CN114019559A - X射线望远镜机构及卫星 - Google Patents

Abstract

本发明提供的一种X射线望远镜机构及卫星，涉及卫星设备技术领域，以在一定程度上优化X射线望远镜结构，降低X射线望远镜机构的空间占用，并保证望远镜和探测器之间的位置精度。本发明提供的X射线望远镜机构,包括望远镜镜头、探测器、固定构件和活动构件；望远镜镜头设置于活动构件内，探测器设置于固定构件内；活动构件的一端与固定构件的一端转动连接，且活动构件能够相对固定构件保持在第一位置，并在相对固定构件翻转后保持在第二位置；当活动构件在第二位置时，活动构件的长度方向上的轴线与固定构件在长度方向上的轴线共线。

Description

X射线望远镜机构及卫星

技术领域

本发明涉及卫星技术领域，尤其是涉及一种X射线望远镜机构及卫星。

背景技术

X射线望远镜是观测太空中各种辐射X射线天体的特殊仪器，用于观测脉冲星、伽玛射线暴的X射线余辉、太阳耀斑、超新星爆炸遗骸、活跃星系核(AGN)、黑洞、星系团中的高温气体与暗物质等。

目前最有名的2个X射线天文卫星为：钱德拉X射线天文台(Chandra X-rayObservatory，CXO)和NUSTAR卫星。

由于X射线能穿透物质，不能像可见光或无线电波那样被反射或折射，所以X射线望远镜并不是使用一般的透镜或反射镜，而是曲面镜或嵌套的圆柱形镜，借由让X射线以非常小的角度弯曲来聚焦X射线，这种入射方式的结果是望远镜的焦距很长，进而导致望远镜整体尺寸很长。

钱德拉X射线天文台采用固定一体式望远镜结构，使得卫星整体尺寸很大，NUSTAR采用排桁杆式望远镜，存在镜头和卫星本体上的探测器相对位置精度不高，数据采集性能受影响的问题。

因此，急需提供一种X射线望远镜机构及卫星，以在一定程度上解决现有技术中存在的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种X射线望远镜机构及卫星，以在一定程度上优化X射线望远镜结构，降低X射线望远镜机构的空间占用，并保证望远镜和探测器之间的位置精度。

本发明提供的一种X射线望远镜机构，包括望远镜镜头、探测器、固定构件和活动构件；所述望远镜镜头设置于所述活动构件内，所述探测器设置于所述固定构件内；所述活动构件的一端与所述固定构件的一端转动连接，且所述活动构件能够相对所述固定构件保持在第一位置，并在相对所述固定构件翻转后保持在第二位置；当所述活动构件在所述第二位置时，所述活动构件的长度方向上的轴线与所述固定构件在长度方向上的轴线共线。

其中，所述固定构件朝向所述活动构件的一端形成有第一倾斜部，所述活动构件朝向所述固定构件的一端形成有第二倾斜部；当所述第一倾斜部与所述第二倾斜部相贴合时，所述活动构件与所述固定构件保持在第一位置，且所述活动构件与所述固定构件两者呈L形结构；当所述活动构件相对所述固定构件转动时，所述第二倾斜部向远离所述第一倾斜部的方向移动，使所述活动构件由所述第一位置移动至并保持在所述第二位置，且所述活动构件和所述固定构件两者呈一字形结构。

具体地，所述第一倾斜部的倾斜角度为45度，所述第二倾斜部的倾斜角度为45度。

进一步地，本发明提供的X射线望远镜机构，还包括连接组件，所述连接组件包括转动件和驱动件，所述转动件的一端与所述第一倾斜部相连接，另一端与所述第二倾斜部相连接；所述驱动件能够驱动所述转动件转动，使所述活动构件相对所述固定构件转动。

其中，所述活动构件和所述固定构件均呈中空的筒状结构，且所述活动构件和所述固定构件的横截面均为矩形。

具体地，所述活动构件由碳纤维材料制成。

相对于现有技术，本发明提供的X射线望远镜机构具有以下优势：

本发明提供的X射线望远镜机构，包括望远镜镜头、探测器、固定构件和活动构件；望远镜镜头设置于活动构件内，探测器设置于固定构件内；活动构件的一端与固定构件的一端转动连接，且活动构件能够相对固定构件保持在第一位置，并在相对固定构件翻转后保持在第二位置；当活动构件在第二位置时，活动构件的长度方向上的轴线与固定构件在长度方向上的轴线共线。

由此分析可知，通过活动构件与固定构件转动连接，能够使活动构件相对固定构件翻转，从而使活动构件能够相对固定构件在第一位置和第二位置之间切换。当活动构件保持在第一位置时，活动构件与固定构件为折叠状态，当活动构件由第一位置翻转至第二位置时，活动构件与固定构件为展开状态。通过活动构件在第一位置和第二位置之间的切换，实现X射线望远镜机构的展开和折叠，从而在一定程度上降低了X射线望远镜机构的空间占用。

由于望远镜镜头设置在活动构件内，探测器设置在固定构件内，且在第二位置的活动构件的长度方向上的轴线与固定构件在长度方向上的轴线共线，因此，当活动构件相对固定构件翻转至第二位置后，能够使活动构件内的望远镜镜头和固定构件内的探测器位于同一直线上，并且，由于望远镜镜头固定设置在活动构件内，探测器固定设置在固定构件内，因此，能够严格地保证望远镜镜头和探测器之间的位置精度。

此外，本发明还提供一种卫星，包括卫星主体以及上述的X射线望远镜机构；所述固定构件与所述卫星主体相连接，且所述固定构件的连接面与所述卫星主体的安装面相贴合；当活动构件位于第一位置时，所述活动构件的贴合面与所述卫星主体的定位面相贴合。

其中，所述定位面上形成有定位部，所述贴合面上对应所述定位部的位置形成有锁定部；所述锁定部与所述定位部相配合，使所述活动构件相对所述卫星主体固定。

具体地，还包括UV天线以及测控数传天线；所述UV天线和所述测控数传天线均设置于所述固定构件相对所述连接面的一面上。

进一步地，还包括第一折叠帆板和第二折叠帆板；所述第一折叠帆板和所述第二折叠帆板相对设置于所述卫星主体的两侧。

采用本申请提供的X射线望远镜机构的卫星，由于X射线望远镜机构既能够降低空间占用，又能够在展开后保证X射线望远镜镜头和探测器之间的位置精度，从而能够降低卫星的空间占用，并保证带有X射线望远镜的卫星的观测精度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的X射线望远镜机构展开状态的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的X射线望远镜机构折叠状态的结构示意图；

图3为图2中A处的局部放大图；

图4为图2中B处的局部放大图。

图中：1-活动构件；101-望远镜镜头；102-第二倾斜部；103-贴合面；1031-锁定部；2-固定构件；201-探测器；202-第一倾斜部；203-连接面；3-转动件；4-卫星主体；401-定位面；4011-定位部；402-UV天线；403-测控数传天线；5-第一折叠帆板；6-第二折叠帆板；7-锁紧组件。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

在本申请实施例的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，术语“水平”、“竖直”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本申请实施例的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“连通”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

如在此所使用的，术语“和/或”包括所列出的相关项中的任何一项和任何两项或更多项的任何组合。

为了易于描述，在这里可使用诸如“在……之上”、“上部”、“在……之下”和“下部”的空间关系术语，以描述如附图所示的一个元件与另一元件的关系。这样的空间关系术语意图除了包含在附图中所描绘的方位之外，还包含装置在使用或操作中的不同方位。

在此使用的术语仅用于描述各种示例，并非用于限制本公开。除非上下文另外清楚地指明，否则单数的形式也意图包括复数的形式。术语“包括”、“包含”和“具有”列举存在的所陈述的特征、数量、操作、构件、元件和/或它们的组合，但不排除存在或添加一个或更多个其他特征、数量、操作、构件、元件和/或它们的组合。

由于制造技术和/或公差，可出现附图中所示的形状的变化。因此，这里所描述的示例不限于附图中所示的特定形状，而是包括在制造期间出现的形状上的改变。

这里所描述的示例的特征可按照在理解本申请的公开内容之后将是显而易见的各种方式进行组合。此外，尽管这里所描述的示例具有各种各样的构造，但是如在理解本申请的公开内容之后将显而易见的，其他构造是可能。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本申请要求的保护范围之内。

如图1结合图2所示，本发明提供一种X射线望远镜机构，包括望远镜镜头101、探测器201、固定构件2和活动构件1；望远镜镜头101设置于活动构件1内，探测器201设置于固定构件2内；活动构件1的一端与固定构件2的一端转动连接，且活动构件1能够相对固定构件2保持在第一位置，并在相对固定构件2翻转后保持在第二位置；当活动构件1在第二位置时，活动构件1的长度方向上的轴线与固定构件2在长度方向上的轴线共线。

相对于现有技术，本发明提供的X射线望远镜机构具有以下优势：

本发明提供的X射线望远镜机构，通过活动构件1与固定构件2转动连接，能够使活动构件1相对固定构件2翻转，从而使活动构件1能够相对固定构件2在第一位置和第二位置之间切换。

本申请中的第一位置为活动构件1与固定构件2处于折叠状态的位置，第二位置为活动构件1与固定构件2处于展开状态的位置。

当活动构件1保持在第一位置时，活动构件1与固定构件2为折叠状态，当活动构件1由第一位置翻转至第二位置时，活动构件1与固定构件2为展开状态。通过活动构件1在第一位置和第二位置之间的切换，实现X射线望远镜机构的展开和折叠，从而在一定程度上降低了X射线望远镜机构的空间占用。

由于望远镜镜头101设置在活动构件1内，探测器201设置在固定构件2内，且在第二位置的活动构件1的长度方向上的轴线与固定构件2在长度方向上的轴线共线，因此，当活动构件1相对固定构件2翻转至第二位置后，能够使活动构件1内的望远镜镜头101和固定构件2内的探测器201位于同一直线上，并且，由于望远镜镜头101固定设置在活动构件1内，探测器201固定设置在固定构件2内，因此，能够严格地保证望远镜镜头101和探测器201之间的位置精度。

此处需要补充说明的是，由于本申请中的X射线望远镜机构与卫星相结合，且卫星需要通过火箭发射进入太空，因此，优选地，本申请中的活动构件1为碳纤维材料制成，在保证结构强度的同时，能够降低整体机构的重量，从而在一定程度上降低火箭的负担。

如图1结合图2所示，本申请中固定构件2朝向活动构件1的一端形成有第一倾斜部202，活动构件1朝向固定构件2的一端形成有第二倾斜部102；当第一倾斜部202与第二倾斜部102相贴合时，活动构件1与固定构件2保持在第一位置，且呈L形结构；当活动构件1相对固定构件2转动时，第二倾斜部102向远离第一倾斜部202的方向移动，使活动构件1由第一位置移动至并保持在第二位置，且活动构件1和固定构件2呈一字形结构。

通过固定构件2形成的第一倾斜部202和活动构件1形成的第二倾斜部102，能够实现活动构件1与固定构件2之间的折叠和展开，也能够进一步地降低整体结构的重量。

并且，本申请中的第一倾斜部202与水平面之间的夹角和第二倾斜部102与水平面支架内的夹角之和为90度，从而使活动构件1位于第一位置时，与固定构件2呈L形结构，位于第二位置时，与固定构件2呈一字形结构。

当星箭分离后，活动构件1由第一位置相对固定构件2转动至第二位置，实现X射线望远镜机构的展开。

优选地，如图1结合图2所示，本申请中的第一倾斜部202的倾斜角度为45度，第二倾斜部102的倾斜角度为45度。通过使第一倾斜部202的倾斜角度和第二倾斜部102的倾斜角度均为45度，在实现活动构件1位于第一位置能够与固定构件2呈L形结构的同时，能够在一定程度上保证第一倾斜部202和第二倾斜部102的强度。

此处需要补充说明的是本申请中活动构件1通过连接组件实现与固定构件2的转动连接，连接组件包括转动件3和驱动件，转动件3的一端与第一倾斜部202相连接，另一端与第二倾斜部102相连接；驱动件能够驱动转动件3转动，使活动构件1相对固定构件2转动。

优选地，如图3所示，本申请中的转动件3为铰链，驱动件与铰链相结合，能够控制铰链的转动。当星箭分离后，卫星内的控制器能够控制驱动件启动，使驱动件能够带动铰链的一端转动，且本申请中铰链的转动端与活动构件1相连接，固定端与固定构件2相连接，从而能够实现活动构件1相对固定构件2的翻转。

如图1结合图2所示，本申请中的活动构件1和固定构件2均呈中空的筒状结构，且活动构件1和固定构件2的横截面均为矩形。

活动构件1和固定构件2均呈中空的筒状结构，一方面能够为望远镜镜头101和探测器201提供稳定精准地安装空间，使X射线能够顺利地掠射经过望远镜镜头101，再传递至探测器201，另一方面，能够降低整体机构的重量。

而本申请中通过使活动构件1和固定构件2的横截面均为矩形，从而使活动构件1和固定构件2能够更加规整，并更好地与卫星主体4的侧壁面充分贴合，降低整体结构的空间占用。

此外，如图1结合图2所示，本发明还提供一种卫星，包括卫星主体4以及上述的X射线望远镜机构；固定构件2与卫星主体4相连接，且固定构件2的连接面203与卫星主体4的安装面相贴合；当活动构件1位于第一位置时，活动构件1的贴合面103与卫星主体4的定位面401相贴合。

采用本申请提供的X射线望远镜机构的卫星，由于X射线望远镜机构既能够降低空间占用，又能够在展开后保证X射线望远镜镜头101和探测器201之间的位置精度，从而能够降低卫星的空间占用，并保证带有X射线望远镜的卫星的观测精度。

本申请中的卫星主体4呈矩形体结构，从而使固定构件2的连接面203能够与卫星主体4的安装面充分贴合，并使活动构件1在第一位置时，能够使活动构件1的贴合面103与卫星主体4的定位面401相贴合。

由于本申请中活动构件1在星箭分离后展开，因此，为保证活动构件1的稳定性，本申请中卫星主体4的定位面401上形成有定位部4011，活动构件1的贴合面103上对应定位部4011的位置形成有锁定部1031；锁定部1031与定位部4011相配合，使活动构件1相对卫星主体4固定。

本申请中的定位部4011可以采用电磁铁，锁定部1031可以采用磁性件，当活动构件1需要保持在第一位置时，电磁铁始终通电，从而使活动构件1上的磁性件能够始终被吸附，进而保证活动构件1能够稳定地保持在第一位置。

当需要活动构件1相对固定构件2翻转，使X射线望远镜机构展开时，电磁铁断电，从而使磁性件失去吸附力，进而在连接组件的驱动件对转动件3的驱动下，实现活动构件1相对固定构件2的转动，完成展开。

此处需要补充说明的是，本申请中的锁定部1031和定位部4011也可采用其他方式实现对活动构件1相对固定构件2的锁定和开启。

具体地，如图2所示，本发明提供的卫星，还包括UV天线402以及测控数传天线403；UV天线402和测控数传天线403均设置于固定构件2相对连接面203的一面上。

由于UV天线402以及测控数传天线403的重量较小，因此，优选地，本申请中的UV天线402以及测控数传天线403设置在固定构件2相对连接面203的一面上，从而在满足卫星功能的基础上，合理利用整体结构的空间，既不影响X射线望远镜机构的展开和使用，又能够使卫星的整体包络更小，从而降低了对火箭内空间的占用，提高了对火箭的空间适应性，降低了发射成本。

进一步地，如图1结合图2所示，本发明提供的卫星，还包括第一折叠帆板5和第二折叠帆板6；第一折叠帆板5和第二折叠帆板6相对设置于卫星主体4的两侧。

如图2所示，在未发射状态下，第一折叠帆板5和第二折叠帆板6均处于折叠状态，从而能够降低卫星的空间占用，并且能够避免第一折叠帆板5和第二折叠帆板6的损坏。当星箭分离后，第一折叠帆板5和第二折叠帆板6展开。

此处需要补充说明的是，如图2结合图4所示，本申请中第一折叠帆板5和第二折叠帆板6上均对应设有锁紧组件7，发射过程中，锁紧组件7使第一折叠帆板5和第二折叠帆板6均处于合拢锁定状态，当星箭分离后，锁紧组件7接触对第一折叠帆板5和第二折叠帆板6的锁定，使第一折叠帆板5和第二折叠帆板6展开。

本申请中的锁紧组件7也可以采用铰链，且还可以集成动力结构，以驱动铰链转动，实现第一折叠帆板5和第二折叠帆板6的展开和折叠动作。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种X射线望远镜机构，其特征在于，包括望远镜镜头、探测器、固定构件和活动构件；

所述望远镜镜头设置于所述活动构件内，所述探测器设置于所述固定构件内；

所述活动构件的一端与所述固定构件的一端转动连接，且所述活动构件能够相对所述固定构件保持在第一位置，并在相对所述固定构件翻转后保持在第二位置；

当所述活动构件在所述第二位置时，所述活动构件的长度方向上的轴线与所述固定构件在长度方向上的轴线共线。

2.根据权利要求1所述的X射线望远镜机构，其特征在于，所述固定构件朝向所述活动构件的一端形成有第一倾斜部，所述活动构件朝向所述固定构件的一端形成有第二倾斜部；

当所述第一倾斜部与所述第二倾斜部相贴合时，所述活动构件与所述固定构件保持在第一位置，且所述活动构件与所述固定构件两者呈L形结构；

当所述活动构件相对所述固定构件转动时，所述第二倾斜部向远离所述第一倾斜部的方向移动，使所述活动构件由所述第一位置移动至并保持在所述第二位置，且所述活动构件和所述固定构件两者呈一字形结构。

3.根据权利要求2所述的X射线望远镜机构，其特征在于，所述第一倾斜部的倾斜角度为45度，所述第二倾斜部的倾斜角度为45度。

4.根据权利要求2所述的X射线望远镜机构，其特征在于，还包括连接组件，所述连接组件包括转动件和驱动件，所述转动件的一端与所述第一倾斜部相连接，另一端与所述第二倾斜部相连接；

所述驱动件能够驱动所述转动件转动，使所述活动构件相对所述固定构件转动。

5.根据权利要求1所述的X射线望远镜机构，其特征在于，所述活动构件和所述固定构件均呈中空的筒状结构，且所述活动构件和所述固定构件的横截面均为矩形。

6.根据权利要求1所述的X射线望远镜机构，其特征在于，所述活动构件由碳纤维材料制成。

7.一种卫星，其特征在于，包括卫星主体以及上述权利要求1-6中任一项所述的X射线望远镜机构；

所述固定构件与所述卫星主体相连接，且所述固定构件的连接面与所述卫星主体的安装面相贴合；

当活动构件位于第一位置时，所述活动构件的贴合面与所述卫星主体的定位面相贴合。

8.根据权利要求7所述的卫星，其特征在于，所述定位面上形成有定位部，所述贴合面上对应所述定位部的位置形成有锁定部；

所述锁定部与所述定位部相配合，使所述活动构件相对所述卫星主体固定。

9.根据权利要求7所述的卫星，其特征在于，还包括UV天线以及测控数传天线；

所述UV天线和所述测控数传天线均设置于所述固定构件相对所述连接面的一面上。

10.根据权利要求7所述的卫星，其特征在于，还包括第一折叠帆板和第二折叠帆板；

所述第一折叠帆板和所述第二折叠帆板相对设置于所述卫星主体的两侧。

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