宇宙用大型展開アンテナの熱変形抑制手法について
Suppression of Thermal Deformation of the Large Deployable Reflector

Abstract


 宇宙を飛行する人工衛星は宇宙特有の様々な環境に遭遇する.そのような宇宙特有の環境のひとつに,日照時と日陰時の激しい温度変化がある.人工衛星に太陽光が当たる日照時と,地球の陰で太陽光が当たらなくなる日陰時とでは,その温度差は約200 Kにも達する.人工衛星の内部搭載機器はラジエータやヒータ等によって適切な温度範囲内に制御されているが,通信アンテナ等の外部搭載機器は,この温度変化によって熱変形が発生する.
 近年の宇宙開発では様々な大型宇宙構造物が登場してきている.技術試験衛星[型(ETS-[ : Engineering Test Satellite - [)に搭載した大型展開アンテナ(LDR : Large Deployable Reflectors)もその一例であり,そのサイズはテニスコートに匹敵する大きさである.このような大型宇宙構造物は,そのサイズが大きいがゆえに,温度変化に伴う熱変形の影響が顕著に現れやすい.実際にETS-[では,通信実験を行う上では問題のないレベルではあるものの,大型展開アンテナの鏡面の熱変形によると思われる通信ビームの特性変動が観測されている.今後の通信衛星では,高速・大容量でピンポイントの通信ビームによる通信を行うことが想定されるため,衛星搭載用アンテナの温度変化による熱変形を制御・抑制する必要がある.
 本論文では,ETS-[の大型展開アンテナをモデル化して実施した熱変形解析の結果を示すとともに,その解析結果から見出された大型宇宙構造物の熱変形抑制手法を提案する.


Space structures encounter various special environments in space. One of these environments is severe thermal condition. Difference of temperature of space structures during day-time and night-time is about 200 kelvin. These severe thermal conditions cause thermal deformation of the structures. In fact, we observed the signal level of radio wave from the LDR (Large Deployable Reflector) of the ETS-VIII (Engineering Test Satellite -VIII) changing during the Earth eclipse. This phenomenon may be caused by thermal deformation of the LDR. This thermal deformation is a key issue to maintain the accuracy of communication beams reflected by the space antenna. Analysis of thermal deformation of the LDR is carried out, and a new suppression scheme for thermal deformation is proposed in this paper.