JP3420981B2 - 衛星の調整及び試験を行うための方法及び装置 - Google Patents

衛星の調整及び試験を行うための方法及び装置

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Testing Of Devices, Machine Parts, Or Other Structures Thereof (AREA)
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  • Testing Resistance To Weather, Investigating Materials By Mechanical Methods (AREA)
  • Position Fixing By Use Of Radio Waves (AREA)
  • Circuits Of Receivers In General (AREA)
  • Monitoring And Testing Of Transmission In General (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、全体として地球周
回衛星に関し、更に詳細には、衛星を軌道に打ち上げる
前に調整（組立も含む）及び試験を行うための技術に関
する。衛星は、互いに独立したサブシステムを含み、こ
れらのサブシステムは、代表的には別々に製造され、衛
星に組み込まなければならず、その後、作動条件をシミ
ュレートして試験を行う。本発明以前には、新たに組み
立てた衛星を一時的に設置した別々の試験チャンバ内で
様々な性能試験及び環境試験が行われていた。
【０００２】衛星の調整及び試験（Ｉ＆Ｔ）を行うに
は、衛星をこれらの試験チャンバを通して他の作業領域
に移動する必要がある。衛星を一つのチャンバから別の
チャンバに移動する度毎にＩ＆Ｔ機器を分解し準備する
必要があり、衛星を試験チャンバ間で輸送するための手
段を設けなければならない。
【０００３】
【従来の技術】従来、一つの衛星の調整及び試験には数
カ月又は場合によっては数年かかっていた。この時間の
大部分は、分解、準備、及び衛星の輸送といった労働集
約的仕事に費やされていた。従って、１つの衛星の製造
は、非常に長い時間を要する費用のかかる仕事であっ
た。場合によっては、調整及び試験の完了に２年程を要
する。今日、通信及び他の用途で衛星を使用することが
益々増えてきている。通信システム、ナビゲーションシ
ステム、及び他の衛星の用途についての様々な提案は、
多数の軌道周回宇宙船を比較的短期間に打ち上げること
を要する。従って、製造から打ち上げまでの衛星の時間
及び費用を低減する更に効率的な衛星製造技術が必要と
されている。衛星の調整及び試験に要する時間及び費用
を減少することは、この必要を軽減するのを助ける。本
発明はこれを目的とする。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、衛星
の調整及び試験を一つの試験チャンバ内で行うことによ
って、繰り返し行われる分解作業及び準備作業の時間及
び費用を節約し、衛星を多数の試験チャンバ間で移動す
るのに要する時間及び費用を節約するための装置及びそ
の関連した使用方法に関する。
【０００５】
【課題を解決するための手段】簡単に且つ概括的に述べ
ると、本発明の装置は、試験を行うために衛星を設置で
きる移動自在の固定具を持つ試験チャンバと、制御され
た温度のガスを熱試験の目的で導入するための入口ポー
トと、衛星が打ち上げ時に遭遇する機械的振動をシミュ
レートするために移動自在の工程具に連結された振動装
置と、打ち上げ時に遭遇する音響振動をシミュレートす
るため、前記チャンバに取り付けられた音響源と、地球
に設置されたアンテナの位置をシミュレートするため、
試験チャンバに取り付けられた高周波試験アンテナと、
衛星に設けられた太陽検出装置を試験する目的で太陽の
角位置及び直径をシミュレートするため、チャンバ内に
取り付けられた太陽シミュレーターと、衛星に設けられ
た地球検出装置を試験する目的で地球の角位置及び直径
をシミュレートするため、チャンバ内に取り付けられた
地球シミュレーターとを含む。
【０００６】更に詳細には、衛星を支持するための移動
自在の固定具は、軌道上にある場合の衛星の配向移動を
シミュレートするため、垂直方向に移動自在であり且つ
少なくとも二つの軸線、即ち垂直軸線及び少なくとも１
つの他の軸線、を中心として回転自在である。本装置
は、機内即ち機体が保有している衛星電源をシミュレー
トするためにチャンバ内に設けられた恒久的衛星電源
と、試験を受ける衛星とチャンバの外側の試験器具との
間でデータ接続するため、チャンバの壁を通して設けら
れた恒久的データ接続装置を更に有する。本装置の別の
特徴は、衛星の電磁キャパティビリティ（ＥＭＣ）を試
験するために電磁放射線を提供する少なくとも一つの追
加のアンテナがＥＭＣ／ＲＦシールドチャンバに取り付
けられている。作動を更に便利に且つ効率的にするた
め、本装置は、チャンバ内の衛星の調整を容易にするた
め、チャンバに恒久的に設置された機器移動装置を更に
含む。機器移動装置は、チャンバの上壁に設置された移
動自在のスリング、及びチャンバに設置されたロボット
的アッセンブリを含む。
【０００７】本発明は、更に、衛星の調整及び試験を行
うための方法に関して定義され、この方法は、試験チャ
ンバ内の恒久的に設置されているけれども移動自在の固
定具で衛星を組み立てる工程と、試験の目的で衛星の配
向移動をシミュレートするため、移動自在の固定具を回
転し、並進し、傾ける工程と、ガスを試験チャンバに導
入し、熱試験及び圧力試験の目的でガスの温度及び圧力
を制御する工程と、打ち上げ時に衛星が遭遇する機械的
振動をシミュレートするため、移動自在の固定具を振動
する工程と、打ち上げ時に遭遇する音響振動をシミュレ
ートするため、チャンバに取り付けられた音響源から音
響振動を提供する工程と、地球に設置されたアンテナの
位置をシミュレートするため、試験チャンバに取り付け
られた高周波試験アンテナから高周波（ＲＦ）放射線を
伝送する工程と、衛星に設けられた太陽検出装置を試験
する目的で、チャンバ内に取り付けられた太陽シミュレ
ーターで太陽の角位置及び直径をシミュレートする工程
と、衛星に設けられた地球検出装置を試験する目的で、
チャンバ内に取り付けられた地球シミュレーターで地球
の角位置及び直径をシミュレートする工程とを含む。
【０００８】更に詳細には、移動自在の固定具を回転
し、並進し、傾ける工程は、固定具を垂直方向で並進さ
せる工程及び、固定具を少なくとも二つの軸線を中心と
して選択的に回転させる工程を含む。本方法は、機内衛
星電源をシミュレートするため、チャンバ内の恒久的衛
星電源を通してチャンバ内の衛星に電力を供給する工程
と、試験を受ける衛星とチャンバの外側の試験器具との
間でデータ接続するため、チャンバの壁を通して恒久的
データ接続装置を設ける工程を更に含む。
【０００９】別の特徴によれば、本方法は、衛星の電磁
キャパティビリティ（ＥＭＣ）を試験するため、ＥＭＣ
／ＲＦシールドチャンバ内に取り付けられた少なくとも
一つの追加のアンテナからＲＦ放射線を伝送する工程を
更に含む。衛星組み立て工程は、チャンバ内での衛星の
調整を容易にするため、チャンバ内に恒久的に設置され
た機器移動装置を使用する工程を含む。更に詳細には、
機器移動装置を使用する工程は、チャンバの上壁に設置
された移動自在のスリングを使用する工程と、チャンバ
内に設置されたロボット的組み立て装置を使用する工程
とを含む。
【００１０】本発明は、必要とされる試験チャンバが一
つだけであるという点で、従来の衛星調整手順及び試験
手順に対して価値のある改良を提供し、本発明は、環境
的及び機能上の多くの試験が衛星を幾つかの異なる試験
チャンバを通して移動させる必要なしに行われるという
ことは、この課題を解決するための手段から理解されよ
う。かくして、本発明は、衛星の調整及び試験に要する
時間及び費用の両方で有用な節約を提供する。本発明の
この他の特徴及び利点は、以下の更に詳細な説明を添付
図面を参照して読むことによって明らかになるであろ
う。
【００１１】
【発明の実施の形態】例示の目的で添付図面に示してあ
るように、本発明は、地球周回衛星又は同様の宇宙船の
調整及び試験に関する。従来、衛星の組み立て及び試験
は、各試験チャンバが衛星の作動の特定の特徴又は衛星
の特定のサブシステムを試験するように設計された多数
の試験チャンバ及び他の作業領域で行われていた。例え
ば一つの試験チャンバは、機械的音響振動が存在する状
態で衛星の作動を試験するように設計されており、他の
チャンバは、様々な温度条件で作動を試験するように設
計されている。別のチャンバは、電磁放射線キャパティ
ビリティ（ｃａｐａｔｉｂｉｌｉｔｙ）（ＥＭＣ）、ア
ンテナの適正な作動、赤外線センサ及び太陽センサの作
動、地球センサの作動、有害な圧力環境、及びビデオグ
ラメトリー（ｖｉｄｅｏｇｒａｍｍｅｔｒｙ）機器の較
正について使用される。
【００１２】本発明によれば、衛星の調整及び試験を単
一の試験チャンバ内で行い、これによって、多数の試験
チャンバを形成する必要をなくし、多数の準備作業及び
分解作業をなくし、調整中及び試験中に衛星を一つの試
験チャンバから別の試験チャンバに移動する必要をなく
す。この他の追加の利点は、本発明を以下に論じるよう
に使用した場合に得られる。
【００１３】図１は、本発明の現在の好ましい実施例を
示す。この実施例では、参照番号１０を附した単一の試
験チャンバが含まれ、このチャンバ内で衛星１２の組立
及び試験が行われる。本発明の重要な特徴は、多くの試
験機器がチャンバ１０内に恒久的に取り付けられている
ため、全範囲に亘る試験を短時間で実施でき、場合によ
っては実際上同時に行うことができるということであ
る。
【００１４】衛星１２は恒久的プラットホーム１４に取
り付けられており、このプラットホームは、宇宙空間内
での衛星の配向移動の作用をシミュレートするため、垂
直軸線（即ち重力の方向の軸線）を中心として回転自在
であり、垂直方向上下に移動可能であり、側方に或る程
度傾けることができる。プラットホーム１４は、衛星を
打ち上げ用ロケットで運搬するときに遭遇する機械振動
をシミュレートするため、振動機構１６と組み合わされ
ている。地表面からの打ち上げ中に遭遇する音響振動を
シミュレートするため、音響試験ホーン１８が衛星１２
の近くのチャンバ壁に設置されている。
【００１５】チャンバ１０の壁には恒久的な電源ソケッ
ト２０が更に設けられており、直流２８ｖ等の機体保有
電源から受け取るのと同じ形態の電力を衛星に提供す
る。太陽電池アレイの試験は、試験チャンバの能力を越
えている。これは、最新の太陽電池アレイは直径が１２
ｍ乃至１５ｍ（４０フィート乃至５０フィート）に及
び、適切な出力の太陽エネルギの代替エネルギをチャン
バ内で加えることが実際上困難であるためである。従っ
て、太陽電池アレイの試験は、通常は何等かの他の方法
で実施され、電力は衛星１２にソケット２０を通して供
給される。
【００１６】更に、チャンバ１０の壁には、衛星からの
試験データ出力の接続を便利にするため、データコネク
タ２７が作り付けてある。
【００１７】更に、チャンバ１０の壁には太陽シミュレ
ーター３０が設置されている。これは、多くの衛星で航
行（ナビゲーション）の目的で使用されている太陽検出
機器を試験するために太陽をシミュレートするための装
置である。同様に、恒久的地球シミュレーター３２は、
所期の衛星高度での地球の角直径及び放射線のおおよそ
のスペクトル成分の両方に関して地球からの放射線をシ
ミュレートする。地球センサは、地球の角位置、及び地
球の角直径によって計測した衛星の高度を検出するため
に衛星で使用される。
【００１８】高周波（ＲＦ）アンテナ３４は、様々な衛
星システムを試験するためのＲＦ信号を提供する。
【００１９】更に、一対のビデオグラメトリーカメラ３
６がチャンバ１０の壁に恒久的に設置されており、衛星
の機械的整合等のビデオグラメトリーの用途について使
用される。
【００２０】チャンバ１０は、清浄な試験環境を形成す
るために気密封止されており、衛星１２の温度サイクル
試験を行う目的で空気又は他のガスを入口ポート３８を
通して導入できる。チャンバ１０は、ＥＭＣ／ＲＦシー
ルドされており、衛星の電磁キャパティビリティ（ＥＭ
Ｃ）を試験するために様々な周波数及び強さの電磁放射
線を衛星１０に加えるため、恒久的に取り付けられた他
の内部アンテナを更に有する。これらのアンテナの一つ
に参照番号４０が附してある。
【００２１】チャンバ１０に恒久的に設置されたこの他
の構成要素は、衛星１２の準備及び組み立てを容易にす
る。これらの構成要素には、チャンバ１０の上壁に設置
された恒久的な機械的宇宙航空用地上装置（ＭＡＧＥ）
スリング（吊りあるいは引き要素）４２及び展開荷降ろ
し装置４４が含まれる。チャンバ１０のフロアには、作
業スタンド４６及びロボット的装置４８が恒久的に設置
されており、チャンバ１０内での衛星１２の初期調整あ
るいは組立を容易にする。
【００２２】本発明の利点は、宇宙船の設計、調整ある
いは組立、及び試験の分野の当業者には容易に明らかに
なるであろう。調整及び試験に要する時間が大幅に減少
し、形成されるチャンバが少数であるために必要とされ
る機器の数が少なく、衛星の移動が最少であるために衛
星が打ち上げ前に損傷する危険が少ない。異なる試験を
行うためにチャンバからチャンバに移動することを必要
としない場合には、衛星について清浄な環境を維持する
のが遙かに容易である。別の利点は、試験に係わる必要
がある人員が少数であるため、清浄な環境を維持する性
能が更に高くなるということである。
【００２３】以上から、本発明は宇宙船の製造及び試験
の分野に大きな前進をもたらすということは理解されよ
う。詳細には、本発明は、多くの試験構成要素を単一の
試験チャンバ内で組み合わせることによって衛星の調整
及び試験を簡単にし、これによって、多数の試験の準備
及び分解の必要及び衛星を多数の試験チャンバ内に移送
する必要をなくす。本発明による衛星の調整及び試験
は、多数の試験チャンバを使用する従来の調整及び試験
で必要とされる２年又はそれ以上でなく、数箇月で行う
ことができる。更に、本発明の特定の実施例を例示の目
的で示したが、本発明の範囲から逸脱することなく様々
な変更を行うことができるということは理解されよう。
従って、本発明は、添付の特許請求の範囲によって限定
される限りを除き、限定されるべきではない。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明に従って単一の試験チャンバ内
で調整及び試験を受ける衛星を示す概略側面図である。
【符号の説明】
１０ 試験チャンバ １２ 衛星 １４ 永久的プラットホーム １６ 震盪機構 １８ 音響試験ホーン ２０ 電源ソケット
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 レイモンド・エイチ・レンケン アメリカ合衆国カリフォルニア州90274, ローリング・ヒルズ・エステイツ，ダッ プルグレイ・レーン 61 (56)参考文献 特開 平５−248883（ＪＰ，Ａ) 米国特許3405561（ＵＳ，Ａ) 米国特許4387467（ＵＳ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B64G 7/00 G01R 31/00

Claims (16)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 衛星の調整及び試験を行うための装置に
    おいて、 試験を行うために前記衛星を設置できる移動自在の固定
    具を持つ試験チャンバと、 温度及び圧力が制御されたガスを熱試験及び圧力試験を
    行う目的で導入するための入口ポートと、 打ち上げ時に前記衛星が遭遇する機械的振動をシミュレ
    ートするため、前記移動自在の固定具に連結された振動
    装置と、 打ち上げ時に遭遇する音響振動をシミュレートするた
    め、前記チャンバに取り付けられた音響源と、 地球に設置されたアンテナの位置をシミュレートするた
    め、前記試験チャンバに取り付けられた高周波試験アン
    テナと、 前記衛星に設けられた太陽検出装置を試験する目的で太
    陽の角位置及び直径をシミュレートするため、前記チャ
    ンバ内に取り付けられた太陽シミュレーターと、 前記衛星に設けられた地球検出装置を試験する目的で地
    球の角位置及び直径をシミュレートするため、前記チャ
    ンバ内に取り付けられた地球シミュレーターとを含む、
    装置。
  2. 【請求項２】 前記衛星を支持するための前記移動自在
    の固定具は、軌道上にある場合の衛星の配向移動をシミ
    ュレートするため、垂直方向に移動自在であり且つ垂直
    軸線を中心とする回転及び少なくとも１つの他の軸線を
    中心とする傾動が可能である、請求項１に記載の装置。
  3. 【請求項３】 前記チャンバ内には、機体保有の衛星電
    源をシミュレートするため、恒久的衛星電源が更に設け
    られている、請求項１に記載の装置。
  4. 【請求項４】 試験を受ける前記衛星と前記チャンバの
    外側の試験器具との間でデータ接続するため、前記チャ
    ンバの壁を通して設けられた恒久的データ接続装置を更
    に含む、請求項１に記載の装置。
  5. 【請求項５】 前記衛星の電磁キャパティビリティ（Ｅ
    ＭＣ）を試験するために電磁放射線を提供する少なくと
    も一つの追加のアンテナが前記試験チャンバに取り付け
    られている、請求項１に記載の装置。
  6. 【請求項６】 前記チャンバ内の衛星の組立を容易にす
    るため、前記チャンバに恒久的に設置された機器移動装
    置を更に含む、請求項１に記載の装置。
  7. 【請求項７】 前記機器移動装置は、前記チャンバの上
    壁に設置された移動自在のスリングを含む、請求項６に
    記載の装置。
  8. 【請求項８】 前記機器移動装置は、前記チャンバの下
    部分に設置されたロボット的アッセンブリを含む、請求
    項６に記載の装置。
  9. 【請求項９】 衛星の調整及び試験を行うための方法に
    おいて、 試験チャンバ内の恒久的に設置されているけれども移動
    自在の固定具上で衛星を組み立てる工程と、 試験の目的で前記衛星の配向移動をシミュレートするた
    め、前記移動自在の固定具を回転し、並進し、傾ける工
    程と、 ガスを前記試験チャンバに導入し、熱試験の目的でガス
    の温度を制御する工程と、 打ち上げ時に前記衛星が遭遇する機械的振動をシミュレ
    ートするため、前記移動自在の固定具を振動させる工程
    と、 打ち上げ時に遭遇する音響振動をシミュレートするた
    め、前記チャンバに取り付けられた音響源から音響振動
    を提供する工程と、 地球に設置されたアンテナの位置をシミュレートするた
    め、前記試験チャンバに取り付けられた高周波試験アン
    テナから高周波（ＲＦ）放射線を伝送する工程と、 前記衛星に設けられた太陽検出装置を試験する目的で、
    前記チャンバ内に取り付けられた太陽シミュレーターで
    太陽の角位置及び直径をシミュレートする工程と、 前記衛星に設けられた地球検出装置を試験する目的で、
    前記チャンバ内に取り付けられた地球シミュレーターで
    地球の角位置及び直径をシミュレートする工程とを含
    む、方法。
  10. 【請求項１０】 前記移動自在の固定具を回転し、並進
    し、傾ける前記工程は、前記固定具を垂直方向で並進さ
    せる工程及び、前記固定具を垂直軸線及び少 なくとも１
    つの他の軸線を中心として選択的に回転させる工程を含
    む、請求項９に記載の方法。
  11. 【請求項１１】 機体保有の衛星電源をシミュレートす
    るため、前記チャンバ内の恒久的衛星電源を通してチャ
    ンバ内の衛星に電力を供給する工程を更に有する、請求
    項９に記載の方法。
  12. 【請求項１２】 試験を受ける前記衛星と前記チャン
    バの外側の試験器具との間でデータ接続するため、前記
    チャンバの壁を通して恒久的データ接続装置を設ける工
    程を更に含む、請求項９に記載の方法。
  13. 【請求項１３】 前記衛星の電磁キャパティビリティ
    （ＥＭＣ）を試験するため、前記試験チャンバ内に取り
    付けられた少なくとも一つの追加のアンテナからＲＦ放
    射線を伝送する工程を更に含む、請求項９に記載の方
    法。
  14. 【請求項１４】 前記衛星を組み立てる工程は、 前記チャンバ内の前記衛星の組立を容易にするため前記
    チャンバ内に恒久的に設置された機器移動装置を使用す
    る工程を含む、請求項９に記載の方法。
  15. 【請求項１５】 前記機器移動装置を使用する前記工程
    は、前記チャンバの上壁に設置された移動自在のスリン
    グを使用する工程を含む、請求項１４に記載の方法。
  16. 【請求項１６】 前記機器移動装置を使用する前記工程
    は、前記チャンバの下部分に設置されたロボット的アッ
    センブリを使用する工程を含む、請求項１４に記載の方
    法。
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