５００に加えて又は代えて、第２の熱伝導性部材５１０を採用することも可能である。具体的には、放熱ユニット４００は、第１の熱伝導性部材５００に加えて又は代えて、複数の放熱板４０２のうち隣接する２つの放熱板４０２を熱接続する、少なくとも１つの第２の熱伝導性部材５１０を、さらに含むことができる。
【0116】
このような第２の熱伝導性部材５１０は、全体として略へ字状に延びる形状を有することができる。この第２の熱伝導性部材５１０は、一方の面（内面）を、隣接する２つの放射板４０２の各々の側壁４０２ａに当接させた状態において、各々の側壁４０２ａに係合する、ボルト、ネジ又はリベット等の締結部材を用いて、各々の側壁４０２ａに固定され得る。これにより、この第２の熱伝導性部材５１０は、これら隣接する２つの放熱板４０２同士を熱接続することができる。
【0117】
このような第２の熱伝導性部材５１０は、アルミニウム、ジュラルミン、銅、鉄及び／又は鋼等を含む任意の材料により形成され得る。
【0118】
なお、図８には、隣接する２つの放熱板４０２に対して４つの第２の熱伝導性部材５１０が設けられる例が示されている。しかし、隣接する２つの放熱板４０２に対して設けられる第２の熱伝導性部材５１０の個数は、１又はそれ以上であり得る。
【0119】
図１０に模式的に示されているように、方向Ｓ２に沿って進行する太陽光が、放射板４０２に入射した場合を考える。この場合、この放射板４０２（及びこれに熱接続された増幅器１１２）に生じた熱は、この放射板４０２に設けられた第２の熱伝導性部材５１０を介して、この放射板４０２に隣接する別の放射板４０２に伝達され（矢印Ｆ３）、さらに、当該別の放射板４０２に設けられた第２の熱伝導性部材５１０を介して、当該別の放射板４０２に隣接するさらに別の放射板４０２に伝搬することができる（矢印Ｆ４）。これにより、太陽光に照射された放射板４０２に熱接続された増幅器１１２に生じた熱は、他の各増幅器１１２にも伝達され得る。この結果、すべての増幅器１１２の温度が均一化され得る。
【0120】
（２）その他
上述した様々な実施形態では、アンテナユニット及び放熱ユニット４００の両方が、本体３００の同一の面（ここでは一例として上面３０２）に関連付けて設けられる例について説明した。しかし、別の実施形態では、アンテナユニット及び放熱ユニット４００は、本体３００のうちの相互に異なる面に関連付けて設けられ得る。例えば、アンテナユニットが本体３００の上面３０２に関連付けて（上面３０２の上に）設けられ、放熱ユニット４００が本体３００の下面３０４に関連付けて（下面３０４の下方に）設けられ得る。この場合においても、放熱ユニット４００に含まれる各放熱板４０２は、基準方向Ｄに対して略平行に延びるように設けられ得るし、各放熱板４０２は、本体３００の下面３０４に対して、熱接続しないように上述したものと同様の方法により、配置され得る。
上述した様々な実施形態では、アンテナユニット及び放熱ユニット４００の両方が、本体３００の同一の面（ここでは一例として上面３０２）に関連付けて設けられる例について説明した。しかし、別の実施形態では、アンテナユニット及び放熱ユニット４００は、本体３００のうちの相互に異なる面に関連付けて設けられ得る。例えば、アンテナユニットが本体３００の上面３０２に関連付けて（上面３０２の上に）設けられ、放熱ユニット４００が本体３００の下面３０４に関連付けて（下面３０４の下方に）設けられ得る。この場合においても、放熱ユニット４００に含まれる各放熱板４０２は、基準方向Ｄに対して略平行に延びるように設けられ得るし、各放熱板４０２は、本体３００の下面３０４に対して、熱接続しないように上述したものと同様の方法により、配置され得る。
【0121】
また、万が一、増幅器１１２が熱破壊することを想定し、このように増幅器１１２が熱破壊する前に観測を中断する保護機構を設けることも可能である。例えば、発熱する素子が収容されている素子（例えば増幅器１１２）が収容されている領域（例えば、放熱ユニット４００のいずれかの部分）に、温度センサ（図示しない）を設置することが好ましい。この温度センサにより測定された温度が閾値を超えた場合に、この温度センサに接続されたプロセッサ３２０は、所定の（予め定められた）コマンドプログラムを実行することにより、観測を安全に中断することができる。
【0122】
さらに、上述した様々な実施形態では、各放熱板４０２が基準方向Ｄに対して略平行に延びるように設けられる構成を前提として説明したが、この構成は、必須の構成ではなく、オプションとして用いられ得る。すなわち、この構成を用いることなく、以下に例示する構成のうちの少なくとも１つを用いることによっても、宇宙航行体１における効果的な放熱を行うことが可能である。
・各放熱板４０２と本体３００との間に少なくとも１つの断熱部材４０６を設ける構成（図４等参照）
・上板４０４と各放熱板４０２との間に少なくとも１つの第１の熱伝導性部材５００を設ける構成（図８及び図９等参照）
・隣接する２つの放熱板４０２の間に少なくとも１つの第２の熱伝導性部材５１０を設ける構成（図８等参照）
・各放熱板４０２と本体３００との間に少なくとも１つの断熱部材４０６を設ける構成（図４等参照）
・上板４０４と各放熱板４０２との間に少なくとも１つの第１の熱伝導性部材５００を設ける構成（図８及び図９等参照）
・隣接する２つの放熱板４０２の間に少なくとも１つの第２の熱伝導性部材５１０を設ける構成（図８等参照）
【0123】
また、各放熱板４０２が基準方向Ｄに対して略平行に延びるように設けられる構成については、最も好ましい例として、すべての放熱板４０２が基準方向Ｄに対して略平行に延びるように設けられる例を挙げて説明した。しかしながら、用いられる放熱板４０２のうちの少なくとも１つの放熱板４０２が基準方向Ｄに対して略平行に延びるように設けられることによっても、宇宙航行体１における効果的な放熱を行うことが可能である。
【0124】
本開示の利益を有する当業者により容易に理解されるように、上述した様々な例は、矛盾の生じさせない限りにおいて、相互に様々なパターンで適切に組み合わせて用いられ得る。
【0125】
本明細書に開示された発明の原理が適用され得る多くの考えられる実施形態を考慮すれば、例示された様々な実施形態は好ましい様々な例に過ぎず、特許請求の範囲に係る発明の技術的範囲をこれらの好ましい様々な例に限定すると考えるべきではない、と理解されたい。実際には、特許請求の範囲に係る発明の技術的範囲は、添付した特許請求の範囲により定められる。したがって、特許請求の範囲に記載された発明の技術的範囲に属するすべてについて、本発明者らの発明として、特許の付与を請求する。
【0126】
５．様々な態様
第１の態様に係る宇宙航行体は、「少なくとも１つの周波数帯域の周波数を含む信号を出力する発振器を含む複数の機器を、内部に搭載する本体と、該本体の外部に配置され、基準方向に対して略平行に延び、相互に対向して設けられた複数の放熱板と、複数の放熱板により囲まれた領域に配置され、該複数の放熱板のうちのいずれかの放熱板に接続され、前記発振器により出力された前記信号を増幅する、ように構成された少なくとも１つの増幅器と、前記本体の外部に配置され、前記少なくとも１つの増幅器により増幅された前記信号を用いて、前記基準方向に沿って進行する電波を放射する、ように構成されたアンテナユニットと、を具備する」ことができる。
第１の態様に係る宇宙航行体は、「少なくとも１つの周波数帯域の周波数を含む信号を出力する発振器を含む複数の機器を、内部に搭載する本体と、該本体の外部に配置され、基準方向に対して略平行に延び、相互に対向して設けられた複数の放熱板と、複数の放熱板により囲まれた領域に配置され、該複数の放熱板のうちのいずれかの放熱板に接続され、前記発振器により出力された前記信号を増幅する、ように構成された少なくとも１つの増幅器と、前記本体の外部に配置され、前記少なくとも１つの増幅器により増幅された前記信号を用いて、前記基準方向に沿って進行する電波を放射する、ように構成されたアンテナユニットと、を具備する」ことができる。
【0127】
第２の態様に係る宇宙航行体にあっては、上記第１の態様において「前記少なくとも１つの増幅器は、前記本体に接触しない位置において、前記複数の放熱板のうちのいずれかの放熱板に固定される」構成を採用することができる。
【0128】
第３の態様に係る宇宙航行体にあっては、上記第１の態様において「前記複数の放熱板の各々が、該放熱板の側壁及び前記本体の外面の両方に取り付けられる略Ｌ字状又は略逆Ｌ字状の断面形状を含む少なくとも１つの断熱部材を介して該本体に固定されることにより、該本体との間に距離をおいて設けられる」構成を採用することができる。
【0129】
第４の態様に係る宇宙航行体にあっては、上記第１の態様において「前記複数の放熱板の各々の側壁が、前記本体の外面の外縁から該外面の中央に向かう方向に距離をおいた位置に配置される」構成を採用することができる。
【0130】
第５の態様に係る宇宙航行体にあっては、上記第１の態様において「前記複数の放熱板の上方に配置されて該複数の放熱板の各々に熱接続され、該複数の放熱板と協働して前記少なくとも１つの増幅器を囲む、熱伝導性部材により形成された上板、をさらに具備する」構成を採用することができる。
【0131】
第６の態様に係る宇宙航行体にあっては、上記第５の態様において「前記上板の下面及び前記複数の放熱板の各々の側壁に当接して、該下面と該側壁とを熱接続する少なくとも１つの第１の熱伝導性部材、をさらに具備する」構成を採用することができる。
【0132】
第７の態様に係る宇宙航行体にあっては、上記第１の態様において「前記複数の放熱板のうち隣接する２つの放熱板を熱接続する少なくとも１つの第２の熱伝導性部材、をさらに具備する」構成を採用することができる。
【0133】
第８の態様に係る宇宙航行体にあっては、上記第１の態様において「前記本体の外面に少なくとも１つの断熱部材を挟んで固定され、該外面に交差する方向に延び、前記少なくとも１つの増幅器の各々を支持する、ように設けられた少なくとも１つの支持フレーム、をさらに具備する」構成を採用することができる。
【0134】
第９の態様に係る宇宙航行体にあっては、上記第３の態様又は上記第８の態様において「前記少なくとも１つの断熱部材が、０.２Ｗ／ｍ・Ｋ以下の熱伝導率を有する」構成を採用することができる。
【0135】
以上のように、本件出願に開示された技術によれば、排熱能力を向上させた宇宙航行体を提供することができる。また、本件出願に開示された技術によれば、搭載された高出力機器の熱を効率的に排熱することが可能な宇宙航行体を提供することができる。さらに、本件出願に開示された技術によれば、このように搭載された半導体デバイスを含む高出力機器の熱を効率的に排熱して、かかる高出力機器の温度を下げることにより、このような高出力機器の性能（出力性能等）及び／又は効率を高めることが可能な宇宙航行体を提供することができる。このような宇宙航行体は、例えば、半導体デバイスを含む高出力機器の動作開始時の初期温度を下げることにより、当該高出力機器の効率を高めることができる。さらにまた、本件出願に開示された技術によれば、地球周回中において、搭載された高出力機器の熱を排熱するために必要とされる時間を短縮することにより、当該高出力機器の連続動作時間を確保することが可能な宇宙航行体を提供することができる。
【符号の説明】
【0136】
１ 宇宙航行体
Ｄ 基準方向
１００ 通信ユニット
１１２ 増幅器
３００ 本体
３０２ 上面
３０４ 下面
４００ 放熱ユニット
４０２ 放熱板
４０２ａ 外側表面
４０２ｂ 内側表面
４０４ 上板
４０４ａ 開口部
４０６ 断熱部材
５００ 第１の熱伝導性部材
５１０ 第２の熱伝導性部材
Ｄ 基準方向
１００ 通信ユニット
１１２ 増幅器
３００ 本体
３０２ 上面
３０４ 下面
４００ 放熱ユニット
４０２ 放熱板
４０２ａ 外側表面
４０２ｂ 内側表面
４０４ 上板
４０４ａ 開口部
４０６ 断熱部材
５００ 第１の熱伝導性部材
５１０ 第２の熱伝導性部材
【要約】
【課題】 排熱能力を向上させた宇宙航行体を提供すること。
【解決手段】 一実施形態に係る宇宙航行体(1)は、少なくとも１つの周波数帯域の周波数を含む信号を出力する発振器(111)を含む複数の機器を、内部に搭載する本体(300)と、この本体の外部に配置され、基準方向(D)に対して略平行に延び、相互に対向して設けられた複数の放熱板(402)と、複数の放熱板(402)により囲まれた領域に配置され、複数の放熱板(402)のうちのいずれかの放熱板に接続され、発振器(111)により出力された信号を増幅する、ように構成された少なくとも１つの増幅器(112)と、本体(300)の外部に配置され、少なくとも１つの増幅器(112)により増幅された信号を用いて、基準方向(D)に沿って進行する電波を放射する、ように構成されたアンテナユニット(131, 132)と、を具備する。
【選択図】 図４
【解決手段】 一実施形態に係る宇宙航行体(1)は、少なくとも１つの周波数帯域の周波数を含む信号を出力する発振器(111)を含む複数の機器を、内部に搭載する本体(300)と、この本体の外部に配置され、基準方向(D)に対して略平行に延び、相互に対向して設けられた複数の放熱板(402)と、複数の放熱板(402)により囲まれた領域に配置され、複数の放熱板(402)のうちのいずれかの放熱板に接続され、発振器(111)により出力された信号を増幅する、ように構成された少なくとも１つの増幅器(112)と、本体(300)の外部に配置され、少なくとも１つの増幅器(112)により増幅された信号を用いて、基準方向(D)に沿って進行する電波を放射する、ように構成されたアンテナユニット(131, 132)と、を具備する。
【選択図】 図４
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
