CN111605725A - 用于发射多个航天器的系统和方法 - Google Patents

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Abstract

本公开涉及用于发射多个航天器的系统和方法。具体地，涉及用于从沿着在轨路径行进的运载火箭发射设置在航天器堆层中的多个航天器的系统和方法，所述系统和方法包括：在第一时间时发生的第一分离事件中，利用第一分离力从所述航天器堆层中释放第一航天器，所述第一分离力具有沿着所述在轨路径的第一分离力在轨分量。随后，在第二时间时发生的第二分离事件中，利用第二分离力从所述航天器堆层中释放第二航天器，所述第二分离力具有沿着所述在轨路径的第二分离力在轨分量，其中，所述第二时间在所述第一时间之后发生第一时延。所述第一分离力在轨分量和第二分离力在轨分量可例如通过改变所述分离力的幅值或者改变发射所述航天器的角度而变得不同。

Description

用于发射多个航天器的系统和方法
技术领域
本公开总体上涉及航天器系统和方法，更具体地，涉及从运载火箭(launchvehicle)发射多个航天器的系统和方法。除非本文另外表明，本部分中描述的资料不作为权利要求的现有技术，并且不容许通过包含在本部分中而作为现有技术。
背景技术
为了降低与将诸如卫星这样的多个航天器发射到外层空间关联的成本，可以使用单个运载火箭来将多个航天器的有效载荷从行星表面运输至外层空间。一旦运载火箭达到期望的高度，就可以从运载火箭上分配所述多个航天器。随着将多个航天器发射到轨道，必须注意防止随后在已发射的航天器之间发生碰撞。
发明内容
根据本公开的一个方面，提供了一种用于从沿着在轨(in-track)路径行进的运载火箭发射设置在航天器堆层中的多个航天器的方法，所述方法包括以下步骤：在第一时间时发生的第一分离事件中，利用第一分离力从所述航天器堆层中释放第一航天器，所述第一分离力具有沿着所述在轨路径的第一分离力在轨分量。随后，在第二时间时发生的第二分离事件中，利用第二分离力从所述航天器堆层中释放第二航天器，所述第二分离力具有沿着所述在轨路径的第二分离力在轨分量，其中，所述第二时间在所述第一时间之后发生第一时延。
根据本公开的另一方面，提供了一种用于从沿着在轨路径行进的运载火箭发射多个航天器的系统，所述系统包括：航天器堆层，所述航天器堆层可释放地联接至所述运载火箭，并且所述航天器堆层至少包括可释放地联接至第二航天器的第一航天器。第一分离组装件可释放地将所述第一航天器与所述第二航天器联接。将至少一个第一偏置部件设置在所述第一航天器与所述第二航天器之间，并且将所述至少一个第一偏置部件配置成生成第一分离力，所述第一分离力具有沿着所述在轨路径的第一分离力在轨分量。将第二分离组装件与所述第二航天器关联，并且将至少一个第二偏置部件与所述第二航天器关联，并且将所述至少一个第二偏置部件配置成生成第二分离力，所述第二分离力具有沿着所述在轨路径的第二分离力在轨分量。将堆层分离控制器在工作上联接至所述第一分离组装件和所述第二分离组装件。所述堆层分离控制器被编程成执行一方法，所述方法包括以下步骤：在第一时间时发生的第一分离事件期间，使所述第一分离组装件致动，以从所述航天器堆层中释放所述第一航天器；并且在第二时间时发生的第二分离事件期间，使所述第二分离组装件致动，以从所述航天器堆层中释放所述第二航天器，其中，所述第二时间在所述第一时间之后发生第一时延。
根据本公开的另一方面，提供了一种用于从沿着在轨路径行进的运载火箭发射设置在航天器堆层中的多个航天器的方法。所述方法包括以下步骤：在第一时间时发生的第一分离事件中，利用第一分离力从所述航天器堆层中释放第一航天器，所述第一分离力具有沿着所述在轨路径的第一分离力在轨分量。所述方法还包括以下步骤：在第二时间时发生的第二分离事件中，利用第二分离力从所述航天器堆层中释放第二航天器，所述第二分离力具有沿着所述在轨路径的第二分离力在轨分量，其中，所述第二时间在所述第一时间之后发生第一时延。另外，所述方法包括以下步骤：在第三时间时发生的第三分离事件中，利用第三分离力从所述航天器堆层中释放第三航天器，所述第三分离力具有沿着所述在轨路径的第三分离力在轨分量，其中，所述第三时间在所述第一时间之后发生第二时延。更进一步地，所述方法包括以下步骤：在第四时间时发生的第四分离事件中，利用第四分离力从所述航天器堆层中释放第四航天器，所述第四分离力具有沿着所述在轨路径的第四分离力在轨分量，其中，所述第四时间在所述第一时间之后发生第三时延。所述第一、第二、第三以及第四分离力在轨分量中的各个分离力在轨分量均不同于所述第一、第二、第三以及第四分离力在轨分量中的其它分离力在轨分量。
已经讨论的特征、功能以及优点可以在各种示例中独立地实现，或者可以在其它示例中进行组合，其进一步的细节可以参照下面的描述和附图而得以了解。
附图说明
图1是描绘根据本公开的火箭的示例的简化图。
图2是根据本公开的航天器系统的示例的立体图。
图3是图2的航天器系统的侧面正视图。
图4是描绘根据本公开的发射多个航天器的第一方法的简化图。
图5是描绘根据本公开的发射多个航天器的第二方法的简化图。
图6是描绘根据本公开的发射多个航天器的第三方法的简化图。
图7是描绘根据本公开的发射多个航天器的第四方法的简化图。
图8是例示根据本公开的一种或更多种方法的流程图。
应当明白，附图不一定是按比例绘制的，并且有时示意性地例示了所公开的示例。要进一步清楚的是，下面的详细描述本质上仅仅是示例性的，并不旨在限制本公开或本申请及其用途。因此，尽管为便于解释而将本公开描绘和描述为某些例示性示例，但应清楚，可以在各种其它类型的示例中以及在各种其它系统和环境中实现本公开。
具体实施方式
下面的详细描述是执行本公开的目前最佳预期模式。由于本公开的范围是由所附权利要求最佳地限定的，因此本描述不应按限制性意义来看待，而是仅仅出于例示本公开的一般原理的目的来制成的。
I.概述
本公开的方法和系统提供了用于从运载火箭部署多个航天器的航天器系统和方法。该航天器例如可以是卫星和/或行星际探测器。作为示例，运载火箭可以是用于将有效载荷从行星表面运送到外层空间的火箭。
在示例内，航天器系统包括按堆层(stack)设置的多个航天器。该堆层中的各个航天器可释放地联接至紧邻该航天器上方或下方的一个或更多个相邻的航天器。
航天器系统还可以包括将航天器堆层联接至运载火箭的适配器。该适配器可以具有：可释放地联接至堆层中的最底部的航天器的第一端部，和被配置成联接至运载火箭的支承表面的第二端部。在一些情况下，一种运载火箭的支承表面可以不同于另一种运载火箭的支承表面。为了使航天器系统适应多种不同的运载火箭，可以将一组适配器设置有分别对应于不同类型的运载火箭的支承表面的多个第二端部构造。这样，通过从该组适配器当中选择与要被用于航天器系统的特定发射的特定类型的运载火箭相对应的适配器，可以容易地将航天器系统部署在多种不同类型的运载火箭中。
航天器系统可以包括多个可释放紧固件，这些可释放紧固件将航天器可释放地联接至相邻的航天器和/或适配器。通常，各个可释放紧固件是可致动的，以提供由该可释放紧固件彼此联接的相应组件的机械释放。例如，各个可释放紧固件可以在该可释放紧固件的第一状态下将航天器系统的相应组件彼此联接，并且在该可释放紧固件的第二状态下将该相应组件彼此释放。各个可释放紧固件可以响应于从控制器接收到的信号而在第一状态与第二状态之间选择性地致动。
在一个方面，控制器可以将信号发送至该可释放紧固件，从而从堆层中释放出一个航天器。在一个示例中，控制器按从堆层的最顶部的航天器到堆层的最底部的航天器的次序，一个接一个地使航天器从堆层中释放出来。就术语“最顶部的航天器”而言，其意思是堆层中的距离运载火箭的支承表面最远的航天器。就术语“最底部的航天器”而言，其意思是堆层中的距离运载火箭的支承表面最近的航天器。航天器系统还可以包括用于促进航天器与堆层分离的多个偏置部件。
各个航天器都按关联的、独特的分离事件而独立地从堆层进行发射，以确保安全部署多个航天器。在一个示例中，分离事件之间要间隔开足够的时段，以在已发射的航天器之间提供适当的间距。在另一示例中，发射力的在轨分量对于各个分离事件是不同的。可以通过在各个分离事件期间使用不同幅值的分离力来改变分离力的在轨分量。另外或者另选地，通过在各个分离事件期间使运载火箭相对于在轨方向以不同的角度定向，可以改变分离力的在轨分量。
本公开的航天器系统和方法提供了优于常规航天器分配系统的许多优点。例如，由于航天器在堆层中可释放地彼此联接，因此该航天器系统可以省略常规分配器系统的笨重结构。此外，通过在不同的时间、以不同的分离力和/或按不同的发射角度发射单独的航天器，已发射的航天器一旦进入轨道，将更可靠地在它们之间具有足够的间距。
II.示例系统
图1例示了用于从运载火箭102发射多个航天器120a-120d的航天器系统100。运载火箭102包括火箭发动机，以在发射和/或飞行期间推进运载火箭102。例如，运载火箭102可以包括：包含火箭燃料(即，推进剂)的一个或更多个内部燃料室，燃烧室和/或火箭发动机喷管103。燃烧室可以燃烧火箭燃料以生成火箭发动机喷管103从运载火箭102排出的热的高压气体。火箭发动机喷管103可以加速从燃烧室接收的气体，以促进将气体的热能转换成运载火箭102的动能。在示例内，运载火箭102可以包括单个发动机级或者依次分离并点火的多个发动机级。
所示的运载火箭102还包括：包围运载火箭102所承载的有效载荷的整流罩105，从而保护有效载荷在通过大气的飞行期间免受空气动力的影响。在空气动力下降到某一值以下和/或运载火箭102到达特定的位置之后，整流罩105可以与运载火箭102分离。通过将整流罩105与运载火箭102分离，使有效载荷暴露于外部环境，举例来说，如外层空间。然后，航天器系统100可以将多个航天器(举例来说，如卫星和/或行星际探测器)部署到轨道上，如下所述。
下面，参照图1至图3，运载火箭102承载的有效载荷是航天器堆层120。在所示实施例中，航天器堆层120包括：第一航天器120a、第二航天器120b、第三航天器120c以及第四航天器120d。虽然所示的示例示出了四个航天器，但应当清楚，航天器堆层120可以包括数量少于或大于四个的航天器。虽然航天器102a-120d中的各个航天器被描述为相同的，并且相对于航天器堆层120中的其它航天器对称设置，但航天器120a-120d不需要是相同的或对称地设置。将航天器堆层120联接至适配器108，该适配器108又联接至运载火箭102的支承表面110。
航天器120a-120d中的各个航天器可释放地联接至航天器堆层120中的一个或更多个相邻的航天器120a-120d和/或适配器108，以准许航天器120a-120d中的各个航天器独立于其它航天器120a-120d而从运载火箭102释放出来。因此，将第一分离组装件130a设置在第一航天器120a与第二航天器120b之间。另外，将第二分离组装件130b设置在第二航天器120b与第三航天器120c之间。更进一步地，将第三分离组装件130c设置在第三航天器120c与第四航天器120d之间。最后，将第四分离组装件130d设置在第四航天器120d与适配器108之间。分离组装件130a-130d中的各个分离组装件可以包括具有以下状态的可释放紧固件：联接状态，在该联接状态下，分离组装件130a-130d将航天器120a-120d中的各个航天器机械地联接至相邻航天器120a-120d和/或适配器108；和释放状态，在该释放状态下，将先前联接的组件彼此释放。响应于从在工作上联接(经由有线和/或无线通信)至可释放紧固件的堆层分离控制器170接收到的信号，该可释放紧固件选择性地在联接状态与释放状态之间致动。
可以使用硬件、软件和/或固件来实现堆层分离控制器170。例如，堆层分离控制器170可以包括：一个或更多个处理器，以及存储机器语言指令或其它可执行指令的非暂时性计算机可读介质(例如，易失性和/或非易失性存储器)。该指令在通过所述一个或更多个处理器1104执行时，可以使堆层分离控制器170执行本文所述的航天器系统100的各种操作。在示例内，堆层分离控制器170可以处于运载火箭102上和/或在地面控制站处。
可释放紧固件的示例包括：marman带、分离螺母、易碎螺母、分离螺栓、断线钳、钢丝钳、电缆剪、分体式线轴装置(例如，易熔线和/或形状记忆合金线)、螺线管致动螺母、推针器和/或拔针器。作为另一些示例，在一些实现中，各个可释放紧固件可以包括可以通过堆层分离控制器170远程启用的烟火炸药，以使该烟火炸药将可释放紧固件炸裂成碎片，从而释放由该可释放紧固件联接的组件。在其它实现中，可释放紧固件可以包括：可以通过堆层分离控制器170远程启用的非爆炸致动器。可以基于一个或更多个因素来确定在航天器系统100中使用的可释放紧固件的类型，这些因素例如包括：对电磁干扰的敏感性、释放响应时间、释放震动、耐受发射载荷的能力、承受预载荷的能力、用于致动的动力输入、重量、尺寸、温度敏感度和/或释放可靠性。
堆层分离控制器170被配置成发送信号以选择性地使分离组装件130a-130d中的各个分离组装件的可释放紧固件致动。例如，将堆层分离控制器编程成使航天器120a-120d一个接一个地从航天器堆层120和适配器108释放。在一个示例中，将堆层分离控制器170配置成使航天器120a-120d以从最顶部航天器120a到最底部航天器120d的次序顺序地释放。例如，堆层分离控制器170可以发送第一分离信号以使第一分离组装件130a的可释放紧固件致动，从而从航天器堆层120中释放第一航天器120a。按这种方式，堆层分离控制器170在第一时间时发生的第一分离事件期间，正在使第一分离组装件130a致动，以从航天器堆层120中释放第一航天器120a。然后，堆层分离控制器170可以发送第二分离信号以使第二分离组装件130b的可释放紧固件致动，从而从航天器堆层120中释放第二航天器120b。按这种方式，堆层分离控制器170在第二时间时发生的第二分离事件期间，正在使第二分离组装件130b致动，以从航天器堆层120中释放第二航天器120b，其中，第二时间在第一时间之后发生第一时延。随后，堆层分离控制器170可以发送第三分离信号以使第三分离组装件130c的可释放紧固件致动，从而从航天器堆层120中释放第三航天器120c。按这种方式，堆层分离控制器170在第三时间时发生的第三分离事件期间，正在使第三分离组装件130c致动，以从航天器堆层120中释放第三航天器120c，其中，第三时间在第二时间之后发生第二时延。更进一步地，然后，堆层分离控制器170可以发送第四分离信号以使第四分离组装件130d的可释放紧固件致动，从而从适配器108释放第四航天器120d。按这种方式，堆层分离控制器170在第四时间时发生的第四分离事件期间，正在使第四分离组装件130d致动，以从航天器堆层120中释放第四航天器120d，其中，第四时间在第二时间之后发生第三时延。
根据图1至图3所示的示例，设置了偏置部件150a-150d以生成分离力，从而确保例如在相邻的航天器120a-120d之间或者在第四航天器120d与适配器108之间的航天器系统100的相应组件的分离。偏置部件150a-150d在航天器系统100的相应组件之间施加分离力，以促使相应组件彼此远离。这样，虽然可释放紧固件是在联接状态下联接着相应的组件，但是在该可释放紧固件上预加载了由偏置部件150a-150d施加的分离力。然后，响应于堆层分离控制器170使可释放紧固件从联接状态向释放状态致动，通过偏压部件150a-150d施加至相应的组件的分离力来使所述组件彼此分离。如图2和图3最佳地示出，将一个或更多个第一偏置部件150a设置在第一航天器120a与第二航天器120b之间。另外，将一个或更多个第二偏置部件150b设置在第二航天器120b与第三航天器120c之间。更进一步地，将一个或更多个第三偏置部件150c设置在第三航天器120c与第四航天器120d之间。最后，将一个或更多个第四偏置部件150d设置在第四航天器120d与适配器108之间。
如下更详细讨论的，偏置部件150a-150d中的各个偏置部件可以被配置为生成相同幅值的分离力。另选地，可以将偏置部件150a-150d配置成生成不同幅值的分离力。在一些示例中，偏置部件150a-150d中的各个偏置部件可以是无源偏置部件，例如弹簧或其它弹性构件。另选地，偏置部件150a-150d中的各个偏置部件可以是有源偏置部件，该有源偏置部件被配置成响应于来自堆层分离控制器170的偏置信号而选择性地生成偏置力。更进一步地，在所示示例中，将偏置部件150a-150d的尺寸形成并设置为大致沿着运载火箭102的轴线107引导分离力。
如图1所示，运载火箭102在工作上联接至运载火箭控制器180，该运载火箭控制器180被配置成控制运载火箭102的移动。一旦在外层空间沿轨道运行，运载火箭102就沿着在轨路径104行进。在轨路径104可以用作运载火箭102的取向和引导分离力的角度的参考系。例如，可以将在分离事件期间生成的分离力特征化为：具有作为沿着在轨路径104引导的分离力分量的在轨分量，和作为垂直于在轨路径104引导的分离力分量的径向分量。因此，在一些应用中，将运载火箭控制器180配置成控制运载火箭102相对于在轨路径104的取向，从而改变引导分离力的角度。
在一些示例中，运载火箭控制器180是与堆层分离控制器170一体地设置的。另选地，将运载火箭控制器180独立于堆层分离控制器170来进行设置。因此，可以使用硬件、软件和/或固件来实现运载火箭控制器180。例如，运载火箭控制器180可以包括：一个或更多个处理器，以及存储机器语言指令或其它可执行指令的非暂时性计算机可读介质(例如，易失性和/或非易失性存储器)。该指令在通过所述一个或更多个处理器1104执行时，可以使运载火箭控制器180执行本文所述的航天器系统100的各种操作。在示例内，运载火箭控制器180可以处于运载火箭102上和/或在地面控制站处。
除了图1所示的特征以外，运载火箭102可以包括附加或另选特征，举例来说，如一个或更多个导航和/或导引系统(例如，卫星导航系统和/或惯性导航系统)，和/或稳定装置(例如，一个或更多个翼片、微调发动机、万向节和/或陀螺仪)。
III.示例操作
根据本公开的某些方面，在每次分离事件期间使用的分离力的在轨分量可以改变，以使更可靠地在已发射的航天器之间形成空间。在一些应用中，通过使用不同幅值的分离力来改变分离力的在轨分量。图4例示了从运载火箭102发射设置在航天器堆层120中的多个航天器120a-120d的第一方法300。在该方法300中，航天器102a-102d中的各个航天器是以不同幅值的分离力来部署的。方法300包括第一分离事件300a，在该第一分离事件300a中，第一航天器120a是以具有诸如4(x)的幅值的第一分离力从运载火箭102部署的，其中，x表示力值。方法300继续第二分离事件300b，在该第二分离事件300b期间，第二航天器120b是以具有小于第一分离力的诸如3(x)的幅值的第二分离力部署的。该方法随后继续第三分离事件300c，在该第三分离事件300c期间，第三航天器120c是以具有小于第二分离力的诸如2(x)的幅值的第三分离力部署的。最后，方法300包括第四分离事件300d，在该第四分离事件300d中，第四航天器120d是以具有小于第三分离力的诸如1(x)的幅值的第四分离力部署的。因此，在该示例中，不同幅值的分离力生成这些力的不同的在轨分量，从而增加了已发射的航天器120a-120d之间的在轨距离。
在其它示例中，通过在各个分离事件期间改变引导分离力的角度，来改变分离力的在轨分量。在这些示例中，运载火箭控制器180改变运载火箭102相对于在轨路径104的取向，从而改变引导分离力的角度。图5例示了从运载火箭102发射设置在航天器堆层120中的多个航天器120a-120d的第二方法302。在该方法302中，航天器102a-102d中的各个航天器是以不同的发射角度来部署的。方法302包括第一分离事件302a，在该第一分离事件302a中，第一航天器120a是以与在轨路径104一致的第一发射角度(即，0°发射角)从运载火箭102部署的。按这种方式，运载火箭102在第一分离事件302a期间定向在沿着在轨路径104的向前方向上。随后，方法302包括第二分离事件302b，在该第二分离事件302b期间，第二航天器120b是以第二发射角度部署的，其中，运载火箭102定向在第一旋转后方向上，该第一旋转后方向相对于沿着在轨路径104的向前方向有角度地偏移了第一旋转角度α。按这种方式，运载火箭102在第二分离事件302b期间定向在第一旋转后方向上，该第一旋转后方向相对于沿着在轨路径104的向前方向有角度地偏移了第一旋转角度α。方法302随后继续第三分离事件302c，在该第三分离事件302c中，第三航天器120c是以第三发射角度部署的，其中，运载火箭102定向在第二旋转后方向上，该第二旋转后方向相对于沿着在轨路径104的向前方向有角度地偏移了第二旋转角度β。按这种方式，运载火箭102在第三分离事件302c期间定向在第二旋转后方向上，该第二旋转后方向相对于向前方向有角度地偏移了第二旋转角度β，其中，第二旋转角度β不同于第一旋转角度α。最后，方法302包括第四分离事件302d，在该第四分离事件302d中，第四航天器120d是以第四发射角度部署的，其中，运载火箭102定向在第三旋转后方向上，该第三旋转后方向相对于沿着在轨路径104的向前方向有角度地偏移了第三旋转角度γ。按这种方式，运载火箭102在第四分离事件302d期间定向在第三旋转后方向上，该第三旋转后方向相对于向前方向有角度地偏移了第三旋转角度γ。如图5所示，第一旋转角度α为180°，第二旋转角度β为60°，第三旋转角度γ为120°，然而，应当清楚，可以使用其它的旋转角度。而且，在第一分离事件302a期间，运载火箭102不需要定向在如图所示的成一直线的路径104的向前方向上，而相反可以定向在旋转后方向上。
在图5的方法302中，关于相对于沿着在轨路径104的向前方向测量到的旋转角度，应当清楚，分离力的在轨分量等于分离力的幅值乘以旋转角的余弦。因此，即使各个分离事件的分离力具有相同的幅值，该分离力的在轨分量也将根据旋转角度而改变。因此，使用上面标识的示例性旋转角度，在方法302中，第一分离力的在轨分量将为1(x)，第二分离力的在轨分量为-1(x)，第三分离力的在轨分量为0.5(x)，并且第四分离力的在轨分量为-0.5(x)，从而增加了已发射的航天器120a-120d之间的在轨距离。
更进一步地，在各分离事件之间，幅值和发射角都可以改变，以在已发射的航天器之间形成空间。图6例示了从运载火箭102发射设置在航天器堆层120中的多个航天器120a-120d的第三方法304。在该方法304中，在各分离事件之间，发射角和分离力的幅值均发生变化。更具体地，方法304包括第一分离事件304a，在该第一分离事件304a中，第一航天器120a是以具有诸如2(x)的幅值的第一分离力以及与在轨路径104对准的发射角来部署的。随后，方法304继续第二分离事件304b，在该第二分离事件304b中，第二航天器120b是以具有诸如1(x)的较小幅值的第二分离力以及仍然与在轨路径104对准的发射角来部署的。方法304随后继续第三分离事件304c，在该第三分离事件304c中，第三航天器120c是利用具有诸如1(x)的较小幅值的第三分离力并且将运载火箭102定向在第一旋转后方向上来部署的，该第一旋转后方向相对于沿着在轨路径104的向前方向有角度地偏移了第一旋转角度α1。最后，方法304包括第四分离事件304d，在该第四分离事件304d期间，第四航天器120d是利用具有诸如2(x)的较大幅值的第四分离力并且运载火箭102仍然以第一旋转角度α1定向在第一旋转后方向上来部署的。在该方法304中，仅使用两个不同的分离力幅值和两个不同的发射角仅仅是示例性的，因为在不脱离本公开的情况下，各个分离事件可以具有独特的分离力和发射角度。
在图7所示的第四方法306中，将各分离事件之间的定时用于在已发射的航天器之间形成足够的在轨空间。方法306在第一时间开始第一分离事件306a，在该第一分离事件306a期间，第一航天器120a是利用第一分离力并且运载火箭102与沿着在轨路径104的向前方向对准地定向来部署的。随后，方法306包括在作为第一时间之后的第一时延的第二时间发生的第二分离事件306b，在该第二分离事件306b中，第二航天器120b是利用第二分离力并且运载火箭102仍然与沿着在轨路径104的向前方向对准来部署的。方法306随后包括在作为第一时间之后的第二时延的第三时间发生的第三分离事件306c，在该第三分离事件306c期间，第三航天器120c是利用第三分离力并且运载火箭102再次与沿着在轨路径104的向前方向对准来部署的。最后，该方法包括在作为第一时间之后的第三时延的第四时间发生的第四分离事件306d，在该第四分离事件306d中，第四航天器120d是利用第四分离力并且运载火箭102再次定向在沿着在轨路径104的向前方向上来部署的。在该示例中，第一到第四分离力中的各个分离力可以大致相等，因此，将各分离事件之间的时延用于在已发射的航天器120a-120d之间形成足够的距离。
虽然上述方法300、302、304以及306中的各种方法示出具有四个分离事件，但应当清楚，可以使用多于或少于四个分离事件。另外，虽然方法300、302、304以及306主要依靠一个变量(例如时间、分离力的幅值或者发射角度)以在已发射的航天器之间形成距离，但在不脱离本公开的范围的情况下，可以采用这些变量的任何组合。
根据如图8所呈现的流程图，提供了一种从沿着在轨路径104行进的运载火箭102发射设置在航天器堆层120中的多个航天器的方法800，该方法包括以下步骤：在第一时间时发生的第一分离事件300a、302a、304a或306a中，利用第一分离力从航天器堆层120中释放802第一航天器120a，该第一分离力具有沿着在轨路径104的第一分离力在轨分量。该方法800还包括以下步骤：在第二时间时发生的第二分离事件300b、302b、304b或306b中，利用第二分离力从航天器堆层中释放804第二航天器，该第二分离力具有沿着在轨路径的第二分离力在轨分量，其中，第二时间在第一时间之后发生第一时延。可选地，方法800可以通过以下步骤继续：在第三时间时发生的第三分离事件300c、302c、304c或306c中，利用第三分离力从航天器堆层中释放806第三航天器，该第三分离力具有沿着在轨路径的第三分离力在轨分量，其中，第三时间在第一时间之后发生第二时延。更进一步地，方法800还可以包括以下步骤：在第四时间时发生的第四分离事件300d、302d、304d或306d中，利用第四分离力从航天器堆层中释放808第四航天器，该第四分离力具有沿着在轨路径的第四分离力在轨分量，其中，该第四时间在第一时间之后发生第三时延。第一、第二、第三以及第四分离力在轨分量中的各个分离力在轨分量均不同于第一、第二、第三以及第四分离力在轨分量中的其它分离力在轨分量。
而且，本公开包括根据下列条款的实施例：
条款1.一种用于从运载火箭发射设置在航天器堆层中的多个航天器的方法，所述运载火箭沿着在轨路径行进，所述方法包括以下步骤：在第一时间时发生的第一分离事件中，利用第一分离力从所述航天器堆层中释放第一航天器，所述第一分离力具有沿着所述在轨路径的第一分离力在轨分量；并且在第二时间时发生的第二分离事件中，利用第二分离力从所述航天器堆层中释放第二航天器，所述第二分离力具有沿着所述在轨路径的第二分离力在轨分量，其中，所述第二时间在所述第一时间之后发生第一时延。
条款2.根据条款1所述的方法，其中，所述第一分离力在轨分量大致等于所述第二分离力在轨分量。
条款3.根据条款1所述的方法，其中，所述第一分离力在轨分量大于所述第二分离力在轨分量。
条款4.根据条款3所述的方法，其中，所述第一分离力的幅值大于所述第二分离力的幅值。
条款5.根据条款3所述的方法，其中：所述运载火箭在所述第一分离事件期间定向在沿着所述在轨路径的向前方向上；并且所述运载火箭在所述第二分离事件期间定向在第一旋转后方向上，所述第一旋转后方向相对于沿着所述在轨路径的所述向前方向有角度地偏移了第一旋转角度。
条款6.根据条款5所述的方法，其中，所述第一旋转角度为180度。
条款7.根据条款5所述的方法，其中，所述第一旋转角度为60度。
条款8.根据条款1所述的方法，所述方法还包括以下步骤：在第三时间时发生的第三分离事件中，利用第三分离力从所述航天器堆层中释放第三航天器，所述第三分离力具有沿着所述在轨路径的第三分离力在轨分量，其中，所述第三时间在所述第二时间之后发生第二时延。
条款9.根据条款8所述的方法，其中，所述第一分离力在轨分量大于所述第二分离力在轨分量，并且其中，所述第二分离力在轨分量大于所述第三分离力在轨分量。
条款10.根据条款9所述的方法，其中：所述运载火箭在所述第一分离事件期间定向在沿着所述在轨路径的向前方向上；所述运载火箭在所述第二分离事件期间保持在沿着所述在轨路径的所述向前方向上；并且所述运载火箭在所述第三分离事件期间定向在第一旋转后方向上，所述第一旋转后方向相对于所述向前方向有角度地偏移了第一旋转角度。
条款11.根据条款9所述的方法，其中：在所述第一分离事件期间，所述运载火箭定向在沿着所述在轨路径的向前方向上；在所述第二分离事件期间，所述运载火箭定向在第一旋转后方向上，所述第一旋转后方向相对于所述向前方向有角度地偏移了第一旋转角度；以及在所述第三分离事件期间，所述运载火箭定向在第二旋转后方向上，所述第二旋转后方向相对于所述向前方向有角度地偏移了第二旋转角度，其中，所述第二旋转角度不同于所述第一旋转角度。
条款12.一种用于从沿着在轨路径行进的运载火箭发射多个航天器的系统，所述系统包括：航天器堆层，所述航天器堆层可释放地联接至所述运载火箭，所述航天器堆层至少包括可释放地联接至第二航天器的第一航天器；第一分离组装件，所述第一分离组装件可释放地将所述第一航天器与所述第二航天器联接；至少一个第一偏置部件，所述至少一个第一偏置部件设置在所述第一航天器与所述第二航天器之间，并且所述至少一个第一偏置部件被配置成生成第一分离力，所述第一分离力具有沿着所述在轨路径的第一分离力在轨分量；第二分离组装件，所述第二分离组装件与所述第二航天器关联；至少一个第二偏置部件，所述至少一个第二偏置部件与所述第二航天器关联，并且所述至少一个第二偏置部件被配置成生成第二分离力，所述第二分离力具有沿着所述在轨路径的第二分离力在轨分量；以及堆层分离控制器，所述堆层分离控制器在工作上联接至所述第一分离组装件和所述第二分离组装件，所述堆层分离控制器被编程成执行一方法，所述方法包括以下步骤：在第一时间时发生的第一分离事件期间，使所述第一分离组装件致动，以从所述航天器堆层中释放所述第一航天器；并且在第二时间时发生的第二分离事件期间，使所述第二分离组装件致动，以从所述航天器堆层中释放所述第二航天器，其中，所述第二时间在所述第一时间之后发生第一时延。
条款13.根据条款12所述的系统，其中，由所述至少一个第一偏置部件生成的所述第一分离力在轨分量大于由所述至少一个第二偏置部件生成的所述第二分离力在轨分量。
条款14.根据条款13所述的系统，其中，由所述至少一个第一偏置部件生成的所述第一分离力的幅值大于由所述至少一个第二偏置部件生成的所述第二分离力的幅值。
条款15.根据条款13所述的系统，所述系统还包括运载火箭控制器，所述运载火箭控制器在工作上联接至所述运载火箭，并且所述运载火箭控制器被配置成对所述运载火箭相对于所述在轨路径的取向进行控制，所述运载火箭控制器被编程成执行一方法，所述方法包括以下步骤：在所述第一分离事件期间，将所述运载火箭定向在沿着所述在轨路径的向前方向上；并且在所述第二分离事件期间，将所述运载火箭定向在第一旋转后方向上，所述第一旋转后方向相对于所述向前方向有角度地偏移了第一旋转角度。
条款16.根据条款12所述的系统，其中：所述航天器堆层还包括可释放地联接至所述第二航天器的第三航天器；所述第二偏置部件设置在所述第二航天器与所述第三航天器之间；第三分离组装件，所述第三分离组装件与所述第三航天器关联；至少一个第三偏置部件，所述至少一个第三偏置部件与所述第三航天器关联，并且所述至少一个第三偏置部件被配置成生成第三分离力，所述第三分离力具有沿着所述在轨路径的第三分离力在轨分量；并且所述堆层分离控制器还在工作上联接至所述第三分离组装件，所述堆层分离控制器还被编程成执行一方法，所述方法包括以下步骤：在第三时间时发生的第三分离事件期间，使所述第三分离组装件致动，以从所述航天器堆层中释放所述第三航天器，其中，所述第三时间在所述第二时间之后发生第二时延。
条款17.根据条款16所述的系统，其中，由所述至少一个第一偏置部件生成的所述第一分离力在轨分量大于由所述至少一个第二偏置部件生成的所述第二分离力在轨分量，并且其中，由所述至少一个第二偏置部件生成的所述第二分离力在轨分量大于由所述至少一个第三偏置部件生成的所述第三分离力在轨分量。
条款18.根据条款17所述的系统，所述系统还包括运载火箭控制器，所述运载火箭控制器在工作上联接至所述运载火箭，并且所述运载火箭控制器被配置成对所述运载火箭相对于所述在轨路径的取向进行控制，所述运载火箭控制器被编程成执行如下方法，该方法包括以下步骤：在所述第一分离事件期间，将所述运载火箭定向在沿着所述在轨路径的向前方向上；在所述第二分离事件期间，将所述运载火箭保持在沿着所述在轨路径的所述向前方向上；并且在所述第三分离事件期间，将所述运载火箭定向在第一旋转后方向上，所述第一旋转后方向相对于所述在轨路径的所述向前方向有角度地偏移了第一旋转角度。
条款19.根据条款17所述的系统，所述系统还包括运载火箭控制器，所述运载火箭控制器在工作上联接至所述运载火箭，并且所述运载火箭控制器被配置成对所述运载火箭相对于所述在轨路径的取向进行控制，所述运载火箭控制器被编程成执行如下方法，该方法包括以下步骤：在所述第一分离事件期间，将所述运载火箭定向在沿着所述在轨路径的向前方向上；在所述第二分离事件期间，将所述运载火箭定向在第一旋转后方向上，所述第一旋转后方向相对于所述向前方向有角度地偏移了第一旋转角度；并且在所述第三分离事件期间，将所述运载火箭定向在第二旋转后方向上，所述第二旋转后方向相对于所述向前方向有角度地偏移了第二旋转角度，其中，所述第二旋转角度不同于所述第一旋转角度。
条款20.一种用于从运载火箭发射设置在航天器堆层中的多个航天器的方法，所述运载火箭沿着在轨路径行进，所述方法包括以下步骤：在第一时间时发生的第一分离事件中，利用第一分离力从所述航天器堆层中释放第一航天器，所述第一分离力具有沿着所述在轨路径的第一分离力在轨分量；在第二时间时发生的第二分离事件中，利用第二分离力从所述航天器堆层中释放第二航天器，所述第二分离力具有沿着所述在轨路径的第二分离力在轨分量，其中，所述第二时间在所述第一时间之后发生第一时延；在第三时间时发生的第三分离事件中，利用第三分离力从所述航天器堆层中释放第三航天器，所述第三分离力具有沿着所述在轨路径的第三分离力在轨分量，其中，所述第三时间在所述第一时间之后发生第二时延；以及在第四时间时发生的第四分离事件中，利用第四分离力从所述航天器堆层中释放第四航天器，所述第四分离力具有沿着所述在轨路径的第四分离力在轨分量，其中，所述第四时间在所述第一时间之后发生第三时延；并且其中，所述第一、第二、第三以及第四分离力在轨分量中的各个分离力在轨分量均不同于所述第一、第二、第三以及第四分离力在轨分量中的其它分离力在轨分量。
上面已经描述了各示例方面。然而，在对本文所述的配置、示例以及排布结构进行研究之后，本领域技术人员可以理解，在不脱离本公开的真实范围和精神的情况下，可以进行改变和修改。已经出于例示和描述的目的呈现了对不同的有利方面的描述，并且不旨在排它或限制成所公开的形式。在审查了本公开之后，许多修改例和变型例对于本领域普通技术人员将变得显而易见。此外，与其它有利的方面相比，不同的有利方面可以提供不同的优点。选择并描述所选定的各示例方面，以便说明本公开的原理、实践应用，并且使得本领域普通技术人员能够理解具有如适于预期特定用途的各种修改例的本公开。

Claims (15)

1.一种用于从运载火箭(102)发射设置在航天器堆层(120)中的多个航天器的方法(800)，所述运载火箭(102)沿着在轨路径(104)行进，所述方法包括以下步骤：
在第一时间时发生的第一分离事件(302a)中，利用第一分离力从所述航天器堆层(120)中释放(802)第一航天器(120a)，所述第一分离力具有沿着所述在轨路径(104)的第一分离力在轨分量；以及
在第二时间时发生的第二分离事件(302b)中，利用第二分离力从所述航天器堆层(120)中释放(804)第二航天器(120b)，所述第二分离力具有沿着所述在轨路径(104)的第二分离力在轨分量，其中，所述第二时间在所述第一时间之后发生第一时延。
2.根据权利要求1所述的方法(800)，其中，所述第一分离力在轨分量大致等于所述第二分离力在轨分量。
3.根据权利要求1所述的方法(800)，其中，所述第一分离力在轨分量大于所述第二分离力在轨分量。
4.根据权利要求3所述的方法(800)，其中，所述第一分离力的幅值大于所述第二分离力的幅值。
5.根据权利要求3所述的方法(800)，其中：
所述运载火箭(102)在所述第一分离事件(302a)期间定向在沿着所述在轨路径(104)的向前方向上；并且
所述运载火箭(102)在所述第二分离事件(302b)期间定向在第一旋转后方向上，所述第一旋转后方向相对于沿着所述在轨路径(104)的所述向前方向有角度地偏移了第一旋转角度(α)。
6.根据权利要求5所述的方法(800)，其中所述第一旋转角度满足以下项中的一项：
所述第一旋转角度(α)为180度；以及
所述第一旋转角度(α)为60度。
7.根据权利要求1所述的方法(800)，所述方法还包括以下步骤：
在第三时间时发生的第三分离事件(302c)中，利用第三分离力从所述航天器堆层(120)中释放(806)第三航天器(120c)，所述第三分离力具有沿着所述在轨路径(104)的第三分离力在轨分量，其中，所述第三时间在所述第二时间之后发生第二时延，其中，所述第一分离力在轨分量大于所述第二分离力在轨分量，并且其中，所述第二分离力在轨分量大于所述第三分离力在轨分量。
8.根据权利要求7所述的方法(800)，其中：
所述运载火箭(102)在所述第一分离事件(302a)期间定向在沿着所述在轨路径(104)的向前方向上；
所述运载火箭(102)在所述第二分离事件(302b)期间保持在沿着所述在轨路径(104)的所述向前方向上；并且
所述运载火箭(102)在所述第三分离事件(302c)期间定向在第一旋转后方向上，所述第一旋转后方向相对于所述向前方向有角度地偏移了第一旋转角度(α)。
9.根据权利要求7所述的方法，其中：
在所述第一分离事件期间，所述运载火箭(102)定向在沿着所述在轨路径(104)的向前方向上；
在所述第二分离事件期间，所述运载火箭(102)定向在第一旋转后方向上，所述第一旋转后方向相对于所述向前方向有角度地偏移了第一旋转角度(α)；以及
在所述第三分离事件期间，所述运载火箭(102)定向在第二旋转后方向上，所述第二旋转后方向相对于所述向前方向有角度地偏移了第二旋转角度(β)，其中，所述第二旋转角度(β)不同于所述第一旋转角度(α)。
10.一种用于从沿着在轨路径(104)行进的运载火箭(102)发射多个航天器的系统(100)，所述系统(100)包括：
航天器堆层(120)，所述航天器堆层可释放地联接至所述运载火箭(102)，所述航天器堆层(120)至少包括可释放地联接至第二航天器(120b)的第一航天器(120a)；
第一分离组装件(130a)，所述第一分离组装件(130a)可释放地将所述第一航天器(120a)与所述第二航天器(120b)联接起来；
至少一个第一偏置部件(150a)，所述至少一个第一偏置部件设置在所述第一航天器(120a)与所述第二航天器(120b)之间，并且所述至少一个第一偏置部件被配置成生成第一分离力，所述第一分离力具有沿着所述在轨路径(104)的第一分离力在轨分量；
第二分离组装件(130b)，所述第二分离组装件与所述第二航天器(120b)关联；
至少一个第二偏置部件(150b)，所述至少一个第二偏置部件与所述第二航天器(120b)关联，并且所述至少一个第二偏置部件被配置成生成第二分离力，所述第二分离力具有沿着所述在轨路径(104)的第二分离力在轨分量；以及
堆层分离控制器(170)，所述堆层分离控制器在工作上联接至所述第一分离组装件(130a)和所述第二分离组装件(130b)，所述堆层分离控制器(170)被编程成执行如下方法，该方法包括以下步骤：
在第一时间时发生的第一分离事件期间，使所述第一分离组装件(130a)致动，以从所述航天器堆层(120)中释放所述第一航天器(120a)；以及
在第二时间时发生的第二分离事件期间，使所述第二分离组装件(130b)致动，以从所述航天器堆层(120)中释放所述第二航天器(120b)，其中，所述第二时间在所述第一时间之后发生第一时延。
11.根据权利要求10所述的系统(100)，其中，由所述至少一个第一偏置部件(150a)生成的所述第一分离力在轨分量大于由所述至少一个第二偏置部件(150b)生成的所述第二分离力在轨分量，并且其中，由所述至少一个第一偏置部件(150a)生成的所述第一分离力的幅值大于由所述至少一个第二偏置部件(150b)生成的所述第二分离力的幅值。
12.根据权利要求11所述的系统(100)，所述系统还包括运载火箭控制器(180)，所述运载火箭控制器在工作上联接至所述运载火箭(102)，并且所述运载火箭控制器被配置成对所述运载火箭(102)相对于所述在轨路径(104)的取向进行控制，所述运载火箭控制器(180)被编程成执行如下方法，该方法包括以下步骤：
在所述第一分离事件期间，将所述运载火箭(102)定向在沿着所述在轨路径(104)的向前方向上；以及
在所述第二分离事件期间，将所述运载火箭(102)定向在第一旋转后方向上，所述第一旋转后方向相对于所述向前方向有角度地偏移了第一旋转角度(α)。
13.根据权利要求10所述的系统(100)，其中：
所述航天器堆层(120)还包括可释放地联接至所述第二航天器(120b)的第三航天器(120c)；
所述第二偏置部件(150b)设置在所述第二航天器(120b)与所述第三航天器(120c)之间；
第三分离组装件(130c)与所述第三航天器(120c)关联；
至少一个第三偏置部件(150c)与所述第三航天器(120c)关联，并且所述至少一个第三偏置部件被配置成生成第三分离力，所述第三分离力具有沿着所述在轨路径(104)的第三分离力在轨分量；并且
所述堆层分离控制器(170)还在工作上联接至所述第三分离组装件(130c)，所述堆层分离控制器(170)还被编程成执行如下方法，该方法包括以下步骤：
在第三时间时发生的第三分离事件期间，使所述第三分离组装件(130c)致动，以从所述航天器堆层(120)中释放所述第三航天器(120c)，其中，所述第三时间在所述第二时间之后发生第二时延。
14.根据权利要求13所述的系统(100)，其中，由所述至少一个第一偏置部件(150a)生成的所述第一分离力在轨分量大于由所述至少一个第二偏置部件(150b)生成的所述第二分离力在轨分量，并且其中，由所述至少一个第二偏置部件(150b)生成的所述第二分离力在轨分量大于由所述至少一个第三偏置部件(150c)生成的所述第三分离力在轨分量。
15.根据权利要求14所述的系统(100)，所述系统还包括运载火箭控制器(180)，所述运载火箭控制器在工作上联接至所述运载火箭(102)，并且所述运载火箭控制器被配置成对所述运载火箭(102)相对于所述在轨路径(104)的取向进行控制，所述运载火箭控制器(180)被编程成执行如下方法，该方法包括以下步骤：
在所述第一分离事件期间，将所述运载火箭(102)定向在沿着所述在轨路径(104)的向前方向上；
在所述第二分离事件期间，将所述运载火箭(102)保持在沿着所述在轨路径(104)的所述向前方向上；以及
在所述第三分离事件期间，将所述运载火箭(102)定向在第一旋转后方向上，所述第一旋转后方向相对于所述在轨路径(104)的所述向前方向有角度地偏移了第一旋转角度(α)。
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