DE19912367C1 - Haltevorrichtung für Reflektoren und Verfahren zum Entfalten von Reflektoren - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung und ein Verfahren zum Entfalten von Reflektoren eines Antennensystems für Satelliten mit zwei im wesentlichen übereinander liegenden Reflektoren, wobei in der Transportstellung der erste Reflektor entgegen der Federkraft von einer Vielzahl von am Umfang der beiden Reflektoren verteilt angeordneten federartigen Halteelementen auf den zweiten Reflektor auf eine Mindestentfernung heruntergedrückt und niedergehalten wird und daß der erste Reflektor nach dem Lösen der Niederhalter vom zweiten Reflektor mittels der sich entspannenden Halteelemente weggedrückt und in der durch die Länge der entspannten Haltemittel vorgegebenen Lage gehalten wird.

Description

Die Erfindung betrifft eine Haltevorrichtung für Reflektoren und Verfahren zum Entfalten von Reflektoren eines Antennensystems für Satelliten mit zwei etwa übereinander liegenden Reflektoren, die in der Betriebsstellung mit Hilfe von Haltemitteln in einem bestimmten Abstand zueinander gehalten werden.

Bei Antennensystemen für Satelliten werden häufig Doppelreflektoren, beispielsweise polarisationselektive Reflektoren, verwendet, bei denen die erste Reflektorschale für eine der beiden Polarisationsrichtungen transparent ist, während die zweite Reflektorschale entweder für die zweite Polarisationsrichtung transparent ist oder vollständig reflektiert. Die Anordnung der Speisesysteme für die beiden Reflektoren macht es hierbei erforderlich, daß die Brennpunkte der beiden Reflektoren räumlich voneinander getrennt sind. Dadurch weisen die beiden Reflektoren in der Betriebsstellung einen definierten und über die Oberfläche der Reflektoren sich kontinuierlich ändernden Abstand auf. Dies führt zu Reflektorsystemen, die relativ voluminös sind und dadurch in der Transportphase des Satelliten zu Unterbringungsproblemen führen.

Aus der DE 35 36 581 C2 ist ein solches Doppelreflektorsystem bekannt geworden, das zwei Reflektoren mit orthogonalen Polarisationsrichtungen aufweist. Die Schalen der beiden Reflektoren werden von einer Haltevorrichtung mit zwischen den Reflektoren liegenden Stützstreben auf dem erforderlichen Abstand gehalten. Beide Reflektoren sind hierbei annähernd deckungsgleich übereinander angeordnet. Die Stützstreben erstrecken sich quer über die Reflektoren und sind dabei parallel oder senkrecht zur Polarisationsrichtung des zweiten Reflektors ausgerichtet. Neben dem Nachteil der voluminösen Bauweise, die ein raumsparendes Anlegen des Reflektorsystems an den Satelliten verhindert, treten zusätzlich noch signalverzerrende und polarisationswandelnde Einflüsse durch das Vorhandensein der Stützstreben im Bereich der genutzten Reflektorfläche auf.

Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, die genannten Nachteile zu vermeiden und eine Haltevorrichtung für Reflektoren zu finden, die das eletromagnetische Feld im Bereich der Reflektoroberflächen nicht beeinflußt und die ein raumsparendes Verstauen des Reflektorsystems während der Transportphase des Satelliten zuläßt.

Die Erfindung wird mittels der in den Ansprüchen 1 und 5 wiedergegebenen kennzeichnenden Merkmale der Haltevorrichtung für Reflektoren und dem Verfahren zum Entfalten von Reflektoren gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den kennzeichnenden Teilen der nachbezogenen Ansprüche 2, 3 und 4 beschrieben.

Die besonderen Vorteile der erfindungsgemäßen Halterung zweier Reflektorschalen sind darin begründet, daß zum einen die Halterung selbst so ausgeführt ist, daß sie das elektromagnetische Feld in Bereich der Reflektoren nicht beeinflußt, und daß sie ohne Verwendung von Gelenken auskommt, die aufgrund ihres Lagerspiels und der herstellungsbedingten Maßdifferenzen keine exakte Lagefixierung zulassen. Zum anderen kann die vordere Reflektorschale wegen der wesentlich reduzierten Strukturanforderung erheblich dünner und damit leichter ausgelegt werden, weil die dynamischen Belastungen während der Transportphase wegen des Ineinanderliegens der beiden Reflektoren erheblich niedriger ausfallen. Dies hat darüber hinaus noch den Vorteil, daß auch die elektrischen Eigenschaften verbessert werden, da weniger Strahlung reflektiert wird und die Transmission durch die Reflektorschale mit weniger Verlusten behaftet ist. Die federartigen Halterungen haben außerdem weniger Masse als die bisher üblicher Gelenkverbindungen, so daß insgesamt deutlich weniger Masse in den Orbit transportiert werden muß.

Ein Ausführungsbeispiel ist in der Zeichnung schematisch vereinfacht dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1: ein Reflektorsystem in Betriebsstellung auf der Nutzlastplattform eines Satelliten;

Fig. 2: das Reflektorsystem in der Transportstellung.

Die Fig. 1 zeigt stark vereinfacht die Anordnung eines Reflektorsystems auf der Nutzlastplattform 6 eines Satelliten. Die hintereinanderliegenden Reflektoren 1, 2 befinden sich in der Betriebsstellung. Alle weiteren Bauteile des Antennensystems sind zur Vereinfachung in der Figur nicht dargestellt. Die Verbindung zwischen der Nutzlastplattform 6 und den Reflektoren 1, 2 bildet ein Tragarm 5, der ein Gelenk 7 aufweist, um das der äußere Teil des Tragarms mit den daran befestigten Reflektoren 1, 2 verschwenkt werden kann. Das Reflektorsystem besteht aus einem ersten Reflektor 1, der über eine Vielzahl von Halteelementen 3 mit dem zweiten Reflektor 2 verbunden ist.

Eine derartige Bauweise wird häufig bei Antennensystemen für Satelliten verwendet. Man benötigt hierfür Doppelreflektoren, beispielsweise polarisationselektive Reflektoren, bei denen der erste Reflektor 1 für eine der beiden Polarisationsrichtungen transparent ist, während der zweite Reflektor 2 entweder für die zweite Polarisationsrichtung transparent ist oder vollständig reflektiert. Die Anordnung der Speisesysteme für die beiden Reflektoren 1, 2 macht es hierbei erforderlich, daß die Brennpunkte der beiden Reflektoren 1, 2 räumlich voneinander getrennt sind. Dadurch weisen die beiden Reflektoren 1, 2 in der Betriebsstellung gemäß Fig. 1 einen definierten und über die Oberfläche der Reflektoren 1.2 sich kontinuierlich ändernden Abstand auf.

Dieser Abstand wird in der erfindungsgemäßen Ausführungsform mittels einer Vielzahl von am Umfang der Reflektoren 1, 2 verteilt angeordneten federartigen Halteelementen 3 eingehalten. Diese Halteelemente können beispielsweise als Blattfedern ausgeführt sein, die als Länge den jeweils erforderlichen Abstand zwischen den Reflektoren 1 und 2 aufweisen und die im Querschnitt leicht gewölbt sind, so daß sie eine bestimmte Eigensteifigkeit aufweisen. Diese Blattfedern sind ohne Verwendung von Gelenken mit ihren Enden am Umfang der Reflektoren 1, 2 befestigt. Da die Reflektoren einen etwa elliptischen Umfang aufweisen, haben alle Blattfedern eine andere Lage bezüglich eines festen Punktes (z. B. Mittelpunkt) des jeweiligen Reflektors. Dadurch summiert sich die gegebene Formsteifigkeit der einzelnen Blattfedern, so daß der erste Reflektor 1 sehr exakt über dem zweiten Reflektor 2 gehalten wird. Das Haltevermögen der Blattfedern ist so groß, daß auch Lageregelungs-Beschleunigungen des Satelliten keine Relativbewegung des ersten zum zweiten Reflektor hervorrufen.

Die Blattfedern können aus Metall wie zum Beispiel Federstahl gefertigt sein. Ebensogut ist es möglich, einen elastischen Kunststoff oder ein Faserverbundmaterial zu verwenden, solange gewährleistet ist, daß das Material eine reversible Verformung im benötigten Maß zuläßt. Diese Verformung der als Halteelemente 3 verwendeten Blattfedern ist in der Fig. 2 angedeutet. Die beiden Reflektoren 1, 2 sind hierbei zusammengedrückt worden, so daß die Blattfedern 3 beispielsweise nach außen geknickt werden. Die Reflektoren 1, 2 liegen hierbei - soweit es ihre individuelle Form der Oberfläche zuläßt - eng aneinander an der Nutzlastplattform 6 des Satelliten an. Sie werden in dieser Lage mittels Niederhaltern 4 in der Transportstellung fixiert. In dieser Stellung benötigen die Reflektoren 1, 2 den geringsten Platz in dem zur Verfügung stehenden Transportraum der Trägerrakete. Nach dem Transfer in den Orbit werden die Niederhalter gelöst, der Tragarm 5 schwenkt in die Betriebsstellung während die Halteelemente 3 aufgrund ihrer Federkraft den ersten Reflektor in die gewünschte Position vor dem zweiten Reflektor 2 verbringen. Es ist hierbei durchaus möglich, daß der erste Reflektor 1 in der Transportstellung über dem zweiten Reflektor 2 zentriert liegt, während er in der Betriebsstellung eine dezentrale Position gegenüber dem zweiten Reflektor einnimmt.

Claims (5)

1. Haltevorrichtung für Reflektoren eines Antennensystems für Satelliten mit zwei etwa übereinander liegenden Reflektoren, die in der Betriebsstellung mit Hilfe von Haltemitteln in einem bestimmten Abstand zueinander gehalten werden, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Reflektor (1) am zweiten Reflektor (2) mit Hilfe einer Vielzahl von am Umfang der Reflektoren (1, 2) verteilt angeordneten federartigen Halteelementen (3) befestigt ist, die in der Transportstellung der Reflektoren (1, 2) entgegen ihrer Federkraft soweit zusammengedrückt oder reversibel geknickt werden, daß die Reflektoren (1, 2) zumindest teilweise aneinander anliegen, und die in der Betriebsstellung der beiden Reflektoren (1, 2) entspannt und formstabil den erforderlichen Abstand zwischen den beiden Reflektoren (1, 2) gewährleisten.

2. Haltevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Reflektoren (1, 2) in der Transportstellung mittels Niederhaltern (4) nahe zusammen gehalten werden.

3. Haltevorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Halteelemente in der Betriebsstellung (3) unterschiedliche Längen und/oder verschiedene Ausrichtungen bezüglich der Reflektoroberfläche aufweisen.

4. Haltevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Halteelemente (3) als in Querrichtung gewölbte Blattfedern ausgeführt sind.

5. Verfahren zum Entfalten von Reflektoren eines Antennesystems für Satelliten mit zwei etwa übereinander liegenden Reflektoren, dadurch gekennzeichnet, daß in der Transportstellung der erste Reflektor (1) entgegen der Federkraft von einer Vielzahl von am Umfang der beiden Reflektoren (1, 2) verteilt angeordneten federartigen Halteelementen (3) auf den zweiten Reflektor (2) auf eine Mindestentfernung heruntergedrückt und niedergehalten wird und daß der erste Reflektor (1) nach dem Lösen von Niederhaltern (4) vom zweiten Reflektor (2) mittels der sich entspannenden Halteelemente (3) weggedrückt und in der durch die Länge der entspannten Haltemittel (3) vorgegebenen Lage gehalten wird.