[发明专利]小型人造卫星的推进系统

说明书

一种推进系统，其用于小型人造卫星，所述推进系统包括：多个发动机(2)，其能够固定至卫星(100)的框架(101)；控制单元(3)，其功能性地连接至所述发动机(2)，用于发送至少一个启动信号(AS)，以启动至少一个发动机(2)；所述系统至少能够在第一配置和第二配置之间选择性地配置，其中在所述第一配置中，至少一个所述发动机(2)被启动，用于校正所述卫星(100)的轨道，在所述第二配置中，至少一个所述发动机(2)被启动，用于将所述卫星(100)相对其他相邻的卫星分散。

技术领域

本发明涉及用于小型人造卫星的推进系统、包含该推进系统的卫星和用于管理该推进系统的方法。

背景技术

在本文的上下文中，“小型人造卫星”是指由一个或多个立方体形状的模块形成的人造卫星，该人造卫星的总质量小于或等于100kg。这种形状的人造卫星也被称为立方体卫星(CubeSat)。

实际上，就小尺寸卫星而言，其区别在于，质量在10kg和100kg之间的卫星被称为微卫星(microsatellite)，质量在1kg和10kg之间的卫星被称为纳卫星(nanosatellite)，质量在100g到1kg之间卫星被称为皮卫星(picosatellite)。

优选地，本发明有利于纳卫星中的应用。在这种情况下，卫星包括一个或多个立方体模块，该立方体模块具有大致上等于10cm的边。

还应该注意的是，本发明也可以应用于其他类型的小尺寸卫星。

近年来，小尺寸卫星的使用大幅增加。

实际上，它们几乎完全是作为没有其他功能的技术展示器。然而，随着时间的推移，并且由于星载部件的不断小型化，它们在例如地面或大气观测、雷达测绘等方面得到了广泛的应用。

诸如立方体卫星(CubeSat)的小型卫星通常包括立方体形状的框架，该框架围绕用于仪器和控制系统的中央区域。能够用于仪器和控制系统的空间是非常有限的。典型的推进系统可以占用相当大比例的可用容积，而为仪器装置留下非常小的空间。例如，每个卫星通常只容纳一个发动机。这可能会限制卫星的性能，或者可能需要卫星由多个卫星模块组成，以便为所需的仪器装置提供足够的空间。

小型卫星通常具有圆柱形状的有效载荷。这种卫星的一个例子是鸽子(Dove)卫星，该卫星包括圆柱形状的相机。这种圆柱形有效载荷占据了卫星的大部分容积。这样为推进系统留下的空间就非常小了。

较低的发射成本使得相似卫星的星群能够以合理的成本进入轨道。星群中多个卫星的发射使得如果使用单独的卫星，任务不可能或非常难以被完成。例如，卫星的星群允许从不同位置同时收集数据，这在地面观测的背景下是非常重要的可能性。

因此，已知类型的小型卫星通常(但不唯一地)以组群(也称为“星群”(“constellations”)或“蜂群”(“swarms”))的方式由运载火箭发射到低轨道(LEO，低地球轨道(Low Earth Orbit))中。实际上，这样的卫星也可以定位在MEO(中地球轨道)和GEO(地球同步轨道)中。

一旦到达轨道，运载火箭释放卫星，这些卫星趋于因惯性而分散。这种分散使得卫星可以适当地分开移动，以便能够达到必要的运行准备状态。举例来说，达到必要的分散可能需要两周时间。

在卫星星群的轨道运行期间，主要由于和地球大气上层的流体动力学的相互作用以及和重力的相互作用，卫星会受到它们的轨道衰变的影响。

换句话说，卫星与地球的距离会逐渐减小，直到与大气的流体动力学相互作用导致它们毁坏。

因此，已知类型的小型卫星的寿命通常在几个月到几年之间。举例来说，通常为大约一年。

最后应该注意的是，如果失效发生在卫星的寿命终结之前，它们将一直会无用地处于轨道上，直到它们的生命周期终结。