KR101900226B1 - 광학 사진 장비를 포함하는 위성 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 광학축(V)을 구비하는 메인 렌즈를 포함하며 그리고 시야를 갖는, 적어도 하나의 광학 사진 장비(3); 위성의 발사대의 위성 접속 시스템(2')에 제거 가능하게 고정되도록 의도되는, 적어도 하나의 발사대 접속 시스템(2); 상측 단부(9)와 하측 단부(10) 사이에서 메인 렌즈의 광학축(V)에 실질적으로 평행하게 연장되는, 발사대 인터페이스(2)와 광학 장비(3) 사이의 연결 장치(7)를 포함하고; 발사대 접속 시스템(2)은, 하측 단부(10)에 의해 연결 장치(7)에 연결되며, 그리고 광학 장비(3)의 광학축(V)은, 연결 장치(7)의 상측 단부(9)로부터 하측 단부(10)를 향해 지향되고, 발사대 접속 시스템은, 장비의 시야 외부에 놓이는 것인, 위성(1)에 관한 것이다.

Description

광학 사진 장비를 포함하는 위성
본 발명은, 우주선의, 구체적으로, 관측 또는 측정을 위한 위성들과 같은, 그의 임무가 광학 장비의 존재를 수반하는 위성들의, 분야에 관한 것이다.
우주로 발사되기 위해, 위성은 먼저, 발사체(launch vehicle) 상에 장착되고 고정된다. 발사체는 이어서, 우주로 추진되며, 그리고 이어서 위성이, 자체의 결정된 궤도로의 투하를 위해 발사체로부터 분리된다.
투하되기 이전에, 뿐만 아니라 투하 국면 도중에도, 발사체 상의 위성은, 충격들 및 진동들에 관련되는 많은 응력에 종속되며, 그리고 발사체에 대한 위성의 부착부뿐만 아니라 위성 자체가 그러한 응력을 견딜 수 있어야만 한다. 그러나, 특히 위성이, 충격들 및 진동들이 오정렬시키거나 또는 손상시킬 수 있는, 섬세한 광학 장비를 갖는 경우, 위성에 대한 응력의 전달은, 조심스럽게 제어되어야만 한다.
우주 임무를 위한 광학 장비는 전형적으로, 검출 시스템을 갖춘 초점 평면 내에 이미지를 획득하기 위해, 선(ray)을, 예를 들어 광선을 집중시키기 위한, 적어도 하나의 굴절, 반사굴절, 또는 반사 대물렌즈로 형성된다.
광학 장비가 바라보는 방향을 의미하는, 광학 장비의 시선은, 장비의 대물렌즈의 광학축과 일치할 수 있으며, 또는 편향 거울들에 의해 광학축과 각도를 형성할 수 있을 것이다. 광학 장비가, 구역의, 예를 들어 지구의 표면의 구역의, 이미지를 형성할 수 있는 적어도 하나의 센서를 포함하는 것을 의미하는, 이미지 포착 장비일 때, 광학 장비는 또한, 이미지가 그 위해 형성되는 센서 표면을 의미하는, 센서의 기능적 표면으로부터 연장되는 절두 원추에 대응하는, 포착되는 구역에 대한, 시야를 한정한다.
광학 장비는 전형적으로, 지지 구조물 상에, 예를 들어 그 자체가 발사체 상에 장착되는 플랫폼 상에, 장비의 시선이, 플랫폼에 수직이거나 또는 플랫폼에 평행하게 놓이도록, 장착된다. 더욱 구체적으로, 대물렌즈는, 플랫폼에 수직인 자체의 광학축을 갖는 플랫폼에 의해 보유되고, 편향 거울들이 시선을 기울일 수 있도록 한다. 지지 구조물은, 다른 위성 장비를 또한 보유할 수 있을 것이다.
장비의 무결성 및 그의 구성요소들의 정렬은, 잠재적으로 장비의 저하된 성능을 초래하도록, 발사 및 투하 도중의 충격들 및 진동들에 의해 영향을 받을 수 있을 것이다.
그에 따라, 발사체 내부에서의 위성의 기계적 강도 및 광학 장비의 보호 양자 모두를 보장하기 위해, 시선이 접속 링으로부터 멀어지게 또는 수직 방향으로 향하도록 위성을 발사체에 대해 접속시키는 링을 통해, 지지 구조물을 발사체에 조립함에 의해, 위성을 발사체 고정하는 것이 관습이다. 광학 장비는, 접속 링으로부터 광학 장비로의 충격들 및 진동들의 전달을 감소시키도록, 지지 구조물에 의해 접속 링(interface ring)으로부터 거리를 두게 된다.
이러한 배열은 또한, 위성 제조 및 설치 연쇄의 결과이다. 지지 구조물 및 광학 장비는 일반적으로, 2곳의 상이한 장소에서 별도로 제작되며 그리고 이어서 조립된다. 장비는 그에 따라, 지지 구조물에 부가되며, 그리고 이때, 시선이 지지 구조물로부터 멀어지게 또는 지지 구조물에 대해 수직으로 지향하는 것이 자연스럽다. 구조물의 내부 용적은 또한, 위성 장비를, 특히 전자기기들 및 추진제 탱크들을, 수용하기 위해 사용되며, 그리고 그에 따라 서비스 플랫폼을 형성한다.
특허 FR 2,959,490은, 그러한 위성의 예를 설명한다. 이러한 예에서, 위성 구조물은, 서비스 하우징을 형성하며 그리고, 발사체의 위성 접속 링에 고정되도록 의도되는 발사체 접속 링에 견고하게 고정되는, 장비 지지 플랫폼 및, 이 경우 4개의, 하중 지탱 벽들을 포함한다. 하나의 실시예에 따르면, 위성은, 일단부에서 지지 벽들에 그리고 타단부에서 플랫폼에 고정되는, 탑재장비 하우징을 포함하고, 상기 플랫폼은 광학 장비를 지지하며, 광학 장비의 개구는, 접속 링과 반대로 또는 일 측방으로 지향된다. 하우징들은 각각, 위성의 작동을 위한 다양한 장비 및 광학 장비를 수용할 수 있다. 광학 장비는 그에 따라, 서비스 하우징 및 탑재장비 하우징에 의해 접속 링으로부터 거리를 두게 되고, 이는, 발사체로부터 광학 장비로의 응력의 전달을 감소시킨다.
도 1은, 종래기술에 따른 그러한 위성(100)을, 분해도로 개략적으로 도시한다. 종래기술의 위성(100)은, 발사체의 위성 접속 링에 일체형으로 고정되도록 의도되는 발사체 접속 링(101), 발사체 접속 링에 고정되는 지지 플랫폼(102), 가상의 원통으로 나타나는 용적(103)을 점유하는, 지지 플랫폼(102) 상에 장착되는 광학 장비, 지지 플랫폼(102)에 고정되는 지지 구조물(104), 및 광학 장비 및 가능하게는 장비와 연관되는 전자기기들을 지지하기 위한 구조물(105)을 포함한다. 이러한 설계에서, 광학 장비(103)는, 접속 링(101)의 축(107)에 평행하며 그리고 링(101)으로부터 멀어지게 지향되는, 시선(106)을 구비하며, 따라서 장비(103)의 개구(108)는, 링(101)으로부터 멀어지게 지향하게 된다. 이미 제시된 바와 같이, 시선(106)은, 대안적으로, 링(101)의 축(107)에 수직으로 놓일 수 있으며, 따라서 개구(108)는, 일 측부에 놓인다. 이들은, 이러한 설계에 따른 위성을 위한, 단지 2개의 가능한 배열이다.
이러한 설계의 하나의 단점은, 특히 광학 장비의, 해상도의 관점에서 성능을 제한한다는 것이다.
실제로, 광학 장비의 성능은 일반적으로, 대물렌즈의 직경을 의미하는, 그의 직경에 관련되고: 직경이 더 크면, 해상도 및 방사선 감도의 관점에서의 성능이 더 우수하다. 이는 특히, 광학 장비가, 망원경일 때, 그리고 더욱 구체적으로, 그의 콤팩트함으로 인해 우주 섹터에서 통상적으로 사용되는 바와 같은, 거울(들)의 직경과 초점 길이가 연관되는, 코르쉬 유형 망원경일 때의 경우이다. 그에 따라, 망원경의 성능이 증가되어야만 한다면, 그의 직경 및 길이가 증가되어야만 하며, 이는, 위성의 치수의 증가를 의미한다.
그러나, 발사체에서, 위성을 위해 이용 가능한 공간의 폭 및 높이는, 탑재장비 페어링(payload fairing) 내부의 이용 가능한 용적에 의해 제한된다. 이중 발상의 경우에, 이중 발사 구조물, VEGA 발사체 상의 VESPA 구조물은, 승객의 치수가 특히 협소한 하부 격실을 구비한다.
종래기술의 설계에서, 위성의 길이는, 이미 부분적으로, 지지 구조물에 의해 점유되고, 따라서, 장비의 길이 및 그에 따른 장비의 직경은, 탑재장비 페어링의 또는 이중 발사 구조물의 직경에 의해 제한된다.
그에 따라, 상기한 단점들을 극복하는, 새로운 위성 설계에 대한 필요성이 존재한다.
본 발명의 하나의 목적은, 그에 따라, 장비가 보호되는 것을 보장하는 가운데, 개선된 성능을 갖는 광학 장비를 포함하는 새로운 위성을 제안하는 것이다.
이러한 목적을 위해, 본 발명의 제1 양태가:
- 광학축을 갖는 메인 대물렌즈를 포함하며 그리고 시야를 갖는, 적어도 하나의 이미지 포착 광학 장비;
- 위성 발사체의 위성 접속 시스템에 제거 가능하게 고정되도록 의도되는, 적어도 하나의 발사체 접속 시스템;
- 상측 단부와 하측 단부 사이에서 메인 대물렌즈의 광학축에 실질적으로 평행하게 연장되는, 발사체 접속 시스템과 광학 장비 사이의 연결 장치
를 포함하는, 위성에 관련된다.
발사체 접속 시스템은 이때, 하측 단부에 의해 연결 장치에 연결되며, 그리고 광학 장비의 광학축은, 연결 장치의 상측 단부로부터 하측 단부를 향해 지향되고, 발사체 접속 시스템은, 장비의 시야 외부에 놓인다.
일 실시예에 따르면, 연결 장치는, 시선에 평행한 자체의 축을 구비하는 실린더 형상의 측벽을 포함하며 그리고, 광학 장비의 메인 대물렌즈의 적어도 일부분이 그 내부로 연장되는 내부 공간을 한정하는, 시선을 향해 지향되는 내측 표면을 포함한다.
메인 대물렌즈는, 예를 들어, 적어도 하나의 메인 거울을 포함하는 망원경이고, 메인 거울의 광학축은 대물렌즈의 광학축이며, 그리고 메인 거울은, 바람직하게 완전하게, 내부 공간 내부에서 연장된다.
측벽은, 원형 준선(directrix)을 갖는 실린더형, 또는 다각형 준선을 갖는 실린더형, 또는 연결 장치가 4개의 벽을 포함하도록 사각형 또는 직사각형 준선을 갖는 실린더형 일 수 있을 것이다.
일 실시예에 따르면, 위성은, 연결 장치에 고정되는 적어도 하나의 2차적 장비 품목을 더 포함한다.
2차적 장비 품목은, 예를 들어, 추진을 위한 추진제 탱크 또는 전기적 추진을 위한 가스 탱크를 포함한다.
일 실시예에 따르면, 발사체 접속 시스템은, 접속 링이고, 광학 장비의 시선은, 접속 링을 통과한다.
예를 들어, 광학 장비는, 50 cm 초과의 그리고 예를 들어 100 cm인, 직경을 갖는다.
일 실시예에 따르면, 연결 장치의 상측 단부는, 적층체를 형성하기 위해 다른 위성과 맞물리도록 의도되는, 보조 접속 시스템을 포함한다.
다른 특징들 및 이점들이, 도면들이 동반되는 본 발명의 특정 실시예들에 대한 설명으로부터 명백해질 것이다:
도 1은, 종래기술에 따른 위성을 개략적으로 도시한 분해도이다.
도 2는, 본 발명에 따른 위성을 개략적으로 도시한 분해도이다.
도 3은, 본 발명에 따른 예시적 위성을 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 4는, 위성의 예시적 실시예의 사시도이다.
도 5는, 도 4의 위성의 분해도이다.
도 6은, 도 4 및 도 5의 위성의 저면도이다.
도 7은, 본 발명에 따른 2개의 위성의 적층체를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 8은, 2개의 격실을 포함하고, 둘 중 아래쪽 격실이 도 4 내지 도 6의 위성이 그 내부에 배치되는 VESPA 격실인 것인, 이중 발사를 위한 VEGA 발사체의 탑재장비 페어링의 개략적 도면이다.
도 1은, 도입부에서 이미 설명된 바 있다.
도 2 및 도 3에, 도 3의 파선으로 도시되는 위성 발사체의 위성 접속 시스템(2')에 제거 가능하게 고정되도록 의도되는, 발사체 접속 시스템(2)을 포함하는, 본 발명에 따른 위성(1)의 제1 실시예가, 개략적으로 도시된다. 접속 시스템(2)은 통상적으로, 뒤따르는 설명의 경우인 것으로, 축(A)의 접속 링이다. 접속 링(2)의 직경은 일반적으로, 937 mm, 1194 mm, 및 1666 mm인, 표준 공간적 치수들로부터 선택된다. 위성 접속 시스템(2')은, 이때 환형이며 그리고 상보적 치수들의 것이다. 2개의 링(2, 2')은, 예를 들어, 2개의 링 중의 하나와, 바람직하게 위성(1)의 발사체 접속 링(2)과 일체형인, 또한 밴드로도 지칭되는, 클램핑 벨트의 형태인, 여기에 도시되지 않는 잠금 고정 메커니즘을 사용하여 조립된다.
위성(1)은, 광학 장비(3)에 의해 점유되는 공간을 지시하는 파선들로 도시되는 실린더로서 도 2에 도시되는, 광학 장비(3)를 포함한다. 광학 장비(3)의 대물렌즈는, 예를 들어, 망원경이며, 그리고 여기에서 장비의 시선(V)에 대응하는 광학축을 갖는, 입력 거울로도 지칭되는, 메인 거울(M1)을 포함한다. 위성(1)의 임무를 위한 메인 장비를 의미하는, 광학 장비(3)는 여기에서, 위성 탑재장비의 일부이다.
위성(1)의 메인 거울(M1)은, 지지 플랫폼(6)에 고정된다. 지지 플랫폼은, 상측 표면(6a) 및 하측 표면(6b)을 구비하는 플레이트의 형태이고, 이러한 2개의 표면(6a, 6b)은, 장비(3)의 시선(V)에 대해 실질적으로 수직으로 놓인다.
형용사들 "상측의" 및 "하측의" 그리고 그들의 변형형들은, 도면들의 자연적 방위를 기준으로 명료함을 위해 본 명세서에서 사용되며 그리고, 발사체가 발사 위치에 놓일 때, 발사체 내에서의 위성의 위치에 대응한다.
더욱 정확하게, 도면들에 도시된 예에서, 장비(3)의 거울(M1)의 후면이, 지지 플랫폼(6)의 하측 표면(6b)과 접촉 상태에 놓인다.
위성(1)은, 광학 장비(3)와 발사체 접속 링(2) 사이의 연결 장치(7)를 더 포함한다. 비-제한적인 방식으로, 본 명세서에 제시된 실시예에서, 연결 장치(7)는, 위성(1)의 지지 구조물을 의미하는, 본체(7)를 형성하고, 아래에서 추가로 확인될 것으로서, 본체에, 2차적 장비가, 광학 장비(3)에 부가하여 부착될 수 있다. 구체적으로, 이하에서, 2차적인 것으로 지정되는 장비 품목들은, 광학 장비(3)가 아닌 모든 장비 품목들이며, 그리고 예를 들어 광학 장비(3)의 적합한 작동을 보장하기 위한 장비뿐만 아니라 위성 제어 전자기기들을 포함한다.
본 명세서에 제시되는 실시예에서, 본체(7)는, 상측 제1 단부(9)와 하측 제2 단부(10) 사이에서, 광학 장비의 시선(V)에 실질적으로 평행하게 연장되는 적어도 하나의 측벽(8)을 구비한다.
대안적으로, 연결 장치(7)는, 발사체 접속 링(2)을 광학 장비(3)에 연결하기 위한, 하나 이상의 막대 또는 봉일 수 있을 것이다. 위성(1)은 이때, 2차적 장비가 그에 부착될 수 있는, 부가적 구조물을 포함할 수 있다.
간결함을 위해, 뒤따르는 실시예에서, 연결 장치(7)는, 위성(1)의 본체로 지칭될 것이다.
측벽(8)의 상측 단부(9)는, 지지 플랫폼(6)에, 더욱 정확하게 지지 플랫폼(6)의 하측 표면(6b)에 고정된다. 예를 들어, 상측 단부(9)의 전체 표면이, 플랫폼(6)의 하측 표면(6b)과 접촉 상태에 놓인다. 상측 단부(9)의 전체 표면에 걸쳐 연속적으로 연장되는 수단을 의미하는, 선형 연결 수단, 또는 다소 국부적인 연결 수단이, 본체(7)를 플랫폼(6)에 고정한다.
위성(1)의 발사체 접속 링(2)은, 하측 단부(10)에 의해 본체(7)에 연결되고, 이는, 접속 링(2)이 시선(V)을 따라 본체(7)에 대해 하측 단부(10)에 배치되는 것, 및 접속 링(2)과 본체(7) 사이의 연결이 하측 단부(10)에서 구축된다는 것을 의미한다.
그에 따라, 예를 들어, 측벽(8)의 하측 단부(10)는, 접속 링(2) 상에서 직접적으로 지탱되며, 그리고 측벽(8)은, 접속 링(2)에 고정된다. 달리 표현하면, 측벽(8)의 하측 단부(10)의 표면의 적어도 일부분이, 접속 링(2)의 상측 표면의 적어도 일부분과 접촉 상태에 놓인다.
다른 예에 따르면, 본체(7)의 하측 단부(10)는, 접속 링(2) 상에서 직접적으로 지탱되지 않으며, 진동 감쇠 시스템이, 접속 링(2)의 상측 표면과 하측 단부(10) 사이에 배치된다.
그에 따라, 하측 단부(10)에서 본체(7)와 접속 링(2) 사이에 연결을 구축함에 의해, 광학 장비의 시선(V)은, 접속 링(2)의 축(A)에 대해 실질적으로 평행하다. 부가적으로, 메인 거울(M1)의 후면이, 본체(7)의 상측 단부(9)에 고정되는 플랫폼(6)과 접촉 상태에 놓임에 따라, 시선(V)은 접속 링(2)을 향해 지향된다.
일반적으로, 본 발명에 따르면, 여기서 광학 장비(3)의 시선(V)과 일치하는 대물렌즈의 광학축은, 상측 단부(9)로부터 하측 단부(10)를 향해 지향되며, 그리고 대물렌즈의 부착은, 충격들 및 진동들로부터 대물렌즈를 보호하도록 하기 위해, 접속 링(2)으로부터 거리를 두며, 충격들 및 진동들은, 본체(7)에 의해 적어도 부분적으로 흡수된다. 대물렌즈가, 입력 거울(M1)을 갖는 망원경일 때, 이러한 거울은 그에 따라, 입력 거울(M1)을 보호하도록, 접속 링(2)으로부터 거리를 두게 된다.
더불어, 본 발명에 따르면, 접속 장치(2)는, 광학 장비(3)의 시야 외부에 놓인다. 달리 표현하면, 접속 장치(2)는, 이미지 취득의 최적 해상도를 위해, 광학 장비(3)의 시야로부터의 광선들의 일부를 차단하지 않는다. 이러한 예에서, 링 형상 접속 장치(2)는, 장비(3)의 시야가 통과하는, 중간부에 자유 공간을 갖는 닫힌 윤곽을 한정한다.
이하에서, 형용사 "종방향의" 및 그의 변형형들은, 접속 링(2)의 축(A)에 대해 그리고 시선(V)에 대해 평행한 방향을 지칭하며; 형용사 "횡방향의" 및 그의 변형형들은, 종방향에 대해 수직인 방향들을 지칭한다.
예시적 실시예에 따르면, 측벽(8)은, 시선(V)을 중심으로, 원형 또는 다각형 단면의, 실린더 형상의 것이다. 예를 들어, 아래에서 확인될 것으로서, 실질적으로 평면형 표면들을 형성하기 위해, 측벽(8)의 단면은, 정사각형인 것이 유리할 수 있을 것이다. 측벽(8)은 그에 따라, 본체(7)의 내부 공간(11)을 외부 환경으로부터 분리한다. 구체적으로, 측벽(8)은, 시선(V)을 향해 지향되는 내측 표면(12), 및 시선(V)으로부터 멀어지게 지향되는 외측 표면(13)을 갖는다. 내부 공간(11)은 이때, 측벽(8)의 내측 표면(12) 및 2개의 단부(9, 10)에 의해 한정되고, 상측 단부(9)는 플랫폼(6)에 의해 폐쇄되며, 하측 단부(10)는, 광선들(R)이 광학 장비(3)에 진입하는 것을 그리고 내부 공간(11) 내부에 놓이는 메인 거울(M1)에 도달하는 것을 허용하기 위해, 개방된다. 측벽(8)의 하측 단부(10)는 그에 따라, 광학 장비(3)의 시선(V)이 접속 링(2)을 가로지르도록, 접속 링(2)에 대해 직접적으로 또는 간접적으로 지탱된다.
단지 위성의 본체(7)는, 그에 따라, 발사체에 의해 위성(1)에 전달되는 응력들이, 이러한 응력의 적어도 일부를 흡수하며 그리고 광학 장비(3)를 보호하는 것을 돕는, 본체(7)를 반드시 통과하도록, 접속 링(2)과 접촉 상태에 놓인다.
광학 장비(3)가 아닌 장비를 의미하는, 2차적 장비는, 본체(7) 및 플랫폼(6) 상에 장착될 수 있을 것이다. 특히, 2차적 장비는, 측벽(8)의 외측 표면(13) 상에 장착될 수 있으며, 이는 2차적 장비가 외측 표면(13)에 의해 직접적으로 지지된다는 것을 의미한다. 실린더형 측벽(8)은, 필수적인 것은 아니지만, 광학 장비(3)가 내부 공간(11) 내부에서 중심에 놓이도록, 시선(V) 상에 중심을 두게 될 수 있을 것이다. 광학 장비(3)는 또한, 내측 표면(12) 상에 직접적으로 지지되는 2차적 장비의, 특히 광학 장비(3)의 작동에 관계되는 전자 장비의, 부착을 위한 방해 받지 않는 영역을 남기도록 하기 위해, 내부 공간(11) 내부에서 중심 밖에 놓일 수 있을 것이다.
광학 장비(3)의 대물렌즈는 예를 들어, 메인 거울(M1) 및 2차적 거울(M2)을 포함하는, 코르쉬 유형 망원경이다. 메인 거울(M1)은, 자체의 중심에, 구멍(14)을 구비한다. 2개의 거울(M1, M2)은 서로 바라보도록 배열되고, 따라서, 시선(V)을 따라 장비(3)에 진입하는 광선(R)이, 광선이 구멍(14)을 통과하는 곳인 거울(M1)을 향해 2차적 거울(M2)에 의해 다시 반사되도록 하기 위해, 메인 거울(M1)에 의해 2차적 거울(M2) 상으로 반사되도록 한다. 메인 거울(M1)의 구멍(14)은, 광선(R)이, 예를 들어 본체(7) 외부에 장착되는 광학 장비(3)의 검출 시스템으로, 플랫폼(6)을 통과하는 것을 허용하는, 지지 플랫폼(6)의 구멍(15)과 일치한다. 검출 시스템은, 플랫폼(6)의 외측 표면(6a) 상에 장착되는, 외부 거울(M3) 및 적어도 하나의 센서(16)를 포함한다. 외부 거울(M3)은, 지지 플랫폼(6)의 상측 표면(6a) 상에 장착되는 센서(16)의 기능 표면을 향해 광선(R)을 반사하는 방식으로, 플랫폼(6)의 구멍(15)을 바라보도록 배치된다.
플랫폼(6)은, 횡방향으로 측벽(8) 너머로 연장되고, 이는, 플랫폼이 측벽(8)의 횡방향 치수보다 더 큰 횡방향 치수를 갖는다는 것을 의미하며, 이는, 자체의 길이를 증가시키지 않고 장비(3)의 초점 거리를 증가시키는 것을 허용한다. 센서(16)는 플랫폼의 상측 표면(6a)의 둘레 에지 상에 배치되고, 따라서 플랫폼(6)의 횡방향 직경이 더 커짐에 따라, 센서(16)와 외부 거울(M3) 사이의 거리가 더 커질 수 있다. 유리하게, 위성이 궤도 내에 놓일 때 우주를 향해 지향하는 것을 의미하는, 센서(16)의 자체의 기능 표면 반대편의 표면은, 위성 내부에 생성되는 열을 소산시키기 위해 방사성 재료로 덮일 수 있을 것이다. 그에 따라, 외부 거울(M3)에 대한 및 그에 따른 광학 장비(3)에 대한, 센서(16)의 거리는 또한, 더 양호한 열 소산을 허용한다.
광학 장비(3)의 2개의 거울(M1, M2)은, 본체(7)의 내부 공간(11) 내부에 배치되고, 따라서 측벽(8)은, 광학 장비(3)를 위한 보호체를 형성한다.
본체(7)의 측벽(8)은 이때, 유리하게 광학 장비(3)를 위한 보호 장치를 형성한다. 예를 들어, 이미 언급된 바와 같이, 측벽(8)은, 시선(V)에 대해 평행하지 않은 광선들에 대한 장벽으로서 역할을 할 수 있다.
장비(3)의 거울들(M1, M2)의 배열은, 거울(M1)이 접속 링(2)으로부터 거리를 두는 것을 허용하며, 그리고 그에 따라 거울(M1)을 발사체 접속 링(2)을 통해 발사체로부터 전달되는 응력들로부터 보호하는 것을 허용한다.
예를 들어 본체(7)의 형상, 광학 장비(3)의 유형, 그리고 치수들 및 본체(7)가 제공할 수 있는 부가적인 특징들에 관한, 위성(1)에 대한 많은 변경이, 가능하다.
도 4 내지 도 6을 참조하여, 광학 장비가 이상에 제시된 바와 같은 코르쉬 유형 망원경(3)인, 본 발명에 따른 위성(1)의 실시예를 지금부터 설명할 것이다. 동일한 참조 부호들이, 도 2 및 도 3을 참조하여 제시된 것들과 동일한 또는 유사한 요소들 또는 구성요소들을 지시하기 위해 사용될 것이다.
도 4에서, 플랫폼(6)은, 메인 거울(M1) 및 센서들(16)을 드러내기 위해 가상선으로 도시되며, 검출 시스템의 외부 거울은 생략된다.
이러한 실시예에서, 본체(7)의 측벽(8)은, 실질적으로 90°로 배열되는 4개의 실질적으로 평면형의 벽(17)으로 이루어지는, 직사각형 또는 정사각형 단면의 것이다. 4개의 벽(17)은 각각 이때, 위성의 적당한 작동에 그리고 임무의 성공에 기여하는 광학 장비(3)가 아닌 장비를 의미하는, 2차적 장비의 자체에 대한 부착을 가능하게 하는, 측벽(8)의 내측 표면(12) 상의 실질적으로 평면형 내측면 및 외측 표면(13) 상의 실질적으로 평면형 외측면을 형성한다.
측벽(8)의 정사각형 또는 직사각형 단면은, 외측 표면(13) 상에 장착되는 2차적 장비를 고려하여, 발사체의 횡방향 치수들에 대해 크기를 최적화하는 것을 허용한다. 그러나, 육각형 또는 팔각형을 포함하는, 다른 다각형 형상들이, 사용될 수 있다.
각 벽(17)은, 하측 단부(10)에 의해 접속 링(2)에 고정된다. 구체적으로, 각 벽(17)의 하측 단부(10)의 2개의 분리된 표면 부분이, 사실상 2개의 접촉 지점 또는 접촉 영역을 형성하도록, 접속 링(2)의 상측 표면과 직접적인 접촉 상태에 놓인다. 각 벽(17)과 접속 링(2) 사이의 연결은 이때, 예를 들어, 각 접촉 지점 또는 영역에서, 스크류들과 같은, 다소 국부적인 연결 수단에 의해, 제공된다. 대안적으로, 각 벽(17)은 단지, 접속 링(2)과의 단일 접촉 지점 또는 단일 접촉 영역만을 구비할 수 있을 것이다.
측벽(8)의 단면이 원형일 때, 직경은 바람직하게, 접속 링(2)의 직경에 대응한다. 접착, 스테이플링(stapling), 또는 용접과 같은, 선형 연결 수단이 이때, 기계적 강도를 개선하도록, 하측 단부(10)의 전체 표면 및 접속 링(2)의 상측 표면에 걸쳐 연속적으로 배치될 수 있다.
바람직하게, 접속 링(2)과 접촉 상태에 놓이는 위성(1)의 다른 부분은 없으며, 따라서 모든 응력은 발사체로부터 본체(7)로 전달된다.
벽들(17)에 의해 형상되는 실질적으로 평면형 면들로 인해, 2차적 장비를 장착하는 것이 용이하다. 특히, 본 명세서에 도시된 실시예에서, 가능한 한 최고의 해상도를 갖도록 하기 위해, 망원경은, 본체(7)의 내부 공간(11)의 대부분을 또는 심지어 전부를 점유하고, 달리 표현하면, 메인 거울(M1)은 최대 직경을 갖는다. 2차적 장비 품목들은 이때 바람직하게, 벽들(17)의 외측 표면(13)에 고정되고, 이는, 2차적 장비 품목들이 벽들(17)의 외측 표면(13)에 의해 직접적으로 지지된다는 것을 의미한다. 평면형 벽들(17)은, 이에 국한되는 것은 아니지만, 전자 장비를 장착하는데 특히 적합하다.
추진 시스템(18)이 그에 따라, 본체(7)의 외측 표면(13) 상에 장착된다. 전기적 추진의 사용은, 보유되어야 할 추진제의 체적이, 통상적인 화학적 추진에 비해, 상당히 낮기 때문에, 유리하다. 일반적으로 제논인, 연료 탱크는, 그에 따라, 횡방향으로 발사체 내부에서 용인 가능한 치수들을 유지하는 가운데, 용이하게 벽들(17)의 외측 표면(13) 상에 외부적으로 배치될 수 있고, 이는, 광학 장비(3)를 위해 이용 가능한 내부 공간(11)을 남기는 것을 허용하며, 그리고 메인 거울(M1)의 전체 직경이 내부 공간(11)의 내부에 놓일 수 있다. 그러나, 단기 임무에서, 통상적인 화학적 추진이 사용되고, 요구되는 추진제의 체적은 낮으며 그리고 탱크들은 본체의 외측 표면(13) 상에 수용될 수 있다.
배터리들, 제어 유닛들, 또는 센서들과 같은, 다른 2차적 장비(19)가 또한, 벽들(17)의 외측 표면(13)에 부착될 수 있다.
위성(1)은, 선회 아암(22)에 의해 본체(7)의 외측 표면(13)에 고정되는, 접어 넣을 수 있는 태양광 패널들(21)을 더 포함할 수 있을 것이다.
CMG들(Control Momentum Gyroscope: 제어 모멘텀 자이로스코프)(23)과 같은 구동 수단이 또한, 벽들(17)의 외측 표면(13)의 상에 장착될 수 있을 것이다.
그에 따라, 지지 플랫폼(6) 및 본체(7)가 함께, 위성(1)의 모든 장비를 지지한다. 높은 모듈성이, 2차적 유닛들이 광학 장비(3)와 무관하게 벽들(17)의 외측 표면(13) 상에 장착될 수 있음에 따른, 결과이다. 접속 링(2)에 의해 전달되는 응력의 경로는, 광학 장비(3)를 보호하도록, 본체(7)의 측벽(8)을 따라야만 한다. 자체의 시선(V)을 따르는 자체의 치수를 의미하는, 광학 장비(3)의 길이는 이때, 종래기술과 비교하여 위성(1)의 더 작은 총 길이를 갖는 가운데, 증가될 수 있다. 광학 장비(3)가 앞서 설명된 바와 같은 망원경일 때, 광학 장비의 길이를 증가시키는 것은, 메인 거울(M1)과 2차적 거울(M2) 사이의 거리를 증가시키는 것 그리고 그에 따라, 광학 원리의 치수적 요건을 준수하는 가운데, 거울들(M1, M2)의 직경을 증가시키는 것을 허용한다. 메인 거울(M1)이 내부 공간(11)을 채울 때까지 거울들(M1, M2)의 직경을 증가시킴에 의해, 망원경의 해상도가 증가하게 된다.
비교하면, 종래기술에 따른 위성의 광학 장비의 메인 거울이, VEGA를 위한 VESPA 탑재장비 페어링의 용적 내부에서 약 40 내지 50 cm(센티미터)의 직경에 도달할 수 있는 가운데, 본 발명에 따른 위성의 메인 거울(M1)은, 이러한 값의 2배까지 이러한 값을 넘을 수 있으며, 이는 메인 거울이, 발사체 접속 시스템이 1194 mm인 구성에서 그리고 여전히 VEGA를 위한 VESPA 탑재장비 페어링의 동일한 용적 내부에서, 최대 1 m의 직경에 도달할 수 있다는 것을 의미한다.
달리 표현하면, 응력이 본체(7)의 측벽(8)을 통과하는 위성(1)의 설계로 인해, 그리고 자체의 시선(V)이 접속 링(2)에 연결되는 하측 단부(10)를 향해 지향하게 되도록 광학 장비(3)를 지향시킴에 의해, 광학 장비(3)의 그리고 그에 따라 위성의, 총 길이는, 종래 기술의 성능에 대해 적어도 동등한 성능을 유지하는 가운데, 감소될 수 있다. 도입부에 제시된 바와 같이, 위성(1)의 길이는, 발사체 내부에서의 점유공간의 관점에서 가장 중요한 치수이다.
본 발명에 따른 위성(1)은, 이중 발사 시스템의 경우에서 더 작은 격실, 일반적으로 VEGA 발사체를 위한 VESPA 구조물에서와 같은 아래쪽 격실, 내의 배치에 특히 적합하다. 도 7은 그에 따라, VESPA 구조물을 포함하는 VEGA 발사체의 탑재장비 페어링(24)의 용적을 개략적으로 도시한다. 2개의 독립적인 격실, 즉 아래쪽 격실(25) 및 위쪽 격실(26)이 제공되고, 형용사들 "아래쪽의" 및 "위쪽의"는, 위성 조립체를 위해 지면 상에 안착되는 발사체의 방위에 대응하는, 도 7의 자연적인 방위를 기준으로 여기에서 사용된다. 각 격실(25, 26)은, 위성 접속 링에 부착되는 위성을 수용하도록 의도된다.
아래쪽 격실(25)은, 특히 내부에 배치될 때 위성의 길이 쪽 방향으로, 크기가 작다. 요구되는 성능을 유지하는 가운데 길이가 더 작은, 본 발명에 따른 위성(1)은, 그에 따라, 아래쪽 격실(25) 내부의 배치에 특히 적합하다.
위성(1)은, 동일한 설계의 또는 상이한 설계의, 다른 위성과의 적층에 특히 적합할 수 있을 것이다. 이를 위해, 다른 실시예에 따르면, 연결 장치(7)는, 예를 들어 접속 링(2)의 축(A)과 일치하는, 종방향 메인 축을 갖는 중앙 실린더의 형태이다. 위성(1)은 여전히, 중앙 실린더(7)에 고정되는 벽들(17)을 포함한다. 지지 플랫폼(6) 은, 중앙 실린더(7)에 고정된다. 예를 들어, 광학 장비(3) 및 지지 플랫폼(6)은, 중앙 실린더(7) 내부에 수용된다. 검출 시스템은, 상측 단부(9)의 표면 상에서, 중앙 실린더(7) 외부에 장착될 수 있다. 중앙 실린더(7)는, 발사체 접속 링(2)이 하측 단부(10)에서 중앙 실린더(7)에 고정될 수 있도록 그리고 중앙 실린더(7)의 상측 단부가 다른 위성 시스템의 상보적 접속 시스템과 맞물리도록 의도되는 보조 접속 시스템(27)을 장착하기 위해 이용 가능하도록, 각 단부에서 종방향으로 벽들(17) 너머로 연장될 수 있다. 발사체 접속 링(2)에 대한 것과 같이, 보조 접속 시스템(27)은, 접속 링일 수 있으며, 그리고 이하에서 그렇게 지시될 것이다. 보조 접속 링(2)은, 중앙 실린더(7)에 고정되는 내측 표면을 갖는다.
본 발명에 따른 설계의 2개의 위성(1)을 적층하기 위해, 제1 위성(1)의 보조 접속 링(2)은, 제2 위성(1)의 발사체 접속 링(2)과 맞물리도록 의도된다.
본 발명의 2개의 위성(1)은 이때, 아래와 같이 적층될 수 있다.
제1 위성(1)이, 자체의 발사체 접속 링(2)에 의해 발사체(28)의 위성 접속 링에 고정된다. 제2 위성(1)이 제1 위성(1) 상에, 그들의 시선들(V)이, 일치하거나, 또는 적어도 평행하도록, 배치된다. 제1 위성(1)의 상측 단부(9)는, 제2 위성(1)의 하측 단부(10)를 바라보며, 그리고 제1 위성의 보조 접속 링(27)이, 제2 위성(1)의 발사체 접속 링(2)과 연관된다. 2개의 링(2, 27)은, 2개의 위성(1) 사이의 연결을 보장한다.
중앙 실린더(7)의 상측 단부(9)의 표면 상에 장착되는 검출 시스템이, 종방향으로 벽들(17) 너머로 연장되도록 할 수 있다. 이 경우, 적층체의 제2 위성(1)은, 2개의 위성(1)이 적층될 때 제1 위성(1)의 검출 시스템을 수용하기 위한 공간을 포함한다.
그러한 적층체에서, 발사체의 위성 접속 링(2')에 의해 제1 위성(1)으로 전달되는 모든 응력은, 제1 위성(1)의 본체(7)의 측벽(8)을 따라 이동하며 그리고, 여기서 다시 제2 위성(1)의 광학 장비(3)를 보호하도록, 제2 위성(1)의 본체(7)의 측벽(8)으로 전달된다. 그에 따라, 응력이 따르게 되는 기계적 경로는, 2개의 위성(1)의 본체(7)의 측벽(8)으로 국한된다.
2개 초과의 본 발명에 따른 위성(1)이 그렇게 적층될 때에도, 마찬가지다.
본 발명에 따른 설계의 위성(1)은 그에 따라, 특히 해상도의 관점에서 광학 장비(3)의 성능이 종래기술과 적어도 동등한 것을 보장하는 가운데, 콤팩트한 구조를 제공하는 것을 허용한다.
종래기술과 비교하여 동등한 성능을 제공하는 가운데 자체의 크기를 감소시키는 것에 부가하여, 위성(1)의 콤팩트함은, 자체의 관성을 감소시키는 것 및 그에 따라 에너지 소모를 감소시키기 위한 위성 자세 제어를 용이하게 하는 것을 허용한다.
부가적으로, 위성 길이가 감소됨에 따라, 속도 벡터에 노출되는 표면적이 감소하게 되고, 그로 인해 항력을 감소시키며, 그리고 그에 따라 에너지 소비를 감소시키기 위한 자세 제어를 더욱 용이하게 한다.
위성(1)이, 위성 접속 링(2')과 일체화되는 발사체 접속 링(2)에 의해, 발사체 내에 장착될 때, 시선(V)은 중력의 방향에 대해 하방으로 지향된다. 발사체 내의 환경에 먼지와 같은 입자들로의 없지 않기 때문에, 하방으로 겨냥되는 자체의 시선을 갖도록 광학 장비(3)를 지향시킴에 의해, 거울(M1)은, 광학 장비(3)의 성능을 저하시킬 수 있는 입자 오염으로부터 보호된다.

Claims (13)

  1. 위성(1)으로서:
    - 광학축(V)을 갖는 메인 대물렌즈를 포함하며 그리고 시야를 갖는, 적어도 하나의 이미지 포착 광학 장비(3);
    - 위성 발사체의 위성 접속 시스템(2')에 제거 가능하게 고정되도록 의도되는, 적어도 하나의 발사체 접속 시스템(2);
    - 상측 단부(9)와 하측 단부(10) 사이에서 메인 대물렌즈의 광학축(V)에 실질적으로 평행하게 연장되는, 발사체 접속 시스템(2)과 광학 장비(3) 사이의 연결 장치(7)
    를 포함하는 것인, 위성(1)에 있어서,
    발사체 접속 시스템(2)은, 하측 단부(9)에 의해 연결 장치(7)에 연결되며, 그리고 광학 장비(3)의 광학축(V)은, 연결 장치(7)의 상측 단부(9)로부터 하측 단부(10)를 향해 지향되고, 발사체 접속 시스템(2)은, 장비의 시야 외부에 놓이는 것을 특징으로 하는 위성.
  2. 제 1항에 있어서,
    연결 장치(7)는, 시선(V)에 평행한 자체의 축을 구비하는 실린더 형상의 측벽(8)을 포함하며 그리고, 광학 장비(3)의 메인 대물렌즈의 적어도 일부분이 그 내부로 연장되는 내부 공간(11)을 한정하는, 시선(V)을 향해 지향되는 내측 표면(12)을 포함하는 것인, 위성.
  3. 제 2항에 있어서,
    메인 대물렌즈는, 적어도 하나의 메인 거울(M1)을 포함하는 망원경이고, 메인 거울(M1)의 광학축은 대물렌즈의 광학축이며, 메인 거울(M1)은 내부 공간(11) 내부에서 연장되는 것인, 위성.
  4. 제 2항 또는 제 3항에 있어서,
    측벽(8)은, 원형 준선을 갖는 실린더형인 것인, 위성.
  5. 제 2항 또는 제 3항에 있어서,
    측벽(8)은, 다각형 준선을 갖는 실린더형인 것인, 위성.
  6. 제 5항에 있어서,
    측벽(8)은, 연결 장치(7)가 4개의 벽(17)을 포함하도록, 정사각형 또는 직사각형 준선을 갖는 실린더형인 것인, 위성.
  7. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,
    연결 장치(7)에 고정되는 적어도 하나의 2차적 장비 품목(18, 19, 20, 21, 22)을 더 포함하는 것인, 위성.
  8. 제 7항에 있어서,
    2차적 장비 품목(18, 19, 20, 21, 22)은, 추진을 위한 추진제 탱크를 포함하는 것인, 위성.
  9. 제 7항에 있어서,
    2차적 장비(18, 19, 20, 21, 22)는, 전기적 추진을 위한 가스 탱크(18)를 포함하는 것인, 위성.
  10. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,
    발사체 접속 시스템(2)은, 접속 링이고, 광학 장비(3)의 시선(V)은, 접속 링을 통과하는 것인, 위성.
  11. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,
    광학 장비(3)는, 50 cm 초과의 직경을 갖는 것인, 위성.
  12. 제 11항에 있어서,
    광학 장비(3)의 직경은, 100 cm인 것인, 위성.
  13. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,
    연결 장치(7)의 상측 단부(9)는, 적층체를 형성하기 위해 다른 위성과 맞물리도록 의도되는, 보조 접속 시스템(27)을 포함하는 것인, 위성.
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