JPH09323700A - スラスタを使用しない太陽／地球の捕捉 - Google Patents
スラスタを使用しない太陽／地球の捕捉Info
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- JPH09323700A JPH09323700A JP9022979A JP2297997A JPH09323700A JP H09323700 A JPH09323700 A JP H09323700A JP 9022979 A JP9022979 A JP 9022979A JP 2297997 A JP2297997 A JP 2297997A JP H09323700 A JPH09323700 A JP H09323700A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 本発明は、スラスタの使用を不要、または最
小限にして宇宙船の姿勢操縦して太陽や地球を捕捉する
方法および装置を提供することを目的とする。 【解決手段】 衛星の運動量をゼロにし(30)、衛星にお
いて運動量ホイール12をスピンし(32)、残留運動量を吸
収し(34)、太陽に対して１つ以上の太陽電池を固定し(4
0)、太陽を指向している太陽ラインに実質的に垂直なベ
クトルを中心に旋回させ(42)、太陽ラインを中心に旋回
させ(48)、ピッチ軸が赤道の垂線になるまで地球を指向
しているラインを中心にして旋回させ(50)、ピッチ速度
を停止する(50)ことを特徴とする。
小限にして宇宙船の姿勢操縦して太陽や地球を捕捉する
方法および装置を提供することを目的とする。 【解決手段】 衛星の運動量をゼロにし(30)、衛星にお
いて運動量ホイール12をスピンし(32)、残留運動量を吸
収し(34)、太陽に対して１つ以上の太陽電池を固定し(4
0)、太陽を指向している太陽ラインに実質的に垂直なベ
クトルを中心に旋回させ(42)、太陽ラインを中心に旋回
させ(48)、ピッチ軸が赤道の垂線になるまで地球を指向
しているラインを中心にして旋回させ(50)、ピッチ速度
を停止する(50)ことを特徴とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、一般的に宇宙船の
配置、特に姿勢制御に関する。
配置、特に姿勢制御に関する。
【０００２】
【従来の技術】スピン安定化された宇宙船の姿勢制御は
通常、スピンフェーズドモーメントを与えるパルススラ
スタによって達成される。通常、衛星が３軸スラスタ制
御を使用するか、または双スピン衛星であるか否かに関
わらず、多数のスラスタが必要とされる。姿勢スラスタ
操縦は、通常の地上操作において使用されるよりも多く
の付加的なアクチュエータを必要とするために望ましく
ない。さらにそれらは交換不可能な推進剤を消費し、し
たがって宇宙船の寿命を縮め、しばしば速度変更を行う
ことによって衛星軌道を妨害する。さらに、姿勢スラス
タ操縦は、不正確に実行されるならば、遠心力によって
衛星構造が損傷されるかも知れない衛星角速度を増加す
る可能性がある。
通常、スピンフェーズドモーメントを与えるパルススラ
スタによって達成される。通常、衛星が３軸スラスタ制
御を使用するか、または双スピン衛星であるか否かに関
わらず、多数のスラスタが必要とされる。姿勢スラスタ
操縦は、通常の地上操作において使用されるよりも多く
の付加的なアクチュエータを必要とするために望ましく
ない。さらにそれらは交換不可能な推進剤を消費し、し
たがって宇宙船の寿命を縮め、しばしば速度変更を行う
ことによって衛星軌道を妨害する。さらに、姿勢スラス
タ操縦は、不正確に実行されるならば、遠心力によって
衛星構造が損傷されるかも知れない衛星角速度を増加す
る可能性がある。
【０００３】通常の衛星はさらに、捕捉操縦が完了する
まで太陽エネルギーを利用できないために、操縦を設定
するために受動的な章動ダンピングに頻繁に依存し（時
間の浪費であり、質量特性を制約する）、さらに設計ミ
スによる衛星のバッテリを消耗する危険性があるという
ようなその他の欠点を有する。
まで太陽エネルギーを利用できないために、操縦を設定
するために受動的な章動ダンピングに頻繁に依存し（時
間の浪費であり、質量特性を制約する）、さらに設計ミ
スによる衛星のバッテリを消耗する危険性があるという
ようなその他の欠点を有する。
【０００４】双スピン衛星は、例えば米国特許第 3,94
0,096号明細書および第 5,020,744号明細書において示
されている。さらに、スラスタを使用しない姿勢反転の
ための１つの既知の方法は米国特許第 5,067,673号明細
書に記載されている。この技術は、章動の安定化／不安
定化のためにクロス積結合を使用する。
0,096号明細書および第 5,020,744号明細書において示
されている。さらに、スラスタを使用しない姿勢反転の
ための１つの既知の方法は米国特許第 5,067,673号明細
書に記載されている。この技術は、章動の安定化／不安
定化のためにクロス積結合を使用する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、スラ
スタの使用を必要とせずに、または最小数のスラスタを
使用して宇宙船の姿勢操縦を実行し制御する方法および
装置を提供することである。本発明の別の目的は、スラ
スタを使用せずに、または最小数のスラスタを使用し
て、太陽の捕捉、太陽の保持、地球の捕捉、および反転
操縦のような衛星の姿勢操縦を行うことである。
スタの使用を必要とせずに、または最小数のスラスタを
使用して宇宙船の姿勢操縦を実行し制御する方法および
装置を提供することである。本発明の別の目的は、スラ
スタを使用せずに、または最小数のスラスタを使用し
て、太陽の捕捉、太陽の保持、地球の捕捉、および反転
操縦のような衛星の姿勢操縦を行うことである。
【０００６】本発明のさらに別の目的は、既知の衛星に
おいて使用される姿勢スラスタの数減少させ、フィール
ドライフを増加し、軌道動作を簡単にし、自立性を強化
することである。本発明のさらに別の目的は、通常使用
される姿勢制御スラスタの数を減らすことによって衛星
のコストを減少することである。
おいて使用される姿勢スラスタの数減少させ、フィール
ドライフを増加し、軌道動作を簡単にし、自立性を強化
することである。本発明のさらに別の目的は、通常使用
される姿勢制御スラスタの数を減らすことによって衛星
のコストを減少することである。
【０００７】本発明におけるこれらのおよびその他の目
的、利点および特徴は、以下の本発明の詳細な説明を図
面および特許請求の範囲にしたがって参照することによ
って明白になるであろう。
的、利点および特徴は、以下の本発明の詳細な説明を図
面および特許請求の範囲にしたがって参照することによ
って明白になるであろう。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上述のように、本発明は
一般的に、最小数の反動制御スラスタを使用してまたは
全く使用せずに回転している宇宙船の姿勢制御および姿
勢操縦動作を行う装置および方法に関する。本発明は、
典型的に３軸制御衛星において１３乃至１６個のスラス
タ、双スピン衛星において６個のスラスタを使用する静
止衛星において特に有用である。特に姿勢操縦は、スラ
スタではなく、衛星においてジンバル式運動量ホイール
および太陽ウイング駆動装置の使用によって行われる。
一般的に、最小数の反動制御スラスタを使用してまたは
全く使用せずに回転している宇宙船の姿勢制御および姿
勢操縦動作を行う装置および方法に関する。本発明は、
典型的に３軸制御衛星において１３乃至１６個のスラス
タ、双スピン衛星において６個のスラスタを使用する静
止衛星において特に有用である。特に姿勢操縦は、スラ
スタではなく、衛星においてジンバル式運動量ホイール
および太陽ウイング駆動装置の使用によって行われる。
【０００９】本発明の１つの実施形態において、ほぼゼ
ロの運動量の衛星制御処理手順において運動量ホイール
および太陽電池を使用することによって一連の操縦が実
行される。運動量ホイールは、ジンバル式にされ、ホイ
ール運動量は再び方向を定められ、衛星内に再び配置さ
れる。ホイールスピン軸に対して横断方向の衛星のねじ
れ（すなわち回転または捩り）は、運動量ホイールのオ
フセットの適切なスピンフェーズによって達成される。
一定の順序の運動量ホイール成分の使用、太陽電池の向
き、種々の軸を中心とする衛星の旋回が最小数のスラス
タを使用して実行される時に、この方法において種々の
姿勢操縦を実現することができる。
ロの運動量の衛星制御処理手順において運動量ホイール
および太陽電池を使用することによって一連の操縦が実
行される。運動量ホイールは、ジンバル式にされ、ホイ
ール運動量は再び方向を定められ、衛星内に再び配置さ
れる。ホイールスピン軸に対して横断方向の衛星のねじ
れ（すなわち回転または捩り）は、運動量ホイールのオ
フセットの適切なスピンフェーズによって達成される。
一定の順序の運動量ホイール成分の使用、太陽電池の向
き、種々の軸を中心とする衛星の旋回が最小数のスラス
タを使用して実行される時に、この方法において種々の
姿勢操縦を実現することができる。
【００１０】衛星が相当ななネット運動量を有する場合
に、本発明を使用することによって、反転操縦、双スピ
ン回転、および４５°の章動の慎重な生成および維持を
達成することができる。これは、最初に運動量ホイール
ジンバル、“Ｖホイール”構造、または横断方向の反動
ホイールの使用によって水平きりもみ運動を慎重に行
い、次に水平きりもみ運動の回復を行うことによって実
行される。
に、本発明を使用することによって、反転操縦、双スピ
ン回転、および４５°の章動の慎重な生成および維持を
達成することができる。これは、最初に運動量ホイール
ジンバル、“Ｖホイール”構造、または横断方向の反動
ホイールの使用によって水平きりもみ運動を慎重に行
い、次に水平きりもみ運動の回復を行うことによって実
行される。
【００１１】
【発明の実施の形態】本発明は特に、ヒューズ・エアク
ラフト・カンパニーによって開発されたHS601 衛星のよ
うな、１つの本体方向（例えば、運動量ホイール中の）
に沿って顕著な角運動量を記憶することができ、本体方
向に対して横断方向に角運動量を記憶する限定的な能力
を有する衛星に関する。後者は運動量ホイール、すなわ
ち“Ｖホイール”構造、または小さい横断方向の反動ホ
イールにおける限定された角度範囲のジンバルによって
発生する。
ラフト・カンパニーによって開発されたHS601 衛星のよ
うな、１つの本体方向（例えば、運動量ホイール中の）
に沿って顕著な角運動量を記憶することができ、本体方
向に対して横断方向に角運動量を記憶する限定的な能力
を有する衛星に関する。後者は運動量ホイール、すなわ
ち“Ｖホイール”構造、または小さい横断方向の反動ホ
イールにおける限定された角度範囲のジンバルによって
発生する。
【００１２】典型的な衛星の構成は図１に概略的に示さ
れている。衛星10は本体20内のバイアス運動量ホイール
12を含んでいる。運動量ホイール12は、−Ｙ方向に沿っ
て角運動量Ｈを有する。衛星10は、衛星のスピン運動量
がホイール運動量に等しく反対方向になるようにωs が
選択される場合に、＋Ｙ方向に沿って速度＋ωs で逆回
転を行うスピン慣性Ｉs を有する。その結果、システム
は全体的にほぼゼロの運動量を有する。
れている。衛星10は本体20内のバイアス運動量ホイール
12を含んでいる。運動量ホイール12は、−Ｙ方向に沿っ
て角運動量Ｈを有する。衛星10は、衛星のスピン運動量
がホイール運動量に等しく反対方向になるようにωs が
選択される場合に、＋Ｙ方向に沿って速度＋ωs で逆回
転を行うスピン慣性Ｉs を有する。その結果、システム
は全体的にほぼゼロの運動量を有する。
【００１３】１対の太陽電池14および16は衛星の本体20
に取付けられている。太陽電池14および16は、−ωs の
速度で太陽ウイング駆動装置22および24によって回転さ
れる。これは、衛星の回転に対して反対に働き、太陽電
池の太陽に向いた方向を維持させる。
に取付けられている。太陽電池14および16は、−ωs の
速度で太陽ウイング駆動装置22および24によって回転さ
れる。これは、衛星の回転に対して反対に働き、太陽電
池の太陽に向いた方向を維持させる。
【００１４】衛星内の角度半径Ａの円錐内において何れ
かの場所にホイール運動量を再び向け、その円錐内にω
g の角速度で再配置できるように、運動量ホイール12が
ジンバル制御される。運動量ホイールはさらに、一般的
に知られているようなスピン速度を制御するスピンモー
タ（図示されていない）を有する。
かの場所にホイール運動量を再び向け、その円錐内にω
g の角速度で再配置できるように、運動量ホイール12が
ジンバル制御される。運動量ホイールはさらに、一般的
に知られているようなスピン速度を制御するスピンモー
タ（図示されていない）を有する。
【００１５】衛星の主慣性の軸は、図１に示されている
Ｘ、Ｙ、およびＺ軸に平行であり、衛星の重心に集中し
ている。Ｘ軸はロール軸であり、Ｙ軸はピッチ軸であ
り、Ｚ軸はヨー軸である。最初に、Ｘ軸の慣性はＺ軸の
慣性と同じであり、すなわちＩx はＩz に等しい。
Ｘ、Ｙ、およびＺ軸に平行であり、衛星の重心に集中し
ている。Ｘ軸はロール軸であり、Ｙ軸はピッチ軸であ
り、Ｚ軸はヨー軸である。最初に、Ｘ軸の慣性はＺ軸の
慣性と同じであり、すなわちＩx はＩz に等しい。
【００１６】本発明は、２つの型式の操縦に対する特定
の使用方法を有する。衛星がほぼゼロのネット運動量を
有する時、第１の操縦が使用される。これは、システム
運動量が内側横断方向の運動量の記憶能力の半分以下で
あることを意味する。操縦は、ゼロ運動量の双スピン構
造のスピン軸に対して横断方向のねじれを使用する。
の使用方法を有する。衛星がほぼゼロのネット運動量を
有する時、第１の操縦が使用される。これは、システム
運動量が内側横断方向の運動量の記憶能力の半分以下で
あることを意味する。操縦は、ゼロ運動量の双スピン構
造のスピン軸に対して横断方向のねじれを使用する。
【００１７】衛星が相当なネット運動量を有する時、す
なわち主な内側横断方向の運動量の記憶容量のオーダま
で、第２の形式の操縦が使用される。これらの操縦は章
動の成長または制動制御が行われる制御法則を使用す
る。
なわち主な内側横断方向の運動量の記憶容量のオーダま
で、第２の形式の操縦が使用される。これらの操縦は章
動の成長または制動制御が行われる制御法則を使用す
る。
【００１８】ゼロ運動量の衛星制御の説明において、図
１を参照して上記でに載された衛星の素子が使用され
る。図示されたように、最初に、Ｘ軸を中心とする衛星
の慣性はＺ軸を中心とする慣性と同じである。衛星を＋
Ｚ軸を中心に回転させるために、運動量ホイールは＋Ｘ
軸から角度φだけずれるようにジンバル制御される。角
度φは、円錐の角度半径である角度Ａよりも小さい。こ
の操縦は、Hsin（φ）に等しい慣性の方向−Ｚに沿って
運動量ホイールに角運動量の成分を与える。したがって
角運動量の保存によって、衛星本体はHsin（φ）の＋Ｚ
軸に沿って角運動量を有さなければならない。さらに、
この方向が衛星に対する慣性の主軸であると仮定される
ので、衛星本体はHsin（φ）／Ｉz の＋Ｚ軸に沿った横
断方向角速度を有さなければならない。
１を参照して上記でに載された衛星の素子が使用され
る。図示されたように、最初に、Ｘ軸を中心とする衛星
の慣性はＺ軸を中心とする慣性と同じである。衛星を＋
Ｚ軸を中心に回転させるために、運動量ホイールは＋Ｘ
軸から角度φだけずれるようにジンバル制御される。角
度φは、円錐の角度半径である角度Ａよりも小さい。こ
の操縦は、Hsin（φ）に等しい慣性の方向−Ｚに沿って
運動量ホイールに角運動量の成分を与える。したがって
角運動量の保存によって、衛星本体はHsin（φ）の＋Ｚ
軸に沿って角運動量を有さなければならない。さらに、
この方向が衛星に対する慣性の主軸であると仮定される
ので、衛星本体はHsin（φ）／Ｉz の＋Ｚ軸に沿った横
断方向角速度を有さなければならない。
【００１９】慣性のＺ軸の周りにおけるこのねじれを維
持するために、慣性空間において固定されたホイールの
横断方向の角運動量を保持し続けることが必要である。
ホイールは回転している衛星に固定されるので、ホイー
ルのオフセットは、それを慣性的に固定し続けるように
−ωs の速度でＹ軸を中心に円錐形にされなければなら
ない。これはωs sin （φ）のジンバル速度を必要とす
る。回転を停止するために、ホイールの横断方向のオフ
セットφはゼロに設定される。
持するために、慣性空間において固定されたホイールの
横断方向の角運動量を保持し続けることが必要である。
ホイールは回転している衛星に固定されるので、ホイー
ルのオフセットは、それを慣性的に固定し続けるように
−ωs の速度でＹ軸を中心に円錐形にされなければなら
ない。これはωs sin （φ）のジンバル速度を必要とす
る。回転を停止するために、ホイールの横断方向のオフ
セットφはゼロに設定される。
【００２０】同様に、衛星は運動量ホイールのオフセッ
トの適切なスピンフェーズ化によってホイールスピン軸
に対して横断方向に捩じられることができる。衛星の慣
性特性が上述されたように理想的でない時、ホイールの
運動は上述された簡単な円錐形よりも複雑になる。しか
しながら、基本的な方法は同じままであり、衛星は特定
の慣性角速度を有する。本体フレームにおける望ましい
慣性速度は姿勢プロフィールに対して表わされる。この
本体フレームにおける望ましい角度から、通常の衛星慣
性特性を使用して、本体フレームにおける望ましい衛星
角運動量プロフィールが計算される。これは名目上のホ
イール動作に対する負の角運動量のオフセットを命令す
ることによって与えられることができる。望ましい衛星
本体の角速度を追跡する際のエラーは、速度ジャイロで
本体の速度追跡エラーを感知するフィードバックループ
を配置することによって取除くことができる。
トの適切なスピンフェーズ化によってホイールスピン軸
に対して横断方向に捩じられることができる。衛星の慣
性特性が上述されたように理想的でない時、ホイールの
運動は上述された簡単な円錐形よりも複雑になる。しか
しながら、基本的な方法は同じままであり、衛星は特定
の慣性角速度を有する。本体フレームにおける望ましい
慣性速度は姿勢プロフィールに対して表わされる。この
本体フレームにおける望ましい角度から、通常の衛星慣
性特性を使用して、本体フレームにおける望ましい衛星
角運動量プロフィールが計算される。これは名目上のホ
イール動作に対する負の角運動量のオフセットを命令す
ることによって与えられることができる。望ましい衛星
本体の角速度を追跡する際のエラーは、速度ジャイロで
本体の速度追跡エラーを感知するフィードバックループ
を配置することによって取除くことができる。
【００２１】この操縦において、ゼロ以外の一定量のネ
ット運動量を許容することができる。例えば、Ｙ成分は
ホイールのスピン速度を変更することによってホイール
へ吸収されることができ、横断方向の成分はホイールを
ジンバル制御し、−ωs においてそれを円錐運動させる
ことによって吸収されることができる。これは、そのよ
うな運動量がゼロ以外のＸおよびＹの衛星速度として示
されるので、特に衛星が速度ジャイロを有するならば達
成されることができる。したがって、衛星の慣性特性に
関わらず、円錐運動は常に円錐形である。
ット運動量を許容することができる。例えば、Ｙ成分は
ホイールのスピン速度を変更することによってホイール
へ吸収されることができ、横断方向の成分はホイールを
ジンバル制御し、−ωs においてそれを円錐運動させる
ことによって吸収されることができる。これは、そのよ
うな運動量がゼロ以外のＸおよびＹの衛星速度として示
されるので、特に衛星が速度ジャイロを有するならば達
成されることができる。したがって、衛星の慣性特性に
関わらず、円錐運動は常に円錐形である。
【００２２】別の可能な摂動は、衛星のＹ軸が慣性の主
モーメントでない時に発生する。この場合に、Ｙ軸に平
行する衛星の角速度の維持は、Ｘ−Ｚ面における衛星の
角運動量成分を含む。そのような動作を維持するため
に、本体の固定された運動量ホイールのジンバルオフセ
ットは、それを計算するために実行されなければならな
い。そうでなければ衛星は揺動する。
モーメントでない時に発生する。この場合に、Ｙ軸に平
行する衛星の角速度の維持は、Ｘ−Ｚ面における衛星の
角運動量成分を含む。そのような動作を維持するため
に、本体の固定された運動量ホイールのジンバルオフセ
ットは、それを計算するために実行されなければならな
い。そうでなければ衛星は揺動する。
【００２３】衛星をスピンする際の主な問題である衛星
の章動は、章動周波数が通常ゼロであるために、ここで
明らかに認識することができる。しかしながら、望まし
くない横断方向の速度は、例えばジャイロでそれらを検
出し、ジンバルホイールでそれらを取除くことによっ
て、システムから取除くことができる。
の章動は、章動周波数が通常ゼロであるために、ここで
明らかに認識することができる。しかしながら、望まし
くない横断方向の速度は、例えばジャイロでそれらを検
出し、ジンバルホイールでそれらを取除くことによっ
て、システムから取除くことができる。
【００２４】感知するために、通常の衛星におけるセン
サの普通の補足手段が使用される。これは、角度評価お
よび静止地球センサのための一体にされた速度を有する
３軸速度ジャイロを含む。それは、衛星の＋Ｘ軸に集中
する２つのスリット太陽センサファンも含み、その１つ
はＸ−Ｙ面（ＰＳＩ−３／４）に配置され、他の１つは
Ｘ−Ｚ面（ＰＳＩ−２）から＋Ｘ軸を中心に３５°回転
される。これに関して、静止地球センサは＋Ｚ軸に沿っ
て直径２０°の円錐形視界を有する。
サの普通の補足手段が使用される。これは、角度評価お
よび静止地球センサのための一体にされた速度を有する
３軸速度ジャイロを含む。それは、衛星の＋Ｘ軸に集中
する２つのスリット太陽センサファンも含み、その１つ
はＸ−Ｙ面（ＰＳＩ−３／４）に配置され、他の１つは
Ｘ−Ｚ面（ＰＳＩ−２）から＋Ｘ軸を中心に３５°回転
される。これに関して、静止地球センサは＋Ｚ軸に沿っ
て直径２０°の円錐形視界を有する。
【００２５】普通、衛星はゼロ運動量の状態で操縦を開
始および終了しない。したがって、スラスタは操縦の前
に最初の運動量状態から衛星をゼロにし、操縦が完了し
た後で望ましい運動量にする必要がある。一般的に、こ
れは章動ダンピングと共に、スピンアップおよびスピン
ダウン操縦のみを要求し、これらの全ては、典型的な本
体の安定化された衛星に対して要求される数多くのスラ
スタとは反対に、スピン衛星の限定されたスラスタの補
足手段を使用して達成されることができる。好ましく
は、ただ２つのスラスタ、例えば遷移軌道の後で衛星を
スピンダウンするために−Ｚトルクを生成するもの、お
よび捕捉後に地上ステーションの動作のために運動量を
運動量ホイールへ注入するために−Ｙトルクを生成する
ものが必要である。
始および終了しない。したがって、スラスタは操縦の前
に最初の運動量状態から衛星をゼロにし、操縦が完了し
た後で望ましい運動量にする必要がある。一般的に、こ
れは章動ダンピングと共に、スピンアップおよびスピン
ダウン操縦のみを要求し、これらの全ては、典型的な本
体の安定化された衛星に対して要求される数多くのスラ
スタとは反対に、スピン衛星の限定されたスラスタの補
足手段を使用して達成されることができる。好ましく
は、ただ２つのスラスタ、例えば遷移軌道の後で衛星を
スピンダウンするために−Ｚトルクを生成するもの、お
よび捕捉後に地上ステーションの動作のために運動量を
運動量ホイールへ注入するために−Ｙトルクを生成する
ものが必要である。
【００２６】太陽捕捉において、衛星は配備状態でスピ
ニングを開始する。名目上の捕捉のために、衛星はＺ軸
を中心にスピンする。さらに捕捉前に運動量ホイールは
ロックを解除されて集中させられることが好ましい。こ
の点に関して、低速度にそれをスピンすることによって
ホイールをテストし、配備前にそれを再びもとに戻し
て、それが適切に機能していることを確認することが好
ましい。その後の太陽捕捉のための操縦のシーケンスは
以下の通りである（図２参照）。（１）スラスタにより
運動量をゼロにし（30）、（２）ホイールをスピンアッ
プし（32）、（３）残留運動量をホイールへ吸収し（3
4）、（４）必要な場合に“鍵穴”操縦を実行し（36,38
）、（５）パネルを太陽に対してロックし、太陽ウイ
ング駆動装置および太陽センサで追跡し（40）、（６）
太陽がＸ−Ｚ平面に位置するまで、Ｙ軸および太陽ライ
ンの両方に垂直なベクトルを中心に旋回し（42）、
（７）ピッチにおいて太陽を保持し（44）、ピッチジャ
イロを較正し（46）、（８）地球が地球センサに現れる
まで太陽ラインを中心にピッチ軸を旋回し（48）、
（９）Ｙ軸が赤道垂線に一致するまで地球ラインを中心
に旋回し（50）、（１０）スラスタにより本体ピッチ速
度をゼロにする（52）。
ニングを開始する。名目上の捕捉のために、衛星はＺ軸
を中心にスピンする。さらに捕捉前に運動量ホイールは
ロックを解除されて集中させられることが好ましい。こ
の点に関して、低速度にそれをスピンすることによって
ホイールをテストし、配備前にそれを再びもとに戻し
て、それが適切に機能していることを確認することが好
ましい。その後の太陽捕捉のための操縦のシーケンスは
以下の通りである（図２参照）。（１）スラスタにより
運動量をゼロにし（30）、（２）ホイールをスピンアッ
プし（32）、（３）残留運動量をホイールへ吸収し（3
4）、（４）必要な場合に“鍵穴”操縦を実行し（36,38
）、（５）パネルを太陽に対してロックし、太陽ウイ
ング駆動装置および太陽センサで追跡し（40）、（６）
太陽がＸ−Ｚ平面に位置するまで、Ｙ軸および太陽ライ
ンの両方に垂直なベクトルを中心に旋回し（42）、
（７）ピッチにおいて太陽を保持し（44）、ピッチジャ
イロを較正し（46）、（８）地球が地球センサに現れる
まで太陽ラインを中心にピッチ軸を旋回し（48）、
（９）Ｙ軸が赤道垂線に一致するまで地球ラインを中心
に旋回し（50）、（１０）スラスタにより本体ピッチ速
度をゼロにする（52）。
【００２７】この処理手順は、一例としてヒューズ HS
-601衛星を使用して一層詳細に説明される。ステップ
（１）に関して、衛星は配備前に運動量の約４５ft-lb-
sec にスピンダウンされ、ジャイロは配備前にオンにさ
れる。配備後に、この運動量は、ジャイロでそれを感知
し、感知された速度を取除くためにスラスタをパルス付
勢することによってゼロにされる。残留運動量が運動量
ホイールプラットフォームジンバル角度を消費するの
で、運動量は、１°のジンバル角度を消費する約０．７
５ft-lb-sec までゼロにされる必要がある。これは単一
のスピンダウンスラスタで行われることができる。残り
の運動量が依然として望ましいレベルよりも高いなら
ば、それは次のステップにおいて除去される。ヒューズ
HS-601衛星の場合、スピンダウンは、通常北、東、ま
たは西のスラスタを使用して行われる−Ｚトルクを必要
とする。北スラスタは、−Ｙに平行な作用ラインを有し
て、衛星本体の＋Ｙ面の４つの角部に装着されている。
４個の軸スラスタは、＋Ｚに平行な−Ｚ面上に同様に装
着されている。東面は＋Ｘ面であり、西面は−Ｘ面であ
る。スピンダウンパルスが章動を発生するので、章動は
パルスを時間的に章動期間の２分の１だけ離すことによ
って除去することができる。
-601衛星を使用して一層詳細に説明される。ステップ
（１）に関して、衛星は配備前に運動量の約４５ft-lb-
sec にスピンダウンされ、ジャイロは配備前にオンにさ
れる。配備後に、この運動量は、ジャイロでそれを感知
し、感知された速度を取除くためにスラスタをパルス付
勢することによってゼロにされる。残留運動量が運動量
ホイールプラットフォームジンバル角度を消費するの
で、運動量は、１°のジンバル角度を消費する約０．７
５ft-lb-sec までゼロにされる必要がある。これは単一
のスピンダウンスラスタで行われることができる。残り
の運動量が依然として望ましいレベルよりも高いなら
ば、それは次のステップにおいて除去される。ヒューズ
HS-601衛星の場合、スピンダウンは、通常北、東、ま
たは西のスラスタを使用して行われる−Ｚトルクを必要
とする。北スラスタは、−Ｙに平行な作用ラインを有し
て、衛星本体の＋Ｙ面の４つの角部に装着されている。
４個の軸スラスタは、＋Ｚに平行な−Ｚ面上に同様に装
着されている。東面は＋Ｘ面であり、西面は−Ｘ面であ
る。スピンダウンパルスが章動を発生するので、章動は
パルスを時間的に章動期間の２分の１だけ離すことによ
って除去することができる。
【００２８】次のステップ、ステップ（２）において、
スピンモータは運動量ホイールのスピン速度を全運動量
にする。これは約５乃至１０分かかる。この点におい
て、運動量ホイールは約４５００rpm でスピンすること
が好ましい。衛星がスピンアップする前にゼロ以外の運
動量を有するならば、それは横断方向の速度として現れ
る可能性が高い。これは、回転してスラスタトルクと整
列する角速度を待った後で、ホイールスピン軸に平行な
パルス的な噴射を行うことによって除去されることがで
きる。北スラスタはこれを達成するのに十分である。北
スラスタはスピンダウン操縦のためにも使用できるの
で、衛星において北スラスタを配置することが好まし
く、傾斜した軸スラスタで十分である。横断方向の運動
量を取除いた後で、残留運動量はホイール軸と整列され
る。わずかな遅延または付加的なスラスタの使用に続い
て、これが考慮される。例えば、横断方向の旋回中に、
ホイールはこの残留運動量と反対に回転され、北のスラ
スタは露出された成分を除去されることができる。
スピンモータは運動量ホイールのスピン速度を全運動量
にする。これは約５乃至１０分かかる。この点におい
て、運動量ホイールは約４５００rpm でスピンすること
が好ましい。衛星がスピンアップする前にゼロ以外の運
動量を有するならば、それは横断方向の速度として現れ
る可能性が高い。これは、回転してスラスタトルクと整
列する角速度を待った後で、ホイールスピン軸に平行な
パルス的な噴射を行うことによって除去されることがで
きる。北スラスタはこれを達成するのに十分である。北
スラスタはスピンダウン操縦のためにも使用できるの
で、衛星において北スラスタを配置することが好まし
く、傾斜した軸スラスタで十分である。横断方向の運動
量を取除いた後で、残留運動量はホイール軸と整列され
る。わずかな遅延または付加的なスラスタの使用に続い
て、これが考慮される。例えば、横断方向の旋回中に、
ホイールはこの残留運動量と反対に回転され、北のスラ
スタは露出された成分を除去されることができる。
【００２９】ステップ（３）において、残留運動量はホ
イールに吸収される。これは慣性方向にホイール軸を維
持する。ホイールはそれを吸収するためにジンバル制御
され、ピッチ軸に平行な本体スピン軸を残す。この目的
のために幾つかのジンバル範囲を割当てることが好まし
い。ピッチ軸が主軸でない（揺れる）場合に、幾つかの
ジンバル範囲を割当てることが好ましい。揺れは本体の
固定されたホイールのオフセットを処理することができ
る。この点において、残留運動量に対して１°を割当て
ることが適切である。
イールに吸収される。これは慣性方向にホイール軸を維
持する。ホイールはそれを吸収するためにジンバル制御
され、ピッチ軸に平行な本体スピン軸を残す。この目的
のために幾つかのジンバル範囲を割当てることが好まし
い。ピッチ軸が主軸でない（揺れる）場合に、幾つかの
ジンバル範囲を割当てることが好ましい。揺れは本体の
固定されたホイールのオフセットを処理することができ
る。この点において、残留運動量に対して１°を割当て
ることが適切である。
【００３０】この点において、衛星はピッチ軸を中心に
回転し、太陽が食されないかまたはピッチ軸の１５°以
内でない限り、太陽センサは１回転内で太陽を検出す
る。ステップ（４）により、太陽が１回転内で検出され
ないならば、太陽が検出されるまで、衛星が上記で説明
された方法を使用して横断方向に旋回される。すなわ
ち、太陽が１ピッチ回転においてスポットを付けられな
いならば、それは盲点（“鍵穴”）内に位置している。
９０°のヨー旋回によってセンサは太陽を観察すること
ができる。
回転し、太陽が食されないかまたはピッチ軸の１５°以
内でない限り、太陽センサは１回転内で太陽を検出す
る。ステップ（４）により、太陽が１回転内で検出され
ないならば、太陽が検出されるまで、衛星が上記で説明
された方法を使用して横断方向に旋回される。すなわ
ち、太陽が１ピッチ回転においてスポットを付けられな
いならば、それは盲点（“鍵穴”）内に位置している。
９０°のヨー旋回によってセンサは太陽を観察すること
ができる。
【００３１】太陽が配置されるまで、太陽電池は太陽セ
ンサと同じ方向に保持される。ステップ（５）におい
て、太陽が検出されると、太陽電池は、太陽を向き続け
るように本体スピン速度と等しい大きさであるが方向が
反対の速度で回動される。したがって太陽電池は太陽に
対してロックされ、太陽は太陽ウイング駆動装置および
太陽センサによって追跡される。太陽センサは、衛星の
１回転ごとに、すなわち２．５乃至８分毎に１回太陽に
対して露出されるので、太陽の追跡はジャイロエラー集
積に対して非常に鈍感である。
ンサと同じ方向に保持される。ステップ（５）におい
て、太陽が検出されると、太陽電池は、太陽を向き続け
るように本体スピン速度と等しい大きさであるが方向が
反対の速度で回動される。したがって太陽電池は太陽に
対してロックされ、太陽は太陽ウイング駆動装置および
太陽センサによって追跡される。太陽センサは、衛星の
１回転ごとに、すなわち２．５乃至８分毎に１回太陽に
対して露出されるので、太陽の追跡はジャイロエラー集
積に対して非常に鈍感である。
【００３２】この点において、太陽がＸ−Ｚ面に位置す
るまで、衛星はＹ軸および太陽ラインの両方に対して垂
直な慣性ベクトルを中心に旋回する（ステップ（６）参
照）。太陽が検出されると直ぐに、太陽ラインをピッチ
軸に対して垂直にするために旋回が開始される。上述の
ように、運動量ホイールは、望ましい本体の横断方向の
速度を生成するためにジンバル制御をオフにされ、その
後本体の横断方向の速度を慣性空間に対して固定し続け
るために本体スピン速度において円錐運動にされる。旋
回が目標に近付くと、傾斜された太陽センサのスリット
パルスPSI-２は、旋回を停止する時に関する情報を供給
する。旋回速度は１回転当り１０°以下であり、傾斜さ
れた太陽センサはＸ−Ｚ平面から±２０°以上までデー
タを供給する。
るまで、衛星はＹ軸および太陽ラインの両方に対して垂
直な慣性ベクトルを中心に旋回する（ステップ（６）参
照）。太陽が検出されると直ぐに、太陽ラインをピッチ
軸に対して垂直にするために旋回が開始される。上述の
ように、運動量ホイールは、望ましい本体の横断方向の
速度を生成するためにジンバル制御をオフにされ、その
後本体の横断方向の速度を慣性空間に対して固定し続け
るために本体スピン速度において円錐運動にされる。旋
回が目標に近付くと、傾斜された太陽センサのスリット
パルスPSI-２は、旋回を停止する時に関する情報を供給
する。旋回速度は１回転当り１０°以下であり、傾斜さ
れた太陽センサはＸ−Ｚ平面から±２０°以上までデー
タを供給する。
【００３３】この点において、衛星は安全なパワーおよ
び温度状態にある。所望であれば、ピッチジャイロは較
正され、一方で速度バイアスをスケールファクタから識
別可能にするためにホイールによりスピン速度を変更す
る。これはステップ（７）である。同様にヨージャイロ
はステップ（１）に先立って較正され、一方で宇宙船は
本体の＋Ｚを中心にスピンする。
び温度状態にある。所望であれば、ピッチジャイロは較
正され、一方で速度バイアスをスケールファクタから識
別可能にするためにホイールによりスピン速度を変更す
る。これはステップ（７）である。同様にヨージャイロ
はステップ（１）に先立って較正され、一方で宇宙船は
本体の＋Ｚを中心にスピンする。
【００３４】ステップ（８）に示されているように、地
球が現れるまで、衛星は太陽ラインを中心に旋回する。
これはステップ（６）と類似の方法で達成される。この
点において、Ｙ軸は黄道に垂直であり、宇宙船のスピン
速度は１秒当り２．４°の高さである。さらに、静止地
球センサは有効なデータを供給する。ここでＹ軸が赤道
に垂直になるまで、衛星は地球ラインを中心に旋回され
る。これに関して、スピンしている太陽センサ（PSI-2,
PSI-3/4 ）からのヨーデータが使用される。全体的に、
ジャイロベースの姿勢伝播（例えば、４つ１組の伝播）
が機上で行われ、これらの評価を修正するために（太陽
センサ、スパン地球センサ、静止地球センサのようなセ
ンサからの）光学的データが使用されると考えられる。
球が現れるまで、衛星は太陽ラインを中心に旋回する。
これはステップ（６）と類似の方法で達成される。この
点において、Ｙ軸は黄道に垂直であり、宇宙船のスピン
速度は１秒当り２．４°の高さである。さらに、静止地
球センサは有効なデータを供給する。ここでＹ軸が赤道
に垂直になるまで、衛星は地球ラインを中心に旋回され
る。これに関して、スピンしている太陽センサ（PSI-2,
PSI-3/4 ）からのヨーデータが使用される。全体的に、
ジャイロベースの姿勢伝播（例えば、４つ１組の伝播）
が機上で行われ、これらの評価を修正するために（太陽
センサ、スパン地球センサ、静止地球センサのようなセ
ンサからの）光学的データが使用されると考えられる。
【００３５】最後のステップ、ステップ（１０）におい
て、本体のピッチ速度を停止するために第２のスラスタ
が使用される。これはＺ軸に平行して整列された単一の
軸方向スラスタがこれを行うことができる。適切なパル
スタイミングによって、各スピンアップパルスは、先行
するパルスによって生成された横断方向の運動量を除去
するために使用することができ、パルス間の望ましくな
い横断方向の運動量を記憶する運動量記憶能力よりもホ
イールジンバルは十分に多く有する。
て、本体のピッチ速度を停止するために第２のスラスタ
が使用される。これはＺ軸に平行して整列された単一の
軸方向スラスタがこれを行うことができる。適切なパル
スタイミングによって、各スピンアップパルスは、先行
するパルスによって生成された横断方向の運動量を除去
するために使用することができ、パルス間の望ましくな
い横断方向の運動量を記憶する運動量記憶能力よりもホ
イールジンバルは十分に多く有する。
【００３６】示されたように、上述の方法にしたがっ
て、衛星の太陽捕捉をたった２個のスタスタ、好ましく
は北スラスタおよび軸方向スラスタによって達成するこ
とができる。もちろん、４個の傾斜された軸スラスタの
ようなその他の組合せも使用することができる。
て、衛星の太陽捕捉をたった２個のスタスタ、好ましく
は北スラスタおよび軸方向スラスタによって達成するこ
とができる。もちろん、４個の傾斜された軸スラスタの
ようなその他の組合せも使用することができる。
【００３７】本発明の処理手順にしたがうことによっ
て、スピン衛星のために要求される２元推進剤スラスタ
の数が減少する。典型的に１３乃至１６個のスラスタを
使用する衛星は、４個以上、場合によっては９個のスラ
スタを減少した数にすることができる。これは交換不可
能な推進剤の使用を減少し、宇宙船の寿命を延ばすだけ
でなく、１衛星当りの循環コストも実質的に減少する。
て、スピン衛星のために要求される２元推進剤スラスタ
の数が減少する。典型的に１３乃至１６個のスラスタを
使用する衛星は、４個以上、場合によっては９個のスラ
スタを減少した数にすることができる。これは交換不可
能な推進剤の使用を減少し、宇宙船の寿命を延ばすだけ
でなく、１衛星当りの循環コストも実質的に減少する。
【００３８】上述のように、外側の本体スピン軸は衛星
の主軸でないならば、この軸を中心とするスピンがその
軸に垂直な角運動量成分を生成するので、それは揺れを
生じる。所望であれば、ホイールが大きさが等しいが方
向が反対の横断方向の角運動量を有するように、それを
ジンバル制御することによって、この作用は減少または
無くすことができる。
の主軸でないならば、この軸を中心とするスピンがその
軸に垂直な角運動量成分を生成するので、それは揺れを
生じる。所望であれば、ホイールが大きさが等しいが方
向が反対の横断方向の角運動量を有するように、それを
ジンバル制御することによって、この作用は減少または
無くすことができる。
【００３９】衛星が顕著なネット運動量を有することを
利用して、本発明の別の好ましい使用方法が提供され
る。この状況において、本発明は反転、双スピン回転、
および４５°のような章動の生成および維持のために使
用されることができる。
利用して、本発明の別の好ましい使用方法が提供され
る。この状況において、本発明は反転、双スピン回転、
および４５°のような章動の生成および維持のために使
用されることができる。
【００４０】内部トルクを介して双スピンまたは運動量
バイアス衛星の横断方向の速度（章動）を増加または減
少する既知の方法が存在する。これらは、章動を制動ま
たは非制動を章動周波数におけるスピンモータで調整す
る方法および双スピン衛星のロータとプラットフォーム
の間または運動量ホイールと運動量ベース衛星のバスと
の間のジンバルの使用を含む。同様に、ホイールスピン
モータは衛星の素子の全てが同じ角速度（“水平きりも
み運動”）でスピンする状態から１つの本体が軌道速度
でその他のものがさらに一層迅速にスピンする典型的な
動作状態にするために使用される。この後者の技術は、
捕捉のために運動量バイアスの衛星において使用される
時“双スピン回転”と呼ばれる。それはまた双スピン衛
星において使用される“水平きりもみ運動回復操縦”と
同じである。
バイアス衛星の横断方向の速度（章動）を増加または減
少する既知の方法が存在する。これらは、章動を制動ま
たは非制動を章動周波数におけるスピンモータで調整す
る方法および双スピン衛星のロータとプラットフォーム
の間または運動量ホイールと運動量ベース衛星のバスと
の間のジンバルの使用を含む。同様に、ホイールスピン
モータは衛星の素子の全てが同じ角速度（“水平きりも
み運動”）でスピンする状態から１つの本体が軌道速度
でその他のものがさらに一層迅速にスピンする典型的な
動作状態にするために使用される。この後者の技術は、
捕捉のために運動量バイアスの衛星において使用される
時“双スピン回転”と呼ばれる。それはまた双スピン衛
星において使用される“水平きりもみ運動回復操縦”と
同じである。
【００４１】章動、すなわち反転操縦のような制動／非
制動技術、および章動の制御された量の慎重な維持を使
用して達成することができる２つの有効な操縦方法があ
る。反転操縦は新しい方法ではないが、それらは通常交
換不可能な燃料を消費するスラスタによって行われる。
本発明によると、反転操縦は水平きりもみ運動を慎重に
誘起し（60）、内部トルクで章動を励起し（62）、反転
された水平きりもみ運動の回復を行なう（64）ことによ
って行われる（図３参照）。スピントルクが逆方向であ
ることを除いて、水平きりもみ運動の回復は通常の水平
きりもみ運動の回復に類似している。この技術は、
（１）運動量ホイールにおける横断方向のジンバル、
（２）スピンホイールに付加される横断方向のホイー
ル、（３）“Ｖホイール”、すなわちスピン速度の和が
スピン運動量を示し、スピン速度の差が横断方向の運動
量を示すように意図的に平行しないスピン運動量ホイー
ルのような手段によって、スピン軸に対して横断方向の
角運動量を記憶する能力を有する運動量バイアス宇宙船
に応用できることを除いてプラットフォーム慣性積結合
を使用する双スピン宇宙船を反転するFong氏によって記
載された技術（米国特許第 5,067,673号明細書）に類似
している。
制動技術、および章動の制御された量の慎重な維持を使
用して達成することができる２つの有効な操縦方法があ
る。反転操縦は新しい方法ではないが、それらは通常交
換不可能な燃料を消費するスラスタによって行われる。
本発明によると、反転操縦は水平きりもみ運動を慎重に
誘起し（60）、内部トルクで章動を励起し（62）、反転
された水平きりもみ運動の回復を行なう（64）ことによ
って行われる（図３参照）。スピントルクが逆方向であ
ることを除いて、水平きりもみ運動の回復は通常の水平
きりもみ運動の回復に類似している。この技術は、
（１）運動量ホイールにおける横断方向のジンバル、
（２）スピンホイールに付加される横断方向のホイー
ル、（３）“Ｖホイール”、すなわちスピン速度の和が
スピン運動量を示し、スピン速度の差が横断方向の運動
量を示すように意図的に平行しないスピン運動量ホイー
ルのような手段によって、スピン軸に対して横断方向の
角運動量を記憶する能力を有する運動量バイアス宇宙船
に応用できることを除いてプラットフォーム慣性積結合
を使用する双スピン宇宙船を反転するFong氏によって記
載された技術（米国特許第 5,067,673号明細書）に類似
している。
【００４２】水平きりもみ運動の回復のために必要とさ
れる時間は、操縦の最後に章動を制動するために同じ章
動に結合される内部トルク手段の使用によって減少され
る。さらに、この点に関して、宇宙船は通常のおよび反
転された姿勢の両方において動作するように設計されな
ければならず、これは頻繁に生じる状態である。
れる時間は、操縦の最後に章動を制動するために同じ章
動に結合される内部トルク手段の使用によって減少され
る。さらに、この点に関して、宇宙船は通常のおよび反
転された姿勢の両方において動作するように設計されな
ければならず、これは頻繁に生じる状態である。
【００４３】制御された量の章動を行わせ、それを維持
することは典型的な章動制御素子を使用して行われる。
しかしながら、素子は所望の章動に対してゼロ以外の値
を命令し、感知された章動が命令された値よりも大きい
または小さいかに応じて、章動を制動または非制動する
章動結合アクチュエータを動作することができなければ
ならない。これに関して、感知された章動は加速度計、
ジャイロ、または地球／太陽／星センサによって感知さ
れる。
することは典型的な章動制御素子を使用して行われる。
しかしながら、素子は所望の章動に対してゼロ以外の値
を命令し、感知された章動が命令された値よりも大きい
または小さいかに応じて、章動を制動または非制動する
章動結合アクチュエータを動作することができなければ
ならない。これに関して、感知された章動は加速度計、
ジャイロ、または地球／太陽／星センサによって感知さ
れる。
【００４４】アンテナパタンマッピング、故障後の安全
保持、および姿勢決定のような多くの応用において、制
御される量の章動を意図的に導入することは有効であ
る。パタンマッピングにおいて、ペイロードビームの一
部分は、通常その高度に到達しない地上測定ステーショ
ンを横切って掃引される。
保持、および姿勢決定のような多くの応用において、制
御される量の章動を意図的に導入することは有効であ
る。パタンマッピングにおいて、ペイロードビームの一
部分は、通常その高度に到達しない地上測定ステーショ
ンを横切って掃引される。
【００４５】故障後の安全保持に関して、太陽が故障後
の運動量ベクトルに沿って位置するならば、４５°の章
動を与えることによって太陽エネルギーを維持すること
ができる。この方法において、太陽電池は（双スピン衛
星において）太陽光線を受取るか、またはそれらは（運
動量バイアス衛星において）太陽センサおよび太陽ウイ
ング駆動装置を介して太陽を追跡することができる。
の運動量ベクトルに沿って位置するならば、４５°の章
動を与えることによって太陽エネルギーを維持すること
ができる。この方法において、太陽電池は（双スピン衛
星において）太陽光線を受取るか、またはそれらは（運
動量バイアス衛星において）太陽センサおよび太陽ウイ
ング駆動装置を介して太陽を追跡することができる。
【００４６】さらに故障後の安全保持は、遠隔測定の機
会を確保する。多くの衛星における命令／ＴＭアンテナ
パタンは、実際には無指向性ではない。章動を４５°に
保持することによって、アンテナパタンは地上ステーシ
ョンに対して空を掃引する。これは、故障後の予め定め
られた期間後に地上応答が得られない場合、衛星が名目
上の方向にないことを姿勢センサが示す場合、または姿
勢センサが故障している場合のように、一定の状態にお
いて自動的に可能にされる。
会を確保する。多くの衛星における命令／ＴＭアンテナ
パタンは、実際には無指向性ではない。章動を４５°に
保持することによって、アンテナパタンは地上ステーシ
ョンに対して空を掃引する。これは、故障後の予め定め
られた期間後に地上応答が得られない場合、衛星が名目
上の方向にないことを姿勢センサが示す場合、または姿
勢センサが故障している場合のように、一定の状態にお
いて自動的に可能にされる。
【００４７】さらに、遷移軌道および太陽または地球が
適切なセンサの到達位置からわずかに外れている近点角
回復における状況がある。姿勢決定のために章動を導入
することによって、固定することができる。この処理手
順は正確な章動センサ、好ましくは姿勢伝播アルゴリズ
ムを使用する速度ジャイロによって達成される。
適切なセンサの到達位置からわずかに外れている近点角
回復における状況がある。姿勢決定のために章動を導入
することによって、固定することができる。この処理手
順は正確な章動センサ、好ましくは姿勢伝播アルゴリズ
ムを使用する速度ジャイロによって達成される。
【００４８】本発明の処理手順は、衛星のためのスラス
タの数を減少し、燃料および費用を節約するために使用
されるだけでなく、操縦が姿勢スラスタの故障の際に既
存の衛星において使用されることも可能である。提案さ
れた太陽−地球操縦は、配置された太陽電池によって行
われ、太陽エネルギーを捕捉し、それを比較的気に短い
時間維持することができる。また、図示されたように、
本発明は好ましくは、（例えば運動量ホイールにおい
て）１本体方向に沿って重要な角運動量を記憶し、第１
の本体方向に対して横断方向の角運動量を記憶する制限
された容量を有することができる衛星に関する。本発明
は、２つの型式の操縦、すなわち衛星がほぼゼロのネッ
ト運動量を有する場合、および衛星が顕著なネット運動
量を有する場合に対して好ましい使用方法を有する。何
れの場合においても、スラスタの使用は著しく減少され
るか、または無くされる。
タの数を減少し、燃料および費用を節約するために使用
されるだけでなく、操縦が姿勢スラスタの故障の際に既
存の衛星において使用されることも可能である。提案さ
れた太陽−地球操縦は、配置された太陽電池によって行
われ、太陽エネルギーを捕捉し、それを比較的気に短い
時間維持することができる。また、図示されたように、
本発明は好ましくは、（例えば運動量ホイールにおい
て）１本体方向に沿って重要な角運動量を記憶し、第１
の本体方向に対して横断方向の角運動量を記憶する制限
された容量を有することができる衛星に関する。本発明
は、２つの型式の操縦、すなわち衛星がほぼゼロのネッ
ト運動量を有する場合、および衛星が顕著なネット運動
量を有する場合に対して好ましい使用方法を有する。何
れの場合においても、スラスタの使用は著しく減少され
るか、または無くされる。
【００４９】本発明の特定の実施形態は、添付の図面に
おいて示され、上述の詳細な説明において記載された
が、本発明は記載された実施形態のみに限定されず、添
付の特許請求の範囲に記載された技術的範囲を逸脱する
ことなく数多くの応用、変更、および代用を行うことが
できる。
おいて示され、上述の詳細な説明において記載された
が、本発明は記載された実施形態のみに限定されず、添
付の特許請求の範囲に記載された技術的範囲を逸脱する
ことなく数多くの応用、変更、および代用を行うことが
できる。
【図１】運動量ホイールを有する３軸安定化衛星の概略
図。
図。
【図２】本発明の好ましい実施形態を示すフローチャー
ト。
ト。
【図３】本発明の第２の実施形態を示すフローチャー
ト。
ト。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ジョン・エフ・ヨーカム・ジュニア アメリカ合衆国、カリフォルニア州 90275、ランチョ・パロス・バーデス、シ ャー・オークス・ドライブ 28717
Claims (17)
- 【請求項１】 衛星の運動量をゼロにし、 衛星において運動量ホイールをスピンし、 残留運動量を吸収し、 太陽に対して１つ以上の太陽電池を固定し、 太陽を指向している太陽ラインに実質的に垂直なベクト
ルを中心に旋回させ、 前記太陽ラインを中心に旋回させ、 ピッチ軸が赤道の垂線になるまで地球を指向しているラ
インを中心にして旋回させ、 ピッチ速度を停止することを含む衛星捕捉方法。 - 【請求項２】 太陽が検出されるまで旋回するステップ
をさらに含む請求項１記載の方法。 - 【請求項３】 太陽ウイング駆動手段および太陽センサ
手段によって太陽を追跡するステップをさらに含む請求
項１記載の方法。 - 【請求項４】 ベクトルを中心に旋回させる前記ステッ
プが運動量ホイールをジンバル制御することによって達
成される請求項１記載の方法。 - 【請求項５】 衛星が太陽を指向している間に、ピッチ
ジャイロを較正することをさらに含む請求項１記載の方
法。 - 【請求項６】 地球が現れるまで、前記衛星が太陽を指
向しているラインを中心に旋回される請求項１記載の方
法。 - 【請求項７】 ジャイロベースの姿勢を伝播し、データ
評価を修正するために光学的データを使用するステップ
をさらに含む請求項１記載の方法。 - 【請求項８】 運動量をゼロにする前記ステップがスラ
スタを使用して行われる請求項１記載の方法。 - 【請求項９】 ピッチ速度を停止する前記ステップがス
ラスタを使用して行われる請求項１記載の方法。 - 【請求項１０】 衛星がほぼゼロのネット運動量を有す
る請求項１記載の方法。 - 【請求項１１】 ジンバル制御された運動量ホイール
と、スラスタ手段と、および太陽電池手段とを有するス
ピン衛星のスピンダウンを確実に行い、前記衛星の章動
を制動し、太陽ラインおよび地球ラインを中心に前記衛
星を旋回させ、前記衛星のスピンアップを確実に行うス
テップを含む太陽捕捉方法。 - 【請求項１２】 横断方向の角度運動量を記憶する手段
と、記憶された横断方向の角運動量を調節する手段と、
横断方向の速度を検出する手段と、決定手段とを有する
運動量バイアス宇宙船を反転する方法において、 水平きりもみ運動に対する章動の発散を導き、 元の姿勢ではなく、反転された姿勢へ戻すことを確実に
するために計算された時間で開始して、章動を取除くた
めに水平きりもみ運動の回復を行うステップを有する方
法。 - 【請求項１３】 横断方向の角運動量を記憶する前記手
段が、ジンバル制御された運動量ホイールを具備する請
求項１２記載の方法。 - 【請求項１４】 横断方向の角運動量を記憶する前記手
段が、１つ以上の横断方向反動ホイールを具備する請求
項１２記載の方法。 - 【請求項１５】 横断方向の角運動量を記憶する前記手
段が、２個以上の運動量ホイールを有する“Ｖ”形状を
有する請求項１２記載の方法。 - 【請求項１６】 横断方向の角運動量を記憶するアクチ
ュエータを有する運動量バイアス衛星の制御された量の
章動を維持し、 アクチュエータを使用して前記章動の制動および非制動
を行うステップを含む方法。 - 【請求項１７】 前記衛星が章動を感知するセンサおよ
び比較手段をさらに具備し、前記アクチュエータの性能
が、感知された章動と予め定められた値との比較に依存
している請求項１６記載の方法。
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