ES3056727T3 - Space system and method for ejecting a stack of satellites - Google Patents

Abstract

La invención se refiere a un método para la eyección de una pila (2) de satélites en un lanzador (1), donde cada etapa de la pila comprende al menos dos satélites dispuestos alrededor de un eje geométrico central (AA) de la pila, y donde los satélites de una de las etapas, a excepción de la primera, se apilan sobre los satélites de la etapa anterior, de modo que la eyección simultánea de la pila de satélites minimiza el riesgo de colisión a largo plazo entre ellos. La invención también se refiere a un sistema espacial para la eyección de una pila de satélites, que implementa este método. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

[0001] DESCRIPCIÓN

[0002] Procedimiento y sistema espacial para la expulsión de un apilamiento de satélites

[0003] Sector de la técnica

[0004] La presente divulgación se refiere a un procedimiento de expulsión de un apilamiento de satélites, que comprende varias fases superpuestas, en el que cada fase comprende varios satélites. La presente divulgación se refiere igualmente a un sistema espacial que comprende una lanzadera y un apilamiento de satélites, adaptado para la implementación de tal procedimiento.

[0005] Estado de la técnica

[0006] El despliegue masivo de constelaciones de satélites impone reducir los costes de lanzamiento por satélite y, por lo tanto, proponer soluciones para el lanzamiento simultáneo de un conjunto de satélites. A este respecto, se conoce cómo apilar varios satélites en la ojiva de una lanzadera, incluso cómo almacenar en la ojiva de una lanzadera un apilamiento constituido por varias columnas de satélites. Así, una misma lanzadera puede almacenar de tres a cuatro columnas de satélites, pudiendo comprender, por ejemplo, hasta doce satélites cada una, es decir, por ejemplo, 48 satélites por lanzamiento (véase, por ejemplo, el documento CN114084381).

[0007] Ahora bien, el procedimiento de expulsión de apilamientos de satélites se debe implementar minimizando los riesgos de colisión entre los satélites durante la expulsión y, luego, en órbita.

[0008] Objeto de la invención

[0009] La presente divulgación llega a proponer una solución a este problema.

[0010] Se propone un procedimiento de expulsión de un apilamiento de satélites contenidos en una lanzadera, comprendiendo el apilamiento de satélites una pluralidad de fases, comprendiendo cada fase del apilamiento, al menos, dos satélites dispuestos alrededor de un eje geométrico central del apilamiento, y en el que los satélites de una de las fases, a excepción de la primera fase, están apilados sobre los satélites de la fase precedente, estando el procedimiento de expulsión caracterizado por que se implementa a partir de una configuración inicial en la que los satélites del apilamiento se sujetan solidarios entre sí y solidarios con la lanzadera por un dispositivo de sujeción y liberación, donde unas primeras cantidades de energía están almacenadas en unos dispositivos de separación dispuestos entre las fases consecutivas del apilamiento y tienden a separar dos fases consecutivas del apilamiento, siendo decrecientes las primeras cantidades de energía almacenadas entre dos fases consecutivas, desde los dos extremos del apilamiento hacia la parte media del apilamiento, y generando los dispositivos de separación entre dos fases consecutivas unos esfuerzos decrecientes, desde los dos extremos del apilamiento hacia la parte media del apilamiento, y por que comprende:

[0011] - una orientación de la lanzadera de cabeceo de modo que el eje del apilamiento de satélites está inclinado con relación a un eje tangente a una órbita de desplazamiento de los satélites, llamado eje de desplazamiento, - una liberación de satélites con relación a la lanzadera y entre sí, provocando la liberación de las primeras cantidades de energía almacenadas entre las fases del apilamiento, que resultan de la aplicación de esfuerzos, según el eje del apilamiento, en las diferentes fases de satélites, cuyas proyecciones en el eje de desplazamiento son diferentes para cada fase, y

[0012] - una aplicación, en los satélites de una misma fase, durante la liberación de satélites, de acciones en un plano radial, con relación al eje del apilamiento correspondiente a una dirección longitudinal, cuyas proyecciones en el eje de desplazamiento son diferentes para cada satélite de la fase, donde la liberación de satélites se produce con un ángulo de balanceo determinado en función de las primeras cantidades de energía almacenadas y de las acciones en el plano radial.

[0013] En los modos de realización, el apilamiento de satélites comprende al menos un muelle mecánico precargado entre todos los satélites consecutivos del apilamiento, formando la precarga de los muelles dichas primeras cantidades de energía almacenadas.

[0014] En los modos de realización, la variación de las primeras cantidades de energía almacenadas y/o de los esfuerzos ejercidos por los dispositivos de separación, entre dos fases consecutivas, desde los extremos hacia la parte media del apilamiento, se implementa por al menos una entre:

[0015] - una variación de la rigidez de los muelles,

[0016] - una variación de la precarga aplicada a los muelles y

[0017] - una variación del número de muelles.

[0018] En los modos de realización, el procedimiento comprende, antes de la liberación de satélites, al menos una rotación de la lanzadera con relación al eje de apilamiento, proporcionando dicha rotación a los satélites de una misma fase unas componentes diferentes de velocidad según el eje de desplazamiento, durante la liberación de satélites, donde la liberación de satélites se produce con un primer ángulo de balanceo.

[0019] En los modos de realización, el procedimiento comprende además el envío de órdenes remotas desde una estación base que envía:

[0020] - Una orden remota de inclinación determinada de cabeceo,

[0021] - Una orden remota de rotación de la lanzadera alrededor del eje longitudinal a una velocidad de rotación determinada,

[0022] - Una orden remota de liberación del conjunto de satélites con un ángulo de balanceo determinado correspondiente al primer ángulo.

[0023] En los modos de realización, en la configuración inicial, unas segundas cantidades de energía están almacenadas igualmente entre los satélites vecinos, dispuestos enfrentados en una misma fase, tendiendo a separar los satélites vecinos, de modo que la liberación de satélites provoca además la liberación de dichas segundas cantidades de energía y la aplicación, en los satélites de una misma fase, de esfuerzos radiales, donde la liberación de satélites se produce con un segundo ángulo de balanceo.

[0024] En los modos de realización, el procedimiento comprende el envío de órdenes remotas desde una estación base que envía:

[0025] - Una orden remota de inclinación determinada de cabeceo

[0026] - Una orden remota de orientación en balanceo de la lanzadera con un ángulo determinado correspondiente al segundo ángulo

[0027] - Una orden remota de liberación del conjunto de satélites.

[0028] En los modos de realización, en la configuración inicial, al menos una tercera cantidad de energía está almacenada entre una pared del anillo de soporte del apilamiento y el apilamiento de satélites, tendiendo a separar el apilamiento de esta pared de soporte.

[0029] En los modos de realización, la tercera cantidad de energía almacenada entre la pared del anillo de soporte y el apilamiento de satélites implica un esfuerzo longitudinal superior al esfuerzo longitudinal máximo entre dos satélites de fases consecutivas y, por otro lado, la tercera cantidad de energía almacenada es superior a la cantidad de energía máxima almacenada entre dos fases consecutivas del apilamiento.

[0030] Según otro objeto, se describe un sistema espacial de expulsión de un apilamiento de satélites que comprende una pluralidad de fases, que comprende una lanzadera que recibe el apilamiento de satélites soportado por un anillo de la lanzadera, comprendiendo cada fase del apilamiento, al menos, dos satélites dispuestos alrededor de un eje geométrico central del apilamiento, y en el que los satélites de una de las fases, a excepción de la primera fase, están apilados sobre los satélites de la fase precedente, comprendiendo la lanzadera un dispositivo de sujeción y liberación de satélites que sujeta los satélites del apilamiento solidarios entre sí y solidarios con la lanzadera en una configuración inicial, caracterizado por que unas primeras cantidades de energía están almacenadas en unos dispositivos de separación dispuestos entre las fases consecutivas del apilamiento y tienden a separar dos fases consecutivas del apilamiento, siendo decrecientes las primeras cantidades de energía almacenadas entre dos fases consecutivas, desde los dos extremos del apilamiento hacia la parte media del apilamiento, y generando los dispositivos de separación entre dos fases consecutivas unos esfuerzos decrecientes, desde los dos extremos del apilamiento hacia la parte media del apilamiento, y por que comprende:

[0031] - un primer módulo de control de una orientación de la lanzadera de cabeceo de modo que el eje del apilamiento de satélites está inclinado con relación a un eje tangente a una órbita de desplazamiento de los satélites, llamado eje de desplazamiento,

[0032] - un segundo módulo de control de una liberación de satélites con relación a la lanzadera y entre sí, provocando la liberación de las primeras cantidades de energía almacenadas entre las fases del apilamiento, que resultan de la aplicación de esfuerzos, según el eje del apilamiento, en las diferentes fases de satélites, cuyas proyecciones en el eje de desplazamiento son diferentes para cada fase, y

[0033] - un tercer módulo de aplicación, en los satélites de una misma fase, durante la liberación de satélites, de acciones en un plano radial, con relación al eje del apilamiento correspondiente a una dirección longitudinal, cuyas proyecciones en el eje de desplazamiento son diferentes para cada satélite de la fase,

[0034] donde la liberación de satélites se produce con un ángulo de balanceo determinado en función de las primeras cantidades de energía almacenadas y de las acciones en el plano radial.

[0035] En los modos de realización, el apilamiento de satélites comprende al menos un muelle mecánico precargado entre todos los satélites consecutivos del apilamiento, formando la precarga de los muelles dichas primeras cantidades de energía almacenadas.

[0036] En los modos de realización, la variación de las primeras cantidades de energía almacenadas y/o de los esfuerzos ejercidos por los dispositivos de separación, entre dos fases consecutivas, desde los extremos hacia la parte media del apilamiento, se implementa por al menos una entre:

[0037] - una variación de la rigidez de los muelles,

[0038] - una variación de la precarga aplicada a los muelles y

[0039] - una variación del número de muelles.

[0040] En los modos de realización, el tercer módulo controla, antes de la liberación de satélites, al menos una rotación de la lanzadera con relación al eje de apilamiento, proporcionando dicha rotación a los satélites de una misma fase unas componentes diferentes de velocidad según un eje de desplazamiento de los satélites, durante la liberación de satélites, donde la liberación de satélites está prevista con un primer ángulo de balanceo.

[0041] En los modos de realización, el tercer módulo realiza un almacenamiento de unas segundas cantidades de energía almacenadas entre los satélites vecinos, dispuestos enfrentados en una misma fase, tendiendo a separar los satélites vecinos, de modo que la liberación de satélites provoca además la liberación de dichas segundas cantidades de energía y la aplicación, en los satélites de una misma fase, de esfuerzos radiales, donde la liberación de satélites está prevista con un segundo ángulo (véase la nueva figura) de balanceo.

[0042] En los modos de realización, en la configuración inicial, al menos una tercera cantidad de energía está almacenada entre una pared del anillo de soporte del apilamiento y el apilamiento de satélites, tendiendo a separar el apilamiento de esta pared.

[0043] En los modos de realización, la tercera cantidad de energía almacenada entre la pared del anillo de soporte y el apilamiento de satélites implica un esfuerzo longitudinal superior al esfuerzo longitudinal máximo entre dos satélites de fases consecutivas y, por otro lado, la tercera cantidad de energía almacenada es superior a la cantidad de energía máxima almacenada entre dos fases consecutivas del apilamiento.

[0044] El procedimiento de expulsión propuesto permite ventajosamente expulsar de manera simultánea un apilamiento de satélites que comprende varios satélites en cada fase minimizando el riesgo de colisión, a largo plazo, entre los satélites, porque permite que todos los satélites del conjunto presenten, durante la expulsión, una velocidad diferente según el eje de desplazamiento de los satélites.

[0045] En efecto, tratándose de satélites que pertenecen a fases consecutivas del apilamiento, la liberación de satélites se realiza a partir de una configuración inicial en la que una cantidad de energía está almacenada entre cada fase, siendo la cantidad de energía entre dos fases variable a lo largo del apilamiento, esto da como resultado, por lo tanto, una velocidad de expulsión diferente para cada satélite a lo largo del eje de la lanzadera.

[0046] Además, tratándose de satélites de una misma fase, la aplicación de un esfuerzo radial o de una rotación del conjunto, que aporta una diferencia de velocidad radialmente, permite conferir a estos satélites una velocidad diferente según un eje ortogonal a la lanzadera.

[0047] Según otra ventaja, la inclinación de la lanzadera con relación al eje de desplazamiento de los satélites confiere velocidades individuales distintas, según el eje de desplazamiento.

[0048] Descripción de las figuras

[0049] Otras características, detalles y ventajas se pondrán de manifiesto con la lectura de la descripción detallada que sigue, y con el análisis de las figuras anexas, en las que:

[0050] Fig.1

[0051] [Fig. 1] representa esquemáticamente un sistema espacial según un ejemplo de realización y las convenciones utilizadas según la invención.

[0052] Fig.2a

[0053] [Fig. 2a] representa esquemáticamente un ejemplo de cantidades de energía almacenadas entre las fases del apilamiento de satélites en la configuración inicial según la invención.

[0054] Fig.2b

[0055] [Fig.2b] representa esquemáticamente el orden de separación de las fases del apilamiento de satélites inducido por la liberación de la energía almacenada según la invención.

[0056] Fig.3a

[0057] [Fig. 3a] representa esquemáticamente ejemplos de vectores de velocidad, orientados radialmente, de satélites de una misma fase durante la expulsión según la invención.

[0058] Fig.3b

[0059] [Fig.3b] representa esquemáticamente un ejemplo de configuración de satélites de una misma fase.

[0060] Fig.3c

[0061] [Fig. 3c] representa esquemáticamente ejemplos de vectores de velocidad ortorradiales de satélites de una misma fase durante la expulsión según la invención.

[0062] Fig.3d

[0063] [Fig. 3d] representa esquemáticamente ejemplos de vectores de velocidad radiales de satélites de una misma fase durante la expulsión según la invención.

[0064] Fig.4

[0065] [Fig.4] representa un ejemplo de separación de satélites según la invención.

[0066] Fig.5a

[0067] [Fig.5a] representa una simulación de un primer ejemplo de reparto de las velocidades del conjunto de satélites del apilamiento en el eje de desplazamiento después de la liberación según la invención.

[0068] Fig.5b

[0069] [Fig. 5b] representa una simulación de un segundo ejemplo de reparto de las velocidades del conjunto de satélites del apilamiento en el eje de desplazamiento después de la liberación según la invención.

[0070] Fig.6

[0071] [Fig.6] representa esquemáticamente un ejemplo de dispositivo de sujeción y liberación del apilamiento de satélites según la invención.

[0072] Fig.7

[0073] [Fig. 7] representa esquemáticamente un ejemplo de procedimiento de expulsión de un apilamiento de satélites según la invención.

[0074] Descripción detallada de la invención

[0075] Con referencia a las figuras anexas, se va a describir a continuación un procedimiento de expulsión de un apilamiento 2 de satélites 20 contenidos en una lanzadera 1. Particularmente, este procedimiento se puede implementar para la puesta en órbita de una constelación de satélites alrededor de la Tierra. Estos satélites pueden colocarse en una órbita terrestre baja (o LEO por el acrónimo inglés Low Earth Orbit), o en una órbita terrestre media (MEO) o, también, en una órbita terrestre geoestacionaria (GEO). Los satélites del apilamiento pueden ser, pero no de modo limitativo, satélites de telecomunicación. El procedimiento según la invención puede estar controlado por un dispositivo de control 10 embarcado en la lanzadera, que comprende, por ejemplo, un ordenador, formado, por ejemplo, por uno o varios microcontroladores, microprocesadores, FPGA, DSP, ASIC, etc. El dispositivo de control puede controlar un dispositivo de sujeción y liberación del apilamiento de satélites. El dispositivo de control 10 puede recibir, por ejemplo, instrucciones desde una estación base 3, estando la estación en comunicación con la lanzadera y enviando órdenes remotas al dispositivo de control para la implementación de las diferentes fases del procedimiento. El dispositivo de control puede comprender, por ejemplo, una memoria (no representada), por ejemplo, de tipo disco duro magnético, memoria electrónica, disco óptico, etc., que almacena instrucciones de código ejecutadas por el ordenador para la implementación del procedimiento según la invención.

[0076] Se ha representado esquemáticamente en las figuras, particularmente 1 y 2a, una lanzadera 1 que contiene un apilamiento 2 de satélites 20. El apilamiento comprende varias fases 21 de satélites superpuestos unos sobre otros según una dirección de apilamiento. La primera fase de satélites está montada, a este respecto, en una pared 10 de soporte de la lanzadera 1.

[0077] Con referencia, por ejemplo, a las figuras 3a a 3c, cada fase 21 comprende al menos dos satélites 20 dispuestos alrededor de un eje geométrico central A-A del apilamiento, preferiblemente, repartidos regularmente alrededor de este eje. Cada fase 21 comprende, por ejemplo, entre dos y cinco satélites, y se ha representado en las figuras 3a, 3c y 3d un ejemplo en el que cada fase comprende tres satélites, y en la figura 3b un ejemplo en el que cada fase comprende dos satélites 20. Todas las fases comprenden, por ejemplo, el mismo número de satélites.

[0078] Además, todos los satélites de una misma fase y, preferiblemente, todos los satélites del apilamiento son, por ejemplo, idénticos. Según un ejemplo no limitativo, representado esquemáticamente en la figura 6, cada satélite 20 puede comprender dos extremos opuestos destinados a estar en contacto con los extremos respectivos de satélites vecinos de una misma fase del apilamiento, comprendiendo cada extremo un semipie de soporte 22, 22’ que se extiende sobre la parte media de la altura del satélite, considerada en la dirección A-A del apilamiento. Los semipies de soporte 22, 22’ de dos extremos opuestos de un mismo satélite se extienden, respectivamente, por dos mitades diferentes de la altura del satélite, de modo que un semipie de soporte de un extremo de un satélite descansa sobre un semipie de soporte del satélite vecino. Se puede formar así una fase 21 de satélites, en la que cada satélite 20 comprende un semipie de soporte que descansa sobre el de un satélite vecino y otro semipie de soporte sobre el que se apoya el de un satélite vecino. Los pies de soporte de los satélites de diferentes fases están además alineados de modo que los satélites están apilados unos sobre otros por sus pies de soporte.

[0079] En los modos de realización, y como se representa en el ejemplo de la figura 6, cada satélite puede comprender, además de los semipies de soporte 22, 22’ que llegan a superponerse a los de satélites vecinos, al menos un pie de soporte complementario 23, que se extiende una parte de la periferia del satélite situada entre los dos extremos, extendiéndose estos pies de soporte por toda la altura del satélite y llegando a apilarse sobre el pie de soporte complementario 23 del satélite de la fase inferior.

[0080] Además, los satélites se sujetan solidarios entre sí y solidarios con la lanzadera por un dispositivo de sujeción y liberación 4, en una configuración inicial adoptada durante toda la duración del lanzamiento de la lanzadera y hasta la expulsión de los satélites. El dispositivo de sujeción y liberación 4 está configurado para permitir una liberación simultánea del conjunto de satélites del apilamiento 2. Según un ejemplo no limitativo, y siempre con referencia a la figura 6, el dispositivo de sujeción y liberación 4 puede comprender una pluralidad de brazos 40 repartidos alrededor del apilamiento 2 de satélites, en el que cada brazo está unido, por un lado, a la lanzadera y, por otro lado, al menos a la fase 21 del apilamiento más alejada de la pared de soporte de la lanzadera. Alternativamente, cada brazo puede estar unido al conjunto de fases del apilamiento. Cada brazo 40 puede estar, por ejemplo, unido a la lanzadera por una unión de pivote 41 alrededor de un eje tangencial con relación al eje central A-A del apilamiento, de manera que se separa el brazo del apilamiento por rotación durante la liberación de satélites.

[0081] Además, el dispositivo de sujeción y liberación 4 está configurado para aplicar un esfuerzo axial de compresión en la dirección del apilamiento, sobre el apilamiento de satélites. El dispositivo de sujeción comprende, por ejemplo, brazos que aplican un esfuerzo de compresión axial. El esfuerzo de compresión permite sujetar la pila durante las vibraciones provocadas en el lanzamiento. Para volver al ejemplo descrito anteriormente, el brazo 40 del dispositivo de sujeción y liberación puede comprender igualmente un dispositivo de tensado (no representado) de brazos, que permite la aplicación de este esfuerzo axial de compresión.

[0082] Además, como se describe con más detalle en lo que sigue, el apilamiento de satélites almacena una energía axial que tiende a alejar las fases de satélites entre sí. Esta energía de alejamiento se almacena mientras el dispositivo de sujeción ejerce su acción. Con referencia a las figuras 2a y 2b, en la configuración inicial en la que los satélites se sujetan solidarios entre sí y solidarios con la lanzadera, las primeras cantidades de energía están almacenadas en los dispositivos de separación 50 representados esquemáticamente, dispuestos entre las fases consecutivas del apilamiento, donde las cantidades de energía almacenadas tienden a separar dos fases 21 consecutivas del apilamiento. Los dispositivos de separación 50 generan un esfuerzo que tiende a separar las fases del apilamiento, generando este esfuerzo una energía almacenada debido a la configuración inicial apilada en la que se sujetan los satélites.

[0083] Los dispositivos de separación 50 son, por ejemplo, muelles mecánicos precargados, es decir, comprimidos con relación a su posición en reposo, entre dos fases 21 consecutivas del apilamiento, generando la precarga de los muelles el almacenamiento de una energía potencial elástica que tiende a separar las fases 21 durante la liberación del apilamiento. Alternativamente, se pueden utilizar otros dispositivos de separación, tales como imanes que ejercen una fuerza electromagnética tendente a separar las fases. Los dispositivos de separación pueden presentarse, por ejemplo, en forma de cilindros lineales que comprenden cada uno, por ejemplo, un muelle.

[0084] Como se representa esquemáticamente en la figura 2a, las cantidades de energía almacenadas entre dos fases 21 del apilamiento no son todas idénticas según los pares de fases considerados. Más precisamente, la cantidad de energía almacenada entre dos fases 21 consecutivas del apilamiento es decreciente, desde los extremos del apilamiento hacia la parte media del apilamiento, considerándose los extremos y la parte media a lo largo del eje A-A del apilamiento 2. En cambio, las cantidades de energía almacenadas pueden ser simétricas con relación a la parte media del apilamiento, consideradas según el eje X-X, es decir, que la misma cantidad de energía puede almacenarse entre las dos primeras fases y las dos últimas fases, luego, una misma cantidad de energía, inferior, puede almacenarse entre las fases 2 y 3, por un lado, y entre las fases n-2 y n-1, por otro lado, donde n designa la última fase del apilamiento, y así sucesivamente.

[0085] Los esfuerzos generados por los dispositivos de separación entre dos fases consecutivas del apilamiento son igualmente decrecientes, desde los dos extremos del apilamiento hacia la parte media del apilamiento.

[0086] Los dispositivos de separación proporcionan así energías decrecientes y esfuerzos decrecientes. Las energías almacenadas se regulan para alcanzar velocidades finales determinadas que corresponden a las separaciones finales entre cada curva de la [Fig. 4]. Los esfuerzos se regulan para secuenciar la separación, como se representa en la [Fig.4], en la que las curvas se separan dos a dos correspondientemente.

[0087] En el caso en el que los dispositivos de separación 50 son muelles mecánicos, la variación de energía almacenada de un par de fases a otra se puede obtener por al menos una entre:

[0088] - una variación de la rigidez de los muelles,

[0089] - una variación de la precarga aplicada a los muelles, que pueden presentarse además, por ejemplo, en forma de muelles idénticos, y

[0090] - una variación del número de muelles, que pueden presentarse además, por ejemplo, en forma de muelles idénticos.

[0091] Por ejemplo, la variación entre dos cantidades de energía almacenadas entre dos pares de fases se puede obtener utilizando unos muelles 50 de rigideces diferentes, potencialmente, con la misma precarga aplicada en los muelles o utilizando un conjunto de muelles 50 todos idénticos, es decir, de rigidez idéntica, pero haciendo variar el número de muelles interpuestos entre diferentes pares de fases y/o haciendo variar la precarga de los muelles interpuestos entre diferentes pares de fases.

[0092] Como se representa esquemáticamente en la figura 2b, esta distribución variable de la energía almacenada y de los esfuerzos generados por los dispositivos de separación 50 dentro del apilamiento 2 permite inducir, durante la liberación simultánea de todas las fases 21, una cinemática de separación de fases con velocidades diferenciadas, donde es importante más energía almacenada entre dos fases y es importante más velocidad de separación de las fases. De hecho, las fases más alejadas del centro del apilamiento se separan en primer lugar y las fases más próximas al centro del apilamiento se separan en último lugar.

[0093] Además, y como se ilustra en la figura 4, que representa las componentes según el eje X de desplazamiento de las velocidades de diferentes fases del apilamiento, esta distribución variable de la energía almacenada confiere igualmente a las fases de satélites unas velocidades diferentes. Con referencia a la figura 1, cuando el apilamiento de los satélites está inclinado con relación a un eje X tangente a la órbita de desplazamiento de los satélites, designado por eje de desplazamiento de los satélites, están diferenciadas las componentes de las velocidades de las fases de satélites según el eje X de desplazamiento. La obtención de velocidades según el eje de desplazamiento diferentes a la expulsión de los satélites permite evitar riesgos, a largo plazo, de colisión de satélites entre sí.

[0094] Por consiguiente, y con referencia a la figura 7, el procedimiento de expulsión del apilamiento comprende una fase 100 de orientación de la lanzadera 1, por ejemplo, a partir de una orientación inicial en la que el apilamiento 2 de satélites se extiende según una dirección A-A sensiblemente radial con relación a la Tierra o el astro alrededor del que se deben poner en órbita los satélites, para inclinar el apilamiento de satélites con relación al eje X de desplazamiento. El ángulo de inclinación de cabeceo puede, por ejemplo, estar comprendido entre 10 ° y 80 °, por ejemplo, ser igual a 45 °. En el caso de expulsión axial y lateral con muelles, la elección de este ángulo permitirá deducir la energía a almacenar en los muelles axiales y la correspondiente a almacenar en muelles transversales. Por lo tanto, la elección de este ángulo es el resultado de un compromiso para el dimensionamiento del sistema de expulsión. La orientación de la lanzadera se puede realizar, por ejemplo, mediante propulsores. Esta fase de orientación de la lanzadera 1 puede comprender, por ejemplo, la recepción, por el dispositivo de control 10, de la lanzadera de una orden remota de inclinación de cabeceo del valor del ángulo de inclinación mencionado emitido anteriormente por una estación base 3.

[0095] Se puede controlar eventualmente una rotación de la lanzadera 110 alrededor de su eje A-A de manera previa o consecutiva con la orientación 100.

[0096] Una vez que la lanzadera está orientada correctamente, el procedimiento puede comprender la liberación 200 simultánea de satélites, realizándose esta liberación mediante el dispositivo de sujeción y liberación 4. Volviendo a considerar el ejemplo proporcionado anteriormente de dispositivo de sujeción y liberación, todos los brazos 40 pueden separarse simultáneamente del apilamiento para permitir la liberación de satélites y la liberación de cantidades de energía almacenadas entre dos fases consecutivas del apilamiento. Esta fase de liberación 200 puede comprender la recepción, por el dispositivo de control 10, de la lanzadera de una orden remota de liberación, emitida por la estación base 3.

[0097] En los modos de realización, una cantidad de energía puede igualmente estar almacenada entre la base del apilamiento 2 y la pared de soporte 11 de la lanzadera, que puede ser, por ejemplo, un anillo de soporte, en el que está montado el apilamiento, tendiendo esta cantidad de energía a separar el apilamiento de satélites de la pared de la lanzadera. Como anteriormente para las primeras cantidades de energía contenidas entre las fases de satélites, esta cantidad de energía puede estar almacenada en forma de un dispositivo de separación 51, por ejemplo, un muelle mecánico precargado, un cilindro lineal o un dispositivo magnético que tiende a separar de la lanzadera el apilamiento de satélites. La cantidad de energía almacenada entre la base del apilamiento y la pared de soporte de la lanzadera es de manera preferible estrictamente superior a la cantidad de energía máxima almacenada entre dos fases del apilamiento, de manera que se evita que la fase de satélites más próxima a la pared de la lanzadera choque con esta pared durante la liberación, por el efecto de la liberación de la energía almacenada entre esta fase y la fase superior.

[0098] Además, y con referencia a la figura 3a, para que las componentes de las velocidades, en proyección según el eje de desplazamiento de los satélites, sean no solamente diferentes de una fase a la otra, sino también entre dos satélites de una misma fase, el procedimiento de expulsión comprende una aplicación 300, sobre los satélites de una misma fase, durante la liberación 200 de satélites, de acciones en un plano radial con relación al eje A-A del apilamiento, cuyas proyecciones en el eje X de desplazamiento de los satélites son diferentes para todos los satélites de la misma fase. Las acciones en el plano radial las puede ejercer, por ejemplo, la rotación de la lanzadera. Las acciones en el plano radial las pueden ejercer, por ejemplo, los muelles transversales entre satélites de una misma fase, ejerciendo fuerzas y niveles de energía determinados.

[0099] Las acciones ejercidas sobre los satélites de una misma fase son, por ejemplo, las mismas en valor absoluto, pero se pueden obtener proyecciones diferentes en el eje X de desplazamiento, al liberar los satélites con una orientación determinada de balanceo del apilamiento. Esta orientación es función particularmente de la manera con la que se aplican las acciones radiales sobre los satélites. Particularmente, las acciones ejercidas gracias a una rotación alrededor del eje A-A, como se representa en la [Fig. 3c], difieren de las acciones ejercidas gracias a muelles transversales, como se representa en la [Fig. 3d], lo que implica la elección de orientaciones diferentes durante la liberación. Los muelles transversales de la [Fig. 3d] separan, en efecto, los satélites según direcciones radiales, mientras que la rotación alrededor del eje A-A separa los satélites según direcciones ortorradiales, como se representa en la [Fig.3c].

[0100] Por ejemplo, y como se representa esquemáticamente en la figura 3b, en el caso en el que una fase comprende dos satélites, y en el que las acciones ejercidas sobre los satélites se extienden radialmente, la liberación debe producirse para una orientación de balanceo del apilamiento tal que la posición de dos satélites no sea simétrica con relación al eje X de desplazamiento.

[0101] En el ejemplo de configuración dado en la figura 3b, que no permitiría generar componentes diferentes según el eje X de desplazamiento y en el que el método de expulsión genera velocidades radiales, se ve que, cuando la posición de dos satélites es simétrica con relación al eje X de desplazamiento, puesto que la acción realizada en los satélites es radial, la resultante según el eje X sería nula para los dos satélites.

[0102] De manera similar, en el caso de tres satélites, y como se representa en la figura 3d, dos de los tres satélites no deben tener una posición simétrica con relación al eje X porque, si no, las resultantes de las velocidades radiales generadas en estos satélites según el eje X serían iguales. Por consiguiente, la liberación 200 de satélites se implementa con un ángulo de balanceo determinado, en función de las acciones radiales ejercidas y las energías axiales almacenadas.

[0103] Con referencia a la figura 3c, en los modos de realización, el procedimiento comprende una fase 110 de rotación de la lanzadera 1 alrededor del eje A-A de apilamiento de satélites, antes de la liberación de satélites, y la liberación de satélites 200 se realiza mientras la lanzadera es móvil en rotación. La fase 110 de rotación de la lanzadera alrededor del eje A-A puede comprender la recepción, por el dispositivo de control 110, de una orden remota de rotación, enviada por la estación base 3.

[0104] Cuando la lanzadera es móvil en rotación alrededor de su eje A-A, la separación entre el centro de gravedad del satélite y el eje de rotación implica una velocidad lineal ortorradial. La velocidad de rotación de la lanzadera puede estar, por ejemplo, comprendida entre 2 y 10 °/s, por ejemplo, comprendida entre 3 y 5 °/s. Además, la liberación de satélites 200 se realiza con el ángulo de balanceo determinado que se ha mencionado anteriormente, para que sean diferentes las componentes de las velocidades de los satélites de una misma fase proyectadas según el eje X de desplazamiento.

[0105] Como variante, y como se representa esquemáticamente en la figura 3d, en los modos de realización, las velocidades generadas en un plano radial en los satélites de una misma fase pueden resultar de la liberación de cantidades de energía almacenadas entre los satélites 20 de una misma fase 21, por ejemplo, mediante dispositivos de separación 52 dispuestos entre cada par de satélites 20 vecinos de una fase, y que tienden a separar estos satélites. Por ejemplo, los esfuerzos ejercidos por los dispositivos de separación son todos idénticos para una misma fase, de modo que es radial la resultante de los esfuerzos sobre un satélite dado por los esfuerzos inducidos entre este satélite y sus vecinos. Por ejemplo, los dispositivos de separación pueden ser unos muelles 52 pretensados dispuestos entre cada par de satélites 20 vecinos. Alternativamente, los dispositivos de separación pueden ser cilindros hidráulicos o dispositivos magnéticos configurados para separar los muelles.

[0106] Las primeras cantidades de energía almacenadas entre dos fases consecutivas y las segundas cantidades de energía almacenadas entre satélites vecinos de una misma fase permiten inducir componentes de velocidades, en proyección según el eje de desplazamiento, que son diferentes entre varias fases y entre los satélites de una misma fase. Con referencia a las figuras 5a y 5b, que representan en abscisas las fases de satélites considerados y en ordenadas la velocidad de cada satélite según el eje X de desplazamiento, estas cantidades de energía respectivas pueden ser adaptadas en función de las diferencias de velocidad deseadas entre los satélites. En estas figuras, se ha representado, por una misma figura, los satélites de una misma vuelta T, es decir, los conjuntos de satélites superpuestos entre sí dentro del apilamiento. Por lo tanto, el número de vueltas corresponde al número de satélites de una misma fase. En el ejemplo particular de las figuras, el apilamiento comprende tres satélites por fase y se ha señalado con T1, T2, T3 las vueltas formadas, respectivamente, por cada pila de satélites.

[0107] En el ejemplo de realización representado en la figura 5a, se pueden dimensionar las cantidades de energía entre los satélites de una misma fase, de manera que se confiere un diferencial de velocidad ∆V<lat>entre estos satélites, y dimensionar las cantidades de energía entre dos fases de satélites, de manera que se confiere un diferencial de velocidad ∆V<ax>superior a n veces ∆V<lat>, donde n designa el número de satélites por fase.

[0108] En el ejemplo representado en la figura 5b, se pueden dimensionar las cantidades de energía entre dos fases de satélites, de manera que se confiere un diferencial de velocidad ∆V<ax>, y dimensionar las cantidades de energía entre los satélites de una misma fase para conferir un diferencial de velocidad superior a N veces ∆V<ax>, donde N designa el número de fases del apilamiento.

[0109] La elección de repartos de velocidades puede ser ventajosamente función del dimensionamiento deseado para los dispositivos de separación 50, 51 y, llegado el caso, 52 y del modo de aplicación de esfuerzos en el plano radial entre los satélites de una misma fase.

[0110] Referencias numéricas

[0111] - 1: lanzadera

[0112] - 10: dispositivo de control

[0113] - 11: pared de soporte

[0114] - 2: apilamiento de satélites

[0115] - 20: satélite

[0116] - 21: fase de satélites

[0117] - 22, 22’: semipies de soporte

[0118] - 23: pies de soporte complementarios

[0119] - 3: estación base

[0120] - 4: dispositivo de sujeción y liberación

[0121] - 40: brazo

[0122] - 41: unión de pivote

[0123] - 50: dispositivo de separación entre dos fases

[0124] - 51: dispositivo de separación entre la lanzadera y el apilamiento

[0125] - 52: dispositivo de separación entre dos satélites

[0126] - 100: orientación de la lanzadera de cabeceo

[0127] - 110: rotación de la lanzadera

[0128] - 200: liberación de satélites

[0129] - 300: aplicación de acciones en los satélites.

Claims (16)

1. REIVINDICACIONES

1. Procedimiento de expulsión de un apilamiento (2) de satélites (20) contenidos en una lanzadera (1), comprendiendo el apilamiento de satélites una pluralidad de fases (21), comprendiendo cada fase del apilamiento, al menos, dos satélites (20) dispuestos alrededor de un eje geométrico central (A-A) del apilamiento, y en el que los satélites de una de las fases, a excepción de la primera fase, están apilados sobre los satélites de la fase precedente,

implementándose el procedimiento de expulsión a partir de una configuración inicial en la que los satélites del apilamiento se sujetan solidarios entre sí y solidarios con la lanzadera por un dispositivo de sujeción y liberación (4), donde unas primeras cantidades de energía están almacenadas en unos dispositivos de separación (50) dispuestos entre las fases consecutivas del apilamiento y tienden a separar dos fases consecutivas del apilamiento, siendo decrecientes las primeras cantidades de energía almacenadas entre dos fases consecutivas, desde los dos extremos del apilamiento hacia la parte media del apilamiento, y generando los dispositivos de separación entre dos fases consecutivas unos esfuerzos decrecientes, desde los dos extremos del apilamiento hacia la parte media del apilamiento,

y comprendiendo el procedimiento:

- una orientación (100) de la lanzadera de cabeceo de modo que el eje (A-A) del apilamiento de satélites está inclinado con relación a un eje tangente a una órbita de desplazamiento de los satélites, llamado eje de desplazamiento,

- una liberación (200) de satélites con relación a la lanzadera y entre sí, provocando la liberación de las primeras cantidades de energía almacenadas entre las fases del apilamiento, que resultan de la aplicación de esfuerzos, según el eje del apilamiento, en las diferentes fases de satélites, cuyas proyecciones en el eje de desplazamiento son diferentes para cada fase, y

- una aplicación (300), en los satélites (20) de una misma fase (21), durante la liberación de satélites, de acciones en un plano radial, con relación al eje del apilamiento correspondiente a una dirección longitudinal, cuyas proyecciones en el eje de desplazamiento son diferentes para cada satélite de la fase, donde la liberación de satélites se produce con un ángulo de balanceo determinado en función de las primeras cantidades de energía almacenadas y de las acciones en el plano radial.

2. Procedimiento de expulsión según la reivindicación 1, en el que el apilamiento (2) de satélites (20) comprende al menos un muelle mecánico precargado (50) entre todos los satélites consecutivos del apilamiento, formando la precarga de los muelles dichas primeras cantidades de energía almacenadas.

3. Procedimiento de expulsión según la reivindicación 1, en el que la variación de las primeras cantidades de energía almacenadas y/o de los esfuerzos ejercidos por los dispositivos de separación, entre dos fases consecutivas, desde los extremos hacia la parte media del apilamiento, se implementa por al menos una entre:

- una variación de la rigidez de los muelles (50),

- una variación de la precarga aplicada a los muelles (50) y

- una variación del número de muelles (50).

4. Procedimiento de expulsión según una de las reivindicaciones precedentes, que comprende, antes de la liberación de satélites, al menos una rotación (110) de la lanzadera (1) con relación al eje de apilamiento (A-A), proporcionando dicha rotación a los satélites (20) de una misma fase (21) unas componentes diferentes de velocidad según el eje de desplazamiento, durante la liberación de satélites, donde la liberación de satélites se produce con un primer ángulo de balanceo.

5. Procedimiento de expulsión según la reivindicación precedente, que comprende el envío de órdenes remotas desde una estación base que envía:

- Una orden remota de inclinación determinada de cabeceo,

- Una orden remota de rotación de la lanzadera alrededor del eje longitudinal a una velocidad de rotación determinada,

- Una orden remota de liberación del conjunto de satélites con un ángulo de balanceo determinado correspondiente al primer ángulo.

6. Procedimiento de expulsión según una de las reivindicaciones 1 a 4, en el que, en la configuración inicial, unas segundas cantidades de energía están almacenadas igualmente entre los satélites vecinos, dispuestos enfrentados en una misma fase, tendiendo a separar los satélites vecinos, de modo que la liberación de satélites provoca además la liberación de dichas segundas cantidades de energía y la aplicación, en los satélites de una misma fase, de esfuerzos radiales, donde la liberación de satélites se produce con un segundo ángulo de balanceo.

7. Procedimiento de expulsión según la reivindicación precedente, que comprende el envío de órdenes remotas desde una estación base que envía:

- Una orden remota de inclinación determinada de cabeceo

- Una orden remota de orientación de balanceo de la lanzadera con un ángulo determinado correspondiente al segundo ángulo

- Una orden remota de liberación del conjunto de satélites.

8. Procedimiento de expulsión según una de las reivindicaciones precedentes, en el que, en la configuración inicial, al menos una tercera cantidad de energía está almacenada entre una pared del anillo de soporte del apilamiento y el apilamiento de satélites, tendiendo a separar el apilamiento de esta pared de soporte.

9. Procedimiento según la reivindicación precedente, en el que la tercera cantidad de energía almacenada entre la pared del anillo de soporte y el apilamiento de satélites implica un esfuerzo longitudinal superior al esfuerzo longitudinal máximo entre dos satélites de fases consecutivas y, por otro lado, la tercera cantidad de energía almacenada es superior a la cantidad de energía máxima almacenada entre dos fases consecutivas del apilamiento.

10. Sistema espacial de expulsión de un apilamiento (2) de satélites (20) que comprende una pluralidad de fases (21), que comprende una lanzadera (1) que recibe el apilamiento (2) de satélites soportado por un anillo de la lanzadera, comprendiendo cada fase del apilamiento, al menos, dos satélites (20) dispuestos alrededor de un eje geométrico central (A-A) del apilamiento, y en el que los satélites de una de las fases, a excepción de la primera fase, están apilados sobre los satélites de la fase precedente,

comprendiendo la lanzadera un dispositivo (4) de sujeción y liberación de satélites que sujeta los satélites del apilamiento solidarios entre sí y solidarios con la lanzadera en una configuración inicial, donde unas primeras cantidades de energía están almacenadas en unos dispositivos de separación (50) dispuestos entre las fases consecutivas del apilamiento y tienden a separar dos fases consecutivas del apilamiento, en el que el sistema comprende:

- un primer módulo de control de una orientación de la lanzadera de cabeceo de modo que el eje del apilamiento de satélites está inclinado con relación a un eje tangente a una órbita de desplazamiento de los satélites, llamado eje de desplazamiento,

- un segundo módulo de control de una liberación de satélites con relación a la lanzadera y entre sí, provocando la liberación de las primeras cantidades de energía almacenadas entre las fases del apilamiento, que resultan de la aplicación de esfuerzos, según el eje del apilamiento, en las diferentes fases de satélites, cuyas proyecciones en el eje de desplazamiento son diferentes para cada fase,caracterizado por quelas primeras cantidades de energía almacenadas entre dos fases consecutivas son decrecientes, desde los dos extremos del apilamiento hacia la parte media del apilamiento, ypor quelos dispositivos de separación entre dos fases consecutivas generan esfuerzos decrecientes, desde los dos extremos del apilamiento hacia la parte media del apilamiento,

ypor quecomprende:

- un tercer módulo de aplicación, en los satélites de una misma fase, durante la liberación de satélites, de acciones en un plano radial, con relación al eje del apilamiento correspondiente a una dirección longitudinal, cuyas proyecciones en el eje de desplazamiento son diferentes para cada satélite de la fase,

donde la liberación de satélites se produce con un ángulo de balanceo determinado en función de las primeras cantidades de energía almacenadas y de las acciones en el plano radial.

11. Sistema espacial de expulsión según la reivindicación 10, en el que el apilamiento (2) de satélites (20) comprende al menos un muelle mecánico precargado (50) entre todos los satélites consecutivos del apilamiento, formando la precarga de los muelles dichas primeras cantidades de energía almacenadas.

12. Sistema espacial de expulsión según una de las reivindicaciones 10 u 11, en el que la variación de las primeras cantidades de energía almacenadas y/o de los esfuerzos ejercidos por los dispositivos de separación, entre dos fases consecutivas, desde los extremos hacia la parte media del apilamiento, se implementa por al menos una entre: - una variación de la rigidez de los muelles,

- una variación de la precarga aplicada a los muelles y

- una variación del número de muelles.

13. Sistema espacial de expulsión según una de las reivindicaciones 10 u 11, en el que el tercer módulo controla, antes de la liberación de satélites, al menos una rotación de la lanzadera con relación al eje de apilamiento (A-A), proporcionando dicha rotación a los satélites de una misma fase unas componentes diferentes de velocidad según un eje (X) de desplazamiento de los satélites, durante la liberación de satélites, donde la liberación de satélites está prevista con un primer ángulo de balanceo.

14. Sistema espacial de expulsión según una de las reivindicaciones 10 a 12, en el que el tercer módulo realiza un almacenamiento de unas segundas cantidades de energía almacenadas entre los satélites vecinos, dispuestos enfrentados en una misma fase, tendiendo a separar los satélites vecinos, de modo que la liberación de satélites provoca además la liberación de dichas segundas cantidades de energía y la aplicación, en los satélites de una misma fase, de esfuerzos radiales, donde la liberación de satélites está prevista con un segundo ángulo de balanceo.

15. Sistema espacial de expulsión según una de las reivindicaciones 10 a 14, en el que, en la configuración inicial, al menos una tercera cantidad de energía está almacenada entre una pared (11) del anillo de soporte del apilamiento y el apilamiento de satélites, tendiendo a separar el apilamiento de esta pared (11).

16. Sistema espacial de expulsión según una de las reivindicaciones 10 a 15, en el que la tercera cantidad de energía almacenada entre la pared del anillo de soporte y el apilamiento de satélites implica un esfuerzo longitudinal superior al esfuerzo longitudinal máximo entre dos satélites de fases consecutivas y, por otro lado, la tercera cantidad de energía almacenada es superior a la cantidad de energía máxima almacenada entre dos fases consecutivas del apilamiento.