[发明专利]用于近地轨道引力波探测验证卫星的热控系统及方法

权利要求书

1.一种用于近地轨道引力波探测验证卫星的热控系统，所述引力波探测卫星包括载荷和平台，所述载荷与所述热控系统位于所述平台内部，其特征在于，所述热控系统包括：

一级热控模块，其包括多块舱板，所述舱板被配置为将所述载荷包围在中心并封闭，形成载荷舱；在所述载荷舱的内部和/或外部布置隔热垫片和/或多层隔热组件，使所述载荷与其他热源隔绝；

二级热控模块，其包括自动控温单元，所述自动控温单元被配置为检测所述载荷舱的温度，并将所述载荷舱的温度发送至所述热控总处理器；所述热控总处理器被配置为采用PID算法根据所述载荷舱的温度，控制所述自动控温单元进行调温，以使所述载荷舱在载荷工作时形成恒温笼式加热区域；

三级热控模块，其包括固定于所述载荷上的补偿模块、包裹所述载荷及所述补偿模块的隔热组件、以及测温单元，所述测温单元被配置为检测所述载荷的温度，并将所述载荷的温度发送至所述热控总处理器；以及热控总处理器，其被配置为采用PID算法根据所述载荷的温度，控制所述补偿模块进行调温，以使所述载荷在工作时各处温度保持均匀。

2.如权利要求1所述的用于近地轨道引力波探测验证卫星的热控系统，其特征在于，所述载荷舱在载荷工作时温度要求稳定度度优于0.1K/1000秒，实际获得在轨载荷工作时温度稳定度优于5mK/1000秒。

3.如权利要求1所述的用于近地轨道引力波探测验证卫星的热控系统，其特征在于，所述载荷舱的舱板材料采用复合了强化换热涂层的蜂窝结构板。

4.如权利要求1所述的用于近地轨道引力波探测验证卫星的热控系统，其特征在于，所述隔热垫片的材料为玻璃钢，所述隔热垫片为边长为15mm的正方形且厚度为3mm的薄片，所述隔热垫片的导热系数为0.40w/(m·k)；

所述隔热组件包括10层复合材料，每层复合材料由涤纶网巾及镀铝薄膜叠加，并在其上下表面叠加聚酰亚胺薄膜形成，所述隔热组件的厚度小于5mm，所述隔热组件的当量导热系数0.001。

5.如权利要求1所述的用于近地轨道引力波探测验证卫星的热控系统，其特征在于，所述舱板的数量为6个，所述舱板形成六面体；

所述隔热垫片粘贴于所述载荷舱的边界耦合面，所述多层隔热组件包覆于所述载荷舱的外表面。

6.如权利要求5所述的用于近地轨道引力波探测验证卫星的热控系统，其特征在于，所述自动控温单元包括加热丝及测温元件，其中：

所述加热丝固定于所述载荷舱的内表面且被强化换热涂层覆盖，每个舱板上的多个加热丝平行分布，各个加热丝之间的距离为2厘米；

所述测温元件固定于所述加热丝之间的空隙处且被所述强化换热涂层覆盖，所述测温元件均匀布置于各个舱板上；

所述加热丝被配置为使所述载荷舱在载荷工作时形成恒温笼式加热区域，所述测温元件被配置为检测所述载荷舱的温度。

7.如权利要求6所述的用于近地轨道引力波探测验证卫星的热控系统，其特征在于，所述自动控温单元还包括测温信号处理电路，所述测温元件为测温电阻，所述测温信号处理电路包括四根引出线，其中两根引出线在所述测温电阻两端提供恒定电压，另外两根引出线将流经所述测温电阻的电流提供至所述测温信号处理电路，四根引出线两两形成双绞线，并采用屏蔽层覆盖所述双绞线；所述自动控温单元还包括主动加热回路，所述主动加热回路采用四线制，所述主动加热回路包括保险丝回路。

8.如权利要求7所述的用于近地轨道引力波探测验证卫星的热控系统，其特征在于，所述热控总处理器包括数据采集单元，所述数据采集单元的采集位数为32位；

所述测温信号处理电路将所述测温电阻的电流提供至所述数据采集单元，所述数据采集单元根据所述测温电阻的电流，形成温度测量值发送至所述热控总处理器。

9.如权利要求7所述的用于近地轨道引力波探测验证卫星的热控系统，其特征在于，所述测温信号处理电路由电连接器进行供电，所述电连接器从所述卫星平台上取电，采用铜箔包覆所述电连接器。

10.一种用于近地轨道引力波探测验证卫星的热控方法，其中将引力波探测卫星的载荷与热控系统安装于所述平台内部，其特征在于，该方法包括：

用一级热控模块的多块舱板将所述载荷包围在中心并封闭，形成载荷舱；在所述载荷舱的内部和/或外部布置隔热垫片和/或多层隔热组件，使所述载荷与其他热源隔绝；

由二级热控模块的自动控温单元检测所述载荷舱的温度，并将所述载荷舱的温度发送至热控总处理器；所述热控总处理器采用PID算法根据所述载荷舱的温度，控制所述自动控温单元进行调温，以使所述载荷舱在载荷工作时形成恒温笼式加热区域；以及

将三级热控模块的补偿模块固定于所述载荷上，采用三级热控模块的多层隔热组件包裹所述载荷及所述补偿模块，三级热控模块的测温单元检测所述载荷的温度，并将所述载荷的温度发送至所述热控总处理器；所述热控总处理器被配置为采用PID算法根据所述载荷的温度，控制所述补偿模块进行调温，以使所述载荷在工作时各处温度保持均匀。