JP2014189145A - 地球を周回する宇宙構造物の地球への落下装置及び落下方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ミッションが終了した宇宙構造物を早期に地球へ向って落下消滅させることができる落下装置（方法）を提供する。
【解決手段】ケース２０の内部の中心軸２１の周りに、薄膜１１とコンベックステープ２５を巻回して縮小して収納する。宇宙構造物を落下させる時期が到来したならば、指令部からの指令により薄膜１１とコンベックステープ２５をケース２０から脱出させ、コンベックステープ２５が自身のバネ力によって伸長することにより薄膜１１を宇宙空間に大きく拡げて展開させる。これにより薄膜１１が受ける宇宙空間にごく薄く存在する気体の気体抵抗によって宇宙構造物の地球周回速度を次第に低下させて宇宙構造物を地球へ向って落下させ、大気圏突入時に大気との摩擦熱によって燃尽・消滅させる。
【選択図】図４

Description

本発明は、地球上空の宇宙空間の軌道上を周回する宇宙構造物を所望の時期に地球へ向って落下させるための宇宙構造物の地球への落下装置及び落下方法に関するものである。

地球から宇宙へ打ち上げられて、地球上空の宇宙空間の軌道を周回する人工衛星等の宇宙構造物（以下、単に「衛星」とも称する）は、そのミッションが終了した後も地球を周回し続ける。このため、地球上空の宇宙空間を周回するミッション終了済みの衛星の数は年々増加しており、将来的には宇宙空間のゴミとして他の衛星の宇宙利用を妨げる虞れがある。しかしながら、ミッションが終了した衛星を地球へ落下させて消滅させる技術は未だ確立されておらず、将来的には上記虞れが益々増大することが予想される。

そこで本発明は、ミッションが終了した衛星を速やかに地球へ落下させて消滅させることができる宇宙構造物の地球への落下装置及び落下方法を提供することを目的とする。

より詳しくは、次のとおりである。衛星の打ち上げロケットには大量の燃料を要するので、衛星は極力小型軽量化する必要があり、衛星に装備される地球への落下装置も当然に小型軽量化する必要がある。そこで本発明は、より小型軽量化できる地球を周回する宇宙構造物の地球への落下装置及び落下方法を実現することを目的とする。

また地球への落下装置は、衛星打ち上げ後、相当の長年月が経過したミッション終了後に作動させて衛星を地球へ向って落下させるものであるから、打ち上げ後、長年月が経った場合でも確実に作動させることができる高い信頼性が要求される。そこで本発明は、このような高い信頼性を確保できる地球を周回する宇宙構造物の地球への落下装置及び落下方法を実現することを目的とする。

請求項１に記載の地球を周回する宇宙構造物の地球への落下装置は、縮小された薄膜と、薄膜を展開する展開手段を備え、指令部からの指令によって展開手段を作動させて薄膜を宇宙空間に拡げて展開させることを特徴とするものである。

請求項２に記載の地球を周回する宇宙構造物の地球への落下装置は、望ましくは前記展開手段がコンベックステープである。

請求項３に記載の地球を周回する宇宙構造物の地球への落下方法は、宇宙構造物を落下させる時期が到来したならば、指令部からの指令により薄膜を宇宙空間に拡げて展開させ、薄膜が受ける宇宙空間に薄く存在する気体の気体抵抗によって宇宙構造物の地球周回速度を次第に低下させて宇宙構造物を地球へ向って落下させ、大気との摩擦熱によって宇宙構造物を燃尽・消滅させることを特徴とするものである。

請求項４に記載の地球を周回する宇宙構造物の地球への落下装置は、宇宙構造物に備えられる収納部と、収納部の内部に設けられた中心軸と、それぞれの先端部同士が互いに結合され、且つ中心軸に巻回されて収納部の内部に縮小して収納される薄膜及びコンベックステープと、薄膜及びコンベックステープを収納部から脱出させる脱出手段とを備え、収納部はコンベックステープが自身のバネ力によって伸長するのを防止する伸長防止手段を兼務しており、指令部からの指令により薄膜及びコンベックステープを脱出手段により収納部から脱出させてコンベックステープが自身のバネ力によって伸長することにより、薄膜を宇宙空間に拡げて展開させることを特徴とするものである。

請求項５に記載の地球を周回する宇宙構造物の地球への落下装置は、望ましくは前記脱出手段が、前記薄膜と前記コンベックステープを前記収納部から脱出する方向に移動するように付勢する付勢手段であることを特徴とするものである。

請求項６に記載の地球を周回する宇宙構造物の地球への落下装置は、宇宙構造物に備えられる収納部と、収納部の内部に設けられた中心軸と、それぞれの先端部同士が互いに結合され、且つ中心軸に巻回されて収納部の内部に縮小して収納される薄膜及びコンベックステープと、薄膜とコンベックステープが収納部から脱出する方向に移動するように付勢する付勢手段から成る脱出手段と、付勢手段の付勢力に抗して薄膜及びコンベックステープが収納部から脱出するのを防止する脱出防止手段と、脱出防止手段による脱出防止状態を解除する解除手段とを備え、収納部はコンベックステープが自身のバネ力によって伸長するのを防止する伸長防止手段を兼務しており、指令部からの指令によって解除手段を作動させて脱出防止状態を解除することにより、薄膜及びコンベックステープを付勢手段の付勢力により収納部から脱出させて、コンベックステープの伸長しようとするバネ力により薄膜を宇宙空間に展開させることを特徴とするものである。

請求項７に記載の地球を周回する宇宙構造物の地球への落下装置は、望ましくは前記脱出防止手段が、薄膜及びコンベックステープを上方から押えつけるカバー部材と、カバー部材が前記付勢手段の付勢力により薄膜及びコンベックステープが脱出方向へ移動するのを防止する移動防止手段から成る。

請求項８に記載の地球を周回する宇宙構造物の地球への落下装置は、望ましくは前記移動防止手段が、前記カバー部材に設けられたひもと複数のチャック体であって、ひもでチャック体をしばり付けることにより、前記中心軸の上端部をチャック体によりチャックして前記中心軸が前記付勢手段により前記脱出する方向へ移動するのを防止するものであり、また前記解除手段がひもの切断手段である。

請求項９に記載の地球を周回する宇宙構造物の地球への落下装置は、宇宙構造物に備えられる収納部と、収納部の内部に設けられた中心軸と、収納部の内部にあって中心軸に回転自在に装着された回転体と、回転体の先端の係止部に係合して回転体が収納部の内部において回転するのを阻止するストッパと、それぞれの先端部同士が互いに結合されて回転体を間に挟さんで中心軸に巻回されて縮小された薄膜及びコンベックステープと、収納部の内部にあって上から順に積層された薄膜と回転体とコンベックステープが収納部から脱出する方向に付勢する付勢手段から成る脱出手段と、付勢手段の付勢力により薄膜とコンベックステープが収納部から脱出するのを防止する脱出防止手段と、指令部からの指令によって脱出防止手段を作動させて脱出防止状態を解除し、付勢手段の付勢力により薄膜とコンベックステープを収納部の外へ脱出させてコンベックステープがまっすぐ伸長しようとする自身のバネ力により薄膜を宇宙空間に拡げて展開させる脱出防止状態の解除手段とを備えたことを特徴とするものである。

請求項１０に記載の地球を周回する宇宙構造物の地球への落下装置は、望ましくは前記回転体が爪車であり、また前記係止部が前記爪車の外周縁に設けられた爪部である。

請求項１１に記載の地球を周回する宇宙構造物の地球への落下装置は、望ましくは前記脱出防止手段が、中心軸に巻回された薄膜とコンベックステープを押さえつけるカバー部材と、カバー部材に設けられて前記中心軸の上端部をチャックする複数のチャック体と、チャック体による前記中心軸の上端部のチャック状態を保持するようにチャック体をしばり付けるひもから成り、また前記脱出防止状態の解除手段がひもの切断手段である。

請求項１２記載の地球を周回する宇宙構造物の地球への落下装置は、望ましくは前記コンベックステープは、一固定箇所につき複数枚重ねて固定されることを特徴とする請求項４〜１１のいずれかに記載の地球を周回する宇宙構造物の地球への落下装置。

請求項１３に記載の地球を周回する宇宙構造物の地球への落下方法は、請求項４〜１２の何れかに記載の地球を周回する宇宙構造物の地球への落下装置による地球を周回する宇宙構造物の地球への落下方法であって、宇宙構造物を落下させる時期が到来したならば、指令部からの指令により薄膜とコンベックステープを収納部から脱出手段により脱出させて、コンベックステープが自身のバネ力によって伸長することにより薄膜を宇宙空間に拡げて展開させ、薄膜が受ける宇宙空間に薄く存在する気体の気体抵抗によって宇宙構造物の地球周回速度を次第に低下させて宇宙構造物を地球へ向って落下させ、大気との摩擦熱によって宇宙構造物を燃尽・消滅させることを特徴とするものである。

本発明によれば、衛星のミッションが終了し、所望の時期が到来したならば、指令部からの指令により、縮小されていた薄膜を展開手段により宇宙空間に広く展開し、展開した薄膜が宇宙空間にごく薄く存在する気体の気体抵抗を受けることにより衛星の地球周回速度を次第に低下させて早期に衛星を地球へ向って落下させることができる。しかも本発明によれば重量のあるモータ等のアクチュエータを不要にすることが可能であって、小型軽量で信頼性の高い地球を周回する宇宙構造物の地球への落下装置及び落下方法を実現できる。

本発明の一実施の形態における地球を周回する宇宙構造物の説明図 本発明の一実施の形態における宇宙構造物の外観図 本発明の一実施の形態における宇宙構造物の落下装置の薄膜の展開状態の平面図 本発明の一実施の形態における宇宙構造物の落下装置の内部部分分解斜視図 本発明の一実施の形態における宇宙構造物の落下装置の内部平面図 本発明の一実施の形態における宇宙構造物の落下装置の薄膜が縮小された状態の側断面図 本発明の一実施の形態における宇宙構造物の落下装置の薄膜が展開した状態の側断面図 （ａ）（ｂ）本発明の一実施の形態における宇宙構造物の落下装置の中心軸の上端部付近の部分拡大断面図 （ａ）（ｂ）本発明の一実施の形態における宇宙構造物の落下装置の部分説明図 本発明の他の実施の形態におけるコンベックステープの斜視図

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。図１において、地球１の上空の宇宙空間の軌道上には衛星２が周回している。衛星の地球周回速度は、例えば７．９ｋｍ／秒程度である。衛星２は地球１から数百ｋｍ程度上空の宇宙空間を周回しているが、この数百ｋｍ程度上空の宇宙空間には僅かであるがごく薄い気体が存在している。本発明は、宇宙空間におけるこの僅かな気体の存在に着眼してなしたものである。なお、ここで言う宇宙空間に薄く存在する気体とは、宇宙空間に気体分子、原子等の状態で僅かに存在する物質を意味し、これらによる衛星の運動方向に反して作用する抗力を気体抵抗と称することとする。

衛星２には、落下装置１０が装備されている。後述するように、落下装置１０には小さく折りたたんで中心軸の周りに巻回することにより縮小された薄膜１１やコンベックステープ等が収納されており、薄膜１１は地球上の指令部３から発信される指令により宇宙空間に拡がって展開する。衛星２は、図１のＡに示す状態（薄膜が縮小されて収納部に収納された状態）で地球１の上空の軌道を周回して気象観測や地理測定などのミッションを実行しているが、ミッションが終了して衛星２が不要になると、図１のＢに示すように、上記指令により薄膜１１は宇宙空間に瞬時に拡がって展開する。薄膜１１の展開状態での形状や大きさは任意に決定できるが、例えばタテヨコ共に２ｍ、面積４ｍ^２程度の角形である。以下では薄膜が正方形の場合を例に取り上げ、機構の詳細を説明する。

薄膜１１が展開した衛星２は、図１のＢ〜Ｅに示すように様々な姿勢に変動しながら軌道を周回するが、上記のように衛星が飛行する宇宙空間には僅かながらごく薄い気体が存在する。このため、航行中の薄膜１１は僅かながらも気体抵抗を受けて徐々に衛星２の周回速度は低下し、ついには重力によって地球へ向って早期に下降を始め（矢印Ｚ参照）、大気圏突入時に大気との摩擦熱により燃尽・消滅する。これにより衛星２は宇宙空間から除去される。

薄膜１１が宇宙空間に展開してから地球へ向って落下して燃尽するまでの期間は、衛星の質量、高度、薄膜の大きさ等によって相違するが、例えば１００日間〜数十年程度である。薄膜は公知である（Ｓ．Ｎａｓｉｒ Ａｄｅｌｉの論文「Ｄｅｐｌｏｙｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ ｆｏｒ ｔｈｅ ＣｕｂｅＳａｉｌ ｎａｎｏ−Ｓｏｌａｒ Ｓａｉｌ Ｍｉｓｓｉｏｎ」。「Ｓｍａｌｌ Ｓａｔｅｌｌｉｔｅ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ ２０１０，Ｌｏｇａｎ，Ｕｔａｈ，ＵＳＡ，２１０」に掲載）。

ただし、この論文に係る薄膜はＳｏｌａｒ Ｓａｉｌシステムに係るものであって、地球から金星などの他の天体へ向って飛行する宇宙構造物において、展開された薄膜が背後から受ける太陽光の光圧によって航行速度を加速させるためのものである。これに対し、本発明の薄膜は、後に詳述するように、衛星の地球周回速度を減速させるためのものであり、その趣旨・目的、効果はこの論文のものとはまったく相違している。薄膜の素材としては、例えばポリイミドフィルムの両面をアルミ蒸着したものが、対原子状酸素耐性および対紫外線耐性を確保できるので望ましい。

次に、落下装置１０の詳細を説明する。図２は、衛星２とこれに搭載された落下装置１０の外観を示すものである。図２に示すように、落下装置１０は衛星２の適所（本例では一面）に装着されており、その内部に縮小して収納された薄膜（後述）は、指令部３（図１参照）から発信される指令によって瞬間的に宇宙空間に大きく拡がって展開する。図３は薄膜１１の展開状態の平面図である。その４つの角部にはコンベックステープ（後述）の先端部と結合するための小孔１１ａが開孔されている。またその中央には中心軸（後述）を挿入するための開孔部１１ｂが形成されている。

図２において、落下装置１０は、半円板状の２個のチャック体１２を有する。チャック体１２は、２つ割りされた円板状のカバー部材３１上に設けられている。チャック体は、２個に限らず、複数個でもよい。２個のチャック体１２は、ひも１３により互いに抱き合うように強くしばり付けられて接合され、両者一体で円板状体になっている。ひも１３はチャック体１２を一周周回して強く巻き付けられており、その両端部は衛星２に設けられた止部であるピン１４に結合されている。ひも１３の素材としては、例えば耐高張力性の超高分子量ポリエチレンが適用できる。

２個の接合状態のチャック体１２は、ひも１３で強くしばり付けられることにより、図６に示すように収納部である有底円筒状のケース２０の内部に設けられた中心軸２１の上端部をチャックする。図２に示すように、ひも１３には電熱線１５が接触して配線されている。後述するように、指令部３からの指令によって電熱線１５に電流が流れると、その発熱によってひも１３は切断され、チャック体１２はひも１３のしばりによるチャック状態が解除されて互いに離れる方向である側方へスライドして離間し（図７の矢印Ｌ）、図７に示すように中心軸２１の上端部のチャック体１２によるチャック（ロック）状態は解除されて薄膜１１は瞬間的に宇宙空間に拡がって展開する。

図４〜図６において、ケース２０の内部の底面中央には中心軸２１が立設されている。中心軸２１の下端部は、ケース２０の底面に装着されている。回転体としての爪車２２は、取付筒２６を介して中心軸２１に回転自在に装着されている。図５に示すように、爪車２２の先端の外周縁に多数（複数）形成された係止部としての爪部２２ａは、ケース２０の内面に棒状に立設されたストッパ２３（図４も参照）に係止され、その矢印Ｍ方向への水平回転が阻止されている。ストッパ２３は、爪車２２がケース２０の内部から外部へ脱出する方向（図４、図６、図７では上方）へスライドして移動（上動）するときのスライドガイドを兼務している。なお、落下装置１０は、ケース２０上にあってチャック体１２やカバー部材３１を覆う蓋部材（不図示）を備えており、この蓋部材によりチャック体１２を上から抑えている。

図４に示すように、爪車２２の下面側には複数個（本実施の形態では４個を９０度の位相で４か所に１個ずつ）のコンベックステープ２５が取付筒２６と円板状のコンベックステープガイド２７に挟まれる形で巻回して縮小して収納されている。コンベックステープ２５の基端部は取付筒２６に固定されている。取付筒２６には中心軸２１に挿入される。また爪車２２の上面側には、取付筒２６が嵌入される嵌合体２８が設けられており、これによりコンベックステープ伸展の際に、取付筒２６、爪車２２及び嵌合体２８は一体となって回転自在となっている。一方、コンベックステープガイド２７はケース２０に固定されており（すなわち、コンベックステープガイド２７はケース２０に対して相対的に回転しないようになっており）、これによりコンベックステープ２５の伸展方向を所定の向きに制御することが可能となっている。

コンベックステープ２５は、鋼板などの強いバネ性を有するテープ状の薄くて細長い長板体であり、巻尺等として広く用いられている公知のものである。巻回して縮小されたコンベックステープ２５は、まっすぐになるように伸長しようとする強いバネ力を有している。コンベックステープ２５は、必要であれば一か所につき複数個重ねて実装してもよいものであり、このようにすれば各コンベックステープ単体の変形の自由度を維持しつつ、より高い伸展強度の確保が可能となる。

図４において、爪車２２の上面には、薄膜１１がテープ状に折りたたまれて縮小して巻回されている。図３に示されるような角形の薄膜１１を、図４に示すようにテープ状に折りたたんで巻回する方法の説明は省略する。コンベックステープ２５と薄膜１１は、爪車２２をはさんで上下に積層して配設されている。このように上段の薄膜１１と下段のコンベックステープ２５を爪車２２を間に挟んで積層し、中心軸２１の周りに巻回してケース２０に収納することにより、図４及び図６に示すように薄膜１１とコンベックステープ２５を小さく縮小した小型コンパクトな形状で収納でき、これにより落下装置１０を小型コンパクト化できる。

４個のコンベックステープ２５の先端部と角形の薄膜１１の先端角部にはそれぞれ小孔２５ａ、１１ａが形成されており（図３、図４を参照）、小孔２５ａと小孔１１ａは結合部としての細ひも２９により一体的に結合されている（図６を参照）。なお、図４では細ひも２９は省略している。薄膜１１は嵌合体２８に、またコンベックステープ２５は取付筒２６に巻回し、縮小状態でケース２０に収納するので、収納部であるケース２０は巻回されたコンベックステープ２５が自身の強いバネ力によりまっすぐ直線状に伸長するのを防止する伸長防止手段を兼務している。

図５において、４本の細ひも２９は爪車２２の爪部２２ａのテーパ面に接する。後述するように、爪車２２がケース２０外に脱出してストッパ２３によるその回転阻止状態（ロック状態）が解除されると、爪車２２は矢印Ｍ方向に回転可能となるが、細ひも２９はこの回転を邪魔しない柔軟性を有している。

図６は薄膜１１とコンベックステープ２５が爪車２２を上下から挟んで積層し、中心軸２１の周りに巻回されて縮小してケース２０に収納された状態を示している。また図７は、薄膜１１とコンベックステープ２５がケース２０から脱出して宇宙空間に展開した状態を示している。図５、図６において、ケース２０の内部には付勢手段としてのコイルバネから成るバネ材３０が等間隔で複数個（本実施の形態では４個）設けられている。図６に示すように、薄膜１１上には押え部材として上述したカバー部材３１が設けられている。カバー部材３１は付勢手段としてのコイルバネから成るバネ材３０を圧縮状態で強く押さえつけ、上述したようにひも１３はこの圧縮状態（中心軸２１の上端部をしっかりチャックする状態）を保持するように２個のチャック体１２を互いにしっかり接合させて互いに離間しないようにしっかりしばり付けてロックしている。

図８（ａ）（ｂ）において、中心軸２１の上端には首細部２１ａが形成されている。首細部２１ａの上端と下端はテーパ面ｂとなっており、チャック体１２の前面に形成されたテーパ面ａが接合している。ひも１３のしばりによる２個のチャック体１２の接合状態（チャック状態、ロック状態）が解除されると、バネ材３０のバネ力Ｆ１によりカバー部材３１は上昇し（このとき薄膜１１、爪車２２、コンベックステープ２５もカバー部材３１と一体的に上昇する）、テーパ面ｂからテーパ面ａが受ける側方への力Ｆ２により、２個のチャック体１２は側方（中心軸２１の上端部のチャック（ロック）状態を解除する方向。すなわち２個のチャック体１２が互いに離れる方向であって、図８（ｂ）の矢印Ｌで示す方向）へスライドして移動する。

以上のように、図８（ａ）は、２個のチャック体１２がひも１３により強くしばり付けられて互いに接合した状態（中心軸２１の上端部をロックした状態）を示している。また図８（ｂ）は、ひも１３が切断されてチャック体１２による中心軸２１の上端部のチャック（ロック）状態が解除され、バネ材３０のバネ力Ｆ１によりカバー部材３１が上昇した状態を示している。図９（ａ）において、電熱線１５は、スイッチ部３８を介して衛星２に設けられたスイッチ部３８、バッテリー３９、制御部４０に接続されている。

地球上の宇宙基地の指令部３からロック状態解除の指令、すなわち衛星２の地球への落下指令が発信されると、スイッチ部３８はＯＮとなってひも１３の切断手段である電熱線１５に電流が流れ、その電熱によりひも１３は切断され、ひも１３によるチャック体１２のしばり付け状態（チャック状態・ロック状態）が解除される。するとカバー部材３１は図５、図８（ａ）に示す押え付け状態からバネ材３０が伸長するバネ力Ｆ１によりケース２０から脱出する方向（図６、図７では上方）へ瞬時に上昇する。したがって電熱線１５は、指令部３（図１）からの指令によって電流が流れて作動することにより、チャック状態（薄膜１１、爪車２２、コンベックステープ２５がケース２０から脱出するのを防止する脱出防止状態）を解除する解除手段となっている。

ひも１３によるチャック体１２のしばり付け状態（チャック状態・ロック状態）が解除されると、カバー部材３１はバネ材３０が伸長するバネ力Ｆ１により瞬時に上昇し、図８（ｂ）及び図９（ｂ）に示すように、２個のチャック体１２の前面のテーパ面ａが首細部２１ａのテーパ面ｂから受ける拡開方向の上記力Ｆ２により互いに離間する方向へ移動する（図７、図８（ｂ）、図９（ｂ）の矢印Ｌ参照）。これにより薄膜１１、爪車２２、コンベックステープ２５、カバー部材３１はバネ材３０のバネ力Ｆ１により一体的に瞬時に上昇し、図７に示すようにケース２０内からケース２０外へ飛び出して脱出すると同時に、ケース２０内に閉じ込められていた状態から脱したコンベックステープ２５は、自身の強いバネ力により瞬時にまっすぐな直線状になるよう伸長する。

するとその角部の小孔１１ａがコンベックステープ２５の先端部の小孔２５ａと細ひも２９により結合された薄膜１１は展開し、図１の位置Ｂに示すように宇宙空間大きく拡がる。したがって、下段のコンベックステープ２５は、上段の薄膜１１がケース２０から脱出した直後にケース２０外に脱出して薄膜１１を展開させる展開手段になっている。

このようにして薄膜１１が展開したならば、宇宙空間に存在する僅かなごく薄い気体の気体抵抗によって衛星２の地球周回速度は次第に低下し、ついには重力により次第に地上へ向って落下し、大気圏突入時に大気との摩擦熱により燃尽、消滅することは、図１を参照して説明したとおりである。

以上の説明から明らかなように、チャック体１２とこれをしばり付けるひも１３から成るロック手段は、薄膜１１やコンベックステープ２５が一体化されたカバー部材３１が、バネ材３０のバネ力Ｆ１により上方（ケース２０から脱出する方向）へ移動するのを防止する移動防止手段となっている。また薄膜１１とコンベックステープ２５を上方から押さえつけるカバー部材３１と上記移動防止手段は、バネ材３０のバネ力Ｆ１に抗して薄膜１１及びコンベックステープ２５がケース２０の内部からケース２０の外部へ脱出するのを防止する脱出防止手段となっている。また電熱線１５は、指令部３から発信される指令によって脱出防止状態を解除する解除手段となっている。

本発明は、要は、地球を周回する衛星のミッションが終了して地球へ落下させるべき時期が到来したならば、縮小された薄膜を宇宙空間に広く展開させることにある。そして、この展開手段として、望ましくはコンベックステープを用いることにある。したがって本発明は上述した一実施の形態に限定されるものではなく、発明の趣旨から逸脱しない範囲内で様々な設計変更が可能である。例えば、薄膜の展開状態での寸法、平面形状、コンベックステープの個数、コンベックステープの固定箇所の個数等は任意に決定できる。また図１０に示すように、コンベックステープ２５は、一固定箇所につき必要展開力に応じて複数個（本例では２枚）重ねて、その基端部を取付筒２６に固定してもよい。固定方法としては、ビス３７が適用できる。図４に示すコンベックステープ２５も、これと同様にビス３７により取付筒２６に固定される。

またひも１３は、電熱線１５によらずに、抵抗素子のように電気的に発熱して高温になる要素や、電磁石によって突没するカッター等によっても切断することができる。また薄膜やコンベックステープの先端に設けられた結合用の小孔についても、小孔に限らず、細ひも等で結合できる機構であればよい。

またチャック（ロック）状態の解除指令は、衛星に内蔵された指令部としてのタイマーから発信されてもよく、あるいは比較的近くを飛行する指令部としての他の衛星から発信されてもよい。また回転体は爪車に限らず、要はストッパに係止できるものであればよい。もっとも、外周縁に多数の爪部を有する爪車を使用すれば、衛星打ち上げ前に、薄膜を折りたたんで図４に示すようにテープ状にして巻回する際に、コンベックステープに所望の張力を発生させた状態で比較的任意の角度でストッパ２３に係止することができる利点がある。またケースや爪車に機械的強度が許す範囲内で孔部を多数形成すれば、より軽量化できる。

本発明によれば、ミッションが終了した宇宙構造部を地球へ速やかに落下燃焼させて、これが宇宙空間のゴミとなるのを解消できるので、特に人工衛星の落下装置、落下方法として有用である。

１ 地球
２ 衛星（宇宙構造物）
３ 指令部
１０ 落下装置
１１ 薄膜
１２ チャック体
１３ ひも
１５ 電熱線（切断手段、解除手段）
２０ ケース（収納部）
２１ 中心軸
２２ 爪車（回転体）
２２ａ 爪部
２３ ストッパ
２５ コンベックステープ（展開手段）
２９ 細ひも（結合部）
３０ バネ材（付勢手段）
３１ カバー部材

Claims (13)

1. 縮小された薄膜と、薄膜を展開する展開手段を備え、指令部からの指令によって展開手段を作動させて薄膜を宇宙空間に拡げて展開させることを特徴とする地球を周回する宇宙構造物の地球への落下装置。
2. 前記展開手段がコンベックステープであることを特徴とする請求項１に記載の地球を周回する宇宙構造物の地球への落下装置。
3. 請求項１または２に記載の地球を周回する宇宙構造物の地球への落下装置による地球への落下方法であって、宇宙構造物を落下させる時期が到来したならば、指令部からの指令により薄膜を宇宙空間に拡げて展開させ、薄膜が受ける宇宙空間に薄く存在する気体の気体抵抗によって宇宙構造物の地球周回速度を次第に低下させて宇宙構造物を地球へ向って落下させ、大気との摩擦熱によって宇宙構造物を燃尽・消滅させることを特徴とする地球を周回する宇宙構造物の地球への落下方法。
4. 宇宙構造物に備えられる収納部と、収納部の内部に設けられた中心軸と、それぞれの先端部同士が互いに結合され、且つ中心軸に巻回されて収納部の内部に縮小して収納される薄膜及びコンベックステープと、薄膜及びコンベックステープを収納部から脱出させる脱出手段とを備え、収納部はコンベックステープが自身のバネ力によって伸長するのを防止する伸長防止手段を兼務しており、指令部からの指令により薄膜及びコンベックステープを脱出手段により収納部から脱出させてコンベックステープが自身のバネ力によって伸長することにより、薄膜を宇宙空間に拡げて展開させることを特徴とする地球を周回する宇宙構造物の地球への落下装置。
5. 前記脱出手段が、前記薄膜と前記コンベックステープを前記収納部から脱出する方向に移動するように付勢する付勢手段であることを特徴とする請求項４に記載の地球を周回する宇宙構造物の地球への落下装置。
6. 宇宙構造物に備えられる収納部と、収納部の内部に設けられた中心軸と、それぞれの先端部同士が互いに結合され、且つ中心軸に巻回されて収納部の内部に縮小して収納される薄膜及びコンベックステープと、薄膜とコンベックステープが収納部から脱出する方向に移動するように付勢する付勢手段から成る脱出手段と、付勢手段の付勢力に抗して薄膜及びコンベックステープが収納部から脱出するのを防止する脱出防止手段と、脱出防止手段による脱出防止状態を解除する解除手段とを備え、
   収納部はコンベックステープが自身のバネ力によって伸長するのを防止する伸長防止手段を兼務しており、指令部からの指令によって解除手段を作動させて脱出防止状態を解除することにより、薄膜及びコンベックステープを付勢手段の付勢力により収納部から脱出させて、コンベックステープの伸長しようとするバネ力により薄膜を宇宙空間に展開させることを特徴とする地球を周回する宇宙構造物の地球への落下装置。
7. 前記脱出防止手段が、薄膜及びコンベックステープを上方から押えつけるカバー部材と、カバー部材が前記付勢手段の付勢力により薄膜及びコンベックステープが脱出方向へ移動するのを防止する移動防止手段から成ることを特徴とする請求項５に記載の地球を周回する宇宙構造物の地球への落下装置。
8. 前記移動防止手段が、前記カバー部材に設けられたひもと複数のチャック体であって、ひもでチャック体をしばり付けることにより、前記中心軸の上端部をチャック体によりチャックして前記中心軸が前記付勢手段により前記脱出する方向へ移動するのを防止するものであり、また前記解除手段がひもの切断手段であることを特徴とする請求項６又は７に記載の地球を周回する宇宙構造物の地球への落下装置。
9. 宇宙構造物に備えられる収納部と、収納部の内部に設けられた中心軸と、収納部の内部にあって中心軸に回転自在に装着された回転体と、回転体の先端の係止部に係合して回転体が収納部の内部において回転するのを阻止するストッパと、それぞれの先端部同士が互いに結合されて回転体を間に挟さんで中心軸に巻回されて縮小された薄膜及びコンベックステープと、収納部の内部にあって上から順に積層された薄膜と回転体とコンベックステープが収納部から脱出する方向に付勢する付勢手段から成る脱出手段と、付勢手段の付勢力により薄膜とコンベックステープが収納部から脱出するのを防止する脱出防止手段と、指令部からの指令によって脱出防止手段を作動させて脱出防止状態を解除し、付勢手段の付勢力により薄膜とコンベックステープを収納部の外へ脱出させてコンベックステープがまっすぐ伸長しようとする自身のバネ力により薄膜を宇宙空間に拡げて展開させる脱出防止状態の解除手段とを備えたことを特徴とする地球を周回する宇宙構造物の地球への落下装置。
10. 前記回転体が爪車であり、また前記係止部が前記爪車の外周縁に設けられた爪部であることを特徴とする請求項９に記載の地球を周回する宇宙構造物の地球への落下装置。
11. 前記脱出防止手段が、中心軸に巻回された薄膜とコンベックステープを押さえつけるカバー部材と、カバー部材に設けられて前記中心軸の上端部をチャックする複数のチャック体と、チャック体による前記中心軸の上端部のチャック状態を保持するようにチャック体をしばり付けるひもから成り、また前記脱出防止状態の解除手段がひもの切断手段であることを特徴とする請求項９または１０に記載の地球を周回する宇宙構造物の地球への落下装置。
12. 前記コンベックステープは、一固定箇所につき複数枚重ねて固定されることを特徴とする請求項４〜１１のいずれかに記載の地球を周回する宇宙構造物の地球への落下装置。
13. 請求項４〜１２の何れかに記載の地球を周回する宇宙構造物の地球への落下装置による地球を周回する宇宙構造物の地球への落下方法であって、
    宇宙構造物を落下させる時期が到来したならば、指令部からの指令により薄膜とコンベックステープを収納部から脱出手段により脱出させて、コンベックステープが自身のバネ力によって伸長することにより薄膜を宇宙空間に拡げて展開させ、薄膜が受ける宇宙空間に薄く存在する気体の気体抵抗によって宇宙構造物の地球周回速度を次第に低下させて宇宙構造物を地球へ向って落下させ、大気との摩擦熱によって宇宙構造物を燃尽・消滅させることを特徴とする地球を周回する宇宙構造物の地球への落下方法。

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