WO2023054154A1 - 衛星見守りシステム、衛星情報伝送システム、見守り衛星、インフラストラクチャ衛星、双方向通信標準端末、見守りセンター、データ中継衛星、シスルナデータ中継衛星、および、輸送機 - Google Patents

Abstract

衛星見守りシステム（５００）は、月惑星探査衛星（４０９）の近傍を見守り衛星（５２１）が通過する際に、見守り情報（５９０）を月惑星探査衛星（４０９）と授受し、月惑星探査衛星（４０９）がシスルナデータ中継衛星（４１２）を経由して見守り情報（５９０）を見守りセンターと授受する。インフラストラクチャ衛星群と見守り衛星群との各衛星が、送受信切替装置（６４）付きの双方向通信標準端末（６５）を具備する。見守りセンターが、見守り衛星へ送信するコマンドのデータ量αと、見守り衛星から受信する見守りデータとテレメトリデータとのデータ量βに基づき、見守り衛星の受信時間と送信時間との比がα対βとなるよう送受信切替装置を動作させ、見守り衛星群との情報授受を、月惑星探査衛星を経由して実施する。

Description

衛星見守りシステム、衛星情報伝送システム、見守り衛星、インフラストラクチャ衛星、双方向通信標準端末、見守りセンター、データ中継衛星、シスルナデータ中継衛星、および、輸送機

　本開示は、衛星見守りシステム、衛星情報伝送システム、見守り衛星、インフラストラクチャ衛星、双方向通信標準端末、見守りセンター、データ中継衛星、シスルナデータ中継衛星、および、輸送機に関する。

　通信衛星を経由する遠距離あるいは辺境地域との情報授受、気象衛星ひまわりの画像を使った天気予報、および、準天頂測位衛星による地理空間情報の活用といった、衛星を使った社会インフラストラクチャは社会生活に定着している。これらの実用衛星群が社会生活に不可欠なクリティカルインフラストラクチャとなっている。
　一方で、宇宙環境の物体数増加によるデブリ衝突といった要因により、クリティカルインフラストラクチャの故障あるいは喪失のリスクを伴う危険事象が増加している。
　そこで、クリティカルインフラストラクチャを見守り、必要であれは危険回避行動をとる仕組みが必要になっている。

　特許文献１は、スペースデブリを観測するための方法を開示している。

特開２０１１－２１８８３４号公報

　特許文献１では、観測によって得られるデータを、天候に依存せずにシスルナ空間と地上間で授受するための方法については開示されていない。

　本開示は、クリティカルインフラストラクチャを見守ることによって得られるデータを、天候に依存せずにシスルナ空間と地上間で授受することができるようにすることを目的とする。

　本開示に係る衛星見守りシステムは、
　月と地球の間の空間であるシスルナ空間または月以遠を飛翔して、社会インフラストラクチャを形成してサービス運用するインフラストラクチャ衛星から成るインフラストラクチャ衛星群により構成されるクリティカルインフラストラクチャと、
　月と地球の間を飛翔して前記クリティカルインフラストラクチャを監視するとともに、軌道上サービスを実施する見守り衛星から成る見守り衛星群と、
　地上に設置され、前記インフラストラクチャ衛星群と情報授受し、前記インフラストラクチャ衛星群を運用する地上設備と、
　地上に設置され、前記見守り衛星群と情報授受する見守りセンターと、
により構成され、
　前記インフラストラクチャ衛星群が、月近傍軌道を飛翔する宇宙物体と地上との通信を中継するシスルナデータ中継衛星を含み、
　前記クリティカルインフラストラクチャとして前記シスルナデータ中継衛星との通信環境が整備されている月惑星探査衛星の近傍を前記見守り衛星が通過する際に、前記見守り衛星が見守り情報を前記月惑星探査衛星と授受し、前記月惑星探査衛星が前記シスルナデータ中継衛星を経由して前記見守り情報を前記見守りセンターと授受する。

　本開示に係る衛星見守りシステムによれば、シスルナ空間または月以遠におけるクリティカルインフラストラクチャを見守ることによって得られるデータを、天候に依存せずにシスルナ空間と地上間で授受することができる。

実施の形態１に係る衛星見守りシステムの全体構成例を示す図。 実施の形態１に係る見守りセンターの構成例を示す図。 実施の形態１に係る衛星の構成例を示す図。 実施の形態１に係る衛星見守りシステムにおける通信方式の例１を示す図。 実施の形態１に係る衛星見守りシステムにおける通信方式の例１の構成例を示す図。 実施の形態１に係る衛星見守りシステムにおける通信方式の例１の別例を示す図。 実施の形態１に係る衛星見守りシステムにおける通信方式の例２の構成例を示す図。 実施の形態１に係る衛星見守りシステムにおける通信方式の例２を示す図。 実施の形態１に係る月惑星探査衛星をデータ中継衛星と見なし、見守り衛星をユーザ衛星と見なして通信する構成例を示す図。 実施の形態１に係る月惑星探査衛星およびゲートウェイをデータ中継衛星と見なし、見守り衛星をユーザ衛星と見なして通信する構成例を示す図。 実施の形態１に係るゲートウェイをデータ中継衛星と見なし、月惑星探査衛星をユーザ衛星と見なして通信する構成例を示す図。 実施の形態１に係るゲートウェイをデータ中継衛星と見なし、月惑星探査衛星をユーザ衛星とみなすとともに、月惑星探査衛星をデータ中継衛星と見なし、見守り衛星をユーザ衛星と見なして通信する構成例を示す図。 実施の形態１に衛星見守りシステムの通信方式を示す図。 実施の形態１に衛星情報伝送システムの通信方式を示す図。 実施の形態１の変形例１に係る衛星見守りシステムの構成例を示す図。 実施の形態２に係る衛星見守りシステムにおける通信方式の例を示す図。 実施の形態２に係る衛星見守りシステムにおける通信方式の別例を示す図。 実施の形態３に係るデータ中継衛星が用いられる背景を示す図。 実施の形態３に係るデータ中継衛星の構成例を示す図。 実施の形態３に係るデータ中継衛星による送信例を示す図。 実施の形態３に係るデータ中継衛星による送信例を示す図。 実施の形態３の変形例２に係るデータ中継衛星の構成例を示す図。

　以下、本開示の実施の形態について、図を用いて説明する。なお、各図中、同一または相当する部分には、同一符号を付している。実施の形態の説明において、同一または相当する部分については、説明を適宜省略または簡略化する。また、以下の図面では各構成の大きさの関係が実際のものとは異なる場合がある。また、実施の形態の説明において、「上」、「下」、「左」、「右」、「前」、「後」、「表」、「裏」といった方向あるいは位置が示されている場合がある。それらの表記は、説明の便宜上、そのように記載しているだけであって、装置、器具、あるいは部品といった構成の配置および向きを限定するものではない。

　実施の形態１．
＊＊＊構成の説明＊＊＊
　図１は、本実施の形態に係る衛星見守りシステム５００の構成例を示す図である。

　本実施の形態では、衛星見守りシステム５００は、探査衛星群６０１と、見守りセンター５３とにより構成される。衛星見守りシステム５００は、地上設備５４を備えていてもよい。
　探査衛星群６０１は、月と地球の間の空間であるシスルナ空間または月以遠を飛翔する衛星群である。探査衛星群６０１は、クリティカルインフラストラクチャ５１と、クリティカルインフラストラクチャ５１を監視する見守り衛星５２１から成る見守り衛星群５２とを備える。
　なお、見守り衛星５２１は、監視衛星あるいは監視装置ともいう。

　クリティカルインフラストラクチャ５１は、宇宙空間における社会インフラストラクチャである。具体的には、クリティカルインフラストラクチャ５１は、通信衛星を経由する遠距離あるいは辺境地域との情報授受といった社会インフラストラクチャを形成する。
　クリティカルインフラストラクチャ５１は、月と地球の間の空間であるシスルナ空間または月以遠を飛翔して、社会インフラストラクチャを形成してサービス運用する。クリティカルインフラストラクチャ５１は、インフラストラクチャ衛星５１１から成るインフラストラクチャ衛星群５０１により構成される。
　また、インフラストラクチャ衛星５１１を、クリティカルインフラストラクチャ構成衛星ともいう。

　インフラストラクチャ衛星５１１には、月惑星探査衛星４０９、資源探査衛星４１０、シスルナデータ中継衛星４１２、およびゲートウェイ４１９といった衛星が含まれる。また、シスルナ空間あるいは月以遠を飛翔する輸送機４１１が含まれる。
　シスルナデータ中継衛星４１２は、月近傍軌道を飛翔する宇宙物体と地上との通信を中継するデータ中継衛星である。
　輸送機４１１は、クリティカルインフラストラクチャ５１として、シスルナデータ中継衛星４１２との通信環境が整備され、シスルナ空間に物資を輸送するシスルナ輸送機の例である。

　見守り衛星群５２は、見守り衛星５２１から成る。見守り衛星５２１は、月と地球の間を飛翔してクリティカルインフラストラクチャ５１を監視するとともに、軌道上サービスを実施する。
　見守り衛星群５２による見守りサービスは、目、耳、手、および口の役割との類比で考えると分かりやすい。
　口の役割を実現する見守り衛星５２１には、月惑星探査衛星４０９、シスルナデータ中継衛星４１２、および、ゲートウェイ４１９といった衛星が含まれる。また、シスルナ空間あるいは月以遠を飛翔する輸送機４１１が含まれる。
　目、耳、あるいは手の役割を実現する見守り衛星５２１には、光学見守り衛星４２１、赤外見守り衛星４２２、電波見守り衛星４２３、および、サービス衛星４２４といった衛星が含まれる。

　地上設備５４は、地上に設置され、インフラストラクチャ衛星群５０１と情報授受し、インフラストラクチャ衛星群５０１を運用する。地上設備５４は、インフラストラクチャ毎の地上設備であり、インフラストラクチャ毎地上設備ともいう。

　見守りセンター５３は、地上に設置され、見守り衛星群５２の各衛星との間で情報授受を実施する。見守りセンター５３は、見守り衛星群５２の各衛星との間で見守り情報５９０を授受する。見守りセンター５３は、見守り情報サーバ５３１を具備する。

　上述したように、見守り衛星群５２による見守りサービスは、目、耳、手、および口の役割との類比で考えると分かりやすい。クリティカルインフラストラクチャ５１を目で視覚的に見守る目的を衛星で実現するには、光学望遠鏡あるいはレーダ画像により視覚的にデブリといった不審物体を監視する方法が有効である。また、赤外線検知により異常な温度環境を監視する方法も有効である。

　また、耳で聴覚的に見守る見守りサービスには、音波の伝播しない宇宙空間における電波の監視という目的がある。クリティカルインフラストラクチャ５１を耳で聴覚的に見守る目的を衛星で実現するには、周辺を飛び交う電波を受信して誤動作の原因になる電波状況を監視する方法が有効である。

　また、見守りの延長サービスとして、手で操作する役割に対応する軌道上サービスがあげられる。軌道上サービスとしては、故障衛星の捕獲、検査、および修理といったサービスがある。また、燃料不足に陥った衛星への燃料補給、サービスの位置を移動する移動サービス、および寿命完遂後に自力で軌道離脱できない衛星の能動的軌道離脱（ＡＤＲ）といったサービスも含まれる。また、レーザを照射して、デブリといった不審物体との距離を監視するサービスも含まれる。

　このように、目、耳、あるいは手の役割を、見守り衛星５２１が実現することが期待されている。

　しかし、口の役割、すなわち見守り情報５９０を伝達する通信手段には制約があり、工夫が必要となる。
　本実施の形態に係る衛星見守りシステム５００における通信方式の例については、後述する。

　図２は、本実施の形態に係る見守りセンター５３の構成例を示す図である。
　見守りセンター５３は、見守り情報サーバ５３１を備える。見守り情報サーバ５３１は、コンピュータである。

　見守り情報サーバ５３１は、プロセッサ９１０を備えるとともに、メモリ９２１、補助記憶装置９２２、入力インタフェース９３０、出力インタフェース９４０、および通信装置９５０といった他のハードウェアを備える。プロセッサ９１０は、信号線を介して他のハードウェアと接続され、これら他のハードウェアを制御する。

　見守り情報サーバ５３１は、機能要素の一例として、例えば、見守り管理部７１０と記憶部７２０を備える。記憶部７２０には、見守り情報５９０が記憶されている。

　見守り管理部７１０の機能は、ソフトウェアにより実現される。記憶部７２０は、メモリ９２１に備えられる。あるいは、記憶部７２０は、補助記憶装置９２２に備えられていてもよい。また、記憶部７２０は、メモリ９２１と補助記憶装置９２２に分けられて備えられてもよい。

　見守り情報サーバ５３１は、例えば、インフラストラクチャ衛星５１１であるシスルナデータ中継衛星４１２を介して、見守り衛星５２１との間で見守り情報５９０の授受を実施する。見守り管理部７１０は、見守り衛星５２１との間で授受された見守り情報５９０を用いて、クリティカルインフラストラクチャ５１の故障あるいは喪失のリスクに対処する機能を実現する。例えば、見守り管理部７１０は、クリティカルインフラストラクチャ５１における、危険の警告、危険の予防、あるいは危険の回避といった機能を実現する。

　プロセッサ９１０は、見守り管理プログラムを実行する装置である。見守り管理プログラムは、見守り情報サーバ５３１および見守りセンター５３の各構成要素の機能を実現するプログラムである。

　プロセッサ９１０は、演算処理を行うＩＣである。プロセッサ９１０の具体例は、ＣＰＵ、ＤＳＰ、あるいは、ＧＰＵである。ＩＣは、Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ　Ｃｉｒｃｕｉｔの略語である。プロセッサ９１０の具体例は、ＣＰＵは、Ｃｅｎｔｒａｌ　Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　Ｕｎｉｔの略語である。ＤＳＰは、Ｄｉｇｉｔａｌ　Ｓｉｇｎａｌ　Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒの略語である。ＧＰＵは、Ｇｒａｐｈｉｃｓ　Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　Ｕｎｉｔの略語である。

　メモリ９２１は、データを一時的に記憶する記憶装置である。メモリ９２１の具体例は、ＳＲＡＭ、あるいはＤＲＡＭである。ＳＲＡＭは、Ｓｔａｔｉｃ　Ｒａｎｄｏｍ　Ａｃｃｅｓｓ　Ｍｅｍｏｒｙの略語である。ＤＲＡＭは、Ｄｙｎａｍｉｃ　Ｒａｎｄｏｍ　Ａｃｃｅｓｓ　Ｍｅｍｏｒｙの略語である。
　補助記憶装置９２２は、データを保管する記憶装置である。補助記憶装置９２２の具体例は、ＨＤＤである。また、補助記憶装置９２２は、ＳＤ（登録商標）メモリカード、ＣＦ、ＮＡＮＤフラッシュ、フレキシブルディスク、光ディスク、コンパクトディスク、ブルーレイ（登録商標）ディスク、ＤＶＤといった可搬記憶媒体であってもよい。なお、ＨＤＤは、Ｈａｒｄ　Ｄｉｓｋ　Ｄｒｉｖｅの略語である。ＳＤ（登録商標）は、Ｓｅｃｕｒｅ　Ｄｉｇｉｔａｌの略語である。ＣＦは、ＣｏｍｐａｃｔＦｌａｓｈ（登録商標）の略語である。ＤＶＤは、Ｄｉｇｉｔａｌ　Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ　Ｄｉｓｋの略語である。

　入力インタフェース９３０は、マウス、キーボード、あるいはタッチパネルといった入力装置と接続されるポートである。入力インタフェース９３０は、具体的には、ＵＳＢ端子である。なお、入力インタフェース９３０は、ＬＡＮと接続されるポートであってもよい。ＵＳＢは、Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ　Ｓｅｒｉａｌ　Ｂｕｓの略語である。ＬＡＮは、Ｌｏｃａｌ　Ａｒｅａ　Ｎｅｔｗｏｒｋの略語である。
　出力インタフェース９４０は、ディスプレイといった表示機器９４１のケーブルが接続されるポートである。出力インタフェース９４０は、具体的には、ＵＳＢ端子またはＨＤＭＩ（登録商標）端子である。ディスプレイは、具体的には、ＬＣＤである。ＨＤＭＩ（登録商標）は、Ｈｉｇｈ　Ｄｅｆｉｎｉｔｉｏｎ　Ｍｕｌｔｉｍｅｄｉａ　Ｉｎｔｅｒｆａｃｅの略語である。ＬＣＤは、Ｌｉｑｕｉｄ　Ｃｒｙｓｔａｌ　Ｄｉｓｐｌａｙの略語である。

　通信装置９５０は、レシーバとトランスミッタを有する。通信装置９５０は、具体的には、通信チップまたはＮＩＣである。ＮＩＣは、Ｎｅｔｗｏｒｋ　Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ　Ｃａｒｄの略語である。

　見守り管理プログラムは、プロセッサ９１０に読み込まれ、プロセッサ９１０によって実行される。メモリ９２１には、見守り管理プログラムだけでなく、ＯＳ（Ｏｐｅｒａｔｉｎｇ　Ｓｙｓｔｅｍ）も記憶されている。ＯＳは、Ｏｐｅｒａｔｉｎｇ　Ｓｙｓｔｅｍの略語である。プロセッサ９１０は、ＯＳを実行しながら、見守り管理プログラムを実行する。見守り管理プログラムおよびＯＳは、補助記憶装置に記憶されていてもよい。補助記憶装置に記憶されている見守り管理プログラムおよびＯＳは、メモリ９２１にロードされ、プロセッサ９１０によって実行される。なお、見守り管理プログラムの一部または全部がＯＳに組み込まれていてもよい。

　見守り情報サーバ５３１は、プロセッサ９１０を代替する複数のプロセッサを備えていてもよい。これら複数のプロセッサは、見守り管理プログラムの実行を分担する。それぞれのプロセッサは、プロセッサ９１０と同じように、見守り管理プログラムを実行する装置である。

　見守り管理プログラムにより利用、処理または出力されるデータ、情報、信号値および変数値は、メモリ９２１、補助記憶装置９２２、または、プロセッサ９１０内のレジスタあるいはキャッシュメモリに記憶される。

　見守り管理部７１０の「部」を「処理」、「手順」あるいは「工程」に読み替えてもよい。また見守り管理処理の「処理」を「プログラム」、「プログラムプロダクト」または「プログラムを記録したコンピュータ読取可能な記憶媒体」に読み替えてもよい。
　見守り管理プログラムは、見守り管理部の「部」を「処理」、「手順」あるいは「工程」に読み替えた各処理、各手順あるいは各工程を、コンピュータに実行させる。また、見守り管理方法は、見守り情報サーバ５３１が見守り管理プログラムを実行することにより行われる方法である。
　見守り管理プログラムは、コンピュータ読取可能な記録媒体あるいは記憶媒体に格納されて提供されてもよい。また、見守り管理プログラムは、プログラムプロダクトとして提供されてもよい。

　また、プロセッサは電子回路で代替されてもよい。プロセッサと電子回路の各々は、プロセッシングサーキットリとも呼ばれる。つまり、衛星見守りシステム５００の各装置の機能は、プロセッシングサーキットリにより実現される。

　図２では、見守り情報サーバ５３１の機能がソフトウェアで実現されるが、ハードウェアで実現されてもよい。具体的には、見守り情報サーバ５３１は、プロセッサ９１０に替えて電子回路を備えてもよい。

　電子回路は、見守り情報サーバ５３１の機能を実現する専用の電子回路である。電子回路は、具体的には、単一回路、複合回路、プログラム化したプロセッサ、並列プログラム化したプロセッサ、ロジックＩＣ、ＧＡ、ＡＳＩＣ、または、ＦＰＧＡである。ＧＡは、Ｇａｔｅ　Ａｒｒａｙの略語である。ＡＳＩＣは、Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　Ｓｐｅｃｉｆｉｃ　Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ　Ｃｉｒｃｕｉｔの略語である。ＦＰＧＡは、Ｆｉｅｌｄ－Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ　Ｇａｔｅ　Ａｒｒａｙの略語である。

　見守り情報サーバ５３１の機能は、１つの電子回路で実現されてもよいし、複数の電子回路に分散して実現されてもよい。

　別の変形例として、見守り情報サーバ５３１の一部の機能が電子回路で実現され、残りの機能がソフトウェアで実現されてもよい。また、見守り情報サーバ５３１の一部またはすべての機能がファームウェアで実現されてもよい。

　プロセッサと電子回路の各々は、プロセッシングサーキットリとも呼ばれる。つまり、見守り情報サーバ５３１の機能は、プロセッシングサーキットリにより実現される。

　なお、クリティカルインフラストラクチャ毎の地上設備５４といったその他のコンピュータのハードウェア構成についても、見守り情報サーバ５３１と同様である。

　図３は、本実施の形態に係る衛星３０の構成例を示す図である。
　インフラストラクチャ衛星５１１あるいは見守り衛星５２１といった衛星３０の基本構成例について説明する。

　衛星３０は、衛星制御装置３１０と通信装置３２と推進装置３３と姿勢制御装置３４と電源装置３５とを備える。その他、各種の機能を実現する構成要素を備えるが、図３では、衛星制御装置３１０と通信装置３２と推進装置３３と姿勢制御装置３４と電源装置３５について説明する。衛星３０は、宇宙物体の一例である。

　衛星制御装置３１０は、推進装置３３と姿勢制御装置３４とを制御するコンピュータであり、処理回路を備える。具体的には、衛星制御装置３１０は、地上装置から送信される各種コマンドにしたがって、推進装置３３と姿勢制御装置３４とを制御する。
　衛星通信装置３２は、地上設備あるいは地上装置と通信する装置である。具体的には、通信装置３２は、自衛星に関する各種データを地上装置へ送信する。また、通信装置３２は、地上装置から送信される各種コマンドを受信する。
　推進装置３３は、衛星３０に推進力を与える装置であり、衛星３０の速度を変化させる。具体的には、推進装置３３は、アポジキックモーターまたは化学推進装置、または電気推進装置である。アポジキックモーター（ＡＫＭ：Ａｐｏｇｅｅ　Ｋｉｃｋ　Ｍｏｔｏｒ）は、人工衛星の軌道投入に使われる上段の推進装置のことであり、アポジモーター（固体ロケットモーター使用時）、またはアポジエンジン（液体エンジン使用時）とも呼ばれている。
　化学推進装置は、一液性ないし二液性燃料を用いたスラスタである。電気推進装置としては、イオンエンジンまたはホールスラスタである。アポジキックモーターは軌道遷移に用いる装置の名称であり、化学推進装置の一種である場合もある。
　姿勢制御装置３４は、衛星３０の姿勢と衛星３０の角速度と視線方向（Ｌｉｎｅ　Ｏｆ　Ｓｉｇｈｔ）といった姿勢要素を制御するための装置である。姿勢制御装置３４は、各姿勢要素を所望の方向に変化させる。もしくは、姿勢制御装置３４は、各姿勢要素を所望の方向に維持する。姿勢制御装置３４は、姿勢センサとアクチュエータとコントローラとを備える。姿勢センサは、ジャイロスコープ、地球センサ、太陽センサ、スター・トラッカ、スラスタおよび磁気センサといった装置である。アクチュエータは、姿勢制御スラスタ、モーメンタムホイール、リアクションホイールおよびコントロール・モーメント・ジャイロといった装置である。コントローラは、姿勢センサの計測データまたは地上装置からの各種コマンドにしたがって、アクチュエータを制御する。
　電源装置３５は、太陽電池、バッテリおよび電力制御装置といった機器を備え、衛星３０に搭載される各機器に電力を供給する。

　衛星制御装置３１０に備わる処理回路について説明する。
　処理回路は、専用のハードウェアであってもよいし、メモリに格納されるプログラムを実行するプロセッサであってもよい。
　処理回路において、一部の機能が専用のハードウェアで実現されて、残りの機能がソフトウェアまたはファームウェアで実現されてもよい。つまり、処理回路は、ハードウェア、ソフトウェア、ファームウェアまたはこれらの組み合わせで実現することができる。
　専用のハードウェアは、具体的には、単一回路、複合回路、プログラム化したプロセッサ、並列プログラム化したプロセッサ、ＡＳＩＣ、ＦＰＧＡまたはこれらの組み合わせである。

＊＊＊動作の説明＊＊＊
＜衛星見守りシステム５００における通信方式の例１＞
　図４は、本実施の形態に係る衛星見守りシステム５００における通信方式の例１を示す図である。
　図５は、本実施の形態に係る衛星見守りシステム５００における通信方式の例１の構成例を示す図である。

　通信方式の例１では、月惑星探査衛星４０９（見守り衛星（口））の近傍を見守り衛星５２１（見守り衛星（目））が通過する際に、見守り衛星５２１（見守り衛星（目））が、見守り情報５９０を月惑星探査衛星４０９と授受する。そして、月惑星探査衛星４０９（見守り衛星（口））が、シスルナデータ中継衛星４１２を経由して見守り情報５９０を見守りセンター５３と授受する。
　月惑星探査衛星４０９は、クリティカルインフラストラクチャ５１として、シスルナデータ中継衛星４１２との通信環境が整備されている衛星である。

　図５では、見守り衛星（耳）が、インフラストラクチャ衛星５１１である資源探査衛星４１０を監視し、危険因子を見守り情報５９０として、見守りセンター５３と情報授受する様子を示している。
　見守りセンター５３は、月惑星探査衛星４０９とシスルナデータ中継衛星４１２とを経由して、見守り衛星（耳）との間で見守り情報５９０を授受する。あるいは、見守りセンター５３は、月惑星探査衛星４０９とシスルナデータ中継衛星４１２と月惑星探査衛星４０９に対応する地上設備５４とを経由して、見守り衛星（耳）との間で見守り情報５９０を授受してもよい。
　また、図５では、月惑星探査衛星４０９のクリティカルミッション機器と、月惑星探査衛星４０９に対応する地上設備５４との間で、シスルナデータ中継衛星４１２を経由してミッション情報が授受されている。クリティカルミッション機器は、月惑星探査衛星４０９におけるミッションを実現する機器である。

　見守り衛星５２１は、第２の通信端末４２を備える。
　月惑星探査衛星４０９といったインフラストラクチャ衛星５１１は、第１の通信端末４１と第２の通信端末４２を備える。
　シスルナデータ中継衛星４１２は、第１の通信端末４１を備える。
　見守りセンター５３および地上設備５４の各々は、第３の通信端末４３を備える。

　第１の通信端末４１は、月近傍とＧＥＯ（静止軌道）近傍、あるいは、ＧＥＯ近傍と地上との間で通信するための通信端末である。第１の通信端末４１は、インフラストラクチャ衛星５１１と、シスルナデータ中継衛星４１２との間で、「月－ＧＥＯ」間通信を行う。また、第１の通信端末４１は、シスルナデータ中継衛星４１２と、見守りセンター５３および地上設備５４の各々との間で、「地上－ＧＥＯ」間通信を行う。つまり、第１の通信端末４１は、「月－ＧＥＯ」間通信を行うとともに、「地上－ＧＥＯ」間通信を行う通信端末である。

　第２の通信端末４２は、見守り衛星５２１とインフラストラクチャ衛星５１１、あるいは、インフラストラクチャ衛星５１１同士で通信するための通信端末である。第２の通信端末４２は、「月近傍－月近傍」間通信を行う。

　第３の通信端末４３は、見守りセンター５３および地上設備５４の各々に具備され、シスルナデータ中継衛星４１２の第１の通信端末４１との間で、「地上－ＧＥＯ」間通信を行う通信端末である。

　シスルナ空間を飛翔する月惑星探査衛星４０９と地上の見守りセンター５３が通信する場合、見守りセンター５３が、地球の自転と月の相対位置によっては、月惑星探査衛星４０９と通信できない時間帯が存在する。これに対し、シスルナデータ中継衛星４１２を具備することにより、月惑星探査衛星４０９と通信できるアベーラビリティが向上するという効果がある。

　また、大気を通過して地上と光通信する場合に、雲があると通信ができないという課題がある。これに対し、遠距離通信となるシスルナ空間と静止軌道の間では遠距離通信に適した光通信を採用し、静止軌道と地上の通信では、降雨時でも曇天でも通信可能な電波通信を採用する。これにより、衛星見守りシステム５００では、天候に依存せずにシスルナ空間と地上間の通信ができるという効果がある。

　なお、衛星間光通信を実現する方式としては、以下の方式が知られている。
・ＬＥＯ（Ｌｏｗ　Ｅａｒｔｈ　Ｏｒｂｉｔ）コンステレーションで採用され近距離低レート通信に適するＯ３Ｋ方式：Ｏｐｔｉｃａｌ　Ｏｎ／Ｏｆｆ　Ｋｅｙｉｎｇ
・ＧＥＯ－ＬＥＯ間光通信（中距離）で採用されているＨＤＲ方式：Ｏｐｔｉｃａｌ　Ｈｉｇｈ　Ｄａｔａ　Ｒａｔｅ
・更なる大容量化あるいは遠距離通信に適するＨＰＥ方式：Ｈｉｇｈ　Ｐｈｏｔｏｎ　Ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ

　シスルナ空間とシスルナデータ中継衛星の間ではＨＰＥ方式による遠距離通信を採用する。また、見守り衛星と月惑星探査衛星の間では、通信距離に応じてＨＤＲ方式、ないしＯ３Ｋ方式を採用する。これにより、衛星見守りシステム５００におけるトータルコストを低減できるという効果がある。

　図６は、本実施の形態に係る衛星見守りシステム５００における通信方式の例１の別例を示す図である。

　図６に示すように、クリティカルインフラストラクチャ５１が、シスルナデータ中継衛星４１２との通信環境が整備され、シスルナ空間に物資を輸送する輸送機４１１を含んでいてもよい。
　輸送機４１１が見守り衛星５２１をシスルナ空間に輸送した後に、見守り衛星５２１を放出する。そして、見守り衛星５２１が、見守り情報５９０を輸送機４１１と授受する。輸送機４１１は、シスルナデータ中継衛星４１２を経由して見守り情報５９０を見守りセンター５３と授受する。
　輸送機４１１（見守り衛星（口））が、シスルナデータ中継衛星４１２を経由して見守り情報５９０を見守りセンター５３と授受する方法は、図４および図５で説明したものと同様である。すなわち、図４および図５において、月惑星探査衛星４０９（見守り衛星（口））が、シスルナデータ中継衛星４１２を経由して見守り情報５９０を見守りセンター５３と授受する方法と同様に、輸送機４１１（見守り衛星（口））が、シスルナデータ中継衛星４１２を経由して見守り情報５９０を見守りセンター５３と授受する。

　シスルナ輸送機（輸送機４１１）はロケットでもよい。また、シスルナ輸送機は、新型宇宙ステーション補給機（ＨＴＶ－Ｘ）のように、ロケットにより打ち上げられた後にロケットから分離されて、目的地まで物資を輸送する輸送機でもよい。
　シスルナ空間に物資を輸送する輸送機は、遠距離通信可能な通信装置を必ず具備している。よって、見守り衛星を輸送機でシスルナ空間に輸送して、放出後に輸送機の遠距離通信回線を利用することにより、見守り衛星を小型、軽量、低コストで実現できるという効果がある。
　またシスルナ輸送機の目的地には必ず見守るべき対象としてのクリティカルインフラストラクチャが存在するので、見守り衛星を目的地周辺で放出することは合理的である。

　また、シスルナ輸送機がインフラストラクチャ衛星を輸送する場合にも同様の効果がある。
　輸送機４１１がインフラストラクチャ衛星をシスルナ空間に輸送した後に放出する。インフラストラクチャ衛星は、衛星情報を輸送機４１１と授受し、輸送機４１１がシスルナデータ中継衛星４１２を経由して衛星情報をインフラストラクチャ毎の地上設備５４と授受する。

＜衛星見守りシステム５００における通信方式の例２＞
　図７は、本実施の形態に係る衛星見守りシステム５００における通信方式の例２の構成例を示す図である。
　図８は、本実施の形態に係る衛星見守りシステム５００における通信方式の例２を示す図である。

　月惑星探査衛星４０９が１機のみしか運用しておらず、通信回線が１回線しかない場合は、月惑星探査衛星４０９そのものの故障ないし緊急事態により通信が途絶するリスクがある。その場合は、ゲートウェイ４１９と地上とがシスルナデータ中継衛星４１２を経由して通信する通信回線を借用することにより、月惑星探査衛星４０９を見守る情報（見守り情報）を伝送する。

　図７では、見守り衛星５２１が、インフラストラクチャ衛星５１１である月惑星探査衛星４０９を監視し、危険因子を見守り情報５９０として見守りセンター５３と情報授受する様子を示している。インフラストラクチャ衛星群は、月近傍軌道を飛翔する宇宙物体と地上との通信を中継するシスルナデータ中継衛星４１２を含む。
　見守りセンター５３は、ゲートウェイ４１９と、シスルナデータ中継衛星４１２とを経由して、見守り衛星５２１との間で見守り情報５９０を授受する。あるいは、見守りセンター５３は、ゲートウェイ４１９と、シスルナデータ中継衛星４１２と、ゲートウェイ４１９に対応する地上設備５４とを経由して、見守り衛星５２１との間で見守り情報５９０を授受してもよい。

　ゲートウェイ４１９は、月近傍の衛星である。ゲートウェイ４１９は、国際協力による構築が計画されている衛星である。
　ゲートウェイ４１９といったインフラストラクチャ衛星５１１は、第１の通信端末と第２の通信端末を備える。なお、ゲートウェイ４１９とゲートウェイ４１９に対応する地上設備５４との間では、シスルナデータ中継衛星４１２を経由して、ゲートウェイサービスに関する情報が授受される。
　図７では、地上設備５４と見守りセンター５３の各々が第１の通信端末を具備する例を示している。

　図９は、本実施の形態に係る月惑星探査衛星をデータ中継衛星と見なし、見守り衛星をユーザ衛星と見なして通信する構成例を示す図である。
　図７および図８において説明したように、シスルナ空間ではゲートウェイ４１９との通信互換性を考慮した衛星見守りシステム５００の構築が必要である。
　仮に、ゲートウェイ４１９を考慮に入れなければ、図９に示すように、見守り衛星５２１をデータ中継衛星のユーザ衛星とみなし、月惑星探査衛星４０９をデータ中継衛星と見なした通信機構成となる。
　図９においては、データ中継衛星と見なされた月惑星探査衛星４０９は、シスルナデータ中継衛星４１２を経由して、月惑星探査用の地上設備５４と通信する。

　図１０は、本実施の形態に係る月惑星探査衛星およびゲートウェイをデータ中継衛星と見なし、見守り衛星（目）をユーザ衛星と見なして通信する構成例を示す図である。
　月惑星探査衛星４０９の故障あるいは緊急事態が発生し、ゲートウェイ４１９をバックアップのデータ中継衛星として利用しなければならない場合がある。このような場合は、見守り衛星（目）はゲートウェイと通信可能な標準通信端末を採用するのが妥当である。また、この見守り衛星（目）をユーザ衛星としてデータ中継する月惑星探査衛星４０９は、ゲートウェイ４１９と同様の通信端末を具備する必要がある。
　データ中継衛星と見なされたゲートウェイ４１９は、シスルナデータ中継衛星４１２を経由して、見守りセンター５３と通信する。ゲートウェイ４１９は、シスルナデータ中継衛星４１２と、ゲートウェイ用の地上設備５４とを経由して、見守りセンター５３と通信してもよい。

　図１１は、本実施の形態に係るゲートウェイをデータ中継衛星と見なし、月惑星探査衛星をユーザ衛星と見なして通信する構成例を示す図である。
　月惑星探査衛星４０９はもともとゲートウェイ４１９との通信環境を確立するための通信端末を具備していることが想定される。この場合は月惑星探査衛星４０９をユーザ衛星とみなし、ゲートウェイ４１９をデータ中継衛星と見なした通信端末の設定となることが想定される。
　データ中継衛星と見なされたゲートウェイ４１９は、シスルナデータ中継衛星４１２を経由して、月惑星探査用の地上設備５４と通信する。あるいは、データ中継衛星と見なされたゲートウェイ４１９は、シスルナデータ中継衛星４１２と、ゲートウェイ用の地上設備５４とを経由して、月惑星探査用の地上設備５４と通信してもよい。

　図１２は、本実施の形態に係るゲートウェイをデータ中継衛星と見なし、月惑星探査衛星をユーザ衛星とみなすとともに、月惑星探査衛星をデータ中継衛星と見なし、見守り衛星をユーザ衛星と見なして通信する構成例を示す図である。
　図１２では、ゲートウェイ４１９をデータ中継衛星と見なし、月惑星探査衛星４０９をユーザ衛星と見なして、例えば、月惑星探査衛星４０９のミッション情報を授受している。また、月惑星探査衛星４０９あるいはゲートウェイ４１９をデータ中継衛星と見なし、見守り衛星５２１をユーザ衛星とみなして、見守り情報を授受している。

　ゲートウェイ４１９と月惑星探査衛星４０９の間の通信を目的とした通信端末により、標準通信端末を具備した見守り衛星と月惑星探査衛星との間でも通信可能であれば、標準通信端末の採用により全て解決する。
　ただし、ユーザ衛星とデータ中継衛星の通信端末の仕様が異なる場合は、月惑星探査衛星側が両方の通信端末を具備する必要がある。
　具体的には、以下の通りである。

　シスルナデータ中継衛星４１２とゲートウェイ４１９の間が、例えば、遠距離通信用双方向ＨＰＥ光通信方式を採用し、標準端末として月惑星探査衛星４０９も同じＨＰＥ光通信方式端末を具備していれば、以下の全ての通信が可能となる。
・シスルナデータ中継衛星４１２とゲートウェイ４１９の間
・シスルナデータ中継衛星４１２と月惑星探査衛星４０９の間
・月惑星探査衛星４０９とゲートウェイ４１９の間

　さらに、見守り衛星５２１も同じＨＰＥ光通信方式端末を具備していれば、見守り衛星もまたシスルナデータ中継衛星４１２、ゲートウェイ４１９、および月惑星探査衛星４０９の全てと通信が可能である。
　しかしながらＨＰＥ方式は高額なのでコストの観点でデメリットとなる。
　そこで見守り衛星５２１が中距離に適したＨＤＲ方式ないし近距離に適したＯ３Ｋ方式を採用すれば、見守り衛星５２１のコスト低減が可能となる。
　この場合は見守り衛星５２１と通信する月惑星探査衛星４０９またはゲートウェイ４１９が、ＨＰＥ方式と、ＨＤＲ方式ないしＯ３Ｋ方式の複数方式の光通信端末を具備する必要がある。

　図１３は、本実施の形態に係る衛星見守りシステム５００の通信方式を示す図である。
　図１３では、衛星見守りシステム５００の通信方式において、双方向通信標準端末６５の送受信切替および送受信時間比率をコマンド送信する仕組みを示している。
　インフラストラクチャ衛星群５０１と見守り衛星群５２との各衛星が送受信切替装置６４付きの双方向通信標準端末６５を具備する。送受信切替装置６４は、受信機能と送信機能とを切り替えることによって受信と送信とを実現する装置である。
　図１３では、第２の通信端末が、送受信切替装置６４付きの双方向通信標準端末６５である。

　見守りセンター５３が、データ量αとデータ量βに基づき、見守り衛星の受信時間と送信時間との比がα対βとなるよう送受信切替装置６４を動作させる。データ量αは、見守りセンター５３から見守り衛星５２１へ送信するコマンドのデータ量である。データ量βは、見守りセンター５３が見守り衛星５２１から受信する見守りデータとテレメトリデータとのデータ量である。
　見守りセンター５３は、見守り衛星群５２と見守りセンター５３の情報授受を、月惑星探査衛星４０９を経由して実施する。
　見守り衛星５２１は、送受信切替装置６４付きの双方向通信標準端末６５を具備し、送受信時間比をコマンドで制御する。

　見守り衛星５２１が目の役目を担う光学監視衛星の場合は、見守り情報のデータ量が膨大になる。そのため、見守り衛星が受信するコマンドのデータ量αと、送信する見守りデータとテレメトリの合計データ量βに対して、受信時間と送信時間の比率をα：βとする。これにより、標準通信端末の性能を１００％発揮して、高速大容量の通信が可能になる。
　この結果、多数の衛星と通信するデータ中継衛星のリソースを効率的に活用できるという効果がある。

　静止軌道データ中継衛星と、低軌道周回衛星との間で通信する光通信端末が実現されている。このとき、光通信端末は、観測データといった情報を送信する低軌道周回衛星側はユーザ衛星側であり、データ中継衛星がホスト側となる。相互通信する光通信端末であっても、ホスト側とユーザ側で開口径が異なるなど、通信端末の標準化はなされていない。

　一方、本実施の形態に係る通信端末では、ホスト側とユーザ側の役割は情報伝送経路次第で変わる可能性がある。このため、ホスト側もユーザ側も区別せずに、共通仕様の標準端末とするのが合理的である。このとき、同一仕様端末を使って、送信側と受信側の役割を時分割的に切替える必要がある。このため、通信端末は、送受信切替装置を具備する。さらに、送信と受信のデータ量が異なる場合には、データ量に応じて送受信時間の比率を最適化するのが合理的である。この送受信時間比率はコマンドのデータ量と、見守り情報とテレメトリのデータ量を把握している見守りセンターからコマンド送信するのが合理的である。
　あるいは、軌道上で自律的に送受の稼働Ｄｕｔｙを監視して最適化制御することも可能である。
　送受の信号の干渉回避あるいは誤動作防止のための送信と受信で偏波を変更する手段も有効である。

　図１４は、本実施の形態に係る衛星情報伝送システム５１０の通信方式を示す図である。
　図１４では、衛星情報伝送システム５１０の通信方式において、双方向通信標準端末６５の送受信切替および送受信時間比率をコマンド送信する仕組みを示している。
　インフラストラクチャ衛星５１１は、送受信切替装置６４付きの双方向通信標準端末６５を具備する。送受信切替装置６４付きの双方向通信標準端末６５は、月近傍のゲートウェイ４１９と通信互換性を有し、受信機能と送信機能とを切り替えることによって受信と送信とを実現する送受信切替装置６４付きの通信端末である。
　シスルナデータ中継衛星４１２が、第１のインフラストラクチャ衛星の受信時間と送信時間との比がα対βとなるよう送受信切替装置６４を動作させる。シスルナデータ中継衛星４１２は、第１のインフラストラクチャ衛星へ送信するコマンドのデータ量αと、第１のインフラストラクチャ衛星から受信するミッションデータとテレメトリデータとのデータ量βに基づき、送受信切替装置６４を動作させる。
　図１４では、第１のインフラストラクチャ衛星の例として、月惑星探査衛星４０９が記載されている。

＊＊＊他の構成＊＊＊
＜変形例１＞
　図１５は、本実施の形態の変形例１に係る衛星見守りシステム５００の構成例を示す図である。
　図１５では、インフラストラクチャ衛星５１１が通信衛星４０１および気象衛星４０３である場合を示している。
　変形例１の場合でも、地上設備から、双方向通信標準端末の送受信切替および送受信時間比率をコマンド送信して、通信を制御する仕組みを適用することができる。

　実施の形態２．
　本実施の形態では、主に、実施の形態１に追加する点あるいは異なる点について説明する。なお、実施の形態１と同様の構成には同一の符号を付し、その説明を省略する場合がある。

　図１６は、本実施の形態に係る衛星見守りシステム５００における通信方式の例を示す図である。
　インフラストラクチャ衛星である月惑星探査衛星４０９が、第２の通信端末４２と、見守り衛星５２１と通信する通信端末（第４の通信端末４４）を具備する。
　第２の通信端末４２は、ゲートウェイ４１９と通信互換性を有し、送受信切替装置６４付きの双方向通信標準端末６５である。
　また、第４の通信端末４４は、見守り衛星とインフラストラクチャ衛星との通信を行う通信端末である。

　また、インフラストラクチャ衛星群５０１は、月近傍軌道を飛翔する宇宙物体と地上との通信を中継するシスルナデータ中継衛星４１２を含む。
　シスルナデータ中継衛星４１２は、第１の通信端末４１を具備する。
　第１の通信端末４１は、月近傍とＧＥＯ近傍との間で通信するための通信端末である。また、第１の通信端末４１は、ＧＥＯと地上との間で通信する機能も有する。

　また、見守りセンター５３および地上設備５４の各々は、ＧＥＯと地上との間で通信するための第３の通信端末４３を具備する。

　見守り衛星５２１は、インフラストラクチャ衛星との通信を行う第４の通信端末４４を具備する。
　本実施の形態に係る衛星見守りシステム５００では、見守り衛星５２１と見守りセンター５３の情報授受を、インフラストラクチャ衛星およびシスルナデータ中継衛星４１２を経由して実施する。あるいは、衛星見守りシステム５００では、見守り衛星５２１と見守りセンター５３の情報授受を、インフラストラクチャ衛星、シスルナデータ中継衛星４１２、および、インフラストラクチャ衛星を運用する地上設備５４を経由して実施してもよい。

　ゲートウェイと通信互換性を有する通信端末が、衛星間データ中継のユーザ側とホスト側の区別なく利用できる仕様であれば、実施の形態１記載の衛星見守りシステムを実現できる。一方、ユーザ側とホスト側で仕様が異なる場合には、本実施の形態に記載の方法により、インフラストラクチャ衛星側が、衛星間データ中継のホスト側通信端末と、ユーザ側通信端末を両方具備することにより衛星見守りシステムを構築する。
　この場合は見守り衛星とインフラストラクチャ衛星間の第４の通信端末を搭載することになる。よって、通信性能、衛星搭載性、およびコストなどを考慮して最適な搭載機器を採用することができるというメリットがある。

　図１７は、本実施の形態に係る衛星見守りシステム５００における通信方式の別例を示す図である。
　見守りセンター５３は、見守り情報サーバ５３１を具備し、シスルナデータ中継衛星４１２を経由して見守り情報５９０を授受する。あるいは、見守りセンター５３は、シスルナデータ中継衛星４１２とインフラストラクチャ衛星５１１に対応する地上設備５４を経由して見守り情報５９０を授受してもよい。

　実施の形態３．
　本実施の形態では、主に、実施の形態１および２に追加する点あるいは異なる点について説明する。なお、実施の形態１および２と同様の構成には同一の符号を付し、その説明を省略する場合がある。

　図１８は、本実施の形態に係るデータ中継衛星３０１が用いられる背景を示す図である。
　上述したシスルナデータ中継衛星４１２は、データ中継衛星３０１の例である。
　将来の月惑星探査の拠点として、ＬＯＰ－Ｇの構想がある。ＬＯＰ－Ｇは、Ｌｕｎａｒ　Ｏｒｂｉｔａｌ　Ｐｌａｔｆｏｒｍ－Ｇａｔｅｗａｙの略語である。
　ＬＯＰ－Ｇは、地球と月の重力ポテンシャルが均衡点となるラグランジェポイントにおいて、ＮＲＨＯと呼ばれる非常に細長い楕円軌道で運用されることが検討されている。ＮＲＨＯは、Ｎｅａｒ　Ｒｅｃｔｉｌｉｎｅａｒ　Ｈａｌｏ　Ｏｒｂｉｔの略語である。
　ＮＲＨＯは、月を南北に回る、高度４０００ｋｍから７５０００ｋｍという極端に細長い楕円軌道である。

　ＮＲＨＯが月の北極上空で近地点となり、南極上空で遠地点となる場合に、地球からの通信回線を確立し、通信途絶を最小化する手法が検討されている。地球の静止軌道上を飛翔するデータ中継衛星の利用は候補案のひとつである。
　また通信手段として大容量通信の実現が期待される光通信の活用が検討されている。
　本実施の形態では、ＮＲＨＯを飛翔するゲートウェイと地球の静止軌道上のデータ中継衛星の間を光通信して、通信途絶期間を最小化する手段を提供する。

　図１９は、本実施の形態に係るデータ中継衛星３０１の構成例を示す図である。
　上述したシスルナデータ中継衛星４１２は、データ中継衛星３０１の例である。
　データ中継衛星３０１は、月近傍軌道を飛翔する宇宙物体と地上設備との通信を中継する。データ中継衛星３０１は、静止軌道を飛翔する。
　データ中継衛星３０１は、衛星座標系のＸ軸を東面進行方向、Ｙ軸を南方向、Ｚ軸を地球方向として、太陽電池パドル３０２が北面（－Ｙ）１翼構成である。
　データ中継衛星３０１は、南面（＋Ｙ）に光通信端末１０を搭載する。
　また、データ中継衛星３０１は、南北軸（Ｙ軸）回りに反地球方向（－Ｚ軸）からＡｚｉｍｕｔｈ±１７０ｄｅｇを包含する通信視野、および、ＸＺ面に対してＥｌｅｖａｔｉｏｎ、－２５ｄｅｇ以上（北側）、Ｅｌｅｖａｔｉｏｎ、３６ｄｅｇ以上（南側）の通信視野を確保する。

　ＮＲＨＯは、軌道面の法線ベクトルが地球方向を向くため、月の陰になることなく、データ中継衛星はゲートウェイと通信が可能である。一方、地球の静止軌道では、データ中継衛星が月に対して地球の陰になる季節と時間帯は、ゲートウェイとの通信が途絶する。またデータ中継衛星が地球を指向して周回する際に、ゲートウェイは南北軸回りに回転することになる。
　地球の地軸は慣性空間に対して約２３．４度傾斜しているため、冬至と夏至で±２３．４度の指向方向の変動がある。
　地球半径が約６４００ｋｍであるのに対して静止軌道半径は約４２０００ｋｍと約７倍であり、地軸の傾斜があるため、季節によっては地球の陰が発生しない状況もありうる。

　そこで、データ中継衛星が地球の赤道上空を１周回する間の通信途絶を最小化するために、衛星の南北軸回りに視野方向を回転する光通信端末を採用する。衛星上の視野干渉をなくすために、ＮＲＨＯの遠地点側に広い視野を確保できる衛星南面に光通信端末を搭載する。そして、ＡｚｉｍｕｔｈとＥｌｅｖａｔｉｏｎの２軸指向方向変更により、ゲートウェイとの光通信視野を確保する。
　光通信端末の駆動範囲として、３６０度以上の連続的回動ができない光通信端末では、地球方向をデッドゾーンに充てる。また、南面搭載時のＡｚｉｍｕｔｈ回転範囲として、反地球方向に対して±１７０ｄｅｇを包含する。±１７５ｄｅｇの光通信端末は実在しており、広視野になるほど通信途絶期間を短縮できる。
　またゲートウェイが地球の陰に入っている間に、Ａｚｉｍｕｔｈ指向角度を最東端に設定し、日陰開け後に通信リンクを形成してデータ中継衛星が地球を約１周する間にＡｚｉｍｕｔｈ指向角度が最西端まで回動する。これにより、再び日陰入り後にＡｚｉｍｕｔｈ指向角度を最東端に設定する運用を繰り返す。

　図２０および図２１は、本実施の形態に係るデータ中継衛星３０１による送信例を示す図である。
　図２０の上段は、データ中継衛星３０１による送信例を赤道側から見た図である。
　図２０の下段は、データ中継衛星３０１による送信例を北極側から見た図である。
　図２１の上段は、データ中継衛星３０１による送信例における地軸傾斜に伴う通信範囲の変化例１である。
　図２１の下段は、データ中継衛星３０１による送信例における地軸傾斜に伴う通信範囲の変化例２である。

　地球と月の距離が約３８５０００ｋｍである。
　ＮＲＨＯの遠地点高度が約７５０００ｋｍ、近地点高度が約４０００ｋｍである。
　よって、データ中継衛星３０１からＮＲＨＯの北極上空近地点を見込む角度は、衛星座標系のＸ軸を東面進行方向、Ｙ軸を南方向、Ｚ軸を地球方向として、次の通りである。
・衛星ＸＺ面に対するＥｌｅｖａｔｉｏｎ北緯方向に１ｄｅｇ以下
・南極上空遠地点を見込む角度は衛星Ｚ軸（地球方向）に対するＥｌｅｖａｔｉｏｎ南緯方向に１２ｄｅｇ以下

　地軸の傾斜約２３．４ｄｅｇの変動を考慮して、以下の指向方向変更機能を具備すれば、ゲートウェイの遠地点から近地点に至る飛翔経路において、常に通信が可能となる。
・Ｅｌｅｖａｔｉｏｎ北緯方向２５ｄｅｇ以上
・Ｅｌｅｖａｔｉｏｎ南緯方向３６ｄｅｇ以上

　ゲートウェイでは有人活動も計画されている。本実施の形態によれば、人命の関わる船外活動といったイベントにおいて、長時間にわたり通信途絶することなく地上設備と通信できるという効果がある。
　なお、ＮＲＨＯの近地点が月の南極側に設定される場合は、データ中継衛星も南北を入れ替えた配置にすることは言うまでもない。
　また運用途中においてゲートウェイの軌道が変更になった場合であっても、データ中継衛星をＺ軸回りに１８０度回転して南北を入れ替えた運用が可能であり、上記と同様の効果を得ることができる。

＊＊＊他の構成＊＊＊
＜変形例２＞
　図２２は、本実施の形態の変形例２に係るデータ中継衛星３０１の構成例を示す図である。
　データ中継衛星３０１は、衛星座標系のＸ軸を東面進行方向、Ｙ軸を南方向、Ｚ軸を地球方向として、太陽電池パドル３０２が北面（－Ｙ）１翼構成である。
　データ中継衛星３０１は、南面（＋Ｙ）に光通信端末１０を搭載する。

　本実施の形態の変形例では、データ中継衛星３０１は、第１の光通信端末１０ａと第２の光通信端末１０ｂとの２つの光通信端末１０を具備する。

　第１の光通信端末１０ａと第２の光通信端末１０ｂとの各々は、南北軸（Ｙ軸）回りに反地球方向（－Ｚ軸）からＡｚｉｍｕｔｈ±１７０ｄｅｇを包含する通信視野、および、ＸＺ面に対してＥｌｅｖａｔｉｏｎ－２５ｄｅｇ以上（北側）、Ｅｌｅｖａｔｉｏｎ３６ｄｅｇ以上（南側）の通信視野を確保する。

　データ中継衛星３０１は、南面の－Ｚ側に第１の光通信端末１０ａ、南面の＋Ｚ側に第２の光通信端末１０ｂを配置し、Ｙ軸方向の高さを変えて通信視野を確保する。

　２式の光通信端末を装備することにより、ゲートウェイおよび月探査衛星といった、複数の宇宙機と通信ができるという効果がある。また冗長構成として、故障に伴う機能喪失を回避する。
　広い通信視野の確保が課題となるが、Ｅｌｅｖａｔｉｏｎ視野範囲には上限があり、かつＡｚｉｍｕｔｈの地球方向にはデッドゾーンがある。よって、第１の光通信端末のデッドゾーンを利用して嵩上げ構造を形成し、第２の光通信端末をＹ軸方向に嵩上げすることにより、２式の光通信端末の通信視野を確保する。

　以上の実施の形態１から３では、衛星見守りシステム、インフラストラクチャ衛星、見守り衛星、通信装置、および、見守りセンターといった各システムおよび各装置の構成は、上述した実施の形態のような構成でなくてもよい。各システムおよび各装置の構成は、上述した実施の形態で説明した機能を実現することができれば、どのような構成でもよい。
　また、実施の形態１から３のうち、複数の部分あるいは実施例を組み合わせて実施しても構わない。あるいは、これらの実施の形態のうち、１つの部分あるいは実施例を実施しても構わない。その他、これらの実施の形態を、全体としてあるいは部分的に、どのように組み合わせて実施しても構わない。
　すなわち、実施の形態１から３では、各実施の形態の自由な組み合わせ、あるいは各実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは各実施の形態において任意の構成要素の省略が可能である。

　なお、上述した実施の形態は、本質的に好ましい例示であって、本開示の範囲、本開示の適用物の範囲、および本開示の用途の範囲を制限することを意図するものではない。上述した実施の形態は、必要に応じて種々の変更が可能である。

　１０　光通信端末、１０ａ　第１の光通信端末、１０ｂ　第２の光通信端末、３０　衛星、３１０　衛星制御装置、３３　推進装置、３４　姿勢制御装置、３５　電源装置、３２　通信装置、４１　第１の通信端末、４２　第２の通信端末、４３　第３の通信端末、４４　第４の通信端末、３０１　データ中継衛星、３０２　太陽電池パドル、４０１　通信衛星、４０３　気象衛星、４０９　月惑星探査衛星、４１０　資源探査衛星、４１１　輸送機、４１２　シスルナデータ中継衛星、４１９　ゲートウェイ、４２１　光学見守り衛星、４２２　赤外見守り衛星、４２３　電波見守り衛星、４２４　サービス衛星、５１　クリティカルインフラストラクチャ、５０１　インフラストラクチャ衛星群、５１１　インフラストラクチャ衛星、５２　見守り衛星群、５２１　見守り衛星、５３　見守りセンター、５３１　見守り情報サーバ、５４　地上設備、６４　送受信切替装置、６５　双方向通信標準端末、５９０　見守り情報、６０１　探査衛星群、５００　衛星見守りシステム、５１０　衛星情報伝送システム、７１０　見守り管理部、７２０　記憶部、９１０　プロセッサ、９２１　メモリ、９２２　補助記憶装置、９３０　入力インタフェース、９４０　出力インタフェース、９４１　表示機器、９５０　通信装置。

Claims (15)

1. 　月と地球の間の空間であるシスルナ空間または月以遠を飛翔して、社会インフラストラクチャを形成してサービス運用するインフラストラクチャ衛星から成るインフラストラクチャ衛星群により構成されるクリティカルインフラストラクチャと、
   　月と地球の間を飛翔して前記クリティカルインフラストラクチャを監視するとともに、軌道上サービスを実施する見守り衛星から成る見守り衛星群と、
   　地上に設置され、前記インフラストラクチャ衛星群と情報授受し、前記インフラストラクチャ衛星群を運用する地上設備と、
   　地上に設置され、前記見守り衛星群と情報授受する見守りセンターと、
   により構成され、
   　前記インフラストラクチャ衛星群が、月近傍軌道を飛翔する宇宙物体と地上との通信を中継するシスルナデータ中継衛星を含み、
   　前記クリティカルインフラストラクチャとして前記シスルナデータ中継衛星との通信環境が整備されている月惑星探査衛星の近傍を前記見守り衛星が通過する際に、前記見守り衛星が見守り情報を前記月惑星探査衛星と授受し、前記月惑星探査衛星が前記シスルナデータ中継衛星を経由して前記見守り情報を前記見守りセンターと授受する、衛星見守りシステム。
2. 　月と地球の間の空間であるシスルナ空間または月以遠を飛翔して、社会インフラストラクチャを形成してサービス運用するインフラストラクチャ衛星から成るインフラストラクチャ衛星群により構成されるクリティカルインフラストラクチャと、
   　月と地球の間を飛翔して前記クリティカルインフラストラクチャを監視するとともに、軌道上サービスを実施する見守り衛星から成る見守り衛星群と、
   　地上に設置され、前記インフラストラクチャ衛星群と情報授受し、前記インフラストラクチャ衛星群を運用する地上設備と、
   　地上に設置され、前記見守り衛星群と情報授受する見守りセンターと、
   により構成され、
   　前記インフラストラクチャ衛星群が、月近傍軌道を飛翔する宇宙物体と地上との通信を中継するシスルナデータ中継衛星を含み、
   　前記クリティカルインフラストラクチャが、前記シスルナデータ中継衛星との通信環境が整備され、シスルナ空間に物資を輸送するシスルナ輸送機を含み、
   　前記シスルナ輸送機が見守り衛星をシスルナ空間に輸送した後に放出し、
   　前記見守り衛星が、見守り情報を前記シスルナ輸送機と授受し、前記シスルナ輸送機が前記シスルナデータ中継衛星を経由して前記見守り情報を前記見守りセンターと授受する、衛星見守りシステム。
3. 　月と地球の間の空間であるシスルナ空間または月以遠を飛翔して、社会インフラストラクチャを形成してサービス運用するインフラストラクチャ衛星から成るインフラストラクチャ衛星群により構成されるクリティカルインフラストラクチャと、
   　月と地球の間を飛翔して前記クリティカルインフラストラクチャを監視するとともに、軌道上サービスを実施する見守り衛星から成る見守り衛星群と、
   　地上に設置され、前記インフラストラクチャ衛星群と情報授受し、前記インフラストラクチャ衛星群を運用する地上設備と、
   　地上に設置され、前記見守り衛星群と情報授受する見守りセンターと、
   により構成され、
   　前記インフラストラクチャ衛星群が、月近傍軌道を飛翔する宇宙物体と地上との通信を中継するシスルナデータ中継衛星を含み、
   　前記クリティカルインフラストラクチャとして、前記シスルナデータ中継衛星との通信環境が整備されている月惑星探査衛星の近傍を前記見守り衛星が通過する際に、前記見守り衛星が見守り情報を前記月惑星探査衛星と授受し、前記月惑星探査衛星が前記シスルナデータ中継衛星を経由して前記見守り情報を見守りセンターと授受する衛星見守りシステムであって、
   　前記インフラストラクチャ衛星群と前記見守り衛星群との各衛星が、
   　受信機能と送信機能とを切り替えることによって受信と送信とを実現する送受信切替装置付きの双方向通信標準端末を具備し、
   　前記見守りセンターが、
   　前記見守り衛星へ送信するコマンドのデータ量αと、前記見守り衛星から受信する見守りデータとテレメトリデータとのデータ量βに基づき、前記見守り衛星の受信時間と送信時間との比がα対βとなるよう送受信切替装置を動作させ、前記見守り衛星群との情報授受を、前記月惑星探査衛星と前記シスルナデータ中継衛星を経由して実施する衛星見守りシステム。
4. 　月と地球の間の空間であるシスルナ空間または月以遠を飛翔して、社会インフラストラクチャを形成してサービス運用するインフラストラクチャ衛星から成るインフラストラクチャ衛星群により構成されるクリティカルインフラストラクチャと、
   　地上に設置され、前記インフラストラクチャ衛星群と情報授受し、前記インフラストラクチャ衛星群を運用する地上設備と、
   により構成され、
   　前記インフラストラクチャ衛星群が、月近傍軌道を飛翔する宇宙物体と地上との通信を中継するシスルナデータ中継衛星を含み、
   　前記インフラストラクチャ衛星が、
   　月近傍のゲートウェイと通信互換性を有し、受信機能と送信機能とを切り替えることによって受信と送信とを実現する送受信切替装置付きの双方向通信標準端末を具備し、
   　前記地上設備が、
   　第１のインフラストラクチャ衛星へ送信するコマンドのデータ量αと、前記第１のインフラストラクチャ衛星から受信するミッションデータとテレメトリデータとのデータ量βに基づき、前記第１のインフラストラクチャ衛星の受信時間と送信時間との比がα対βとなるよう送受信切替装置を動作させ、前記第１のインフラストラクチャ衛星との情報授受を、前記シスルナデータ中継衛星を経由して実施する、衛星情報伝送システム。
5. 　請求項３に記載の衛星見守りシステムに用いられる見守り衛星であって、
   　前記双方向通信標準端末を具備し、受信時間と送信時間との比である送受信時間比をコマンドで制御する見守り衛星。
6. 　請求項３に記載の衛星見守りシステム、または、請求項４に記載の衛星情報伝送システムに用いられるインフラストラクチャ衛星であって、
   　前記双方向通信標準端末を具備し、受信時間と送信時間との比である送受信時間比をコマンドで制御するインフラストラクチャ衛星。
7. 　請求項３に記載の衛星見守りシステムあるいは請求項４に記載の衛星情報伝送システムに用いられる双方向通信標準端末。
8. 　請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の衛星見守りシステムに用いられる見守りセンターであって、
   　見守り情報サーバを具備し、前記地上設備を経由して前記見守り情報を授受する見守りセンター。
9. 　月と地球の間の空間であるシスルナ空間または月以遠を飛翔して、社会インフラストラクチャを形成してサービス運用するインフラストラクチャ衛星から成るインフラストラクチャ衛星群により構成されるクリティカルインフラストラクチャと、
   　月と地球の間を飛翔して前記クリティカルインフラストラクチャを監視、および軌道上サービスを実施する見守り衛星から成る見守り衛星群と、
   　地上に設置され、前記インフラストラクチャ衛星群と情報授受し、前記インフラストラクチャ衛星群を運用する地上設備と、
   　地上に設置され、前記見守り衛星群と情報授受する見守りセンターと、
   により構成され、
   　前記インフラストラクチャ衛星群が、月近傍軌道を飛翔する宇宙物体と地上との通信を中継するシスルナデータ中継衛星と、前記シスルナデータ中継衛星との通信環境が整備されている月近傍のゲートウェイとを含み、
   　前記インフラストラクチャ衛星が、
   　前記ゲートウェイと通信互換性を有し、受信機能と送信機能とを切り替えることによって受信と送信とを実現する送受信切替装置付きの双方向通信標準端末と、前記見守り衛星と通信する通信端末を具備し、
   　前記見守り衛星が、
   　前記インフラストラクチャ衛星と通信する通信端末を具備し、
   　前記見守り衛星群と前記見守りセンターとの情報授受を、前記インフラストラクチャ衛星と前記シスルナデータ中継衛星と前記地上設備を経由して実施する、衛星見守りシステム。
10. 　請求項９に記載の衛星見守りシステムに用いられる見守りセンターであって、
    　見守り情報サーバを具備し、前記シスルナデータ中継衛星と前記地上設備を経由して前記見守り情報を授受する見守りセンター。
11. 　月近傍軌道を飛翔する宇宙物体と地上設備との通信を中継するデータ中継衛星であって、
    　静止軌道を飛翔し、
    　衛星座標系のＸ軸を東面進行方向、Ｙ軸を南方向、Ｚ軸を地球方向として、
    　太陽電池パドルが北面（－Ｙ）１翼構成で、
    　南面（＋Ｙ）に光通信端末を搭載し、
    　南北軸（Ｙ軸）回りに反地球方向（－Ｚ軸）からＡｚｉｍｕｔｈ±１７０ｄｅｇを包含する通信視野と、ＸＺ面に対してＥｌｅｖａｔｉｏｎ－２５ｄｅｇ以上（北側）、および、Ｅｌｅｖａｔｉｏｎ３６ｄｅｇ以上（南側）の通信視野とを確保するデータ中継衛星。
12. 　月近傍軌道を飛翔する宇宙物体と地上設備との通信を中継するデータ中継衛星であって、
    　静止軌道を飛翔し、
    　衛星座標系のＸ軸を東面進行方向、Ｙ軸を南方向、Ｚ軸を地球方向として、
    　太陽電池パドルが北面（－Ｙ）１翼構成で、
    　南面（＋Ｙ）に光通信端末を搭載し、
    　南北軸（Ｙ軸）回りに反地球方向（－Ｚ軸）からＡｚｉｍｕｔｈ±１７０ｄｅｇを包含する通信視野と、ＸＺ面に対してＥｌｅｖａｔｉｏｎ－２５ｄｅｇ以上（北側）、および、Ｅｌｅｖａｔｉｏｎ３６ｄｅｇ以上（南側）の通信視野とを確保する第１の光通信端末と第２の光通信端末を具備し、
    　南面の－Ｚ側に前記第１の光通信端末を配置するとともに、南面の＋Ｚ側に前記第２の光通信端末を配置し、
    　Ｙ軸方向の高さを変えて通信視野を確保するデータ中継衛星。
13. 　請求項１から請求項３、および、請求項９のいずれか１項に記載の衛星見守りシステム、または、請求項４に記載の衛星情報伝送システムに用いられるシスルナデータ中継衛星。
14. 　月と地球の間の空間であるシスルナ空間または月以遠を飛翔して、社会インフラストラクチャを形成してサービス運用するインフラストラクチャ衛星から成るインフラストラクチャ衛星群により構成されるクリティカルインフラストラクチャと、
    　地上に設置され、前記インフラストラクチャ衛星群と情報授受し、前記インフラストラクチャ衛星群を運用する地上設備と、
    により構成され、
    　前記インフラストラクチャ衛星群が、月近傍軌道を飛翔する宇宙物体と地上との通信を中継するシスルナデータ中継衛星を含み、
    　前記クリティカルインフラストラクチャが、前記シスルナデータ中継衛星との通信環境が整備され、シスルナ空間に物資を輸送するシスルナ輸送機を含み、
    　前記シスルナ輸送機がインフラストラクチャ衛星をシスルナ空間に輸送した後に放出し、
    　前記インフラストラクチャ衛星が、衛星情報を前記シスルナ輸送機と授受し、前記シスルナ輸送機が前記シスルナデータ中継衛星を経由して前記衛星情報を前記地上設備と授受する、衛星情報伝送システム。
15. 　請求項２に記載の衛星見守りシステム、または請求項１４に記載の衛星情報伝送システムに用いられる輸送機。

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