CN103869457A - 一种功率密度可调的聚光式多用途卫星系统 - Google Patents

Abstract

一种功率密度可调的聚光式多用途卫星系统，包括航天器平台、光学系统、光路调节机构和指向控制机构；所述的光学系统包括主聚光镜、副聚光镜和平面反射镜；副聚光镜位于主聚光镜背面且光轴重合，通过光路调节机构调整主聚光镜和副聚光镜之间的法向距离，改变输出光束的功率密度；通过指向控制机构调整平面反射镜的角度，使经平面反射镜反射的光束对准目标；太阳光经主聚光境透射聚光至副聚光镜，由副聚光镜将光线进行聚光后反射至平面反射镜，由平面反射镜将光束反射至目标。

Description

一种功率密度可调的聚光式多用途卫星系统

技术领域

本发明涉及空间光学应用领域，特别是涉及一种功率密度可调的柔性菲涅尔透镜的聚光系统及其构成的多用途卫星系统。

背景技术

太阳能是一种取之不尽的绿色能源，目前对于太阳能的利用主要有地面太阳能发电和供热。然而由于到达地面的太阳能不稳定且辐射强度较小，因此对于外层空间太阳能的利用引起了世界各国科学家越来越大的兴趣，于是不少科学家和学者提出在空间使用太阳能传输到地面发电的概念。

地球上空的空间碎片数量与日俱增，对航天活动构成了很大威胁，空间碎片的清除技术研究成为当前各航天大国研究的重要领域。现有空间碎片清理技术有收集、灼烧和熔化，或者对其进行离轨降轨进入大气层烧毁。碎片收集装置需要巨大面积且能在轨展开，并耗费大量时间进行碎片清除，使用寿命也较短，不适合长期有效地空间碎片清理。此外，这些空间碎片清理措施还依赖于大功率激光器、控制推进、轨道交会和稳定捕获等技术，成本较高，工作量大，有的甚至存在与碎片撞击的危险，因此需要一种新型的空间碎片清理技术，安全、低成本，高效率的完成清理任务。

发明专利“自旋稳定的薄膜反射镜及在太空的应用”（专利号CN1341536A）公开了一种可在太空中依靠自旋稳定的薄膜反射镜，该方案介绍了利用薄膜凹面反射镜聚集太阳能对航天器进行发电供热，依靠自旋稳定方式维持姿态和轨道，该发明无法实现对光能的远距离输出利用，停留在对太阳能的原位利用功能，此外，其薄膜反光镜面型固定，无法改变功率密度，对太阳能的利用不具有可控性。

发明专利“高能聚光武器系统的方法及装置”（专利号CN101078610A）公开了一种高能聚光武器系统，通过使用耐高温凹面镜将光线汇聚一点，利用反射镜对出射光束进行方向控制。由于它系统中没有调节聚光系统镜面相对位置的设备，因此一旦系统研制完成就无法根据需要调节光束的功率密度，导致其功用相对单一。此外，该方法的聚光镜时刻处于高能光束的照射状态，没有休眠和保护策略，以目前光学设计加工工艺水平和材料特性，其寿命极短。若是应用于空间卫星，其光学透镜反光镜采用传统菲涅尔透镜研制，若要实现均匀聚光的目的，对面型的加工工艺要求极高；要想达到武器杀伤的聚光能力，重量大，发射成本高，因此很难用于空间领域。

结合空间太阳能来源充足和能量密度低的特点，可以使用大口径聚光镜将其聚集使用，从而以极低的成本实现在太空中将太阳能用于空间碎片清理和地面照明等功能，较好的弥补了目前卫星应用领域的功能单一性。

发明内容

本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供一种功率密度可调的聚光式多用途卫星系统。

本发明的技术解决方案是：一种功率密度可调的聚光式多用途卫星系统，包括航天器平台、光学系统、光路调节机构和指向控制机构；所述的光学系统包括主聚光镜、副聚光镜和平面反射镜；副聚光镜位于主聚光镜背面且光轴重合，通过光路调节机构调整主聚光镜和副聚光镜之间的法向距离，改变输出光束的功率密度；通过指向控制机构调整平面反射镜的角度，使经平面反射镜反射的光束对准目标；太阳光经主聚光境透射聚光至副聚光镜，由副聚光镜将光线进行聚光后反射至平面反射镜，由平面反射镜将光束反射至目标；

所述的航天器平台包括桁架支撑结构、调姿控轨系统和自主信息管理系统；桁架支撑结构为光学系统、光路调节机构和指向控制机构提供安装空间；调姿控轨系统控制航天器运行在预定的轨道上，并调整主聚光镜镜面法线方向始终指向太阳；

自主信息管理系统根据预先设置的地面受能站信息，控制光路调节机构和指向控制机构，调节光束的功率密度，使光束反射至地面受能站位置；当需要照明时，接收地面发出的控制指令，根据控制指令控制光路调节机构和指向控制机构，调整光束功率密度并将输出光束照射到指定位置。

自主信息管理系统根据接收外部输入的空间碎片信息，完成以下两步操作：a控制光路调节机构，调节光束的功率密度至要求值；b控制指向控制机构，将副反射镜反射的高能光束准确投射至目标空间碎片，实现对空间碎片的清理。

低轨卫星通过星间链路与所述的自主信息管理系统建立通讯，自主信息管理系统接收低轨卫星发送的卫星轨道位置、蓄电池电量、所需光照条件和照射时间的供电申请指令；根据供电申请指令控制光路调节机构形成满足低轨卫星太阳翼正常发电所需光强的功率密度光束，并控制指向控制机构将该光束指向低轨卫星，同时将包含多用途卫星系统的轨道位置信息的回应指令反馈至低轨卫星，低轨卫星根据该回应指令调整太阳翼的受光面正对光束，实现在轨充电。

所述的桁架支撑结构包括主聚光镜定型定位框架、副聚光镜定型定位框架、伸展拉杆、加强杆和平面反射镜固定杆、；主聚光镜定型定位框架为环形结构，主聚光境固定在环形结构的中空部分；至少三根伸展拉杆的一端固定在主聚光镜定型定位框架上，另一端安装副聚光镜定型定位框架，平面反射镜固定在指向控制机构上，指向控制机构安装在平面反射镜固定杆的末端，通过平面反射镜固定杆固定在主聚光镜定型定位框架上，光路调节机构安装在副聚光镜定型定位框架上，用于调整副聚光镜定型定位框架在伸展拉杆上的位置；伸展拉杆之间通过加强杆维型。

所述的副聚光镜为双层结构，两层结构之间填充用于降温的液态物质。

所述的主聚光境采用柔性菲涅尔透镜。

本发明与现有技术相比有益效果为：

（1）本发明构建了完整的聚光式多用途卫星系统，克服传统卫星系统专星专用、功能单一的缺点，集空间碎片清理、地面照明和地轨卫星发电等多项功能与一身，提高了卫星利用率，实现了一星多用。

（2）本发明采用沿轴线调节副镜与主镜距离方式，改变出射光的平行、发散、收敛情况，实现不同距离处光斑尺寸和功率密度的调节，从而产生收敛和发散的不同功率密度光束，满足不同任务需求，实现对地面发电、低轨卫星发电和对地照明一体化功能，增强了对光束的控制，克服了现有空间太阳能电站模型单一工作模式的缺点。

（3）本发明采用新型刻蚀工艺制成菲涅尔聚光镜，去除了玻璃拱形和透镜支架，以阵列拼接形式组成，具有良好的折叠收拢发射、可在轨自展开、大口径、体积小和重量轻等特性，可满足主聚光镜面在轨调整面形的要求，使系统具有可调功率密度的功能，在同等运载能力下，大大提升了聚光系统的最大极限功率密度，降低了发射成本和在轨组装难度。

（4）本发明进行空间碎片清理，只需调节自身聚光系统功率密度汇聚形成高功率密度的太阳光平行光束，发射至目标单位即能实现灼烧焚毁空间碎片功能，具有安全、低成本，高效率等特点，克服了传统空间碎片清理技术成本高、工作量大、使用寿命短和风险大的缺点。

附图说明

图1为本发明聚光式多用途卫星系统总体组成原理示意图；

图2为本发明中聚光式多用途卫星系统的总体结构示意图

图3、4为本发明聚光式多用途卫星在不同轨道位置对地照明时的光路示意图；

图5为本发明用于地面照明的工作示意图；

图6为本发明用于地影区的低轨卫星发电的工作示意图；

图7、8和9为本发明中聚光系统的光学原理示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做详细说明。

如图1、2所示，本发明一种功率密度可调的聚光式多用途卫星系统，包括航天器平台、光学系统、光路调节机构和指向控制机构；所述的光学系统包括主聚光镜1、副聚光镜5和平面反射镜，为了能够实现对任意目标方向的照射，平面反射镜可以采用两个，如图2中的平面主反射镜11和平面副反射镜13；副聚光镜5位于主聚光镜1背面且光轴重合，通过光路调节机构8调整主聚光镜1和副聚光镜5之间的法向距离，改变输出光束的功率密度；通过指向控制机构调整平面反射镜的角度（指向控制机构10与平面副反射镜13对应、指向控制机构14与平面主反射镜11对应），使经平面反射镜反射的光束对准目标；太阳光经主聚光境1透射至副聚光镜5，由副聚光镜5将光线进行聚光后反射至平面反射镜，由平面反射镜将光束反射至目标。

下面分别对上述各组成部分进行说明。

（一）光学系统

光学系统包括主聚光镜1、副聚光镜5和平面反射镜；为了能够实现对任意目标方向的照射，平面反射镜可以采用两个，如图2中的平面主反射镜11和平面副反射镜13。平面主反射镜11（P1），把副聚光镜5反射汇聚的强光反射到地面或平面副反射镜13（P2）。平面副反射镜13，用于将平面主反射镜反射的光进行二次调节改变出射方向。主聚光境1安装在主聚光镜定型定位框架3上，副聚光镜5安装在副聚光镜定型定位框架7上，且光轴也完全重合。主聚光镜1尺寸为千米级，采用柔性点聚焦式菲涅尔透镜，透镜入射面是光滑的平面，出射面是三棱形结构，透镜需涂敷原子氧和紫外防护多层膜。副聚光镜是三层结构，夹层填充液态物质，利用该物质的蒸发、凝结和循环流动将副聚光镜的热量转移到温度低的部分，例如液氮。

（二）航天器平台

航天器平台包括桁架支撑结构、调姿控轨系统和自主信息管理系统；

（1）桁架支撑结构

桁架支撑结构主要为光学系统、光路调节机构和指向控制机构提供安装空间；包括主聚光镜定型定位框架3、副聚光镜定型定位框架7、伸展拉杆9、加强杆12和平面反射镜固定杆15、16；主聚光镜定型定位框架3为环形结构，主聚光境固定在环形结构的中空部分；至少三根伸展拉杆9的一端固定在主聚光镜定型定位框架3上，另一端安装副聚光镜定型定位框架7，平面反射镜固定在指向控制机构上，指向控制机构10、14安装在平面反射镜固定杆15、16的末端，通过15、16固定在主聚光镜定型定位框架3上，光路调节机构8安装在副聚光镜定型定位框架7上，用于调整副聚光镜定型定位框架7在伸展拉杆9上的位置；伸展拉杆9之间通过加强杆12维型。

航天器入轨后首先展开伸展拉杆9，伸展拉杆9可采用记忆合金材料，将压紧装置解锁，记忆合金的回复特性使伸展拉杆9从收拢状态运动到展开状态，当整个伸展拉杆展开到接触压点开关位后，锁紧机构实现锁紧，从而抬起安放在末端的副聚光镜。

（2）调姿控轨系统

调姿控轨系统的主要功能是实现航天器轨道维持和主聚光镜的对日定向。包括至少2个星敏感器、至少2个太阳敏感器、至少24个电推力器和一台调姿控轨计算机2。其中星敏感器安装在主聚光镜定型定位基座3的背光面边缘，至少两端各1个形成轴对称分布，方向指向背对太阳的星空，采集聚能站的姿态信息，将信号发送至调姿控轨计算机2。太阳敏感器放置于主聚光镜镜身边缘，至少两端各1个形成轴对称分布，方向指向太阳，能够捕获太阳确定本聚能站位置信息，将信号发送至调姿控轨计算机2。电推力器均匀分布于航天器平台，调姿控轨计算机2发送控制信号控制电推力器产生推力和工作时间。

调姿控轨系统控制计算机2收集整个航天器区域的敏感器信息后，利用太阳敏感器捕获的太阳位置信息，结合太阳敏感器在航天器上的安装角度，得到太阳坐标信息；星敏感器得到的星图数据，结合星敏感器在航天器上的安装角度，利用航天器姿态动力学分析方法，就能计算出整个航天器的实时姿态。接着根据计算得出的实时姿态信息和太阳坐标信息，将控制指令发送到电推力器，电推力器根据指令喷射等离子体调整航天器姿态从而完成对日定向和轨道姿态控制，上述方式为目前常用控制方式，此处不过多进行赘述。其中，由于光学系统的高精度姿态控制要求，敏感器和推力器的布置集中于光学系统所在区域。特别的，由于聚光式多用途卫星系统的结构尺寸巨大，结构多采用柔性可展结构，电推力器的配置和分布应考虑到变形和冗余。

（3）自主信息管理系统

自主信息管理系统根据卫星系统用途生成相应的控制指令，发布给指向控制机构对最终的发射光束进行方向控制，使光束准确投射到目标点。自主信息管理系统主要功能是实现航天器的遥控遥测、星务管理和控制光路调节机构功能。主要包括一台自主信息管理计算机4。

卫星系统的用于目前主要包括地面发电、地面照明、空间碎片清理和低轨卫星发电几个功能。

（3.1）地面发电

当进行地面发电时，自主信息管理系统根据预先设置的目标位置、光束功率密度大小和作用时间，控制光路调节机构使光束反射至地面受能站位置。

如图2所示，自主信息管理计算机4与调姿控轨计算机2可进行信息共享。运行于地球同步轨道的聚光式多用途卫星系统首先通过调姿控轨系统完成轨道修正和姿态控制，将主聚光镜入射面始终指向太阳。姿态稳定后，调姿控轨计算机2发送姿态信息到自主信息管理计算机4，自主信息管理计算机4判断姿态稳定且主聚光镜1完成对日定向后，同时进行以下两步操作：a根据地面测控站上传指令中对光束功率密度的要求，控制光路调节机构8对副聚光镜5进行轴向平移，改变高能光束的功率密度；b根据地面测控站上传指令的地面受能站位置信息生成相应的控制指令，发布给指向控制机构10、14对最终的发射光束进行方向控制，使光束准确投射到目标点。

图3为一天二十四小时内，聚光式多用途卫星系统向地面传输光能的几何关系图。由于太阳光线与地球赤道面聚光式多用途卫星系统的几何位置随时都在变化，而地球同步轨道上的聚光式多用途卫星系统，在始终面对太阳的同时，又要保证把聚集的光线投向地面受能站，它内部就必须按需要连续调整P1镜、P2镜的反射光路。图3中TO、TO:35、T3、T6、T9、T12、T15、T18、T21、T23:25分别是地面上0点，0:35分、3点、6点、9点、12点、15点、18点、21点、23:25分时，聚光式多用途卫星系统在轨道上的位置。图4可以看出：

1）、每日0—9点、15—24点，聚光式多用途卫星系统只启用P1镜就可达到把光束送往地面受能站的目的。

2）、因为在每日9-15点之后，如果要继续使用P1镜反射光线，则P1镜将做得很长，可以计算，在中午12点时，由于P1镜的入射角度很小，P1镜长度可能达到几十千米，才能达到全反射的目的。这在实际工作中是不可能去实现的事情。为此，在9-15点，应加设一个P2镜才能达到适用目的。

具体光路图如图7所示，通过P1、P2镜几何关系的调整，可以保证聚光式多用途卫星系统强光束始终落到地表受能点。

经过副聚光镜5反射的光束，到达平面主反射镜11，由它把聚光式多用途卫星系统的强光反射到地面或平面副反射镜13。平面副反射镜13，在每天中午和0点时段把聚能站光束反射到地面。这种二镜互反结构能够实现光束全方位的发射。

（3.2）地面照明

聚光式多用途卫星系统用于地面照明的工作过程如下：如图5所示，假设我国某一地区在夜间需要照明，地面测控站通过天线将包含有该地区坐标、范围、光强要求等等信息的数据发送给聚光式多用途卫星系统，聚光式多用途卫星的自主信息管理计算机4接收数据并进行解析，随后根据信息内容生成指令发布给各具体执行机构。光路调节机构根据所接收指令的光强要求调整主聚光镜和副聚光镜的焦距并形成相应功率密度的光束，指向控制机构10、14根据指令中目标位置信息对出射光束完成方向控制，将光束准确发射至地面需要照明的目标区域。聚光式多用途卫星系统直到接收到地面发出的照明停止指令才结束照明，调整航天器姿态，为整个聚光系统降温和保养。

（3.3）空间碎片清理

自主信息管理系统根据接收外部输入的空间碎片信息，完成以下两步操作：a控制光路调节机构，调节光束的功率密度至要求值；b控制指向控制机构，将副反射镜反射的高能光束准确投射至目标空间碎片，实现对空间碎片的清理。地面测控站或观测卫星将目标空间碎片信息的成分、形状和轨道信息发送给自主信息管理计算机4，自主信息管理计算机根据该空间碎片的成分和形状，利用连续光束作用下的三维热传导方程，就能计算出功率密度光强（W/m2）和作用时间（s）。公式如下：

${\mathrm{\ρc}}_p\frac{\∂T}{\∂t}=(\frac{\∂}{\∂x}\left(K\left(x\right)\frac{\∂T}{\∂x}\right)+\frac{\∂}{\∂y}\left(K\left(y\right)\frac{\∂T}{\∂y}\right)+\frac{\∂}{\∂z}\left(K\left(z\right)\frac{\∂T}{\∂z}\right))+Q$

其中Q为：

$Q=I_0(1-R)\·\mathrm{\α}\·\exp (-\frac{2(x^2+y^2)}{{\mathrm{\ω}}_0^2})\·\exp [-\mathrm{\αz}]$

T、ρ，c_p，k、Q分别为材料的瞬态温度、密度、比热、热导率、热源，I₀为入射激光中心功率密度，R_f为材料对入射光的反射系数，ω₀为高斯光束的腰斑，α为材料对光的吸收系数，t为作用时间。

光束到达碎片上形成光斑，高功率密度的光斑作用于空间碎片上产生巨大热量，巨大热量短时无法散失，由于热量积累引起材料的温度升高，材料温度升高的同时产生热熔损伤和热破坏力，热熔损伤导致材料气化蒸发，热破坏力使碎片发生断裂分离，即可烧毁或熔化碎片，从而实现空间碎片清理功能。

（3.4）低轨卫星发电

聚光式多用途卫星系统对地影区卫星发电的工作过程如下：如图6所示，低轨卫星进入地影区后，往往需要之前在日照区储存在蓄电池的电能进行工作，必要时会调整自己处于休眠状态。为了能全程处于高效工作状态，可以通过星间链路与处于高轨的聚光式多用途卫星系统中的自主信息管理系统建立通讯，并将包含自身轨道位置、蓄电池电量、所需光照条件和照射时间等信息的供电申请指令发送至自主信息管理系统，依然处在光照条件下的聚光式多用途卫星系统接收到指令后，自主信息管理系统接收低轨卫星发送的卫星轨道位置、蓄电池电量、所需光照条件和照射时间的供电申请指令；根据供电申请指令控制光路调节机构形成满足低轨卫星太阳翼正常发电所需光强的功率密度光束，并控制指向控制机构将该光束指向低轨卫星，同时将包含多用途卫星系统的轨道位置信息的回应指令反馈至低轨卫星，低轨卫星根据该回应指令调整太阳翼的受光面正对光束，实现在轨充电。二者每隔一定周期进行一次轨道信息交换，从而使聚光式多用途卫星系统能确定目标卫星方位，校准指向控制机构的发射方向，完成光束对目标卫星的实时跟踪。当目标卫星飞离地影区或目标卫星申请结束充电，聚光式多用途卫星系统调整姿态，使聚光系统不再处于阳光直射，进行保养和修整，进入自主控制状态，等待下一命令。

（三）光路调节机构

光路调节机构8安装在副聚光镜定型定位框架7上，在轨展开时通过伸展拉杆9的伸缩和锁紧改变轴向位置并固定。光路调节机构8与副聚光镜之间安有压电材料，通电后可以发生形变从而调整副聚光镜5在副聚光镜定型定位框架7上的高度，实现调节主、副聚光镜的焦点距离。

（四）指向控制机构

指向控制机构10、14分别安装于主聚光镜定型定位基座3的平面反射镜固定杆15、16上，主要由大扭矩伺服电机组成，用于调整平面主反射镜11和平面副反射镜13的角度。

下面结合光学系统、光路调节机构和指向控制机构描述工作原理：调姿控轨系统控制主聚光镜对日定向后，光学系统开始工作。照射到大型主聚光镜1的太阳光（功率密度为1366W/m2）被聚焦透射到相对小型的副聚光镜5。副聚光镜5将主聚光镜透射汇聚的光线进行二次聚光形成高功率密度的光束。

如图7所示，聚光式多用途卫星系统的光学系统工作原理如下：图中A为主聚光镜；B为副聚光镜。A镜和B镜的球心O、O′及焦点J都同时位于A、B镜的中心对称轴上。

当太阳光线平行于0O′主轴射到A镜后，它应将光线透射汇聚于焦点J。由于A、B镜的焦点重合，它又成为B镜焦点J的点光源，因此B镜反射出来的光是与0JO′平行的平行光束。在A镜中心出射光侧安装有一个平面反射镜P1。P1镜与0O′轴夹角为θ角，改变θ大小及P1镜方位角度，可让光线沿箭头所指方向反射到需要的地点。

由B镜反射出来的平行光线是与oJo′轴平行的，它也始终与太阳入射光平行。如果A镜按23小时56分4秒周期旋转，保持A镜始终面对太阳，同时P1镜也按要求改变角θ，最终成为始终射向地球指定点的光柱。

特别的，在某些时刻B镜遮挡了P1镜向上的反射光路，在必要时还要再启动一个平面反射镜P2。

A镜和B镜的焦点重合于J，产生平行光束，如图7所示；A镜焦点J与B镜焦点J′同时位于OJJ′0′轴上，但J、J′不重合，光路状态分析示意图8、9。由图8和图9可以看出：当排序为OJ′J0′状态，太阳光平行于OO′射入A镜时，由B镜反射出来的光成收敛状态；当排序为OJJ′0′状态时，太阳光平行于OO′射入A镜，由B镜反射出来的光呈发散状态。

本发明未详细说明指出属于本领域技术人员公知常识。

Claims (6)

1.一种功率密度可调的聚光式多用途卫星系统，其特征在于：包括航天器平台、光学系统、光路调节机构和指向控制机构；所述的光学系统包括主聚光镜、副聚光镜和平面反射镜；副聚光镜位于主聚光镜背面且光轴重合，通过光路调节机构调整主聚光镜和副聚光镜之间的法向距离，改变输出光束的功率密度；通过指向控制机构调整平面反射镜的角度，使经平面反射镜反射的光束对准目标；太阳光经主聚光境透射聚光至副聚光镜，由副聚光镜将光线进行聚光后反射至平面反射镜，由平面反射镜将光束反射至目标；

所述的航天器平台包括桁架支撑结构、调姿控轨系统和自主信息管理系统；桁架支撑结构为光学系统、光路调节机构和指向控制机构提供安装空间；调姿控轨系统控制航天器运行在预定的轨道上，并调整主聚光镜镜面法线方向始终指向太阳；

自主信息管理系统根据预先设置的地面受能站信息，控制光路调节机构和指向控制机构，调节光束的功率密度，使光束反射至地面受能站位置；当需要照明时，接收地面发出的控制指令，根据控制指令控制光路调节机构和指向控制机构，调整光束功率密度并将输出光束照射到指定位置。

2.根据权利要求1所述的一种功率密度可调的聚光式多用途卫星系统，其特征在于：自主信息管理系统根据接收外部输入的空间碎片信息，完成以下两步操作：a控制光路调节机构，调节光束的功率密度至要求值；b控制指向控制机构，将副反射镜反射的高能光束准确投射至目标空间碎片，实现对空间碎片的清理。

3.根据权利要求1所述的一种功率密度可调的聚光式多用途卫星系统，其特征在于：低轨卫星通过星间链路与所述的自主信息管理系统建立通讯，自主信息管理系统接收低轨卫星发送的卫星轨道位置、蓄电池电量、所需光照条件和照射时间的供电申请指令；根据供电申请指令控制光路调节机构形成满足低轨卫星太阳翼正常发电所需光强的功率密度光束，并控制指向控制机构将该光束指向低轨卫星，同时将包含多用途卫星系统的轨道位置信息的回应指令反馈至低轨卫星，低轨卫星根据该回应指令调整太阳翼的受光面正对光束，实现在轨充电。

4.根据权利要求1或2或3所述的一种功率密度可调的聚光式多用途卫星系统，其特征在于：所述的桁架支撑结构包括主聚光镜定型定位框架（3）、副聚光镜定型定位框架（7）、伸展拉杆（9）、加强杆（12）和平面反射镜固定杆；主聚光镜定型定位框架（3）为环形结构，主聚光境固定在环形结构的中空部分；至少三根伸展拉杆（9）的一端固定在主聚光镜定型定位框架（3）上，另一端安装副聚光镜定型定位框架（7），平面反射镜固定在指向控制机构上，指向控制机构安装在平面反射镜固定杆的末端，通过平面反射镜固定杆固定在主聚光镜定型定位框架（3）上，光路调节机构（8）安装在副聚光镜定型定位框架（7）上，用于调整副聚光镜定型定位框架（7）在伸展拉杆（9）上的位置；伸展拉杆（9）之间通过加强杆（12）维型。

5.根据权利要求1或2或3所述的一种功率密度可调的聚光式多用途卫星系统，其特征在于：所述的副聚光镜为双层结构，两层结构之间填充用于降温的液态物质。

6.根据权利要求1或2或3所述的一种功率密度可调的聚光式多用途卫星系统，其特征在于：所述的主聚光境采用柔性菲涅尔透镜。

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