用于在地球轨道中安全释放人造卫星的方法技术

本发明专利技术涉及一种用于在地球轨道中安全释放人造卫星的方法，该方法包括：提供能够在轨道高度移动的轨道运输航天器(1)，并且该轨道运输航天器(1)包括用于释放由轨道运输航天器(1)运输的卫星(12)的多个POD(11)；将所述轨道运输航天器(1)容纳在配置成达到轨道高度的空间发射器(100)中；产生释放信号并将其发送至轨道运输航天器(1)，以从空间发射器(100)释放轨道运输航天器(1)；在未能释放轨道运输航天器(1)的情况下，或者在轨道运输航天器(1)从空间发射器(100)释放后发生故障的情况下，激活轨道运输航天器(1)的安全子系统(21)以生成POD(11)激活序列以释放卫星(12)。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于在地球轨道中安全释放人造卫星的方法
本专利技术涉及一种用于将人造卫星(优选小型卫星或纳米卫星)安全释放到地球轨道的方法。
技术介绍
在过去的十年中，技术进步导致消费设备的快速技术淘汰，并且导致了约为数年的技术周转时间。在这方面，移动电话领域可被视为一个例子。相反，在人造空间卫星领域，技术发展趋向于以慢得多的速度发展，这取决于人造卫星能够持续很长时间(有时甚至超过15年)的能力。因此，进入空间领域的成本只能由政府机构和少数几家大公司来维持，只有这些政府机构和少数几家大公司能够承担开发人造卫星并使它们按顺序放置的巨大成本。但是，研究中心和大学的科学研究需求导致了借助于极小型卫星来利用空间的新尝试，这些极小型卫星可以使用自由市场上可用的小型电子技术以相对较低的成本建造。在这方面，从1999年开始，加州州立理工大学和斯坦福大学开始开发并提出将一种新卫星作为标准，该新卫星因其大小为10×10×10厘米的、特殊的立方形状而被称为“立方体卫星(Cubesat)”。(符合小型卫星，更确切地说是符合纳米卫星的传统定义的)这种类型的卫星是一种模块化卫星，并且允许容纳大型卫星的所有典型子系统，但是却放弃了更大型、更昂贵卫星的性能。小型卫星和纳米卫星，特别是立方体卫星格式的标准化版本的小型卫星和纳米卫星，已经非常流行，最初主要由大学使用，以允许学生和研究人员将组件和研究项目发送到太空。然而，这种类型的卫星因商业目的而很快是有价值的，并且越来越多的私营公司意识到能够发射立方体卫星星群以在地球上提供服务的价值，利用这些卫星的高在轨数量(多达数百个样本)以及利用这些卫星以编队或星群方式的飞行来降低这些卫星的固有的较低性能水平。在过去的60年中，已经发射了大约6,000颗人造卫星，而今天，在私人资本的支持下，数百家新的私营公司正在建造，并有望在未来5-10年内发射超过23,000颗人造卫星。立方体卫星像其他任何高级卫星一样随着空间发射器被运输到太空中。然而，它们的小体积使它们的专用发射不经济。因此，它们一直被作为其他较大卫星的次级有效载荷被放置在轨道上。发射器通常以6000万至1亿美元的价格出售，因此通常花费不到一百万欧元的小型卫星很难获得专用的发射资格。立方体卫星通常在主卫星刚刚被释放之后就被几乎完全一致地释放，构成了一种在太空中缓慢分散的云。尤其是，立方体卫星容纳在POD(皮卫星轨道部署器)中，一旦发射器到达设定的轨道，该POD将直接与发射器连接以释放立方体卫星。借助于由发射器激活的简单计时器，POD打开释放门以释放容纳在其中的立方体卫星。如前所述，由于发射器被安排来发射主卫星并且用于立方体卫星的POD构成了次级载荷，因此发射器的任务规格经常不能提供立方体卫星的安全和有保证的释放，而更简单地说，它们提供了仅用于发射器向各个POD发送释放信号的系统。因此，POD的任务是确保立方体卫星的有效释放。一旦POD发生故障，则不会释放立方体卫星，这对客户来说是明显的问题。
技术实现思路
在这个背景下，本专利技术提出了一种可实现的、用于将人造卫星安全释放到地球轨道的方法，该方法摆脱了上述关键问题。特别地，本专利技术涉及一种用于在地球轨道中安全释放人造卫星的方法，该方法包括：提供一种能够在轨道高度移动的轨道运输航天器，并且该轨道运输航天器包括用于释放由轨道运输航天器运输的卫星的多个POD；将所述轨道运输航天器容纳在配置成达到轨道高度的空间发射器中；产生释放信号并将其发送至轨道运输航天器以从空间发射器释放轨道运输航天器；在未能释放轨道运输航天器的情况下，或者在轨道运输航天器从空间发射器释放后发生故障的情况下，激活轨道运输航天器的安全子系统以生成POD激活序列以释放卫星。优选地，激活安全子系统包括：确定表示自发生在轨道运输航天器与远程传输站之间的上次通信以来经过的时间的第一时间；将所述第一时间与指示最大等待时间的参考时间进行比较；当第一时间大于参考时间时，激活致动器构件以释放卫星。优选地，激活致动器构件包括：打开POD的释放门，将所述释放门锁定在打开位置，在待释放的卫星上施加分离推力。优选地，在激活致动器构件之后等待一段等待时间，并且激活另外的POD的致动器构件以释放另外的卫星。优选地，所述轨道运输航天器的所述安全子系统包括：在所述轨道运输航天器上或在每个由所述轨道运输航天器上的电源供电的POD上的命令和控制单元。优选地，所述激活序列由所述命令和控制单元实施。优选地，所述命令和控制单元是完全自主的并且独立于轨道运输航天器的其他子系统。优选地，所述卫星按照预定的释放模式被释放。优选地，施加在每个卫星上的分离推力是根据卫星要到达的轨道来计算的。优选地，所述电源是专用于命令和控制单元的电池，或者是与轨道运输航天器的卫星平台的子系统共享的电池，或者是光伏面板。附图说明参考附图并通过说明性和非限制性示例提供的本专利技术的一些优选实施例的详细描述将使本专利技术的进一步特征和优点变得更加清楚。在这些图纸中：-图1示意性地示出了空间发射器；-图2示意性地示出了轨道运输航天器；-图3示意性地示出了图2的轨道运输航天器的第一组件；-图4示出了图3的组件的细节；-图5示意性地示出了图2的轨道运输航天器的第二组件；-图6示意性地示出了图3的组件内部的卫星的布置；以及-图7是根据本专利技术的方法的框图。具体实施方式在图1中，数字100表示能够围绕地球到达轨道高度的空间发射器。空间发射器100可以是具有垂直起飞类型的空间发射器，其能够从地球表面到达围绕地球的轨道，或者空间发射器100是从航空器释放的运载工具，其能够到达围绕地球的轨道。优选地，到达的该轨道高度是低地球轨道(LEO)，即在距地球表面200公里至2000公里之间的地球大气层与范艾伦辐射带(VanAllenbelt)之间的高度处围绕地球的圆形轨道。空间发射器100包括推进系统101(例如化学推进剂)，控制和引导系统(未示出)以及用于有效载荷的容纳室102。所述有效载荷可以例如包括主卫星103和多个次级卫星104。至少一个轨道运输航天器1在容纳室102内找到储存空间并被容纳在容纳室102内。轨道运输航天器1通过常规的轨道分离系统105连接到空间发射器100，轨道分离系统105配置成一旦空间发射器100达到预定轨道高度就以预定推力释放轨道运输航天器1。优选地，所述轨道高度是适于释放主卫星103(即空间发射器100的主有效载荷)的高度。轨道运输航天器1包括卫星平台2，该卫星平台2包含控制和管理卫星所必需的子系统。所述子系统(由于它们是常规的而未示出或未进一步描述)是冗余的，即它们被复制以增加其可靠性。如图5示意性所示，卫星平台2还包括安全子系统21，该安全子系统21包括由电源4(例如，电池或光伏板)供电的命令本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.用于在地球轨道中安全释放人造卫星的方法，包括：/n提供一种能够在轨道高度移动的轨道运输航天器(1)，并且所述轨道运输航天器(1)包括用于释放由所述轨道运输航天器(1)运输的卫星(12)的多个POD(11)；/n将所述轨道运输航天器(1)容纳在配置成达到轨道高度的空间发射器(100)中；/n产生释放信号并将所述释放信号发送至所述轨道运输航天器(1)，以从所述空间发射器(100)释放所述轨道运输航天器(1)；/n在未能释放所述轨道运输航天器(1)的情况下，或者在所述轨道运输航天器(1)从所述空间发射器(100)释放后发生故障的情况下，激活所述轨道运输航天器(1)的安全子系统(21)以生成POD(11)激活序列以释放所述卫星(12)。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20171201 IT 1020170001385901.用于在地球轨道中安全释放人造卫星的方法，包括：
提供一种能够在轨道高度移动的轨道运输航天器(1)，并且所述轨道运输航天器(1)包括用于释放由所述轨道运输航天器(1)运输的卫星(12)的多个POD(11)；
将所述轨道运输航天器(1)容纳在配置成达到轨道高度的空间发射器(100)中；
产生释放信号并将所述释放信号发送至所述轨道运输航天器(1)，以从所述空间发射器(100)释放所述轨道运输航天器(1)；
在未能释放所述轨道运输航天器(1)的情况下，或者在所述轨道运输航天器(1)从所述空间发射器(100)释放后发生故障的情况下，激活所述轨道运输航天器(1)的安全子系统(21)以生成POD(11)激活序列以释放所述卫星(12)。


2.根据权利要求1所述的方法，其中，激活安全子系统(21)包括：确定第一时间(ST1)，所述第一时间(ST1)表示自发生在所述轨道运输航天器(1)与远程传输站之间的上次通信以来所经过的时间；将所述第一时间(ST1)与指示最大等待时间的参考时间(STR)进行比较；当所述第一时间(ST1)大于所述参考时间(STR)时，激活致动器构件(15)以释放卫星(12)。


3.根据权利要求2所述的方法，其中，激活致动器构件(15)包括：打开PO...

【专利技术属性】
技术研发人员：卢卡·罗塞蒂尼，洛伦佐·费拉里奥，洛伦佐·阿雷纳，
申请(专利权)人：帝奥瑞波特有限公司，
类型：发明
国别省市：意大利;IT