航天器、控制系统技术方案

本发明专利技术的航天器是在宇宙空间中向对象物照射激光来改变所述对象物的轨道或姿态的航天器，具有：激光装置，产生激光；聚焦单元，使所述激光汇聚；检测单元，获取包括所述航天器与所述对象物的距离的检测信息；以及照射控制单元，基于所述距离以在所述对象物处使激光汇聚的方式控制所述聚焦单元。的方式控制所述聚焦单元。的方式控制所述聚焦单元。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】航天器、控制系统


[0001]本专利技术涉及一种航天器、控制系统。

技术介绍

[0002]近年来，宇宙空间中的碎片(debris)(太空垃圾)的增加成为问题。碎片是指不再需要的人造卫星、故障的人造卫星或由于碰撞等而释放的人造卫星的一部分等。碎片存在引起与使用中的人造卫星的碰撞的危险性，即使是几厘米左右的碎片碰撞到人造卫星的情况，对人造卫星而言也会产生毁灭性的损伤。此外，由于碎片增加而与人造卫星碰撞，从而碎片爆炸性地增加的问题(凯斯勒综合症(Kessler syndrome))令人担忧。为了防止碎片的增加，需要将碎片焚烧去除或者移动到不与其他人造卫星碰撞的轨道(弃置轨道)。
[0003]作为去除碎片的方法，提出有一种通过使碎片和(用于去除碎片的)人造卫星紧贴，一起冲进大气层来焚烧去除碎片的技术(专利文献1)。此外，提出有一种通过从人造卫星喷出气体对碎片施力来对碎片进行控制的技术(专利文献2)。
[0004]现有技术文献
[0005]专利文献1：日本特开2015－174647号公报
[0006]专利文献2：日本特表2013－512145号公报

技术实现思路

[0007]专利技术所要解决的问题
[0008]但是，在专利文献1的方法中，在碎片旋转的情况下接近是困难的，如果发生碰撞，则存在会使碎片增加的问题。此外，因为用于去除碎片的人造卫星自身也被焚烧，所以也存在花费大量费用的问题。在专利文献2的方法中，为了通过人造卫星所喷射的气体来对碎片施力，需要接近碎片，伴随有碰撞的危险。
[0009]因此，本专利技术的目的是提供一种在宇宙空间中安全地改变对象物的轨道或姿态的技术。
[0010]用于解决问题的方案
[0011]本专利技术的一个方案是一种航天器，在宇宙空间中向对象物照射激光来改变所述对象物的轨道或姿态，其特征在于，具有：激光装置，产生激光；聚焦单元，使所述激光汇聚；检测单元，获取包括所述航天器与所述对象物的距离的检测信息；以及照射控制单元，基于所述距离以在所述对象物处使激光汇聚的方式控制所述聚焦单元。
[0012]根据该构成，航天器通过使用聚焦单元使激光汇聚，从而能够从远离的位置照射激光来改变对象物的轨道或姿态。由此，能够降低与对象物碰撞的风险。在此，航天器例如是在宇宙空间中向对象物照射激光来控制对象物的轨道或姿态的人造卫星。此外，对象物是指包括存在于宇宙空间的碎片(太空垃圾、空间碎片)的人造物、或人造物以外的物体(例如陨石等)。此外，通过在宇宙空间中由航天器检测对象物，能够检测小的对象物(例如10厘米以下的碎片)，能够通过激光照射改变轨道或姿态。
[0013]所述照射控制单元可以基于所述检测信息确定所述对象物处的所述激光的照射位置和/或所述激光的输出值。根据该构成，能够根据对象物的检测信息(状态)在适当的位置以适当的输出值照射激光。此外，也能够避开可能会因进行激光照射而产生危险的部位来确定照射位置。
[0014]所述照射控制单元可以基于照射所述激光后的所述检测信息确定新的照射位置和/或新的输出值。根据该构成，能够一边照射激光，一边进行瞄准。此外，能够根据由激光照射引起的对象物的变化(位置、旋转速度等)进行适当的激光照射。所述检测信息可以包括所述航天器与所述对象物的距离、所述对象物的位置、大小、形状、拍摄图像以及旋转状态中的至少任一个。
[0015]可以是，在进行所述激光瞄准的情况下，所述照射控制单元进行控制以便用第一输出值来输出所述激光，在改变所述对象物的轨道或姿态的情况下，所述照射控制单元进行控制以便用比第一输出值大的第二输出值(大输出)输出所述激光。根据该构成，能以一个激光装置(光源)来瞄准以及激光照射。需要说明的是，瞄准用的光源和激光照射用的光源也可以是分体的。
[0016]可以是，所述的航天器还具有反射镜，反射从所述激光装置射出的激光，所述照射控制单元使用所述反射镜改变所述激光的照射方向。根据该构成，能够容易地改变激光的射出方向。需要说明的是，也可以通过改变聚焦单元的朝向或改变航天器自身的朝向来改变激光的射出方向。
[0017]可以是，所述照射控制单元以使激光汇聚在安装于所述对象物的推进力强化构件处的方式控制所述聚焦单元，并且以对所述推进力强化构件照射激光的方式确定照射位置。此外，可以是，所述推进力强化构件具有：透明构件，透过照射的激光；以及不透明构件，设置于所述透明构件与所述对象物之间，吸收所述激光，因所述激光的能量而至少一部分蒸发。
[0018]根据该构成，能够增大由激光照射产生的烧蚀所产生的推力。透明构件是透过激光的构件，例如是片状或微球体等构件。此外，理想的是，透明构件以在人造卫星的使用期限(例如10～15年)，即使在宇宙空间中照射原子氧或放射线等也具有透过性的材料来生成。具有透过性是指不发生激光(光)的吸收和散射或激光(光)的吸收和散射在规定的范围内。透明构件的材料可以使用例如氟树脂、纯亚克力或石英玻璃等。不透明构件例如是片状的构件，理想的是以具有吸收激光而膨胀的特性的材料来生成。不透明构件被激光照射时，因该激光的能量，不透明构件的至少一部分蒸发，等离子体化而喷出。通过该喷出力的反作用力Δv，对安装有推进力强化构件的物体施加推进力。
[0019]本专利技术的一方案是一种控制系统，具有设置于宇宙空间中的所述航天器和设置于地球上的监视装置，其特征在于，所述监视装置具有检测所述对象物的位置的检测单元和将所述对象物的位置信息发送至所述航天器的发送单元，所述航天器还具有从所述监视装置接收所述位置的接收单元。
[0020]需要说明的是，本专利技术可以理解为具有至少一部分上述构成的激光装置。此外，本专利技术也可以理解为包括至少一部分上述处理的控制方法，或用于使计算机执行该方法的程序或非临时性地存储该程序的计算机可读存储介质。上述构成以及处理的各个只要不产生技术上的矛盾，就能够相互组合构成本专利技术。
[0021]专利技术效果
[0022]根据本专利技术，能够在宇宙空间中安全地改变对象物的轨道或姿态。
附图说明
[0023]图1是表示本实施方式的碎片控制的一个例子的图。
[0024]图2是表示本实施方式的激光照射的一个例子的图。
[0025]图3是表示本实施方式的碎片控制的商业模式一个例子的图。
[0026]图4是表示本实施方式的碎片控制的商业模式一个例子的图。
[0027]图5是表示本实施方式的碎片控制的商业模式一个例子的图。
[0028]图6是表示本实施方式的激光照射系统的一个例子的图。
[0029]图7是表示本实施方式的聚焦部和转向部的一个例子的图。
[0030]图8是表示本实施方式的处理的一个例子的流程图。
[0031]图9是表示本实施方式的照射位置的一个例子的图。
[0032]图10是表示本实施方式的特殊垫的推进力增强的一个例子的图。
[0033]图11是表示本实施方式的特殊垫的一个例子的图。
[0034]图12是本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种航天器，在宇宙空间中向对象物照射激光来改变所述对象物的轨道或姿态，其特征在于，具有：激光装置，产生激光；聚焦单元，使所述激光汇聚；检测单元，获取包括所述航天器与所述对象物的距离的检测信息；以及照射控制单元，基于所述距离以在所述对象物处使激光汇聚的方式控制所述聚焦单元。2.根据权利要求1所述的航天器，其特征在于，所述照射控制单元基于所述检测信息确定所述对象物处的所述激光的照射位置和/或所述激光的输出值。3.根据权利要求1或2所述的航天器，其特征在于，所述照射控制单元基于照射所述激光后的所述检测信息确定新的照射位置和/或新的输出值。4.根据权利要求1至3中任一项所述的航天器，其特征在于，所述检测信息包括所述航天器与所述对象物的距离、所述对象物的位置、大小、形状、拍摄图像以及旋转状态中的至少任一个。5.根据权利要求1至4中任一项所述的航天器，其特征在于，在进行所述激光的瞄准的情况下，所述照射控制单元进行控制以便用第一输出值输出所述激光，在改变所述对象物的轨道或姿态的情况下，所述照射...

【专利技术属性】
技术研发人员：福岛忠德，山田淳，平田大辅，戎崎俊一，和田智之，
申请(专利权)人：国立研究开发法人理化学研究所，
类型：发明
国别省市：