JP3117921B2 - ピッチ回転によって衛星オフセットをステーション維持する方法および装置 - Google Patents
ピッチ回転によって衛星オフセットをステーション維持する方法および装置Info
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Description
ン維持、特に衛星がそのピッチ軸を中心に回転する時、
接線方向、半径方向、および垂直方向の推力の加速度成
分の同時制御によって静止軌道中に衛星を維持するため
の方法および装置に関する。
の周囲を軌道を描いて回っている。したがって、衛星は
地球上の固定点の上空に常に現れている。それ故、同期
衛星はしばしば静止衛星と呼ばれ、静止軌道内で動作す
る。同期衛星は、通信応用を含む多くの応用において有
益である。
力が同期衛星に作用することが当業者によく知られてい
る。これらの力は、太陽および月の重力作用、地球の楕
円形の形状、および太陽エネルギの放射圧力を含む幾つ
かの源による。これらの力を中和するために、同期衛星
は所望の軌道中にステーションを維持するように一定の
インターバルで点火される推進システムを備えている。
これは衛星の傾斜、偏心、および平均移動の制御を要求
する。傾斜は、地球の赤道に対する衛星の南−北の位置
である。偏心は、衛星軌道の非円形の尺度である。すな
わち、地球および衛星が回転する時の衛星と地球との間
の距離変化の尺度である。最後に、平均移動は、地球上
の副衛星点に対する東−西方向における平均位置であ
る。さらに詳細な説明は、Bernard M. Anzel氏による文
献(1988 International ElectricPropulsion)を参照
されたい。
れたスピン安定通信衛星において最初に達成された。現
在の衛星はスピン安定衛星または3軸安定衛星の何れか
である。スピン安定衛星は、衛星軌道の維持を助けるた
めにスピン衛星のジャイロスコープ作用を使用する。或
る応用において、衛星の寸法は3軸安定方法に好ましい
影響を与える。
国特許第 5,443,231号明細書に記載されており、その全
体的な内容はここで参照文献とされる。 Anzel氏の米国
特許第 5,443,231号明細書は、3軸衛星の反天底側にお
いて方形のパタンで装着した4個のスラスタを有する衛
星を記載している。図1aおよび3に示されているよう
に、 Anzel氏の衛星は軌道軸、すなわちそれぞれ東、
南、および天底軸と整列しているX、Y、およびZの主
軸を定めている。NA+(北西)とNA-(北東)のスラス
タ、およびSP+(南西)およびSP-(南東)のスラスタ
の傾斜角度は等しい。Z軸と天底軸との整列は、衛星が
常に地球上のその直ぐ下の点を指す従来の静止衛星の方
法(scenario)であった。これは、地球上の特定の場所
に送られるように設計された特別に生成された信号を送
る通信衛星、等に有利である。この場合、 Anzel氏の米
国特許明細書は、各軌道中で実行される4個のスラスタ
に対する点火方法を開示している。
号のサービス区域と異なる地球上の区域に衛星アンテナ
ビームを指向するために、 Anzel氏の米国特許第 5,44
3,231号明細書に記載されているような3軸衛星をその
Y軸(ピッチ軸)を中心に回転させることが望ましい。
図1のbに示されているように、NA+およびSP+のスラ
スタの傾斜角度は増加または減少する。同様に、NA-お
よびSP-のスラスタの傾斜角度も増加または減少する。
しかしながら、摂動のドリフト加速が大きく、増加した
接線ΔVを供給するためにより小さい有効傾斜角度を有
するスラスタを要求するサインを有するならば、実効傾
斜角度の損失を制限することができる。年間を通して、
軌道の偏心において太陽エネルギの力の作用によってこ
れらの同様のスラスタが要求される時、これは最も鋭く
なる。
中心に回転する3軸宇宙船の動作を制御する方法を提供
する。本発明の方法は、効果的な方法でピッチ回転の存
在下における衛星の移動を制御する。
面においてほぼ方形の形状に4つのスラスタを装着した
3軸安定衛星のステーション維持方法に関し、4つのス
ラスタは北西のスラスタ、北東のスラスタ、南西のスラ
スタ、および南東のスラスタを含み、それぞれ衛星の重
心を通過する推力ラインを有する。この方法は、衛星の
反天底面の垂線に垂直なピッチ軸を中心に衛星を回転さ
せるステップを含んでいる。北西のスラスタおよび北東
のスラスタは、反天底面から衛星の重心を通る南−北軸
に対して北方向に傾斜される。南西のスラスタおよび南
東のスラスタは、反天底面から南−北軸に対して南方向
に傾斜される。北東のスラスタおよび南東のスラスタ
は、南−北軸を中心に東方向に回動され、北西のスラス
タおよび南西のスラスタは南−北軸を中心に西方向に回
動される。次に、北東のスラスタおよび北西のスラスタ
は軌道上昇ノードの近くで点火され、南東のスラスタお
よび南西のスラスタは軌道降下ノードの近くで点火さ
れ、4つのスラスタのそれぞれは衛星がピッチ軸を中心
に回転される量にしたがって点火される。
いてほぼ方形の形状に4つのスラスタを装着した3軸安
定衛星のステーション維持システムを含み、4つのスラ
スタは北西のスラスタ、北東のスラスタ、南西のスラス
タ、および南東のスラスタを含み、それぞれ衛星の重心
を通るスラスタラインを有する。北西のスラスタおよび
北東のスラスタは、反天底面から衛星の重心を通る南−
北軸に対して北方向に傾斜され、南西のスラスタおよび
南東のスラスタは、反天底面から南−北軸に対して南方
向に傾斜される。さらに、北東のスラスタおよび南東の
スラスタは、南−北軸を中心に東方向に回動され、北西
のスラスタおよび南西のスラスタは南−北軸を中心に西
方向に回動される。ピッチ角を監視し、(1)軌道上昇
ノード近くで北東のスラスタおよび北西のスラスタを点
火し、(2)軌道降下ノードの近くで南東のスラスタお
よび南西のスラスタを点火する制御信号を発生する制御
素子が4つのスラスタのそれぞれに接続され、4つのス
ラスタのそれぞれは衛星のピッチ角にしたがって点火さ
れる。
第1のスラスタの故障に応答する3軸安定衛星のステー
ション維持方法であり、4つのスラスタは衛星の反天底
面においてほぼ方形の形状に取付けられ、4つのスラス
タのそれぞれは衛星の重心を通る推力ラインを有し、反
天底面から傾斜され、4つのスラスタは北側の対と南側
の対を含んでいる。この方法は、衛星の前記反天底面に
対する垂線に垂直のピッチ軸に対する回転量を監視する
ステップを含んでいる。この方法はさらに、4つのスラ
スタ中の第1のスラスタに対して対角線に配置されてい
る第2のスラスタを停止するステップを含んでいる。北
側の対の残りの北側スラスタは、軌道上昇ノード近くで
点火され、南側の対の残りの南側スラスタは軌道降下ノ
ードの近くで点火される。残りの北側スラスタおよび残
りの南側スラスタは軌道交点と軌道降下ノードとの間で
同時に点火され、残りの北側スラスタおよび残りの南側
スラスタは、接線の速度成分に実質的に影響を与えるこ
となく軌道偏心成分を制御するために同時に点火され
る。さらに、各スラスタによって生成される速度および
各点火時間は、衛星がピッチ軸に対して回転される時に
監視される量に基いている。
回転する際に3軸衛星の軌道上の運動を制御する有効な
システムを提供する。記載されたシステムは、衛星がピ
ッチ軸を中心に回転する時に、故障したスラスタをバッ
クアップする方法も提供する。
図面に関連して以下の本発明の詳細な説明を考慮してさ
らに理解されるであろう。
地球の周りの静止軌道における3軸安定衛星10が示され
ている。衛星10の1組の局部的な座標は、局部的な垂直
軸12、東−西軸14、および南−北軸16によって定められ
ている。座標の原点は、衛星10の重心(C.M)であ
る。図2に示されているように、局部的な垂直軸12は、
地球および天底および反天底方向を表す衛星10を通るラ
インである。天底方向は地球へ向う方向であり、反天底
方向は地球から離れる方向である。図2は、スラスタが
点火される位置を示すために第1の位置Aおよび第2の
位置Bにおける衛星10を示している。図2における平行
な斜線は、スラスタの燃焼アークを示すことを意図して
いる。
26が衛星10の反天底面28上に装着されている Anzel氏の
米国特許第 5,443,231号明細書のスラスタの構造を示し
ている。推力ラインが衛星の重心を通るように、4つの
スラスタは反天底面から角度θによって傾けられてい
る。北側の対のスラスタ20,22 は、構造的に可能な限り
面28の北端近くに装着されることが好ましい。同様に、
南側の対のスラスタ24,26 は、構造的に可能な限り面28
の南端近くに装着される。この装着は各対の傾斜角度を
最小にして、コサインの損失を最小にする。コサインの
損失は、スラスタが生成した各単位ΔVに対して、一層
少ない量(傾斜角度のコサインに等しい)が南−北方向
において現れる幾何学的な無効部分である。
4,26 の推力ラインは、Y軸16と約45°乃至55°の
範囲の角度θを生成する。反天底面からの傾斜角度θに
加えて、スラスタはさらにY軸16の周りに角度αで横方
向に分離され傾斜される。傾斜角度は軌道の偏心を効果
的に制御するために十分に大きくなければならない。傾
斜角度は、衛星の寿命中に遭遇する衛星の質量に対する
最大太陽力の比率によって加えられる接線ΔVの要求に
よって決定される。したがってこれは、反天底面に沿っ
て北および南の対のスラスタの両方に対する水平方向の
分離を決定する。適切な傾斜角度は約10乃至15°で
ある。時間的経過および同時モーメントダンピングに対
する要求における衛星の重心の僅かな変化のために、実
効傾斜角度αおよび実効傾斜θの両方が変化する。この
角度変更は、図示されていないが通常のジンバルおよび
サーボ機構によって達成することができる。4つのスラ
スタ20乃至26は、3つの軌道ベクトル、すなわち傾斜、
偏心、および平均移動の完全な制御を行なう。推力ライ
ンが衛星の重心を通って導かれるので、各スラスタは、
ΔVの3つの成分、すなわち(地球に対して)垂直、接
線、および半径方向の成分を生成する。
に記載されているように、Z軸が天底軸と整列される
時、最適の推力、推力継続時間、および推力点火位置は
所定の傾斜角度αおよび傾斜角度θから計算することが
できる。宇宙船がY軸を中心に回転される時、最適点火
パラメータの計算は類似の方法で計算することができ
る。
ていない衛星10がピッチ角ρだけ回転される場合を示し
ている。それぞれピッチされない傾斜角度αおよびθと
比較する時、回転はスラスタの実効傾斜角度αおよびθ
を変更する。西側のスラスタNA+およびSP+の実効傾斜
角度は、α1 =α+ρによって与えられる。同様に、東
側のスラスタNA-およびSP-の有効傾斜角度は、α2 =
α−ρによって与えられる。したがって西側および東側
のスラスタに対する実効傾斜角度θ1 、θ2 は、それぞ
れ以下の式から決定される。
のスラスタの構造において、要求される傾斜を維持する
南−北方向の補正を行なうための本発明における最適時
間は、負の加速(南側の補正)に対して約90°および
正の加速(北側の補正)に対して約270°の赤経
(R.A.)である。(赤経は、春分点における太陽の
基準位置から衛星の位置への赤道面において測定される
角度である)。これは、傾斜における殆どの変更が、約
90°のR.A.に沿って作用する力によって行なわれ
るからである。本発明によると、北側のスラスタ20およ
び22は負の加速を行い、R.A.の約90°において点
火され、一方で南側のスラスタ24および26は正の加速を
行い、R.A.の約270°において点火される。図2
に示されているように、点火の弧形が等しいならば、各
対のスラスタは要求される南−北方向の速度を2分の1
増加するであろう。当業者は、本発明の技術的範囲から
逸脱することなくスラスタが点火される周波数を変化で
きることを認識するであろう。
ノード(R.A.は約90°)の±10°以内で点火さ
れ、南側の2つのスラスタ24、26は軌道降下ノード
(R.A.は約270°)の±10°以内で点火され
る。±10°の範囲は太陰重力摂動による18.6年周
期によることに注意されたい。モーメントダンピングを
達成するために、北側の点火は同時に行われるべきでは
なく、南側の点火も同時に行われるべきではない。例え
ば、図7に示されているように、北西のスラスタ20は上
昇ノードの前(θ+)で点火され、北東のスラスタ22は
上昇ノードの後で(θ−)点火され、南側のスラスタの
対は降下ノードにおいて同様のシーケンスにしたがって
いる。軌道およびモーメントダンピングの両方に対する
考慮に応じて、θ+またはθ−の角度の何れかが独立変
数として決定されることに注意されたい。4回の点火後
の傾斜における全変化が、約2分のπであるR.A.と
2分の3πであるR.A.とを接続する軸に沿うという
制約からその他の角度が導き出される。何れにしても、
これらの点火は、太陽/月重力摂動の作用と反対方向の
傾斜の付加的な変化を生じる。スラスタの北側の対およ
び南側の対の点火によって生成されるΔVが等しいなら
ば、半径方向の成分は等しく、軌道の偏心において設定
の変化を生じない。しかしながら、半径方向のΔV成分
(常に地球の中心を指向している)は一般的に、平均経
度において不所望の付加的な東側方向の移動をもたら
す。
および負の接線成分を生成する。したがって正または負
の何れにもなることができるる正味の接線ΔVが得られ
る。この正または負の正味の接線ΔVは、南側スラスタ
24および26を点火する時にも同様に得ることができる。
この互換性のために、約2分のπのR.A.と約2分の
3πのR.A.とを接続するラインによって形成される
座標軸に沿うベクトル偏心成分の完全な制御が可能にな
る。接線ΔVはまた、3軸摂動を中和するのに必要な平
均移動、並びに半径方向のΔV成分から生じる平均経度
の上述の東方向の移動における補正も同時に行なう。
側の対の点火によって生成される南−北方向のΔV成分
の合計によって完全に制御される。しかしながら、点火
が均等である必要はない。事実、それらを慎重に不均等
にすることによって、半径成分における差は、約2分の
πのR.A.と約2分の3πのR.A.とを接続する座
標軸と直交する座標軸に沿うベクトル偏心成分を制御す
るために使用できる。
要求されるΔV成分は、一般的に不均等であり、摂動で
変化する。スラスタのΔV成分は4つの軌道パラメー
タ、傾斜、平均移動、および2つの直交する偏心成分を
制御する。2つの直交する偏心成分は、太陽輻射摂動の
作用を中和する必要なベクトル偏心変更を行なう。
3°、ρ=3°において、実効傾斜角度は、θ1 =5
1.62°、θ2 =52.30°と計算される。認めら
れるように、実効傾斜角度θは衛星10をピッチ運動によ
ってほとんど影響されない。したがって、傾斜角度θが
衛星10のピッチによって影響されないと仮定するなら
ば、4つのスラスタの点火に対するΔVの垂直成分ΔV
N に対する近似値は、 Anzel氏の米国特許第 5,443,231
号明細書において開示された方法と類似の方法で計算す
ることができる。特に、4つの推力20(NA+)、22(N
A-)、24(SP+)、26(SP-)によって生成されるΔV
成分は以下の表によって示される。
およびαを介してΔVN に関連付けられ、ΔVR =ΔN
tan θ、ΔT =ΔVN tan θtan αである。
タに対するΔN の4つの値は、以下の式によって示され
る。
ために要求される全接線方向のΔVであり、ΔVETは約
90°のR.A.と約270°のR.A.とを接続する
軸に沿って軌道偏心成分を制御するために要求される全
接線ΔVであり、ΔVERは約90°のR.A.と約27
0°のR.A.とを接続する軸に垂直な軸に沿って軌道
偏心成分を制御するために要求される全半径ΔVであ
り、ΔVINは軌道の傾斜を制御するために要求される全
垂直ΔVである。
によって与えられる。
量、F=エンジン推力であり、ΔVN は上記の式によっ
て特定された4つのスラスタ(NA+、NA-、SP+、
SP-)のそれぞれに対応する4つの値を有する。1スラ
スタ当りの燃焼時間(17.7ミリニュートン推力レベ
ル)は、通常の動作において1日当り平均約1時間であ
る。
る。衛星10は、各スラスタ 20,22,24,および26に電気的
に接続されているマイクロプロセッサ30のような制御素
子を有することが好ましい。制御素子30はさらに、衛星
10のピッチ角を監視するモニタ32からの信号と接触して
いる。モニタ32は、地球上の地上ステーションからの遠
隔通信情報を受信する搭載型ジャイロスコープまたはア
ンテナであってもよい。監視されたピッチ角の大きさに
基いて、制御素子は上記のようにΔVおよび燃焼時間の
値を計算する。その後制御素子は、ΔVおよび燃焼時間
の計算された値にしたがって、(1)軌道上昇ノード付
近で北東のスラスタ22および北西のスラスタ20を点火
し、(2)軌道降下ノード付近で南東のスラスタ26およ
び南西のスラスタ24を点火する制御信号を発生する。
の不均衡は一般的に、衛星が公称の動作モードの時、す
なわち全ての4つのスラスタが動作している時に東−西
軌道の制御要求を行なうために一層大きい傾斜角度を要
求する。一層大きい傾斜の設計が許容されるならば、ピ
ッチの回転による4つのスラスタに対する付加的な推進
剤は要求されない。しかしながら、スラスタの対角線方
向の対の一方または両方が故障するならば、スラスタの
対角線方向の他方の対は、前記 Anzel氏の米国特許明細
書に記載された方法と同様の方法で完全な軌道制御を維
持することができる。制御素子は、傾斜および平均移動
の完全な制御を行なうために位置AおよびBにおいて点
火をエネーブルされた対角線方向のスラスタへ導かれる
信号を発生する。しかしながら、偏心は不正確である。
どの対角線方向の対が活性であるかに応じて、第3の点
火は約0°のR.A.または約180°のR.A.にお
いて行われる。特に、第3の燃焼R.A.は、以下の式
にほぼ等しい角度に位置される。
る点火から生成される、約2分のπのR.A.と約2分
の3πのR.A.とを接続する軸に沿うエラー偏心成分
であり、δek1は、位置AおよびBにおける点火から生
成される、約2分のπのR.A.と約2分の3πのR.
A.とを接続する軸に直交する軸に沿うエラー偏心成分
であり、Vs は、同期軌道における衛星速度の大きさで
ある。
均等なΔVで点火され、接線成分ΔVの打消しを行う。
接線成分が打消される時、残りの垂直ΔV成分が存在す
ることに注意すべきである。半径成分は付加的であり、
必要な偏心制御を行う。点火および燃焼の継続時間は、
太陽力によって生成されるものに加えてノード点火によ
って生成される両方の不正確な偏心をゼロにするために
選択される。残りの垂直のΔV成分の値は知られている
ので、AおよびBの点火はこの残りの垂直のΔV成分を
ゼロにするために再計算されることができる。
つの故障の際に、対応する対角線方向のスラスタは停止
され、制御素子は上記で概略的に説明された点火方法に
したがう。スラスタと電気接触しているスイッチ34を開
放することによって停止が達成される。a)スラスタ20
(NA+)およびスラスタ26(SP-)が使用されるか、ま
たはb)スラスタ22(NA-)およびスラスタ24(SP+)
が使用されるかの2つの場合がある。燃焼アークの軌道
に沿う配置は、図4aおよびbに示されている。軌道ご
とに3つの燃焼アークが存在する。ノード交差点(R.
A.は約90°およびR.A.は約270°である)に
おける燃焼は、故障の場合に単一のスラスタによって実
行されるので、それらは公称の場合においてそれぞれ約
2倍の燃焼時間を要求する。
前記 Anzel氏の米国特許明細書に記載されているよう
に、衛星10がピッチ回転を行わない状況と比較して、衛
星10の燃料消費が増加することである。事実、燃料消費
はピッチ角ρの大きさで非線形により増加する。
る。第1に、ピッチオフセット要求が予め知られている
ならば、4つのスラスタの非対称の装着によって問題を
克服することができる。この方法において、燃料消費に
関してピッチ回転によって発生される悪影響を仮想的に
打消すために、スラスタは要求される方向において反天
底面に沿って横方向にシフトされる。いったんシフトさ
れると、スラスタは、衛星10により発射される前に所望
の形状で恒久的に装着される。
いないならば、衛星10がピッチされる量に応答して反天
底面における位置へスラスタを滑動することができる移
動機構に各スラスタを取付けることが可能である。その
ような移動機構の例は、米国特許第 5,020,746号明細書
において開示されている滑動機構であり、その全内容は
ここで参照される。1対の滑動機構36および38は図6に
示されており、それぞれスラスタ20、22および24、26の
北側および南側の対の移動を制御する。滑動機構34およ
び36は、衛星10の反天底面28に装着され、本発明の技術
的範囲から逸脱することなく、レールおよびサーボ機構
またはその他の部品によって実行することができる。ス
ラスタからの力線が衛星10の重心を通って維持されるよ
うに、滑動機構34および36は、衛星10に沿って東−西方
向に各第1の位置AおよびBから各第2の位置Cおよび
Dへ北側および南側スラスタの対の何れかを移動可能に
する。当業者は、滑動機構34および36が互いのスラスタ
の独立性を移動するように構成されることができること
を認識している。さらに、滑動機構34および36は、移動
量がピッチ角ρの大きさに関連しているρの変化に応答
して、接地ベースステーションから命令によってまたは
衛星10における制御素子によって自動的に制御可能であ
る。これは、ジンバリングが重心を通って推力ラインを
再誘導できるようにする実効傾斜角度における実時間変
更に応答して4つのスラスタを東または西方向に移動で
きるようにする。さらに、これは環境または顧客の要求
に応じて衛星の寿命期間における如何なる時でもピッチ
オフセット角度を変化できるようにする。
る制御システムに関する。本発明の制御システムは、ピ
ッチ軸を中心に回転する衛星の軌道運動を制御する。こ
れは衛星の方向および衛星における改良された燃料効率
を示す際に一層の柔軟性をもたらす。改良された燃料効
率は、衛星がイオン推進スラスタのみによってステーシ
ョン維持を実行して、二元推進剤燃料またはスラスタに
対する要求を減少することができる。
られたものであり、技術的範囲を限定するためのもので
はない。添付の特許請求に範囲において説明された技術
的範囲から逸脱することなく、数多くの付加、置換、お
よびその他の変更を行うことができる。
に示された4つのスラスタシステムを使用した3軸衛星
の概略的な上面図、および本発明の4つのスラスタシス
テムを使用した3軸衛星の概略的な上面図。
された方法を示すために地球の周りの静止軌道における
2つの異なる位置の3軸安定衛星の概略図。
軸衛星の簡単にされた3次元の概略図。
の1つの故障の際に衛星ステーション維持を達成するた
めにスラスタの斜め方向の各対を使用する燃焼アークの
説明図。
テムの概略図。
Claims (10)
- 【請求項1】 衛星の反天底面においてほぼ方形の形状
に取付けられ、それぞれ衛星の重心を通る推力のライン
を有する、北西のスラスタ、北東のスラスタ、南西のス
ラスタ、および南東のスラスタの4つのスラスタを具備
している3軸安定衛星をステーション維持する方法にお
いて、 衛星の前記反天底面に対する垂線に垂直なピッチ軸を中
心にピッチ角度ρだけ衛星を回転し、 北西のスラスタおよび北東のスラスタを衛星の重心を通
る南−北軸に対して北方向に反天底面から傾斜し、 南西のスラスタおよび南東のスラスタを南−北軸に対し
て南方向に反天底面から傾斜し、 北東のスラスタおよび南東のスラスタを南−北軸を中心
に東方向に前記ピッチ角度ρに対応する第1の角度だけ
傾斜し、 北西のスラスタおよび南西のスラスタを南−北軸を中心
に西方向に前記ピッチ角度ρに対応する第2の角度だけ
傾斜し、 北東のスラスタおよび北西のスラスタを軌道上昇ノード
の近くで点火し、 南東のスラスタおよび南西のスラスタを軌道下降ノード
の近くで点火するステップを含み、 4つのスラスタのそれぞれが、衛星がピッチ軸を中心に
回転される量にしたがって点火されることを特徴とする
3軸安定衛星をステーション維持する方法。 - 【請求項2】 衛星の反天底面においてほぼ方形の形状
に取付けられ、それぞれ衛星の重心を通る推力のライン
を有し、北西のスラスタ、北東のスラスタ、南西のスラ
スタ、および南東のスラスタの4つのスラスタと、 前記4つのスラスタのそれぞれに接続され、前記衛星の
反天底面に対する垂線に垂直なピッチ軸を中心に衛星の
ピッチ角度ρを監視し、北東スラスタおよび北西スラス
タを軌道上昇ノードの近くで点火し、南東のスラスタお
よび南西のスラスタを軌道下降ノードの近くで点火する
制御信号を発生し、4つのスラスタのそれぞれが前記衛
星のピッチ角度にしたがって点火される制御素子とを具
備し、 北西のスラスタおよび北東のスラスタが衛星の重心を通
る南−北軸に対して北方向に反天底面から傾斜され、南
西スラスタおよび南東スラスタが南−北軸に対して南方
向に反天底面から傾斜され、北東スラスタおよび南東ス
ラスタが南−北軸に対して東方向に前記ピッチ角度ρに
対応する第1の角度だけ傾斜され、北西スラスタおよび
南西スラスタが南−北軸に対して西方向に前記ピッチ角
度ρに対応する第2の角度だけ傾斜されていることを特
徴とする3軸安定衛星をステーションのステーション維
持システム。 - 【請求項3】 各スラスタの点火の継続時間は、経度平
均移動を制御するために接線速度における必要な変化を
表す第1の予め決められた量と、上昇ノードと下降ノー
ドとを結ぶ第1の軸に沿って軌道偏心成分を制御するた
めに接線速度における必要な変化を表す第2の予め決め
られた量とに依存し、4つのスラスタは軌道偏心成分の
効果的な制御を行うために傾斜されている請求項1記載
の方法または請求項2記載のシステム。 - 【請求項4】 北西のスラスタが軌道上昇ノードの前で
点火され、北東スラスタが軌道上昇ノードの後で点火さ
れる請求項1記載の方法または請求項2記載のシステ
ム。 - 【請求項5】 南西のスラスタが軌道下降ノードの前で
点火され、南東スラスタが軌道下降ノードの後で点火さ
れる請求項1記載の方法または請求項2記載のシステ
ム。 - 【請求項6】 北西のスラスタおよび南西のスラスタが
予め決められた角度α1 によって南−北軸を中心に傾斜
され、北東のスラスタおよび南東のスラスタが予め決め
られた角度α2 によって南−北軸を中心に傾斜されてい
る請求項1記載の方法および請求項2記載のシステム。 - 【請求項7】 α1 およびα2 が関係式、 α1 =α+ρおよび、 α2 =α−ρ、 によってピッチ角ρおよびピッチされていない傾斜角度
αに関連付けられる、請求項1に従属する請求項6記載
の方法および請求項2に従属する請求項6記載のシステ
ム。 - 【請求項8】 4つのスラスタが、南−北軸に対して予
め決められた角度θによって反天底面から傾斜され、4
つの点火の継続時間のそれぞれが速度量における4つの
変化に対応するものに基き、それぞれ北西、北東、南
西、および南東のスラスタにおける速度量における4つ
の変化が、 【数1】 によって与えられ、 ここで、ΔVDTは経度平均移動を制御するために要求さ
れる全接線方向のΔVであり、 ΔVETは約90°のR.A.と約270°のR.A.と
を結ぶ軸に沿って軌道偏心成分を制御するために要求さ
れる全接線ΔVであり、 ΔVERは約90°のR.A.と約270°のR.A.と
を結ぶ軸に垂直な軸に沿って軌道偏心成分を制御するた
めに要求される全半径ΔVであり、 ΔVINは軌道の傾斜を制御するために要求される全垂直
ΔVである請求項1に従属する請求項6記載の方法およ
び請求項2に従属する請求項6記載のシステム。 - 【請求項9】 4つのスラスタの第1のスラスタの故障
に応答して3軸安定衛星をステーション維持する方法に
おいて、 4つのスラスタは衛星の反天底面においてほぼ長方形の
形状に取付けられ、4つのスラスタのそれぞれが衛星の
重心を通る推力のラインを有し、反天底面から傾斜さ
れ、4つのスラスタが北の対と南の対を有し、 衛星の前記反天底面に対する垂線に対して直角なピッチ
軸に対して衛星が回転される量を監視し、 第1のスラスタに対して対角線上に配置された第2のス
ラスタを停止し、 北の対のスラスタにおける残りの北のスラスタを軌道上
昇ノードの近くで点火し、 軌道上昇ノードと軌道下降ノードとの間で残りの北のス
ラスタと残りの南のスラスタとを同時に点火し、垂直速
度成分と接線速度成分とに実質的に影響を与えずに、残
りの北のスラスタと残りの南のスラスタとが軌道偏心成
分を制御するために同時に点火されるステップを含み、 各スラスタによって生成される速度および各点火の継続
時間が、衛星がピッチ軸に対して回転される監視された
量に依存することを特徴とする方法。 - 【請求項10】 ピッチ軸において衛星を回転する監視
された量に依存する量によって衛星の前記反天底面に沿
って前記4つのスラスタの少なくとも1つを平行移動す
るステップを含む請求項9記載の方法。
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