[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

说明书

本发明提供一种用于近地轨道引力波探测验证卫星的热控系统及方法，一级热控模块包括多块舱板，将载荷包围在中心并封闭，形成载荷舱；在载荷舱的内部和/或外部布置隔热垫片和/或多层隔热组件，使载荷与其他热源隔绝；二级热控模块包括自动控温单元，检测载荷舱的温度，并将载荷舱的温度发送至热控总处理器，采用PID算法根据载荷舱的温度，控制自动控温单元进行调温，以使载荷舱在载荷工作时形成恒温笼式加热区域；三级热控模块包括固定于载荷上的补偿模块、包裹载荷及补偿模块的隔热组件、以及测温单元，测温单元检测载荷温度，并将载荷温度发送至热控总处理器，采用PID算法根据载荷的温度，控制补偿模块进行调温，以使载荷在工作时各处温度保持均匀。

技术领域

本发明涉及航空航天技术领域，特别涉及一种用于近地轨道引力波探测验证卫星的热控系统及方法。

背景技术

本发明应用于近地轨道的引力波探测卫星。引力波的探测和精确测量提供了一个有别于电磁波的全新的观测和认知宇宙的重要窗口，通过精确检验爱因斯坦广义相对论来提示引力本质，可揭示宇宙结构和演化过程的许多新奥秘。我国的引力波探测计划分三步走，并拟定“太极计划”，其中“太极一号”是中国科学院空间科学战略性先导科技专项确定的中国空间引力波计划——太极的首颗技术验证星，该项目旨在对部分关键技术提前进行空间实验验证。

“太极一号”的载荷系统的高精高稳定性的热控指标要求较高，其载荷分系统主要由星间激光干涉测距系统和无拖曳系统组成，其中由于激光干涉的测距系统对于热致变形有很高的要求，因此提出了核心载荷的温度稳定性指标为T±0.1K/1000s的要求；无拖曳系统由于靠的是微推力进行控制姿态，对管路的压力变化很严谨，而温度所造成的压力影响成为重要的约束，该系统提出了目标温度T±3K/1000s的要求。因此，在“太极一号”项目中最高稳定性指标为载荷在工作1000s的过程中，热控的控温温度在某一特定的温度T，其波动性应优于0.1K。

因此，需要为引力波探测卫星设计一种高精度高稳定性的热控系统。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于近地轨道引力波探测验证卫星的热控系统及方法，以实现引力波探测卫星需要的高精度高稳定性的热控系统。

为解决上述技术问题，本发明提供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；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。

可选的，在所述的用于近地轨道引力波探测验证卫星的热控系统中，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。

可选的，在所述的用于近地轨道引力波探测验证卫星的热控系统中，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。