DE69400921T2 - Satellit mit aerodynamischer steuereinrichtung - Google Patents

Description

• Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein künstlicher Satellit, der mit aerodynamischen Steuereinrichtungen zur Steuerung der Ausrichtung des Satelliten ausgestattet ist.
• Die vorliegende Erfindung bezieht sich insbesondere auf künstliche Satelliten mit einer niedrigen Umlaufbahn, d.h. deren erdnächster Punkt der Umlaufbahn sich einige Hundert Kilometer über der Erdoberfläche befindet, d.h. auf einer Höhe, wo eine sehr dünne Luft herrscht, deren Einfluß man jedoch nicht vernachlässigen kann.
• Die traditionellen Vorrichtungen zur Ausrichtung der Satelliten bestehen aus Rädern, bei denen man sich den Kreiseleffekt oder die Gegenkraft zu Nutze macht und die sich mit einer Geschwindigkeit drehen, die durch Magnetdrehmomentgeneratoren geregelt wird, oder aus Brennstofftriebwerken. Jedoch haben all diese Vorrichtungen den Nachteil, daß sie schwer sind,
• Energie in relativ großen Mengen verbrauchen, wenn sie in Betrieb sind, und daß sie nicht sehr genau sind, weil Schwingungen und Stöße auf den Satelliten übertragen werden.
• Der Vorschlag der vorliegenden Erfindung besteht darin, diese Geräte mit Steuereinrichtungen zu komplettieren bzw. sie durch diese zu ersetzen, d.h. Klappen mit variabler Ausrichtung, die dem Luftwiderstand ausgesetzt werden, um den Satellit auszurichten: ihre Ausrichtung wird beliebig geregelt, um ein aerodynamisches Drehmoment zu erhalten, mit Hilfe dessen die Ausrichtung des Satelliten gesteuert werden kann. Sie können auch in eine Ruhestellung gebracht werden, in der sie wenig Auswirkungen haben, wobei dies auch noch eine günstige Schutzwirkung haben kann.
• In dem Dokument FR-A-2 530 046 ist ein Steuersystem zur Ausrichtung von Satelliten durch den Sonnendruck beschrieben, wo man zwei Flügel schwenkt, die in Richtung der seitlichen Enden des Satelliten zeigen, und zwar senkrecht zur Ebene der Umlaufbahn, zur Erzeugung einer Bewegung um eine Achse. Diese Flügel sind wiederum mit kleinen Flügeln versehen, die in einer anderen Ebene angeordnet sind, um eine Bewegung um eine andere Achse zu erzeugen.
• Die Erfindung ist in ihrer allgemeinsten Form dadurch gekennzeichnet, daß der Satellit an der Vorderseite und Rückseite des Hauptkörpers, in dem sich der Massenschwerpunkt des Satelliten befindet, mit Nicksteuereinrichtungen ausgestattet ist, die sich um Querachsen drehen können und die in bezug auf eine mittlere Längsebene, die durch den Masseschwerpunkt des Satelliten verläuft, symmetrisch angeordnet sind. Diese Nicksteuereinnchtungen können so beschaffen sein, daß die Entstehung von toten Zonen hinter ihnen vermieden wird, weil sonst der Antrieb der Steuervorrichtungen bei kleinen Abweichungswinkeln von der Ruheposition nicht funktionieren würde. Zu diesem Zweck können sie an den freien Enden mit Frontklappen bestückt werden, die vom Hauptkörper entfernt sind, oder aus Platten gebildet werden, die sich in Richtung der transversalen Drehachsen erstrecken. Der Satellit kann des weiteren auf der rechten und der linken Seite mit beweglichen Roll- und Giersteuereinrichtungen, die um die Längsachsen drehbar sind. Er kann dann entlang aller seiner Achsen ausgerichtet werden, insbesondere dann, wenn die Steuereinrichtungen aus Paaren bestehen, die in bezug auf die mittlere Längsebene des Satelliten symmetrisch sind und auch dann, wenn es zwei von diesen Paaren gibt, weil dadurch die Rolle und die Gieren unabhängig voneinander gesteuert werden können.
• Ein dritter Aspekt der Erfindung, die in Kombination mit den vorangegangenen Patenten anwendbar ist, bezieht sich auf bestimmte, drehbare Objekte, wie z.B. Visierspiegel oder erforderlichenfalls die Steuereinrichtungen selbst, da deren Steuerung von Trägheitsmomenten begleitet wird, die den Satellit destabilisieren. Die Auslegung erfolgt so, daß jedes System, das aus einem dieser Objekte besteht, d.h. der Motor, der das Objekt bewegt, oder die Übertragung, die das Objekt mit dem Motor verbindet, ein kinetisches Gesamtmoment von Null hat, wenn der Motor das Objekt bewegt. Eine solche Anordnung kann selbstverständlich auch bei den Steuervorrichtungen selbst Anwendung finden.
• Nun wollen wir zur konkreten Beschreibung der Erfindung mit Hilfe der folgenden Abbildungen übergehen, die zur Verdeutlichung beigelegt wurden und keinen einschränkenden Charakter haben:
• - Abbildung list eine schematische Perspektivdarstellung des Satelliten unter der Trägerraketenhaube,
• - Abbildung 2 ist eine Draufsicht des Satelliten, wie er in der Umlaufbahn aufgefaltet ist,
• - auf Abbildung 3 ist dargestellt, wie das erste System von Nicksteuereinrichtungen angesteuert wird,
• - auf Abbildung 4 ist das System der Steuereinrichtungen des Satelliten dargestellt,
• - auf Abbildung 5 ist ein anderes System von Steuereinrichtungen dargestellt,
• - auf Abbildung 6 ist ein Detail aus Abbildung 5 dargestellt,
• - auf den Abbildungen 7A und 7B sind Nickdrehmomentkurven in Abhängigkeit von der Winkelabweichung der Steuereinrichtungen dargestellt,
• - auf der Abbildung 8 ist ein Übertragungssystem mit einem kinetischen Gesamtmoment von Null dargestellt,
• - Abbildung 9 stellt einen Achsenbezugspunkt dar,
• - und auf den Abbildungen 10A und 10B ist ein letztes System von Satellitensteuereinrichtungen dargestellt.
• Auf den Abbildungen sind diverse Ansichten von dem Satelliten und verschiedene Aspekte der Erfindung dargestellt. Ein Satellit hat einen Massenschwerpunkt 0 (Abbildung 1 und 2). Es werden die geometrische Längs-, Quer- und Vertikalachse XS, YS, ZS definiert, die in diesem Punkt gemäß Abbildung 2 zusammenlaufen und mit dem Satelliten verbunden sind. Aus Gründen der Übersichtlichkeit wurden die Achsen auf anderen Abbildungen gesondert von dem Satelliten dargestellt. Der Satellit besteht im wesentlichen aus einem Hauptkörper 1, in dem sich der Massenschwerpunkt 0 befindet, und der eine Reihe von hier nicht dargestellten Ausrüstungen umfaßt, die aber üblich sind, wie z.B. Trägheitsräder, Motoren, Meßfühler, diverse elektronische Komponenten usw. und aus den Platten, die die Solarenergie erzeugen.
• Dann wird noch ein aerodynamischer Bezugspunkt definiert, der aus den drei Achsen XA, YA und ZA besteht, orthogonal und direkt.
• Auf Abbildung 9 bewegt sich der Satellit (der durch den Massenschwerpunkt 0 symbolisch dargestellt ist) entlang einer Umlaufbahn R, deren Spur auf der Erde T, die man durch eine vertikale Projektion erhält, mit dem Buchstaben P bezeichnet ist. Die Geschwindigkeit des Satelliten auf der Spur P ist mit VSOL angegeben, und ist gleich der horizontalen Projektion der Vektorsumme aus der Trägheitsgeschwindigkeit des Satelliten VINE und der entgegengesetzten Rotationsgeschwindigkeit VROT der Erde T. Diese mit VSAT bezeichnete Summe entspricht der aerodynamischen Geschwindigkeit des Satelliten, wenn sich die Atmosphäre mit derselben Geschwindigkeit bewegt wie die Erde T, was jedoch nicht der Fall ist, jedoch ist die Different zwischen VSAT und der aerodynamischen Geschwindigkeit nicht größer als zwei Winkelgrade.
• Die Geschwindigkeit VSAT, die zur Geschwindigkeit VSOL parallel verläuft und mit dieser identisch ist, wenn sich der Satellit auf einer konstanten Höhe befindet, wird daher mit der aerodynamischen Geschwindigkeit gleichgesetzt und dient als Basis für die Achse XA; YA ist horizontal und nach links von der Achse XA aus gerichtet, während die Achse ZA absteigend ist (sie ist nur dann vertikal, wenn XA horizontal ist). Die normale Ausrichtung wird definiert, wenn man die Achsen XA und XS, YA und YS, sowie ZA und ZS gleichsetzt. Die Nickschwingung ist eine Rotation des Satelliten um die YA-Achse, die Rollbewegung eine Rotation um die XA-Achse und die Gierbewegung eine Rotation um die ZA-Achse. Die Steuerung besteht darin, daß die Drehwinkel der Achsen XS, YS, ZS, die mit dem Satelliten verbunden sind, in bezug auf die Achsen XA, YA, ZA, die mit der in bezug auf die Erde definierten Flugbahn verbunden sind, übertragen werden, um Störimpulsbeseitigungen der Achsen XS, YS, ZS in bezug auf die Achsen XA, YA, ZA zu erzeugen oder im Gegenteil, diese einander in Einklang zu bringen.
• Wie auf den Abbildung 1 und 2 dargestellt ist, werden die Sonnenkollektoren 3 übereinander (unter der Haube der Trägerrakete) gestapelt oder in Querrichtung, symmetrisch zu den beiden Seiten des Hauptkörpers 1 aufgespannt. Das Befestigungssystem der Solargeneratorplatten ist klassisch. Man geht davon aus, daß jede Platte an vier Punkten befestigt ist, damit die Gesamtkonstruktion ausreichend steif gehalten werden kann. Gemäß der vorliegenden Erfindung umfaßt der Satellit auch Roll- und Giersteuerungsvorrichtungen 4 in Form von anderen Platten, die die beiden seitlichen Ausleger der Solarplatten 3 verlängern, und schließlich noch Nicksteuereinrichtungen 5 an der Vorder- und Rückseite des Hauptkörpers 1 in Richtung der Achse XS.
• Alle Steuereinrichtungen sind vorzugsweise mit einer Chromschicht versehen oder mit einer anderen Beschichtung, die nicht die Eigenschaft hat, atomischen Sauerstoff zu absorbieren, aus dem die Atmosphäre in Höhen über 150 km im wesentlichen besteht, sondern diesen abzuweisen und dadurch nicht angegriffen zu werden.
• Die Sonnenkol lektoren 3 erstrecken sich im aufgespannten Zustand in der Ebene, die durch die Längs- und Querachse XS und YS aufgespannt wird, oder parallel zu dieser Ebene, so wie die Steuervorrichtungen 4 und 5 in Ruhestellung. Die Nicksteuervorrichtungen 5 verlaufen jeweils symmetrisch zur mittleren Längs- und Vertikalebene, die durch die Achsen XS und ZS aufgespannt werden. Die Roll- und Giersteuervorrichtungen 4 sind in symmetrischen Paaren in bezug auf dieselbe Ebene bei den hier angestrebten Ausführungsarten und insbesondere bei der Ausführungsart von Abbildung 5, die die vollständigste ist, verteilt.
• Die Nicksteuereinrichtungen 5 können gemäß der Ausführungsart von Abbildung 3 aus dünnen Planen 10 mit konstanter Dicke bestehen, die sich an dem einen Ende um die Längsachse 11 drehen und auf dem Hauptkörper 1 angeordnet sind, und sind am anderen Ende mit einer Frontalklappe 13 ausgestattet, oder bestehen gemäß Abbildung 4, in der sie mit 5' bezeichnet sind, aus den Platten 14 in Form von Keilen, die sich in Richtung des freien Ende verjüngen und an ihrem dicken Ende mit der Längsachse 1 lüber Abstandsstangen 15 verbunden sind, die diese von der Hülle des Hauptkörpers 1 fernhalten und deren Drehung ohne Beeinträchtigung ermöglichen. Denn die Steuervorrichtungen 5 und 5' werden in eine Drehung um die Längsachsen 11 versetzt, mit Hilfe der Motoren 12, die mit diesen Achsen über Übertragungsvorrichtungen verbunden sind, die hier im Einzelnen nicht dargestellt wurden, die aber gewöhnlich sind und aus Reduktionsgetrieben bestehen.
• Der Satellit bewegt sich im allgemeinen auf seiner Umlaufbahn in Richtung der Längsachse XS, die mit dem zuvor definierten Vektor XA gleichgesetzt wird, wobei die Sonnenkollektoren 3 in Richtung der Achse ZS zeigen.
• Die Rotation der Steuervorrichtungen 5 und 5' bzw. der Steuervorrichtung, die sich an der Vorderseite des Satelliten befindet, stellt in bezug auf das Vorbeiströmen der dünnen Luft, die den Satelliten umgibt, ein unsymmetrisches Hindernis dar und damit ein Drehmoment um die Querachse YS, dessen Wirkung in Höhen von einigen Hundert Kilometern ausreichend groß ist, um ausreichend schnell die gewünschten Nickkorrekturen durchzuführen. Die Stöße sind dabei viel geringer als bei den Antrieben und auch bei den Trägheitsrädem, so daß feinstufigere und besser gesteuerte Änderungen vorgenommen werden können.
• Der Wert des Drehmoments und der Beschleunigung der Kippbewegung hängt von der Neigung der Nicksteuervorrichtungen 5 und 5' ab, die ihnen verliehen wird. Die Drehgeschwindigkeit der Steuervorrichtungen kann einige Grad pro Sekunde betragen. Die aufgewendete Energie ist geringer als die für die bekannten Vorrichtungen erforderliche Energie, selbst wenn man die Energie hinzunimmt, die zu erbringen ist, um den zusätzlichen Luftwiderstand zu überwinden, der durch die Kippbewegung der Steuervorrichtung verursacht wird, und um den Satellit auf der gewünschten Geschwindigkeit zu halten.
• Die Oberfläche der Steuervorrichtungen kann einige Quadratmeter betragen.
• Die Nicksteuervorrichtungen können einfach aus den plattenförmigen Paneelen 10 bestehen, denn man erkennt hier genau, daß die Rotation solcher Platten um die Achse 11 den gewünschten aerodynamischen Widerstand sowie das Kippdrehmoment um die Querachse YS erzeugt. Wenn aber der Winkel α der Abweichung von der Ruhestellung, in der die Platten 10 in der Ebene XSYS oder parallel dazu liegen, klein ist, kann man experimentell feststellen, daß eine tote Zone bzw. eine Zone schwacher Steuerwirkung vorhanden ist, d.h., daß eine kaum meßbare Wirkung des Drehmoments erzeugt wird. Die Frontalklappen 13 in Ruhestellung, die in einer Ebene ausgerichtet sind, welche parallel zu den Ebenen YS, ZS verlaufen, haben die Aufgabe, diese tote Zone zu unterdrücken und ein Drehmoment zu erzeugen, selbst wenn der Rotationswinkel α sehr klein ist. Dies kann man anhand der Kurven aus den Abbildung 7A und 7B vergleichen, die die Drehmomente darstellen, welche man in Abhängigkeit von dem Winkel α für diese Platten 10 ohne oder mit einer Frontalklappe 13 erhält. Die Steuervorrichtung 5 oder 5', die sich hinten befindet, greift nicht direkt in die Erzeugung des Kippdrehmoments ein und kann daher in der Ruhestellung bleiben. Sie wird aber vorzugsweise um einen Winkel -α gekippt, um sie gegenüber der anderen symmetrisch zu halten, und zwar in bezug die Quer- und Vertikalebene YSZS, um das Drehmoment zu beseitigen, das aufgrund der Trägheitskräfte entsteht, die durch die Kippbewegung der Steuervorrichtungen verursacht werden. Die Kippbewegung jeder der Steuervorrichtungen 5 oder 5' erzeugt schließlich ein Trägheitsmoment, das sich mit dem ursprünglichen aerodynamischen Drehmoment überlagert und dessen genauer Wert schwer abzuschätzen ist, den man aber als identisch mit dem der ähnlichen Steuervorrichtungen voraussetzen kann, die in die entgegengesetzte Richtung bewegt werden. Somit kann der Einfluß der Trägheit vernachlässigt werden. Ist darauf hinzuweisen, daß die Sonnenkollektoren 3 die Steuervorrichtungen ersetzen könnten, daß man aber vorzugsweise unbestückte Platten verwendet, die leichter sind und somit eine geringere Masse und eine geringere Trägheit haben.
• Die Keilform der Nicksteuervorrichtungen 5' steht dem Auftreten einer toten Zone an der für die Kippbewegung verantwortlichen Steuervorrichtung 5' entgegen.
• Ein weiterer Vorteil dieser beiden Ausführungsformen besteht darin, daß die Hülle des Hauptkörpers 1 besser gegen die aggressive Wirkung des atom ischen Sauerstoffs und gegen kleine Aufpralle geschützt ist, weil er durch die Steuervorrichtungen 5 und 5' abgeschirmt wird.
• Andererseits erzeugen die Steuervorrichtungen 5' im Fall der Lösungsvariante von Abbildung 4 eine aerodynamische Wirkung, die eine Reduzierung des Verbrauchs an Raketentreibstoff für die Umlaufsteuerung in einem Verhältnis von zwei zu vier in bezug auf die andere Lösung ermöglichen könnte.
• Auf den Abbildungen 10A und 10B ist eine dritte mögliche Ausführungsvariante für die Nicksteuervorrichtungen 5" dargestellt, die aus einem Leinenband 50 besteht, das wie ein Zelt zwischen den Rollen 51 aufgespannt wird, die sich neben dem Zentralkörper 1 befinden und die parallel zur Querachse YS angeordnet sind. Sie drehen sich um die Achsen 52, die sich in der Nähe der oberen und unteren Kante der Vorder- und Hinterfläche des Zentralkörpers 1 befinden. Zwischen diesen Rollen 51 und den Achsen 52 sind hier nicht dargestellte Torsionsfedern angeordnet, um das Aufrollen des Leinenbandes 50 um die Rollen 51 zu erleichtern, was durch einen Teleskoparm 53 gewährleistet ist, wenn sich dieser in der eingefahrenen Position befindet. Der Teleskoparm 53 besteht aus zwei Konstruktionen von Gelenkstangen die untereinander und in ihrer Mitte mit Gelenken versehen sind, um Rhomben aufzuspannen. Ein System, das aus einer Schnecke bestehen kann, die Zahnradabschnitte zum Drehen bringt, welche mit den äußersten Gelenkstangen des beiden Konstruktionen fest verbunden sind - wie bei einem Waagenheber - , gewährleisten die Aufrichtung oder das Einziehen des Teleskoparms 53, der an seinem entgegengesetzten Ende am Zentral körper 1 mit einer Querstrebe 54 versehen ist, die parallel zu den Rollen 51 verläuft und das Leinenband 50 zieht und abrollt, wenn es von ihnen wegbewegt wird.
• Des weiteren ist der Teleskoparm 53 mit dem Zentralkörper über eine Querwelle 55 verbunden, in der sein Steuermechanismus untergebracht ist. Es genügt, die Querwelle 55 durch einen anderen Motor 56 zu kippen, um den Teleskoparm nach oben oder nach unten zu neigen Lind somit die Bedienung der Nicksteuervorrichtung 5" zu steuern, und zwar durch ein unterschiedliches Aufrollen des Leinenbandes 50 auf die Rollen 52 (Abbildung 10B). Das Leinenband so ist auf seinen Außenfläche mit einer Schicht versehen, die gegen atomischen Sauerstoff widerstandsfähig ist wie bereits zuvor definiert wurde.
• Die Roll- und Giersteuervorrichtungen 4 können in ihrer einfachsten Form gemäß der Darstellung von Abbildung 4 zwei Paneele 20 umfassen, die in bezug auf die mittlere Längsebene XS, ZS symmetrisch angeordnet sind und sich um die Querachsen 21 mit Hilfe der Motoren 22 drehen können. (Zwischen den Paneelen 21 und den Motoren 22 ist ebenfalls ein Reduktionsgetriebe geschaltet). Wenn die zwei Paneele, wie auf der Abbildung dargestellt, um gleiche aber entgegengesetzte Winkel +β und -β gedreht werden, wird ein resultierendes Drehmoment um die Achse XS erzeugt, d.h. eine Rollbewegung.
• Wenn man eine Gierbewegung erzeugen will, müssen die Platten 20 um verschiedene Winkel gedreht werden bzw. es wird nur eine Platte gedreht. Der Nachteil dieser Ausführungsart besteht jedoch darin, daß man zusätzlich noch ein überflüssiges Rollbewegungsdrehmoment erhält.
• Deshalb kann man gegenüber der Steuervorrichtungen 4 die Steuervorrichtungen 4' bevorzugen, die aus mindestens zwei Paneelen bestehen (Abbildung 5), zum Beispiel aus einem mittleren Paneel 23, das von zwei äußeren Paneelen 24 umgeben ist, welche miteinander fest verbunden sind. Das mittlere Paneel 23 wird mit Hilfe eines Motors 27 um eine Achse gedreht, während die äußeren Paneele 24 durch denselben Motor bewegt werden. Der Motor 27 (Abbildung 6) befindet sich am Kopfe zweier Transmissionen 28 und 29, die ein gemeinsames Teil besitzen und sich nur in Richtung zweier koaxial zueinander verlaufenden Hohlachsen 30 und 31 unterscheiden, die sich gegenseitig antreiben: die innere Hohlachse 30 ist mit den zentralen Paneel 23 verbunden, und die äußere Hohlachse 31 mit den äußeren Paneelen 24. Diese äußere Hohiwelle 31 ist auf beiden Seiten des zentralen Paneeis 23 in zwei Teile untergliedert, die Querstreben 25 verbinden jedoch die äußeren Paneele 24 fest miteinander, indem sie deren äußere Kanten miteinander verbinden. sie verlaufen ein wenig über die äußeren Kanten des Zentralpaneeis 23 hinaus, damit sie die Rotation der Paneele 23 und 24 nicht beeinträchtigen.
• Die Transmissionen 28 und 29 bestehen aus ähnlichen Reduktionsgetriebegruppen mit Ausnahme eines Drehsinnumlenkrades: die äußeren Paneel 24 rotieren genauso wie das zentrale Paneel 23, nur daß die Drehrichtung entgegengesetzt ist. Wenn die Gesamtoberfläche der äußeren Paneele 24 ungefähr genauso groß ist wie die Oberfläche des zentralen Paneels 23, ist die resultierende aerodynamische Wirkung eine rein longitudinale Wirkung (entlang der Achse XS) und erzeugt reine Gieren.
• Eine innere Achse 32, um die sich die innere Hohlwelle 30 dreht, verbindet den benachbarten Sonnenkollektor 3 fest mit der Steuervorrichtung 4', die den Motor 27 trägt, sowie die Transmissionen 28 und 29 mit dem Motor 21 der Ausführungsart von Abbildung 4. Man versucht daher bei den Ausführungsarten von Abbildung 5 und 6 die Steuervorrichtungen 4' und die bereits vorkommenden Steuervorrichtungen 4 zu häufen, die dafür vorgesehen sind, reine Rollbewegungen zu steuern, indem sie mit entgegengesetzten Winkeln ausgerichtet werden.
• Die Wellen 30, 31 und 32 werden gegenseitig durch Futter oder Lager gestützt, während die Welle 30 an dem Sonnenkollektor 3 befestigt ist. Die Welle 22 Wird über ein Lager durch den Sonnenkollektor 3 gestützt.
• Andere Drehverhältnisse des zentralen Paneels 23 und der äußeren Paneele 24 können ein Gierdrehmoment um die ZS-Achse hervorrufen, während das resultierende Rolldrehmoment gleich Null ist, wenn das Verhältnis ihrer Oberflächen unterschiedlich ist. Diese Eigenschaft der Entkopplung der Bewegungen, die durch die Verbundsteuervorrichtungen 4' hervorgerufen werden unterscheidet sie von den einfachen Steuervorrichtungen 4, die keine reinen Gierbewegungen erzeugen können, wie wir bereits festgestellt haben.
• Die Gierbewegung kann mit einer einzigen der Verbundsteuervorrichtungen 4' erzeugt werden, wenn das Paneel dieser Vorrichtung, das sich an der anderen Seite des Zentralkörpers 1 befindet, in Ruhrstellung verbleibt. Die Rollbewegung wird also entweder ausschließlich durch die einfachen Verbundsteuervorrichtungen 4 gesteuert oder durch die zusätzlichen Drehungen der Paneele der Steuervorrichtungen 4', was sich auf unterschiedliche Weise realisieren läßt und es ermöglicht, die einfachen Steuervorrichtungen 4 wegzulassen, was jedoch den Nachteil einer größeren Komplexität der Steuerungen hat (es sind dafür unterschiedliche Motoren für das zentrale Paneel 23 und für die äußeren Paneele 24 erforderlich) und eventuelle Schwierigkeiten bei der Aufrechterhaltung der entkoppelten Roh- und Gierbewegungen mit sich bringt.
• Jetzt wollen wir einen anderen Aspekt der Erfindung mit Hilfe von Abbildung 8 prüfen. Wie bereits flüchtig erwähnt wurde, sind die künstlichen Satelliten mit einer Reihe von Geräten ausgestattet, die periodisch auszurichten sind. Das betrifft insbesondere die Visierspiegel 35, die zu Meßfühlern gehören, welche zur Erde, auf bestimmte Gestirne oder bestimmte Himmelsgegenden gerichtet sind. Jeder Visierspiegel 35 dreht sich um eine Achse 36, deren Position sich aus Lagern 37 ergibt, welche im Hauptkörper 1 untergebracht sind. Ein Motor 38 realisiert die Drehbewegung mit Hilfe einer Transmission, die eine Motorwelle 39 enthält, die mit dem Rotor 40 des Motors 38 verbunden ist, und deren Position durch die Lager 41 festgelegt ist, wobei ggf. ein dynamischer Ausgleichsring 42 auf der Motorwelle 39 sitzt, und ein Ritzel 43 und ein Zahnrad 44, das in das Ritzel 43 eingreift, mit der Achse 36 verbunden ist. Wenn man mit R das Reduktionsverhältnis zwischen dem Ritzel 43 und dem Zahnrad 44 bezeichnet, muß gemäß der vorliegenden Erfindung R=Imi/Imo gelten, wobei Imi die Summe der Trägheitskräfte des Visierspiegels 35, der Achse 36 und des Zahnrades 44 ist, und Imo die Summe der Trägheitskräfte des Motors 40, der Motorwelle 39, des dynamischen Ausgleichringes 42 und des Ritzels 43 ist. Wenn dieses Verhältnis eingehalten wird, heben sich die kinetischen Drehmomente der in Rotation befindlichen Teile gegenseitig auf, unabhängig von der Bewegungsamplitude des Rotors 40 und des Visierspiegels 35. Somit wird kein kinetisches Drehmoment durch den Stator 45 des Motors 38 auf den restlichen Teil des Satelliten übertragen. Damit wird das Gleichgewicht des Satelliten nicht gestört. Selbstverständlich muß die Achse muß die Achse 36 genau parallel zur Welle 39 stehen, und die mechanischen Spielräume müssen so klein wie möglich sein. Diese sich ergebende Aufhebung des kinetischen Drehmomentes läßt sich für jede ungerade Anzahl von Reduziergetrieben verallgemeinern. Eine dementsprechende Anordnung kann selbstverständlich für andere sich drehende Teile, wie z.B. für die Paneele der Steuervorrichtungen, angepaßt werden. Die einzige Bedingung besteht darin, daß die Rotationsachse mit einer Hauptträgheitsachse des sich drehenden Teils zusammenfällt.

Claims (12)

1. Künstlicher Satellit, dadurch gekennzeichnet, daß an der Vorderseite und an der Rückseite des Hauptkörpers (1), in dem sich der Massemittelpunkt (0) des Satelliten befindet, entlang der Längsachse (Xs) mobile aerodynamische Nicksteuereinrichtungen (5, 5', 5") angeordnet sind, die sich um die Querachsen (11) drehen, senkrecht zur Längsachse stehen und symmetrisch zur mittleren Längsebene (XsZs) angeordnet sind, wobei die Längsachse in der senkrecht zur Querachse (11) stehenden Längsebene verläuft und den Massemittelpunkt des Satelliten schneidet.

2. Künstlicher Satellit gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Nicksteuereinrichtungen so gebaut sind, daß hinter ihnen keine Funkschatten entstehen.

3. Künstlicher Satellit gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die vom Hauptkörper (1) abgewandten Steuereinrichtungen an den Enden Frontklappen (13) aufweisen.

4. Künstlicher Satellit gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Nicksteuereinrichtungen aus Platten (14) zusammengesetzt sind, die sich in Richtung der Querachsen verstärken.

5. Künstlicher Satellit, gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Nicksteuereinrichtungen aus einem Leinenband (50) bestehen, das über Rollen (51) nahe dem Hauptkörper (1) gewickelt und zwischen den Rollen durch einen Teleskoparm (53) gehalten wird.

6. Künstlicher Satellit gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß er auf zwei in Bezug auf den Hauptkörper gegenüberliegenden Seiten entlang der mittleren Längsebene (XsZs) aus aerodynamischen Roll- und Giersteuereinrichtungen (4, 4') besteht, die sich um die Querachsen (21, 31, 32) drehen.

7. Künstlicher Satellit gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Roll- und Giersteuereinrichtungen paarweise symmetrisch zur mittleren Längsebene des Satelliten angeordnet sind.

8. Künstlicher Satellit gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß er mindestens zwei Paar Roll- und Giersteuereinrichtungen umfaßt.

9. Künstlicher Satellit gemäß einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Roll- und Giersteuereinrichtungen (4') so konzipiert sind, daß sie reine Gierbewegungen erzeugen und aus zwei Platteneinheiten (23, 24) bestehen, die durch einen Motor (27) im Gegensinn gedreht werden, wobei der Motor zwei Getriebe (28, 29) antreibt, die zu den entsprechenden Platteneinheiten führen.

10. Künstlicher Satellit gemäß einem der Ansprüche 8 und 9, dadurch gekennzeichnet, daß er aus einem Paar Steuereinrichtungen (4) besteht, die zum Erzeugen reiner Rollbewegungen im Gegensinn bewegt werden.

11. Künstlicher Satellit gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die drehenden Objekte (35) durch Motoren (38) und Getriebe (36, 39) angetrieben werden, und daß jedes System, das aus einem dieser Objekte besteht, sowie jeder Motor, der das genannte Objekt bewegt und jeder Antrieb, der den genannten Motor mit dem genannten Objekt verbindet, einen Drehimpuis von Null besitzt, wenn der Motor das Objekt bewegt.

12. Künstlicher Satellit gemaß Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die drehenden Objekte mindestens einige Steuereinrichtungen enthalten.