CN110749463A - 火箭末子级利用平台系统及其留轨测量和利用方法 - Google Patents

火箭末子级利用平台系统及其留轨测量和利用方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种火箭末子级利用平台系统及其留轨测量和利用方法，本发明的火箭末子级利用平台系统实现了智能留轨测量单元的可靠连接、能源供给和环境保障。智能留轨测量单元实现在轨测量功能。将智能留轨测量单元、太阳电池阵、电缆网等布置于运载火箭末子级的支承舱外表面，天线布置于智能留轨测量单元外表面，通过智能留轨测量单元、太阳电池阵、天线安装支架实现微小航天器与火箭末子级的连接，通过智能留轨测量单元、太阳电池阵、测控天线、电缆构成末子级利用系统，实现空间碎片监视、轨道演变监测、在轨环境试验等功能利用及测量。本发明充分利用运载火箭末子级，节约了航天器发射、入轨成本，实现了任务后空间碎片转化为功能平台的有益效果。

Description

火箭末子级利用平台系统及其留轨测量和利用方法
技术领域
本发明涉及一种火箭末子级利用平台系统及其留轨测量和利用方法。
背景技术
以往利用任务载荷分离后成为空间碎片的火箭末子级进行留轨功能试验的方式，不具有便捷性和经济性。
发明内容
本发明的目的在于提供一种火箭末子级利用平台系统及其留轨测量和利用方法。
为解决上述问题，本发明提供一种火箭末子级利用平台系统，包括：
火箭末级支承舱(1)、过渡舱(2)、智能留轨测量单元(3)、太阳电池阵(4)、测控天线(5)、测试操作接口(6)、电缆网(7)、智能留轨测量单元安装支架和太阳电池阵安装支架，其中，
所述过渡舱(2)连接于支承舱(1)的底部；
所述智能留轨测量单元(3)通过所述智能留轨测量单元安装支架安装在所述火箭末级支承舱(1)的外表面；
所述太阳电池阵(4)通过所述太阳电池阵安装支架安装在所述火箭末级支承舱(1)的外表面；
所述测试操作接口(6)安装在过渡舱(2)上；
所述电缆网(7)铺设于所述末级支承舱(1)的外表面，所述电缆网(7)与测试操作接口(6)连接，用于进行所述智能留轨测量单元(3)的地面测试、火箭发射前测试和飞行状态设置；
所述测控天线(5)安装在所述智能留轨测量单元(3)的表面，用于进行所述智能留轨测量单元(3)的数据信息上下行通讯；
所述智能留轨测量单元(3)通过所述电缆网(7)与若干块太阳电池阵(4)连接，用于进行留轨过程能源供给。
进一步的，在上述系统中，所述智能留轨测量单元(3)、太阳电池阵(4)、测控天线(5)、测试操作接口(6)、电缆网(7)在总重量、安装接口、测试流程、环境条件验证的各方面满足运载火箭任务要求。
进一步的，在上述系统中，所述火箭末子级利用平台系统保持不发射电信号状态，火箭末子级利用平台系统与任务载荷分离后，按预定程序开机开展留轨功能试验。
进一步的，在上述系统中，所述火箭末子级利用平台系统功能设计和分析是根据所述火箭末级支承舱(1)、过渡舱(2)与任务载荷分离后的轨道参数开展姿态参数、光照、热控、地面轨迹及测控条件。
进一步的，在上述系统中，所述智能留轨测量单元安装支架和太阳电池阵安装支架采用等电位和隔热措施。
进一步的，在上述系统中，所述智能留轨测量单元(3)、太阳电池阵(4)、测控天线(5)、测试操作接口(6)、电缆网(7)总装后结构的总重量不大于30kg。
进一步的，在上述系统中，所述火箭末子级利用平台系统在装箭前完成系统测试，完成所述的智能留轨测量单元(3)的充电的准备工作。
进一步的，在上述系统中，所述火箭末子级利用平台系统在装箭后，完成所述的智能留轨测量单元(3)、太阳电池阵(4)、测控天线(5)上的保护装置的拆除。
进一步的，在上述系统中，所述火箭末子级利用平台系统，在发射前完成所述的测试操作接口(6)的飞行状态设置；
所述火箭末子级利用平台系统的通电开机倒计时间不小于2小时。
根据本发明的另一面，提供一种火箭末子级留轨测量和利用方法，其特征在于，采用上述火箭末子级利用平台系统，所述方法包括：
将所述智能留轨测量单元(3)、太阳电池阵(4)、测控天线(5)、测试操作接口(6)、电缆网(7)通过火箭末级支承舱(1)、过渡舱(2)进入空间轨道，通过智能留轨测量单元(3)预设程序自动延时开机实施留轨功能试验
与现有技术相比，本发明的火箭末子级利用平台系统包括：火箭末子级、支承舱、智能留轨测量单元、太阳电池阵、测控天线、电缆等；末子级利用平台系统实现了智能留轨测量单元的可靠连接、能源供给和环境保障。智能留轨测量单元实现在轨测量功能。将智能留轨测量单元、太阳电池阵、电缆网等布置于运载火箭末子级的支承舱外表面，天线布置于智能留轨测量单元外表面，通过智能留轨测量单元、太阳电池阵、天线安装支架实现微小航天器与火箭末子级的连接，通过智能留轨测量单元、太阳电池阵、测控天线、电缆构成末子级利用系统，实现空间碎片监视、轨道演变监测、在轨环境试验等功能利用及测量。本发明充分利用运载火箭末子级，节约了航天器发射、入轨成本，实现了任务后空间碎片转化为功能平台的有益效果。
附图说明
图1是本发明一实施例的火箭末子级利用平台系统的侧视图；
图2是本发明一实施例的火箭末子级利用平台系统的俯视图；
图3是本发明一实施例的火箭末子级利用平台系统的连接模块图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
如图1～3所示，本发明提供一种火箭末子级利用平台系统，包括：火箭末级支承舱(1)、过渡舱(2)、智能留轨测量单元(3)、太阳电池阵(4)、测控天线(5)、测试操作接口(6)、电缆网(7)、智能留轨测量单元安装支架和太阳电池阵安装支架，其中，
所述过渡舱(2)连接于支承舱(1)的底部；
所述智能留轨测量单元(3)通过所述智能留轨测量单元安装支架安装在所述火箭末级支承舱(1)的外表面；
所述太阳电池阵(4)通过所述太阳电池阵安装支架安装在所述火箭末级支承舱(1)的外表面；
所述测试操作接口(6)安装在过渡舱(2)上；
所述电缆网(7)铺设于所述末级支承舱(1)的外表面，所述电缆网(7)与测试操作接口(6)连接，用于进行所述智能留轨测量单元(3)的地面测试、火箭发射前测试和飞行状态设置；
所述测控天线(5)安装在所述智能留轨测量单元(3)的表面，用于进行所述智能留轨测量单元(3)的数据信息上下行通讯；
所述智能留轨测量单元(3)通过所述电缆网(7)与若干块太阳电池阵(4)连接，用于进行留轨过程能源供给。
在此，末子级利用平台系统是延伸火箭末子级在轨功能的重要手段，部分功能上可实现对航天器的替代。具备入轨便捷、集成度高、功能密度高和低成本等技术特点，可在通信、观测、技术验证、科学探索等诸多领域开展广泛的研究和应用。末子级利用平台系统主要完成火箭末子级留轨状态测量参数(轨道参数、运动状态、温度)的采集和传输，具备完成芯片或功能单机产品在轨运行状态(电压、电流、单粒子效应情况)的测量的能力，并兼顾局部图像测量和下传等功能。
本发明的目的是采用便捷的手段实现末子级利用，将以往任务载荷分离后成为空间碎片的火箭末子级成为留轨功能试验的平台，且不对卫星发射任务产生影响，可在功能上替代微小航天器，具有较好的便捷性和经济性。
本发明的火箭末子级利用平台系统包括：火箭末子级、支承舱、智能留轨测量单元、太阳电池阵、测控天线、电缆等；末子级利用平台系统实现了智能留轨测量单元的可靠连接、能源供给和环境保障。智能留轨测量单元实现在轨测量功能。将智能留轨测量单元、太阳电池阵、电缆网等布置于运载火箭末子级的支承舱外表面，天线布置于智能留轨测量单元外表面，通过智能留轨测量单元、太阳电池阵、天线安装支架实现微小航天器与火箭末子级的连接，通过智能留轨测量单元、太阳电池阵、测控天线、电缆构成末子级利用系统，实现空间碎片监视、轨道演变监测、在轨环境试验等功能利用及测量。本发明充分利用运载火箭末子级，节约了航天器发射、入轨成本，实现了任务后空间碎片转化为功能平台的有益效果。
本发明的火箭末子级利用平台系统一实施例中，所述智能留轨测量单元(3)、太阳电池阵(4)、测控天线(5)、测试操作接口(6)、电缆网(7)在总重量、安装接口、测试流程、环境条件验证的各方面满足运载火箭任务要求。
本发明的火箭末子级利用平台系统与火箭末级支承舱(1)、过渡舱(2)不发生分离。
本发明的火箭末子级利用平台系统一实施例中，所述火箭末子级利用平台系统保持不发射电信号状态，火箭末子级利用平台系统与任务载荷分离后，按预定程序开机开展留轨功能试验。
本发明的火箭末子级利用平台系统一实施例中，所述火箭末子级利用平台系统功能设计和分析是根据所述火箭末级支承舱(1)、过渡舱(2)与任务载荷分离后的轨道参数开展姿态参数、光照、热控、地面轨迹及测控条件。
本发明的火箭末子级利用平台系统一实施例中，所述智能留轨测量单元安装支架和太阳电池阵安装支架采用等电位和隔热措施。
本发明的火箭末子级利用平台系统一实施例中，所述智能留轨测量单元(3)、太阳电池阵(4)、测控天线(5)、测试操作接口(6)、电缆网(7)总装后结构的总重量不大于30kg。
本发明的火箭末子级利用平台系统一实施例中，所述火箭末子级利用平台系统在装箭前完成系统测试，完成所述的智能留轨测量单元(3)的充电的准备工作。
本发明的火箭末子级利用平台系统一实施例中，所述火箭末子级利用平台系统在装箭后，完成所述的智能留轨测量单元(3)、太阳电池阵(4)、测控天线(5)上的保护装置的拆除。
本发明的火箭末子级利用平台系统一实施例中，所述火箭末子级利用平台系统，在发射前完成所述的测试操作接口(6)的飞行状态设置；
所述火箭末子级利用平台系统的通电开机倒计时间不小于2小时。
具体的，本发明的智能留轨测量单元、太阳电池阵、测控天线、电缆网、测试操作接口等，总重量应不大于30kg；所述的末子级利用系统布置于支承舱外表面，与火箭发射任务进入空间轨道，以延时开机方式实施留轨功能试验。
本发明的火箭末子级利用平台系统需从轨道、能源、热控、测控等方面开展功能试验能力分析。末子级利用系统应按运载火箭要求开展环境模拟试验、力学试验、电性能测试和电磁兼容性试验。末子级利用系统在装箭前完成系统测试和智能留轨测量单元充电；在装箭后完成智能留轨测量单元、太阳电池阵、测控天线的保护件拆除；发射前通过测试操作接口对末子级利用系统进行飞行状态设置，末子级利用系统通电开机倒计时间不小于2h，火箭发射后，末子级利用系统通过智能留轨测量单元预设程序自动开机实施留轨功能试验。
本发明充分有效利用运载火箭末子级，使用智能留轨测量单元、太阳电池阵、测控天线、电缆网、测试操作接口等组成末子级利用系统，系统采用高集成度、独立运行、分布式的设计方案，简单可靠地将末子级转变为留轨功能试验平台，具有较高的经济性、较好的适用性和广泛的社会效益。
本发明在火箭末子级支承舱1、过渡舱2上安装与火箭末子级不分离的智能留轨测量单元3、太阳电池阵4、测控天线5、测试操作接口6、电缆网7；
智能留轨测量单元3、太阳电池阵4、测控天线5、测试操作接口6、电缆网7构成末子级利用系统，如图1～2所示。
智能留轨测量单元3安装于所述末级支承舱1外表面，太阳电池阵4安装于所述末级支承舱1外表面，电缆网7铺设于所述末级支承舱1外表面，所述测试操作接口6安装于末级过渡舱2上，所述测控天线5安装于所述智能留轨测量单元3外表面。智能留轨测量单元3通过电缆网7与若干块太阳电池阵4连接，实现留轨过程能源供给；通过电缆网7与测试操作接口6连接，实现所述智能留轨测量单元3的地面测试、火箭发射前测试和飞行状态设置，测控天线5安装于智能留轨测量单元3的表面，实现所述智能留轨测量单元3的数据信息上下行通讯。本实例末子级利用平台系统总重量小于30kg。
本发明的关键技术是搭建末子级利用系统，开展环境模拟试验、力学试验、电性能测试和电磁兼容性试验，在总重量、安装接口、测试流程、环境条件验证等各方面满足运载火箭任务要求；末子级利用系统可靠安装于火箭末子级上，通过测试和设置确保末子级利用系统处于不发射电信号状态，按预定程序在任务载荷与火箭末子级分离后自动开机，最终实现留轨功能试验。
本发明还提供另一种火箭末子级留轨测量和利用方法，采用上述火箭末子级利用平台系统，所述方法包括：
将所述智能留轨测量单元(3)、太阳电池阵(4)、测控天线(5)、测试操作接口(6)、电缆网(7)通过火箭末级支承舱(1)、过渡舱(2)进入空间轨道，通过智能留轨测量单元(3)预设程序自动延时开机实施留轨功能试验。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
显然，本领域的技术人员可以对发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包括这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种火箭末子级利用平台系统，其特征在于，包括：火箭末级支承舱(1)、过渡舱(2)、智能留轨测量单元(3)、太阳电池阵(4)、测控天线(5)、测试操作接口(6)、电缆网(7)、智能留轨测量单元安装支架和太阳电池阵安装支架，其中，
所述过渡舱(2)连接于支承舱(1)的底部；
所述智能留轨测量单元(3)通过所述智能留轨测量单元安装支架安装在所述火箭末级支承舱(1)的外表面；
所述太阳电池阵(4)通过所述太阳电池阵安装支架安装在所述火箭末级支承舱(1)的外表面；
所述测试操作接口(6)安装在过渡舱(2)上；
所述电缆网(7)铺设于所述末级支承舱(1)的外表面，所述电缆网(7)与测试操作接口(6)连接，用于进行所述智能留轨测量单元(3)的地面测试、火箭发射前测试和飞行状态设置；
所述测控天线(5)安装在所述智能留轨测量单元(3)的表面，用于进行所述智能留轨测量单元(3)的数据信息上下行通讯；
所述智能留轨测量单元(3)通过所述电缆网(7)与若干块太阳电池阵(4)连接，用于进行留轨过程能源供给。
2.如权利要求1所述的火箭末子级利用平台系统，其特征在于，所述智能留轨测量单元(3)、太阳电池阵(4)、测控天线(5)、测试操作接口(6)、电缆网(7)在总重量、安装接口、测试流程、环境条件验证的各方面满足运载火箭任务要求。
3.如权利要求1所述的火箭末子级利用平台系统，其特征在于，所述火箭末子级利用平台系统保持不发射电信号状态，火箭末子级利用平台系统与任务载荷分离后，按预定程序开机开展留轨功能试验。
4.如权利要求1所述的火箭末子级利用平台系统，其特征在于，所述火箭末子级利用平台系统功能设计和分析是根据所述火箭末级支承舱(1)、过渡舱(2)与任务载荷分离后的轨道参数开展姿态参数、光照、热控、地面轨迹及测控条件。
5.如权利要求1所述的火箭末子级利用平台系统，其特征在于，所述智能留轨测量单元安装支架和太阳电池阵安装支架采用等电位和隔热措施。
6.如权利要求1所述的火箭末子级利用平台系统，其特征在于，所述智能留轨测量单元(3)、太阳电池阵(4)、测控天线(5)、测试操作接口(6)、电缆网(7)总装后结构的总重量不大于30kg。
7.如权利要求1所述的火箭末子级利用平台系统，其特征在于，所述火箭末子级利用平台系统在装箭前完成系统测试，完成所述的智能留轨测量单元(3)的充电的准备工作。
8.如权利要求1所述的火箭末子级利用平台系统，其特征在于，所述火箭末子级利用平台系统在装箭后，完成所述的智能留轨测量单元(3)、太阳电池阵(4)、测控天线(5)上的保护装置的拆除。
9.如权利要求1所述的火箭末子级利用平台系统，其特征在于，所述火箭末子级利用平台系统，在发射前完成所述的测试操作接口(6)的飞行状态设置；
所述火箭末子级利用平台系统的通电开机倒计时间不小于2小时。
10.一种火箭末子级留轨测量和利用方法，其特征在于，采用上述火箭末子级利用平台系统，所述方法包括：
将所述智能留轨测量单元(3)、太阳电池阵(4)、测控天线(5)、测试操作接口(6)、电缆网(7)通过火箭末级支承舱(1)、过渡舱(2)进入空间轨道，通过智能留轨测量单元(3)预设程序自动延时开机实施留轨功能试验。
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GR01 Patent grant
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