纳卫星电热展开系统技术方案

本公开涉及一种纳卫星电热展开系统。电热展开系统被配置用于在小型卫星中控制各种设备从它们的发射前的装载状态释放。展开系统包括固定至卫星的结构部件的熔线以及固定在卫星中或卫星上的各种可展开设备的熔线。可展开设备可以包括诸如太阳能电池板和天线的项。展开系统包括诸如由气缸或管子形成的燃烧杆的电阻元件，该电阻元件包括位于燃烧杆的外表面上和/或结合在燃烧杆的外表面中的电阻垫。燃烧杆可以耦接至电路，该电路被配置为对电阻器进行加热以便熔融与之直接接触而固定的熔线，从而引起熔线破裂而导致展开。熔线配置为在设备展开之前与电阻器保持固定接触。

【技术实现步骤摘要】

本公开总体上涉及展开被装载在非常小的卫星中或被装载在非常小的卫星上的设备，并且更具体地，涉及被配置用于从这种卫星上的它们的发射固定(launch-secured)的装载位置电热展开设备(诸如太阳能电池板和天线)的装置。
技术介绍
具有湿质量(wetmass)在1kg与10kg(2至22lbs)之间的非常小的卫星通常被称为“纳卫星(nanosat，微纳卫星)”。这类卫星可以像一条面包那么小或者比一条面包还小，其建造起来相对便宜，但通常结构非常精密。它们可以被配置为承载被适配为与通信系统接口连接的机载计算机，该通信系统被设计成不仅能够控制包括轨道命令的方向稳定性，而且还能允许从它们的发射前的装载状态至它们在轨道卫星上的运行状态中展开机载设备，诸如太阳能电池板和天线。关于纳卫星的设计与操作，重量管理是至关重要的。因而，诸如弹簧式锁定件的标称的固着于地面的结构和操作这类装置的机动化的结构即使被小型化时，在考虑到用于纳卫星时仍然过大。相反，常常开发可替换设计结构来管理纳卫星功能。例如，远程拆开太阳能电池板或天线的阵列的简单操作可能需要使用包括重量极轻的元件的电控结构。实现强度和轻量的充分结合是具有挑战性的，尤其是在需要预测试协议以使各个部件具有可靠的可操作性的资格时。实际上，后面的协议可能会要求对于展开功能来说至关重要的一些部件可能要经历几个发射前准备周期来证明满意度的重现性，即不止一次使<br>用起作用且没有故障，以便有发射准备的资格。在现有纳卫星结构中使用的一个已知的展开系统涉及使用薄型化盘绕镍铬线，该薄型化盘绕镍铬线被配置用于熔融被适配为释放或展开诸如太阳能电池板和天线的展开设备的尼龙鱼线(nylonfishingline)。关于线圈的问题，包括在将尼龙被充分加热至其熔点之前而使它们过热、溶解和/或破裂以及缺乏系统重现性的问题，已经产生了对更可靠的展开结构的需要。因此，期望的是为纳卫星提供一种改善的展开系统。
技术实现思路
根据本公开的一个方面，电热系统配置为相对于小型卫星控制可展开设备的释放。展开系统包括电源和与电源相通的热能释放装置。根据本公开的另一方面，电阻元件被配置为通过电源产生热量以熔融熔线，该熔线被配置成一种作为单丝的形式，其附接至卫星的结构部件以释放固定至卫星的至少一个可展开设备。根据本公开的另一方面，该熔线被配置为与能量释放装置直接接触，并且被能量释放装置产生的热量熔融以用于展开设备。根据本公开的另一方面，燃烧杆(burnbar)被适配于熔融熔线以使固定至小型卫星的设备展开。该燃烧杆包括被固定至卫星的基板主体，并且具有沉积在基板的外表面上的绝缘材料以及沉积在绝缘材料的部分上的一层导电材料。根据本公开的另一方面，将熔线固定为抵靠(against)导电材料，并且加热导电材料从而使熔线达到其熔点以释放固定于熔线的设备。根据本公开的另一方面，展开通过熔线而被固定至纳卫星的设备的方法包括以下步骤：设置金属基板、将基板固定至纳卫星、在基板的外周表面上沉积绝缘材料以及在绝缘材料的部分上沉积一层导电材料。根据本公开的另一方面，方法还包括在纳卫星内设置电源；将导电材料连接至电源；在导电材料上使熔线呈线型(stringing)；将熔线固定至纳卫星并且将该熔线附接至将被释放的设备。根据本公开的另一方面，该方法还包括在张力作用下使熔线抵靠导电材料呈线型，提供来自电源的电流通过导电材料，该电流足以将熔线加热至其熔点以释放设备。根据本公开的又一方面，该方法还包括激光蚀刻导电材料以形成电阻器，并且提供来自电源的电流通过电阻器，该电流足以将熔线加热至其熔点。本文中公开的特征、作用及优点可以独立地在本文中描述的各种实施方式中实现或者可以被结合到其它实施方式中，参考以下说明和附图可以更好地理解其细节。附图说明图1是结合了本公开的电热展开系统的小型卫星的不完整的立体图。图2是图1的卫星的立体图，但具有在展开位置中示出的太阳能电池板。图3是图1和图2的卫星内部的前向正视立体图。图4是图3的视图的一部分的放大立体图。图5A是本公开的电热展开系统的第二实施方式的立体图。图5B是本公开的电热展开系统的第三实施方式的立体图。图5C是本公开的电热展开系统的第四实施方式的立体图。应当理解，附图不是按比例绘制的并且仅示意性地示出所公开的实施方式。应当进一步理解以下具体实施方式仅是示例性的，因而并不旨在进行限制，为了方便说明，虽然仅在示例性实施方式中绘示和描述了本公开，但可以在许多额外的实施方式中实施本公开并且可以在本文中未示出或未描述的各种额外的系统和环境内实施本公开。具体实施方式以下具体实施方式旨在提供执行本公开的设备和方法这两者。由所附权利要求所限定本公开的实际范围。对于参考在附图中所绘示的元件，虽然用一百的倍数分离，但由于其被引入每个新实施方式，故与先前引入的实施方式中的元件相似的元件会共享相似的编号关系，除非另有描述并非如此。例如，在图1中将展开装置40的电阻元件(即，燃烧杆42)被绘示为元件42，在图5A中被绘示为元件142以及在图5B中被绘示为242等。图1示出了非常小的商用卫星，被称为“纳卫星”10，该纳卫星结合了可展开面板12。面板12结合面板释放机构14，该面板释放机构14可以固定如下所述的熔线。纳卫星10结合包括元件16、18的结构框架，该结构框架被适配为支撑纳卫星的包括通信设备、稳定器元件、天线等等的所有内含物。现在参考图2，构成图1的可展开面板12的相对侧的太阳能电池板20被示出为从(图1的)其发射前位置或收起位置展开。在展开位置中，应注意的是太阳能电池板20已借助于面板释放机构14被释放，如下进一步所描述。还应当理解太阳能电池板20可被铰接至结构框架元件18并且抵靠非可展开内侧板22装载，尤其用于确保在可展开发射模块(未示出)内预装载纳卫星10的紧凑的外壳(envelop)。正常会在地球对轨道火箭上(未示出)携带这种发射模块。虽然该实施方式可以将太阳能电池板20绘示成仅是包含太阳能电池(未示出)的面板，但本公开并不被解释为限于此。例如，图1的外部可展开面板12还可包含太阳能电池。包括稳定器元件24的各种卫星部件都被包含在纳卫星10的主体内，如所示出的。结构框架元件16、18通过结构化的支撑梁26、28、30而牢牢地固定在一起。在所描述的实施方本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种展开系统，被配置用于控制与小型卫星相关的设备的释放，包括：电源；能量释放装置，与所述电源连通并且包括被配置为通过所述电源而产生热量的电阻元件；熔线，附接至所述卫星的结构部件，所述熔线还附接至固定至所述卫星的至少一个可展开设备；其中，所述熔线被配置用于与所述能量释放装置相接触并且能够通过所述电阻元件的热量而被熔融，以用于展开所述设备。

【技术特征摘要】
2014.10.17 US 14/517,5321.一种展开系统，被配置用于控制与小型卫星相关的设备的释放，包
括：
电源；
能量释放装置，与所述电源连通并且包括被配置为通过所述电
源而产生热量的电阻元件；
熔线，附接至所述卫星的结构部件，所述熔线还附接至固定至
所述卫星的至少一个可展开设备；
其中，所述熔线被配置用于与所述能量释放装置相接触并且能
够通过所述电阻元件的热量而被熔融，以用于展开所述设备。
2.根据权利要求1所述的展开系统，其中，所述能量释放装置是燃烧
杆。
3.根据权利要求2所述的展开系统，其中，所述燃烧杆是实心圆柱体。
4.根据权利要求2所述的展开系统，其中，所述燃烧杆包括：
能够重复使用的电阻元件，具有固定至所述卫星的基板主体；
绝缘材料，沉积在所述基板主体的外表面上；
一层导电材料，沉积在所述绝缘材料的外部部分上；
其中，所述熔线包括被固定为直接抵靠所述导电材料的单丝，
所述熔线被电加热至所述单丝的熔点以使固定至所述单丝的设备被
释放。
5.根据权利要求4所述的展开系统，其中，在张力作用下使所述单丝
被固定为抵靠所述导电材料。
6.根据权利要求4所述的展开系统，其中，所述导电材料包括电阻器，
其中...

【专利技术属性】
技术研发人员：杰弗里·奥里亚斯，迈克尔·伍斯特，约翰·贝伦斯，布鲁斯·L·德罗伦，
申请(专利权)人：波音公司，
类型：发明
国别省市：美国;US