CN102745342A - 用于太阳爆发-近地空间环境响应探测的卫星星座系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于太阳爆发-近地空间环境响应探测的卫星星座系统，包括：至少三颗以上卫星，三颗卫星分别分布在两条异面异构的太阳同步轨道上，各卫星进一步包括：综合电子计算机和太阳观测载荷以及近地空间环境探测载荷，太阳观测载荷和近地空间环境探测载荷均与综合电子计算机连接，综合电子计算机直接与地球地面站通信，且三颗卫星的综合电子计算机之间自组网通信连接。本发明可同时用于观测太阳爆发活动和近地空间环境的因果响应，适用于太阳活动-近地空间环境变化的一体化研究，具有多星组网、异轨异相分布、宽波段、多层次、因果链观测、低成本的优点。

Description

用于太阳爆发-近地空间环境响应探测的卫星星座系统
技术领域
本发明涉及航天领域，具体涉及一种用于太阳爆发-近地空间环境响应探测的卫星星座系统。
背景技术
在太阳爆发期间，巨大的能量从太阳表面释放出来，进入行星际空间，与地球磁层、电离层、中高层大气相互作用，严重威胁地球空间中各种航天活动以及通信、导航和雷达系统。
我国虽然已经发射了100多颗卫星，但是其中都没有专门针对太阳观测及其对近地空间环境影响的探测卫星。已经在论证的夸父计划、空间电磁监测星等计划都是将对太阳观测和近地空间环境的影响独立开展探测，具有一定的局限性。
发明内容
针对现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种用于太阳爆发-近地空间环境响应探测的卫星星座系统，可用于太阳爆发及其对近地空间环境影响的因果链研究，实现太阳活动-近地空间环境变化的一体化研究。
为达到上述目的，本发明提供一种用于太阳爆发-近地空间环境响应探测的卫星星座系统，包括：至少三颗以上卫星，三颗卫星分别分布在两条异面异构的太阳同步轨道上，各卫星进一步包括：综合电子计算机和太阳观测载荷以及近地空间环境探测载荷，太阳观测载荷和近地空间环境探测载荷均与综合电子计算机连接，综合电子计算机直接与地球地面站通信，且三颗卫星的综合电子计算机之间自组网通信连接。
依照本发明较佳实施例所述的用于太阳爆发-近地空间环境响应探测的卫星星座系统，该两条异面异构的太阳同步轨道分别为高度约895km的轨道和高度约727km的轨道，且各卫星中，至少1颗卫星位于高度约895km的轨道，至少2颗卫星位于高度约727km的轨道，两者之间距离约60-100km。
依照本发明较佳实施例所述的用于太阳爆发-近地空间环境响应探测的卫星星座系统，该两条轨道的降交点地方时均选择为18：00。
依照本发明较佳实施例所述的用于太阳爆发-近地空间环境响应探测的卫星星座系统，该太阳观测载荷具体包括：太阳高分辨宽波段高能辐射谱仪、莱曼α望远镜、Hα和白光全日面望远镜和甚低频射电频谱仪，太阳高分辨宽波段高能辐射谱仪、莱曼α望远镜、Hα和白光全日面望远镜和甚低频射电频谱仪均与综合电子计算机连接，用于多波段同时观测太阳上两类最剧烈的爆发现象—耀斑和日冕物质抛射（CME），研究耀斑和日冕物质抛射的相互关系和形成规律。
依照本发明较佳实施例所述的用于太阳爆发-近地空间环境响应探测的卫星星座系统，该近地空间环境探测载荷具体包括：多向粒子分析仪、空间磁场矢量分析仪、磁感应磁力仪、等离子体空间结构分析仪和能量粒子空间结构分析仪，多向粒子分析仪、空间磁场矢量分析仪、磁感应磁力仪、等离子体空间结构分析仪和能量粒子空间结构分析仪均与综合电子计算机连接，用以实现对太阳爆发与地球空间环境响应因果链的探测。
依照本发明较佳实施例所述的用于太阳爆发-近地空间环境响应探测的卫星星座系统，该每颗卫星的重量约280kg，有效承载能力约60-80kg。
依照本发明较佳实施例所述的用于太阳爆发-近地空间环境响应探测的卫星星座系统，该卫星还携带S波段小型空间路由器，各卫星的综合电子计算机之间通过S波段小型空间路由器实现星间通信，实现星座内部信息共享与互通。
依照本发明较佳实施例所述的用于太阳爆发-近地空间环境响应探测的卫星星座系统，该卫星还包括平台结构、太阳翼、热控分系统、姿轨控分系统、推进分系统、供配电分系统、测控分系统和数传分系统组成，太阳翼设置在平台结构相对应的两侧，热控分系统、姿轨控分系统、推进分系统、供配电分系统、测控分系统和数传分系统均设置在平台结构内部，且与综合电子计算机连接。
本发明的上述星座系统可通过一箭多星发射，卫星自行变轨组网或由运载火箭发射上面级异轨机动组网而成，后种方式有利于保证卫星设计的简化和通用性，更加适合该星座系统。
与现有技术相比，本发明的卫星星座系统，可同时用于观测太阳爆发活动和近地空间环境的因果响应，适用于太阳活动-近地空间环境变化的一体化研究，具有多星组网、异轨异相分布、宽波段、多层次、因果链观测、低成本等优点。
附图说明
图1是本发明太阳爆发-近地空间环境响应卫星星座系统工作原理示意图；
图2是本发明实施例的太阳爆发-近地空间环境响应卫星星座系统在轨运行示意图；
图3是本发明实施例的组成星座的卫星平台示意图。
具体实施方式
以下结合附图，具体说明本发明。
请同时参阅图1与图2，一种用于太阳爆发-近地空间环境响应探测的卫星星座系统，包括：至少三颗以上卫星A星、B星和C星，三颗卫星分别分布在两条异面异构的太阳同步轨道上，各卫星进一步包括：综合电子计算机和太阳观测载荷以及近地空间环境探测载荷，太阳观测载荷和近地空间环境探测载荷均与综合电子计算机连接，综合电子计算机直接与地球地面站通信，且三颗卫星的综合电子计算机之间自组网通信连接。
每颗卫星的重量约280kg，有效承载能力约60-80kg。其中，携带的太阳观测载荷具体包括太阳高分辨宽波段高能辐射谱仪、莱曼α望远镜、Hα和白光全日面望远镜、甚低频射电频谱仪等，太阳高分辨宽波段高能辐射谱仪、莱曼α望远镜、Hα和白光全日面望远镜和甚低频射电频谱仪均与综合电子计算机连接，用于多波段同时观测太阳上两类最剧烈的爆发现象-耀斑和日冕物质抛射（CME），研究耀斑和日冕物质抛射的相互关系和形成规律。携带的近地空间环境探测载荷包括多向粒子分析仪、空间磁场矢量分析仪、磁感应磁力仪、等离子体空间结构分析仪、能量粒子空间结构分析仪等。多向粒子分析仪、空间磁场矢量分析仪、磁感应磁力仪、等离子体空间结构分析仪和能量粒子空间结构分析仪均与综合电子计算机连接，用以实现对太阳爆发与地球空间环境响应因果链的探测。
星座卫星除了可以直接与地球地面站通信，卫星之间在可见弧段内也建立空间网络，实现信息共享。每颗卫星还携带S波段小型空间路由器，各卫星的综合电子计算机之间通过S波段小型空间路由器实现星间通信，实现星座内部信息共享与互通。
如图2所示，本发明卫星星座系统3颗卫星，考虑对日定向观测、能源获取、星地通信、可靠性、安全性等约束条件，经过优化设计分别位于近地空间两条异面异构的太阳同步轨道上，其中A星位于高度约895km的轨道，B星和C星位于高度约727km的轨道，两者之间距离约60-100km，两条轨道的降交点地方时均选择为18：00。采用该种轨道分布方式，通过A星和B、C星两组星团的相对连续运动，可探测近地空间环境大、小两种尺度随太阳爆发的变化影响。
如图3所示，组成本发明星座系统的卫星具体包括平台结构1、太阳翼2、热控分系统、姿轨控分系统、推进分系统、供配电分系统、测控分系统和数传分系统组成，太阳翼2设置在平台结构1相对应的两侧，热控分系统、姿轨控分系统、推进分系统、供配电分系统、测控分系统和数传分系统均设置在平台结构内部，且与综合电子计算机连接。具体地，上述的S波段小型空间路由器安装于测控分系统内，组成空间网络，实现一星通全网功能。
本发明的上述星座系统可通过一箭多星发射，卫星自行变轨组网或由运载火箭发射上面级异轨机动组网而成，后种方式有利于保证卫星设计的简化和通用性，更加适合该星座系统。
本实例中，采用三颗卫星组成本发明的星座系统，但是，需要说明的是，本发明并不限定具体的卫星的数量，只要卫星的数量不少于三颗，且分布于高度约895km的轨道的卫星不少于一颗，分布于高度约727km的轨道的卫星不少于两颗即可。因此，以上采用三颗卫星，且其中一颗位于高度约895km的轨道，另两颗位于高度约727km的轨道只是一个实施例，并不用于限定本发明。
尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。

Claims (8)

1.一种用于太阳爆发-近地空间环境响应探测的卫星星座系统，其特征在于，包括：至少三颗以上卫星，所述三颗卫星分别分布在两条异面异构的太阳同步轨道上，所述各卫星进一步包括：综合电子计算机和太阳观测载荷以及近地空间环境探测载荷，所述太阳观测载荷和近地空间环境探测载荷均与所述综合电子计算机连接，所述综合电子计算机直接与地球地面站通信，且所述三颗卫星的综合电子计算机之间自组网通信连接。
2.如权利要求1所述的用于太阳爆发-近地空间环境响应探测的卫星星座系统，其特征在于，所述两条异面异构的太阳同步轨道分别为高度约895km的轨道和高度约727km的轨道，且所述各卫星中，至少1颗卫星位于高度约895km的轨道，至少2颗卫星位于高度约727km的轨道，两者之间距离约60-100km。
3.如权利要求2所述的用于太阳爆发-近地空间环境响应探测的卫星星座系统，其特征在于，所述两条轨道的降交点地方时均选择为18：00。
4.如权利要求1所述的用于太阳爆发-近地空间环境响应探测的卫星星座系统，其特征在于，所述太阳观测载荷具体包括：太阳高分辨宽波段高能辐射谱仪、莱曼α望远镜、Hα和白光全日面望远镜和甚低频射电频谱仪，所述太阳高分辨宽波段高能辐射谱仪、莱曼α望远镜、Hα和白光全日面望远镜和甚低频射电频谱仪均与所述综合电子计算机连接，用于多波段同时观测太阳上两类最剧烈的爆发现象耀斑和日冕物质抛射（CME），研究耀斑和日冕物质抛射的相互关系和形成规律。
5.如权利要求1所述的用于太阳爆发-近地空间环境响应探测的卫星星座系统，其特征在于，所述近地空间环境探测载荷具体包括：多向粒子分析仪、空间磁场矢量分析仪、磁感应磁力仪、等离子体空间结构分析仪和能量粒子空间结构分析仪，所述多向粒子分析仪、空间磁场矢量分析仪、磁感应磁力仪、等离子体空间结构分析仪和能量粒子空间结构分析仪均与所述综合电子计算机连接，用以实现对太阳爆发与地球空间环境响应因果链的探测。
6.如权利要求1所述的用于太阳爆发-近地空间环境响应探测的卫星星座系统，其特征在于，所述每颗卫星的重量约280kg，有效承载能力约60-80kg。
7.如权利要求1所述的用于太阳爆发-近地空间环境响应探测的卫星星座系统，其特征在于，所述卫星还携带S波段小型空间路由器，所述各卫星的综合电子计算机之间通过所述S波段小型空间路由器实现星间通信，实现星座内部信息共享与互通。
8.如权利要求1所述的用于太阳爆发-近地空间环境响应探测的卫星星座系统，其特征在于，所述卫星还包括平台结构、太阳翼、热控分系统、姿轨控分系统、推进分系统、供配电分系统、测控分系统和数传分系统组成，所述太阳翼设置在所述平台结构相对应的两侧，所述热控分系统、姿轨控分系统、推进分系统、供配电分系统、测控分系统和数传分系统均设置在所述平台结构内部，且与所述综合电子计算机连接。
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