JPH04278898A - Artificial satellite and method for securing electric power in initial phase - Google Patents

Artificial satellite and method for securing electric power in initial phase

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JPH04278898A
JPH04278898A JP91390A JP39091A JPH04278898A JP H04278898 A JPH04278898 A JP H04278898A JP 91390 A JP91390 A JP 91390A JP 39091 A JP39091 A JP 39091A JP H04278898 A JPH04278898 A JP H04278898A
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JP
Japan
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solar battery
initial phase
orbit
satellite
paddle
Prior art date
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Pending
Application number
JP91390A
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Japanese (ja)
Inventor
Naoto Ogura
直人 小倉
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NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To sufficiently secure the electric power in the initial phase by using a lightweight and simple satellite system. CONSTITUTION:Solar battery paddles 1a and 1b for the exclusive use for the initial phase are installed besides the solar battery paddles 2a and 2b used in the mission phase 9. In launching, the solar battery paddles 1a, 1b, 2a, and 2b are accommodated along the surface of a satellite body 3. In the initial phase 6, the solar battery paddles 1a and 1b are developed, and the operation in the initial phase is carried out. After the sufficient preparation is performed, the solar battery paddles 1a and 1b are separated and removed, and the whole of the satellite is spun up, and fed into a mission orbit 12 in a stable spin state.

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

【0001】0001

【産業上の利用分野】本発明は、スピン安定状態でミッ
ション軌道に投入される、太陽電池パドルを持った3軸
姿勢制御方式の人工衛星及びその初期フェーズにおける
電力確保方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a three-axis attitude control artificial satellite having a solar array paddle that is inserted into a mission orbit in a stable spin state, and a method for securing power during its initial phase.

【0002】0002

【従来の技術】人工衛星の姿勢制御方式には、大別して
、スピン安定方式と3軸姿勢制御方式とがある。前者の
方式は、姿勢制御系の構成が後者の方式と比較してはる
かに簡単になる利点はあるが、衛星全体がスピンすると
すれば、最大慣性主軸を軸としてスピンする必要があり
、構造上の制約が大きい。
BACKGROUND OF THE INVENTION Attitude control systems for artificial satellites are broadly classified into spin stabilization systems and three-axis attitude control systems. The former method has the advantage that the configuration of the attitude control system is much simpler than the latter method, but if the entire satellite were to spin, it would have to spin around the principal axis of maximum inertia, which would cause structural problems. There are major restrictions.

【0003】一般に人工衛星の太陽電池パドルは、軽量
に作られるために人工衛星がスピンしている状態ではそ
の荷重に耐えられず、又、大きなスペースを占めるので
、打上げ時は折りたたまれている。
[0003] In general, solar battery paddles for artificial satellites are made to be lightweight, so they cannot withstand the load when the satellite is spinning, and they occupy a large space, so they are folded up at the time of launch.

【0004】太陽電池パドルを持った従来の人工衛星は
、太陽電池パドルを折りたたんで初期軌道に打上げられ
、初期軌道においてはスピンしながら軌道パラメータ決
定等のための初期フェーズの運用をし、スピン安定状態
でミッション軌道に投入され、スピンを止めて3軸姿勢
制御に移り、太陽電池パドルを展開するというシーケン
スをたどるのが通例である。
[0004] Conventional artificial satellites with solar array paddles are launched into an initial orbit with the solar array paddle folded, and while spinning in the initial orbit, the initial phase operation for determining orbital parameters is carried out to stabilize the spin. The normal sequence is to enter the mission orbit, stop spinning, enter 3-axis attitude control, and deploy the solar array paddles.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】上述した従来の人工衛
星においては、初期フェーズにおける電力の確保が困難
となる問題があった。
[Problems to be Solved by the Invention] The above-mentioned conventional artificial satellites had a problem in that it was difficult to secure power in the initial phase.

【0006】例として3枚パネル構成の太陽電池パドル
2翼を持った人工衛星を考えてみると、初期フェーズに
おける電力は、パドル展開後の発生電力をPとすると、
以下の式の様にあらわされる。
[0006] As an example, consider an artificial satellite with two wings of solar battery paddles with a three-panel configuration.The power in the initial phase is as follows, where P is the power generated after the paddles are deployed.
It is expressed as the following formula.

【0007】 初期フェーズ発生電力=P×1/3×1/πここで1/
3の項は、太陽電池パドルを折りたたんでおり3枚ある
パネルのうち1枚にしか太陽光があたらないことによる
。又、1/πの項は、人工衛星がスピンしていることに
よる。
[0007] Initial phase generated power=P×1/3×1/π where 1/
Item 3 is due to the fact that the solar array paddles are folded and only one of the three panels is exposed to sunlight. Furthermore, the term 1/π is due to the fact that the artificial satellite is spinning.

【0008】したがって、初期フェーズにおいては、発
生電力がパドル展開後の1/10程度となってしまうた
め、電力的に非常に苦しい状況にある。
[0008] Therefore, in the initial phase, the generated power is about 1/10 of that after the paddle is deployed, so the situation is extremely poor in terms of power.

【0009】従来の人工衛星においては、初期フェーズ
に限り機器の電源をオフにして消費電力を減らし、さら
に必要であれば、初期フェーズにおいてもバッテリを併
用する等の対処をして初期フェーズを乗り切る方法を取
ってきている。
[0009] In conventional artificial satellites, devices are turned off only during the initial phase to reduce power consumption, and if necessary, take measures such as using a battery also during the initial phase to survive the initial phase. I've come up with a method.

【0010】しかしながら、この様な方法を取る場合、
人工衛星の機能には大きな制約が加えられ、また、バッ
テリを使用する場合にはさらに初期フェーズに割り当て
られる時間にも制約が加えられ、衛星システム全体に対
して大きな制約となる欠点がある。
However, when taking such a method,
Significant restrictions are placed on the functionality of the satellite, and when batteries are used, additional restrictions are placed on the time allotted to the initial phase, which has the disadvantage of placing significant restrictions on the entire satellite system.

【0011】これらの問題を解決するため、太陽電池パ
ドルを打上げ後も展開/収納可能にすることが考えられ
る。このような太陽電池パドルとしてはフレキシブル太
陽電池パドルがある。しかし、軌道上で太陽電池パドル
を収納可能にするための機構はきわめて複雑になり、信
頼性が低下し、重量も増加するという欠点がある。
[0011] In order to solve these problems, it is conceivable to make the solar battery paddle expandable and retractable even after launch. An example of such a solar cell paddle is a flexible solar cell paddle. However, the mechanism for making solar arrays retractable in orbit is extremely complex, reduces reliability, and increases weight.

【0012】また、その他の方策としては、初期フェー
ズにおいても3軸姿勢制御して太陽電池パドルを展開さ
せ、その後三軸姿勢制御状態のままミッション軌道へと
移行することが考えられるが、この場合ミッション軌道
への投入のため機構の複雑な2液式キックモータの様な
推進システムを用いて太陽電池パドルにかかる荷重を軽
減する必要があり、固体キックモータのような簡単な機
構の推進システムが使えなくなる。人工衛星の規模が中
規模のものであれば、この方式も衛星システムが複雑と
なるだけで、重量,信頼度の点で欠点がある。
[0012] Another possible measure is to perform 3-axis attitude control in the initial phase to deploy the solar array paddles, and then move to the mission orbit while maintaining the 3-axis attitude control. In order to enter the mission orbit, it is necessary to reduce the load on the solar array paddle by using a propulsion system with a complex mechanism such as a two-component kick motor, and a propulsion system with a simple mechanism such as a solid kick motor is required. It becomes unusable. If the satellite is medium-sized, this method will only complicate the satellite system and have drawbacks in terms of weight and reliability.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】本発明の人工衛星は、ス
ピン安定状態で初期軌道からミッション軌道に移行する
機能及び3軸姿勢制御機能を有する衛星本体と、打上時
に前記衛星本体の外表面に沿い打上後に展開し前記衛星
本体から分離する第1の太陽電池パドルと、打上時に前
記衛星本体の外表面に沿い打上後に展開する第2の太陽
電池パドルとを備えている。
[Means for Solving the Problems] The artificial satellite of the present invention has a satellite main body having a function of transitioning from an initial orbit to a mission orbit in a spin stable state and a three-axis attitude control function, and a The solar battery paddle is provided with a first solar battery paddle that is deployed after launch and separated from the satellite main body, and a second solar battery paddle that is deployed after launch along the outer surface of the satellite main body during launch.

【0014】本発明の人工衛星の初期フェーズにおける
電力確保方法は、第1及び第2の太陽電池パドルを衛星
本体の外表面に沿わせて初期軌道に打上られる第1のス
テップと、前記初期軌道において3軌姿勢制御し前記第
1の太陽電池パドルを展開する第2のステップと、前記
第1の太陽電池パドルを分離しスピンアップしてスピン
安定状態で前記初期軌道からミッション軌道に移行する
第3のステップと、前記ミッション軌道において3軸姿
勢制御し前記第2の太陽電池パドルを展開する第4のス
テップとを含んでいる。
The method for securing power in the initial phase of an artificial satellite according to the present invention includes a first step in which the first and second solar battery paddles are launched into an initial orbit along the outer surface of the satellite body; a second step of deploying the first solar cell paddle through three-orbit attitude control in and a fourth step of performing three-axis attitude control in the mission orbit and deploying the second solar array paddle.

【0015】[0015]

【実施例】次に本発明について図面を参照して説明する
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Next, the present invention will be explained with reference to the drawings.

【0016】図1は本発明の人工衛星の一実施例の初期
フェーズにおける斜視図である。
FIG. 1 is a perspective view of an embodiment of the artificial satellite of the present invention in its initial phase.

【0017】図1において、1a,1bは初期フェーズ
専用の太陽電池パドルである。本実施例においては、初
期フェーズにおいて太陽電池パドル1a,1bを展開し
、太陽電池面を太陽に向けて、初期フェーズにおける必
要な電力を確保する。
In FIG. 1, 1a and 1b are solar battery paddles dedicated to the initial phase. In this embodiment, the solar battery paddles 1a and 1b are expanded in the initial phase, and the solar battery surfaces are directed toward the sun to secure the necessary power in the initial phase.

【0018】初期フェーズが終了し初期軌道からミッシ
ョン軌道への投入の直前に、太陽電池パドル1a,1b
は衛星本体3から分離・投棄される。この分離・投棄の
ための機構は爆発ボルト,スプリング等により単純な構
成で、高い信頼度で実現できる。
[0018] After the initial phase is completed and immediately before insertion from the initial orbit to the mission orbit, the solar battery paddles 1a, 1b
is separated from the satellite body 3 and jettisoned. This separation/dumping mechanism has a simple structure using explosive bolts, springs, etc., and can be realized with high reliability.

【0019】2a,2bはミッションフェーズで展開し
て使用する太陽電池パドルである。
2a and 2b are solar battery paddles that are deployed and used during the mission phase.

【0020】図2は図1に示す実施例の打上げからミッ
ションフェーズに至るシーケンスを説明するための図で
ある。
FIG. 2 is a diagram for explaining the sequence from launch to mission phase of the embodiment shown in FIG.

【0021】地球10から初期軌道11に投入された直
後の時点5では、太陽電池パドル1a,1b及び2a,
2bは衛星本体3の外表面に沿って収納された状態であ
る。
At time 5 immediately after being inserted into the initial orbit 11 from the earth 10, the solar array paddles 1a, 1b, 2a,
2b is stored along the outer surface of the satellite main body 3.

【0022】初期フェーズの時点6で、3軸姿勢制御の
状態で太陽電池1a,1bを展開する。時点6以降、十
分な電力が確保されているため、十分な時間的余裕を持
って初期フェーズの運用を行うことができる。
At time 6 of the initial phase, solar cells 1a and 1b are deployed under three-axis attitude control. Since sufficient power is secured from point 6 onwards, the initial phase operation can be performed with sufficient time.

【0023】ミッション軌道へ投入する前の準備が十分
整った時点7で、太陽電池パドル1a,1bを分離・投
棄し、スピン軸4を軸として衛星全体をスピンアップし
、スピン安定状態で固体キックモータ等によりミッショ
ン軌道12に投入する(時点8)。
At time 7, when the preparations for insertion into the mission orbit are complete, the solar array paddles 1a and 1b are separated and jettisoned, the entire satellite is spun up around the spin axis 4, and solid kick is performed in a stable spin state. It is inserted into the mission orbit 12 by a motor or the like (time point 8).

【0024】ミッション軌道12に投入後、3軸姿勢制
御状態に移行し、太陽電池パドル2a,2bを展開する
(時点9)。
After entering the mission orbit 12, a transition is made to a three-axis attitude control state, and the solar battery paddles 2a and 2b are deployed (time point 9).

【0025】展開/収納可能なフレキシブル太陽電池パ
ドルを用いる従来の人工衛星と本実施例とを重量につい
て比較すると以下のようになる。
A comparison of the weight of this embodiment with a conventional artificial satellite using deployable/retractable flexible solar battery paddles is as follows.

【0026】例えば500W程度の発生電力を持つ太陽
電池パドルを構成する場合、フレキシブル太陽電池パド
ルでは1翼あたり約25kg、2翼合計で50kg程度
の重量となる。一方、本実施例におけるような単純な太
陽電池パドルの場合、ミッション軌道投入後に使用する
太陽電池パドル2a,2bとしては1翼あたり14kg
、2翼合計28kgですむ。初期フェーズ用の使い捨て
型の太陽電池パドル1a,1bの重量は初期フェーズに
おける消費電力にもよるが、通常ミッションフェーズに
おける消費電力の半分程度も見込めば十分であると考え
られるので、20kgを見込んだとしても、衛星総重量
は本実施例の方が軽くなる。
[0026] For example, when constructing a solar cell paddle that generates power of about 500 W, the weight of each flexible solar cell paddle is about 25 kg, and the total weight of the two wings is about 50 kg. On the other hand, in the case of a simple solar battery paddle as in this embodiment, each wing weighs 14 kg as the solar battery paddles 2a and 2b used after entering the mission orbit.
, the total weight of the two wings is 28 kg. The weight of the disposable solar array paddles 1a and 1b for the initial phase will depend on the power consumption in the initial phase, but it is thought that it is sufficient to expect about half the power consumption in the normal mission phase, so we estimated the weight to be 20 kg. Even so, the total weight of the satellite is lighter in this embodiment.

【0027】[0027]

【発明の効果】以上説明したように本発明は、初期フェ
ーズ専用の太陽電池パドルを持ち、初期フェーズにおい
て必要なだけ電力を確保し、その後この太陽電池パドル
を切り離すことにより、衛星システムをいたずらに複雑
化せず、軽量で、単純に、初期フェーズにおける電力を
十分に確保できる効果がある。
[Effects of the Invention] As explained above, the present invention has a solar battery paddle exclusively for the initial phase, secures the necessary amount of power in the initial phase, and then disconnects this solar battery paddle to prevent the satellite system from being damaged. It is uncomplicated, lightweight, and has the effect of simply securing sufficient power in the initial phase.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

【図1】本発明の人工衛星の一実施例の初期フェーズに
おける斜視図である。
FIG. 1 is a perspective view of an embodiment of the artificial satellite of the present invention in an initial phase.

【図2】図1に示す実施例の打上げからミッションフェ
ーズに至るシーケンスを説明するための図である。
FIG. 2 is a diagram for explaining the sequence from launch to mission phase of the embodiment shown in FIG. 1;

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1a,1b,2a,2b    太陽電池パドル3  
  衛星本体 4    スピン軸 10    地球 11    初期軌道 12    ミッション軌道
1a, 1b, 2a, 2b solar battery paddle 3
Satellite body 4 Spin axis 10 Earth 11 Initial orbit 12 Mission orbit

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】  スピン安定状態で初期軌道からミッシ
ョン軌道に移行する機能及び3軸姿勢制御機能を有する
衛星本体と、打上時に前記衛星本体の外表面に沿い打上
後に展開し前記衛星本体から分離する第1の太陽電池パ
ドルと、打上時に前記衛星本体の外表面に沿い打上後に
展開する第2の太陽電池パドルとを備えたことを特徴と
する人工衛星。
Claim 1: A satellite body having a function of transitioning from an initial orbit to a mission orbit in a spin stable state and a three-axis attitude control function, and a satellite body that is deployed along the outer surface of the satellite body at the time of launch and separated from the satellite body. An artificial satellite comprising a first solar battery paddle and a second solar battery paddle that is deployed along the outer surface of the satellite body during launch and after launch.
【請求項2】  第1及び第2の太陽電池パドルを衛星
本体の外表面に沿わせて初期軌道に打上られる第1のス
テップと、前記初期軌道において3軌姿勢制御し前記第
1の太陽電池パドルを展開する第2のステップと、前記
第1の太陽電池パドルを分離しスピンアップしてスピン
安定状態で前記初期軌道からミッション軌道に移行する
第3のステップと、前記ミッション軌道において3軸姿
勢制御し前記第2の太陽電池パドルを展開する第4のス
テップとを含むことを特徴とする人工衛星の初期フェー
ズにおける電力確保方法。
2. A first step in which the first and second solar battery paddles are launched into an initial orbit along the outer surface of the satellite body, and a three-orbit attitude control is performed in the initial orbit to control the first solar battery paddle. a second step of deploying a paddle; a third step of separating and spinning up the first solar cell paddle to transfer from the initial orbit to the mission orbit in a spin stable state; and a three-axis attitude in the mission orbit. and a fourth step of controlling and deploying the second solar array paddle.
JP91390A 1991-01-08 1991-01-08 Artificial satellite and method for securing electric power in initial phase Pending JPH04278898A (en)

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