[发明专利]一种可机动变轨的高集成度三单元立方体卫星

说明书

本发明公开了一种可机动变轨的高集成度三单元立方体卫星，其包括卫星基本平台包括主承力结构、太阳能电池阵、星务计算机、锂电池组、电源控制板、UV天线、UV通信机、姿态测量与控制系统以及其他相关附属件和推进及控制系统，控制系统包括双脉冲固体火箭推力器及其点火控制板、冷气微推力器及其脉冲调制模块、质量矩执行机构和质心调节机构。本发明所述的三单元立方体卫星具备推力矢量控制能力，集成度高，可进行立方体卫星的快速变轨和姿态轨道控制，实现卫星的大范围轨道机动，将大大拓展立方体卫星的应用领域。

技术领域

本发明专利属于立方体卫星技术领域，是一种可机动变轨的高集成度三单元立方体卫星。

背景技术

立方体卫星是指由一个或多个标准单元(称为1U)(一单元))，其尺寸为10cm×10cm×10cm，组成的纳卫星。通常发射运行于大约500～1000km的低地球轨道。相比传统大卫星，它们具有体积小、重量轻、性能好、反应迅速、研制周期短、成本低、可编队组网、功能可重构等特点。随着立方体卫星技术的发展，目前已能部分承担大卫星的任务，在通信、军事、对地遥感、深空探测、气象服务、科学研究和技术试验等方面的应用迅速增长，受到越来越多国家的重视。

但目前立方体卫星普遍不具备轨道机动能力，大范围的变轨仍存在较大的技术难度，使得立方体卫星的应用受到一定限制。因此，国内外相关研究机构正积极开发适用于立方体卫星的固体火箭推力器和冷气微推进系统，以及变轨过程中的姿态和轨道控制系统。未来可快速机动变轨的立方体卫星，能够完成升轨、降轨和不同轨道高度的科学试验等空间任务，大大拓展了卫星的应用领域，将是立方体卫星的重要发展趋势之一。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可机动变轨的高集成度三单元立方体卫星，解决了目前立方体卫星无法实现大范围轨道机动、固体火箭推力器推力偏心控制等技术难题。

实现本发明目的的技术解决方案为：

一种可进行轨道机动变轨的高集成度三单元立方体卫星，包括UV天线、太阳能电池阵、主承力结构、姿态测量与控制系统、质心调节机构、质量矩执行机构、星务计算机、UV通信机、冷气微推力器及脉冲调制模块、锂电池组、电源控制板、点火控制板、双脉冲固体火箭推力器；

所述UV天线和太阳能电池阵设置在主承力结构外部，主承力结构内部从迎风面至背风面依次平行间隔设置质心调节机构、姿态测量与控制系统、质量矩执行机构、星务计算机、UV通信机、冷气微推力器及脉冲调制模块、锂电池组、电源控制板、点火控制板、双脉冲固体火箭推力器；姿态测量与控制系统为独立系统，通过电源系统为其供电；UV通信机、冷气微推力器及调制模块和点火控制板通过星务计算机进行指令控制，由电源控制板供电；电源控制板与锂电池组和星务计算机连接；所有电路板间均采用软排线进行连接。

本发明与现有技术相比，其显著优点是：

(1)功能密度大，模块集成度高，三单元卫星不仅包括卫星基本平台(主承力结构、太阳能电池阵、星务计算机等)，还包括推进及控制系统(包括双脉冲固体火箭推力器及其点火控制板、冷气微推力器及其脉冲调制模块、质量矩执行机构和质心调节机构)。

(2)具备大范围快速轨道机动的能力。

(3)具备推力矢量控制能力。

(4)具备变轨后期姿态敏捷机动能力。

(5)UV天线布于太阳能电池阵帆板基板，采用一体化设计，集成度和可靠性高。

(6)四节锂电池分布于双脉冲固体推力器四周，充分利用了固体推力器与主承力结构四个角之间的多余空间。

附图说明

图1是本发明一种可机动变轨的高集成度三单元立方体卫星结构示意图。

图2是本发明的姿态测量与控制系统示意图。