KR102125153B1

KR102125153B1 - 페이로드 분배 시스템

Info

Publication number: KR102125153B1
Application number: KR1020187002067A
Authority: KR
Inventors: 알렉산더 디 스미스; 다니엘 더블유 필드; 아르멘 아스키잔; 제임스 글로스만
Original assignee: 월드뷰 새틀라이트 리미티드
Priority date: 2015-06-22
Filing date: 2016-06-22
Publication date: 2020-06-19
Also published as: IL256514B; CA2994364C; US20160368625A1; CN108349596A; JP6773697B2; WO2016207817A1; US10486837B2; JP2018518418A; IL256514A; CA2994364A1; EP3310663B1; KR20180061139A; EP3310663A1; CN108349596B; ES2835271T3

Abstract

페이로드 분배기(100) 및 그것을 인공 위성(600)으로 채우기 위한 방법이 개시된다. 페이로드 분배기는 쉘(102)을 포함한다. 복수의 레일 어셈블리(320) 각각은 복수의 인공 위성을 수용하도록 구성된다. 그 다음, 인공 위성 적재 어셈블리는 쉘에 커플링된다.

Description

페이로드 분배 시스템

본 발명은 지구 궤도 통신 위성에 관한 것으로, 보다 구체적으로는, 발사체로부터 다수의 인공 위성을 조립 및 배치하기 위한 시스템 및 방법에 관한 것이다.

통신 위성과 같은 인공 위성은 통상적으로 다단식 발사체를 통해 궤도에 배치된다. 발사체는 한 개 또는 어쩌면 몇 개의 인공 위성을 삽입 궤도로 운반하는데, 삽입 궤도에서, 인공 위성은 발사체와 분리되어 그들의 최종 운행 궤도로 날아간다.

발사를 위한 인공 위성을 준비하기 위해, 발사장(launch site)에서 아주 많은 시간이 소비된다. 특히, 현재의 관행에서는, 발사체에 단일 인공 위성을 장착하여 결합하는 데 상당한 양의 시간이 걸린다. 그리고 발사체가 다수의 인공 위성을 운반할 발사의 경우, 그 이미 상당한 양의 시간은, 발사되고 있는 인공 위성의 수와 곱해진다.

미래에 매우 많은 수의 인공 위성(500개를 넘는 인공 위성)을 갖는 인공 위성 무리(satellite constellation)가 배치될 것으로 예상된다. 이러한 시스템이 재정적으로 실현 가능하기 위해서는, 상대적으로 많은 수의 인공 위성(10-100)을 단일의 발사체에서 발사하는 것이 필요할 것이다. 임의의 다른 제약 외에, 상기에서 제기된 시간 문제로 인해, 인공 위성 발사에 대한 새로운 접근법이 개발되어야만 한다. FR 2 938 825 및 EP 1 038 772는 페이로드 분배 시스템을 개시한다.

발명의 개요

본 발명은 종래 기술의 결점 중 일부를 방지하는 인공 위성 발사 방식을 제공한다. 예시적인 실시형태에 따르면, 인공 위성은, 일단 인공 위성으로 채워지면 발사체에 배치되는 페이로드 분배 시스템에 커플링된다.

페이로드 분배 시스템은 페이로드 분배기 및 복수의 레일 어셈블리를 포함한다. 예시적인 실시형태에서, 페이로드 분배기는 원통형 튜브 형태의 쉘(shell)이다. 각각의 레일 어셈블리는 두 개의 레일 및 그에 부착되고 크로스 멤버로서 배치되는 복수의 커플링을 포함하는데, 그에 따라 레일 어셈블리는 사다리형 형태를 나타내게 된다. 커플링은: (1) 인공 위성을 레일 어셈블리에 커플링하는 것 및 (2) 인공 위성 적재 레일 어셈블리를 페이로드 분배기에 커플링하는 것을 용이하게 한다.

각각의 레일 어셈블리는 다수의 인공 위성을 받아들일 수 있고 쉘은 복수의 인공 위성 적재 레일 어셈블리를 수용할 수 있다. 이러한 방식에서, 페이로드 분배기는 많은 인공 위성을 수용할 수 있다.

동작에서, 복수의 인공 위성이 레일 어셈블리 상으로 적재된다. 각각의 인공 위성은, 커플링(크로스 멤버) 중 두 개를 인공 위성의 패널에 부착하는 것에 의해 레일 어셈블리에 커플링된다. 통상적인 실시형태에서, 2 개만큼 적은 그리고 10 개만큼 많은 인공 위성이 각각의 레일 어셈블리에 부착된다.

상기의 동작은 사전 발사 프로세스 중 가장 시간 집약적인 부분이다. 이 동작은 인공 위성 제조 시설, 발사장에 인접한 통합 시설, 또는 다른 편리한 시설에서 수행될 수 있다. 다수의 팀의 기술자가 동시에 다수의 레일 어셈블리에 대해 작업할 수 있다. 인공 위성 사전 적재에 대한 이러한 병렬 접근법 때문에 그리고 인력이 이용 가능하다고 가정하면, 단일의 레일 어셈블리를 채우는 데 걸릴 시간보다, 아홉 개의 레일 어셈블리를 인공 위성으로 채우는 데 더 많은 시간이 걸리지 않을 것이다. 또한, 특정한 레일 어셈블리 상에서 문제가 있는 정도까지는, 그 특정한 레일 어셈블리는 다른 레일 어셈블리 상에서 진행되고 있는 사전 적재 프로세스를 늦추지는 않을 것이다.

일단 완료되면, 사전 적재된 레일 어셈블리는 발사장으로 이송되어 쉘에 커플링된다. 레일 어셈블리를 쉘에 커플링하는 것은, 그것이 레일 어셈블리를 쉘에 대해 볼트로 조이는 것 및 커넥터 결합 동작을 수행하는 것 - 이 둘 모두는 매우 효율적으로 달성될 수 있음 - 을 필요로 하기 때문에 상대적으로 신속한 프로세스이다. 이제 인공 위성으로 완전히 채워진 페이로드 분배기는, 그 다음, 페이로드를 위해 지정되는 발사체의 영역(즉, 페이로드 유선형 덮개(payload fairing) 내에 정의되는 볼륨)에 배치된다.

본 발명의 시스템을 사용하여 실현 가능한 비용 및 스케줄 절감은 상당하다. 36 개의 인공 위성을 궤도로 발사하기 위해 사용될 발사체 - 로켓 - 를 고려한다. 종래 기술에 따라 단일의 인공 위성을 공통 페이로드 분배기에 통합하는 데 통상적으로 최소 4 시간이 소요된다고 가정한다. 결과적으로, 종래 기술의 방법은: 발사를 위해 종래 기술의 분배기를 완전히 채우기 위해서는 36 개의 인공 위성×4 시간/인공 위성 = 144 시간(하루 24시간 연속 노력으로 6일)을 요구할 것이다.

본 교시에 따르면, 아홉 개의 레일 어셈블리의 각각에 네 개의 인공 위성을 부착하고, 그 다음, 레일 어셈블리를 쉘에 부착하는 것에 의해 페이로드 분배기는 36 개의 인공 위성으로 채워진다. 앞서 언급된 바와 같이, 이것은 인공 위성 제조 시설에서 수행될 수 있다. 채워진 레일 어셈블리를 쉘에 부착하는 것은, 연결의 단순화된 성질 때문에, 단일 인공 위성을 (페이로드 분배기에) 부착하는 데 소요되는 시간의 약 절반(약 2 시간)이 소요될 것으로 예상된다. 따라서, 본 발명의 실시형태를 사용하면, 페이로드 분배기를 완전히 채우는 데 단지 약 18 시간(1 일 미만)이 소요될 것인데, 이것은 종래 기술의 방법을 사용하여 걸릴 시간의 12.5 %이다.

도 1은 본 발명의 예시적인 실시형태에 따른 페이로드 분배기의 사시도이다.
도 2는 페이로드 분배기의 분해도를 묘사한다.
도 3은 도 1의 페이로드 분배기와 함께 사용하기 위한 레일 어셈블리의 예시적인 실시형태를 묘사한다.
도 4는 도 3의 레일 어셈블리의 커플링의 사시도를 묘사한다.
도 5는 레일 어셈블리가 커플링된 도 1의 페이로드 분배기를 묘사한다.
도 6은 도 3의 레일 어셈블리에 커플링되는 네 개의 인공 위성을 묘사한다.
도 7a 및 도 7b는 도 1의 페이로드 분배기에 인공 위성 탑재 레일 어셈블리를 커플링하는 것에 의해 인공 위성으로 채워져 있는 페이로드 분배기의 각각의 측면도 및 상단도를 묘사한다.
도 8a 및 도 8b는 발사체의 발사 유선형 덮개(launch fairing) 내의 완전히 채워진 페이로드 분배기의 측면도 및 상부도를 각각 묘사한다.
도 9는 본 발명의 예시적인 실시형태에 따른 발사용 인공 위성을 준비하기 위한 방법을 묘사한다.

본 발명의 실시형태는 많은 타입의 인공 위성(예를 들면, LEO, GEO, 등등)과 연계하여 사용될 수 있다. 예시적인 실시형태와 연계하여 묘사되는 인공 위성은, 2015년 3월 30일자로 출원된 미국 특허 출원 제14/673,170호에서 설명되며 참조에 의해 본원에 통합되는 바와 같은 인터넷 통신용 LEO 통신 위성이다.

도 1 및 도 2는, 본 발명의 예시적인 실시형태에 따른 페이로드 분배기(100)의 사시도 및 "분해"도를 각각 묘사한다. 페이로드 분배기(100)의 두드러진 특징은 다음을 포함한다: 도시되는 바와 같이 구성되는 쉘(102), 쉘 지지 버팀대(104), 및 페이로드 부착 피팅(payload attach fitting; 106)을 포함한다.

예시적인 실시형태에서, 쉘(102)은 원통형 튜브의 형태이다. 몇몇 다른 실시형태에서, 쉘(102)은 상이한 구성(예를 들면, 개방형 케이지, 등등)을 갖는다. 쉘(102)은 상대적으로 경량이어야 하고, 복수의 인공 위성을 지원할 수 있어야 하고, 극한의 발사 하중 및 진동을 견딜 수 있어야 한다. 이를 위해, 쉘(102)은 적절한 재료로 형성되고, 몇몇 실시형태에서는, 적절히 보강된다.

구성 재료와 관련하여, 몇몇 실시형태에서, 쉘(102)은, 예를 들면, 네덜란드 알멜로(Almelo) 소재의 TenCate Advanced Composites로부터 입수 가능한 T700 탄소 섬유를 갖는 RS-36 에폭시를 사용하여 형성되는 것과 같은, 탄소 복합 고체 적층체(carbon-composite solid laminate)를 포함한다. 항공 우주 또는 관련 기술 분야에서 공지되어 있는 다른 경량이며 적절하게 강한 재료가 적절히 사용될 수도 있다.

예시적인 실시형태에서, 쉘(102)은 쉘 지지 버팀대(104)에 의해 더 강화된다. 쉘(102)의 내부에 배치되는 이들 버팀대는, 발사 동안 경험하게 되는 것과 같은 극한의 하중 및/또는 진동 하에서 쉘(102)이 자신의 단면 형상(즉, 예시적인 실시형태에서는 원형)을 유지하는 것을 보장한다. 이와 달리, 원형의 단면을 갖는 버팀대가 없는 쉘은, 이러한 조건 하에서 타원형으로 되는 경향이 있을 수 있다.

예시적인 실시형태에서, 쉘 지지 버팀대(104)는, 겉테(felloe; 212), 스포크(214), 및 허브(216)를 갖는 "마차 바퀴"와 같은 형상이다. 이 구성은 그 무게의 함수로서 우수한 방사상 강성을 제공하며, 따라서, 쉘(102)에 대한 내부 버팀대로서 사용하기에 매우 적합하다. 자신의 의도된 기능을 수행하기 위해, 버팀대(104)는 쉘(102)의 내부 직경보다 약간 더 작은(약 1 밀리미터 이하로 더 작은) 외경을 갖는다. 몇몇 실시형태에서, 각각의 쉘 지지 버팀대(104)는 탄소 섬유(예를 들면, TenCate T700, 등등) 외장(facing)을 갖는 탄소/알루미늄 허니콤 코어를 포함한다.

페이로드 부착 피팅(payload attach fitting; "PAF")(106)은 페이로드 분배기(100)를 발사체의 상부 스테이지에 커플링한다. 몇몇 실시형태에서, PAF(106)는 준 등방성 T700 탄소 섬유 및 RS-36 에폭시와 같은 탄소 복합체 고체 적층체를 포함한다.

도 3은 레일 어셈블리(320)를 묘사한다. 예시적인 실시형태에서, 레일 어셈블리는 서로 평행한 두 개의 레일(322) 및 복수의 커플링(324)을 포함한다. 커플링은 사다리 상의 가로대(rung)와 같이 배치된다. 이제 도 3뿐만 아니라 도 4를 참조하면, 예시적인 실시형태에서, 각각의 커플링(324)은 레일(322) 양자에 부착된다. 예시적인 실시형태에서, 각각의 커플링(324)을 레일에 체결하기(fasten) 위해 두 개의 체결구(fastner)(428)가 사용되지만; 그러나 두 개보다 많은 체결구가 사용될 수 있다. 컷아웃(426)은 커플링을 강하게 유지하면서 무게 절감을 제공한다. 예시적인 실시형태에서, 레일(322)은 압출된 알루미늄이고 커플링(324)은 알루미늄의 기계 가공된 빌릿(billet)이다.

두 개의 커플링(324)이 인공 위성을 레일 어셈블리(320)에 부착하기 위해 사용된다. 쌍을 이루는 커플링(324) 사이의 간격(D₁)은 발사되고 있는 인공 위성의 사이즈 및 설계의 함수이다. 쌍을 이루는 커플링의 인접한 세트 사이의 간격(D₂)은, 부속 안테나(appended antenna)와 같은, 인공 위성의 임의의 외부 피쳐를 수용하기에 충분해야 한다.

각각의 커플링(324)의 개구(424)는, 모든 인공 위성이 레일 어셈블리에 커플링된 이후, 레일 어셈블리(320)를 개구(110)에서 페이로드 분배기(100)에 부착하기 위한 체결용 엘리먼트(fastening element)(볼트, 등등)를 수용한다. 인공 위성 치수 및 구성이 쉘(102) 내의 커플링(324)의 배치에 영향을 끼칠 것이고 쉘(102)의 개구(110)가 커플링과 정렬하도록 적절히 배치되어야 하기 때문에, 레일 어셈블리(320) 및 쉘(102)은 서로 제휴하여 그리고 페이로드(즉, 인공 위성)의 관점에서 설계되어야만 한다. 개구(110) 대신 슬롯을 사용하는 것에 의해 추가적인 유연성이 제공될 수 있을 것이지만, 레일 어셈블리(320)에 대한 확실한 지지(즉, 구멍)의 부재는 발사 하중 하에서 인공 위성 적재 레일 어셈블리의 미끄러짐을 초래할 수도 있을 것이다.

브래킷(묘사되지 않음)은 인공 위성 분리 시스템(묘사되지 않음)을 커플링(324)에 연결한다. 기술 분야의 숙련된 자에게 널리 공지되어 있는 인공 위성 분리 시스템은, 통상적으로, 파이로(폭발성 볼트) 또는 비폭발성 릴리스 액추에이터, 예컨대 미국 캘리포니아 샌 라파엘(San Rafael) 소재의 TiNi Aerospace로부터 입수 가능한 ERM 액추에이터를 포함한다. 인공 위성 전개 사이의 타이밍은, 내장형 시간 지연(built-in time delay), 발사체가 새로운 방위로 이동한 후의 자동 전개, 또는 지상의 제어 스테이션으로부터의 수동 지시의 릴리스를 포함하는 그러나 이들로 제한되지는 않는 다양한 방식으로 제어될 수 있다.

도 5는 레일 어셈블리(320)가 부착된 페이로드 분배기(100)를 묘사한다. 레일 어셈블리(320)는 통상적으로, 인공 위성이 레일 어셈블리에 결합된 이후에만 페이로드 분배기에 부착된다는 것이 이해되어야 한다. 레일 어셈블리(320)는 교육학적 목적을 위해 어떠한 인공 위성도 부착되지 않은 상태로 분배기에 커플링되어 도시된다.

도 5에서 묘사되는 바와 같이, 레일 어셈블리(320)는 개구(110)에서 페이로드 분배기(100)에 부착된다. 체결용 엘리먼트(볼트, 등등)는 커플링(324)의 구멍(430)을 통해 연장하고 쉘(102)의 개구(110) 중 하나를 통과한다. 예시적인 실시형태에서, 여덟 개의 커플링(324)을 각각 구비하는 아홉 개의 레일 어셈블리(320)가 페이로드 분배기에 부착된다.

도 6은 레일 어셈블리(320)에 부착되는 네 개의 인공 위성(600)을 묘사한다. 각각의 인공 위성(600)의 패널(601)은 레일 어셈블리의 쌍을 이룬 커플링(324)에 커플링된다.

도 7a 및 도 7b는, 여덟 개의 인공 위성 적재 레일 어셈블리(320)가 부착된 페이로드 분배기(100)의 각각의 단면도 및 측면도를 묘사한다. 네 개의 인공 위성(600)이 부착된 제9 레일 어셈블리(320)(또한 도 6 참조)가 페이로드 분배기에 커플링되어 페이로드 분배기를 완전히 채우게 된다.

몇몇 실시형태에서, 인공 위성 적재 레일 어셈블리(320)는 다음과 같이 페이로드 분배기(100)에 부착된다. 페이로드 분배기는, 페이로드 분배기가 (로티세리(rotisserie) 방식으로) 회전되는 것을 가능하게 하는 통상적인 지상 지지 기기(묘사되지 않음)를 통해 수평으로 지지된다. 레일 어셈블리(320)는 분배기(100) 아래에 위치된다. 쉘(102)의 구멍(110)(예를 들면, 도 1 및 도 2 참조)의 (수평 방위에서의) "행"은, 페이로드 분배기를 회전시키는 것에 의해 레일 어셈블리의 각각의 커플링(324) 내의 개구(430)와 정렬하게 이동된다. 그 다음, 인공 위성 적재 레일 어셈블리(320)는 필요에 따라 들어 올려지고, 따라서 (인공 위성을 부착하기 전에) 개구(430)에 위치되었던 체결용 엘리먼트는 개구(110)를 통해 연장한다. 체결구는 기술자에 의해 (예를 들면, 너트 및 와셔, 등등을 사용하여) 체결되고, 그에 의해, 레일 어셈블리(320)를 쉘(102)에 고정시킨다. 이 프로세스와 관련되는 기술자는 쉘(102) 내부에 위치된다.

인공 위성 적재 레일 어셈블리(320)가 쉘(102)에 부착된 후에, 쉘은 회전되고 다른 인공 위성 적재 레일 어셈블리가 쉘에 부착하기 위한 위치로 이동된다. 프로세스는, 모든 인공 위성 적재 레일 어셈블리(320)가 페이로드 분배기(102)에 부착될 때까지, 반복된다.

사용되는 발사체에 따라, 완전히 채워진 페이로드 분배기(100)는, 그 다음, (1) 차후 수직으로 세워지는 수평 로켓의 페이로드 영역 안으로 볼트 결합되거나 또는 (2) 페이로드 분배기는 수직으로 기울어지고 똑바로 세워진 발사체의 페이로드 볼륨 내의 위치로 기중기로 이동되어 그 안에 위치된다.

페이로드 분배기(100)의 치수 및 레일 어셈블리의 설계는, 발사되는 인공 위성 및 사용되는 발사체와 호환되어야만 한다.

도 8a 및 도 8b는, 발사체의 상부에 위치되는 페이로드 유선형 덮개(850)(명확화를 위해 유선형 덮개의 절반부는 도 8a 및 도 8b에서 제거됨)에 의해 정의되는 페이로드 볼륨 내의 완전하게 채워진 페이로드 분배기(100)를 묘사한다. 유선형 덮개(850)는, 대기 비행 동안 발사체가 겪는 공기 역학적 환경, 열적 환경 및 음향 환경으로부터 인공 위성을 보호한다. 예시적인 실시형태에서는, 아홉 개의 레일 어셈블리(320)가 있고, 각각은 네 개의 인공 위성(600)을 실어 나르며, 총 36개의 인공 위성이 페이로드 분배기(100)에 커플링된다.

도 8a에 가장 잘 도시되는 바와 같이, 인공 위성은 네 개의 "링"(840A, 840B, 840C 및 840D)에 배열되어 있는 것으로 나타난다. 비록 링은 어떠한 물리적 중요성도 가지지 않지만, 인공 위성이 실제로 전개될 때, 인공 위성은 링 단위로 전개된다.

더 구체적으로는, 발사체가 대기를 벗어난 후, 유선형 덮개(850)는 불꽃신호로(pyrotechnically) 또는 유압으로(hydraulically) 작동되는 시스템에 의해 투하된다(jettisoned). 유선형 덮개는 통상적으로 2 개의 "크램쉘(clamshell)" 양쪽(halves)으로 구성된다. 몇몇 실시형태에서, 유선형 덮개 분리 시스템은, 푸시용 막대에 의해 서로 링크되고 파이로 푸셔(pyro pusher)에 의해 연결되는 종 방향 및 횡 방향 기계적 락(lock)을 포함한다. 불꽃 가스 발생기로 구동되는 네 개의 수직 잭을 사용하여 두 개의 유선형 덮개 양쪽을 열고 회전시킨다. 유선형 덮개 양쪽의 최종 투하는, 측면 스프링에 의해 제공된다. 유선형 덮개의 분리는, 공기 역학적 및 열적 부하가 페이로드(예를 들면, 인공 위성)에 대해 허용 가능한 수준에 있도록 발사 장치(launcher)가 대기의 고밀도 부분을 떠난 이후, 2 단계 비행 동안 발생한다.

유선형 덮개가 사라지면, 인공 위성은 최종 위치에서 한 번 자유롭게 분리될 수 있다. 동일한 "링"으로부터의, 모든 인공 위성은 아니지만 몇몇(1개 내지 3개)의 인공 위성이 한 번에 전개된다. 다양한 실시형태에서, 각각의 후속하는 인공 위성 전개 사이에서는, 시간 지연 및/또는 발사체의 방위 또는 속도에서의 변동이 필요로 된다.

예 소유즈 2호 로켓이 발사체로서 사용되고 발사되고 있는 인공 위성은 미국 특허 출원 제14/673,170호에서 설명되는 것이라고 가정한다. 이 예에서, 각각의 인공 위성은 다음의 치수를 갖는 것으로 가정된다:

하단 패널(이것이 레일 어셈블리에 부착됨): 0.5 미터×0.8 미터

(혼 지지 웹(horn support web)의 기단에서 상단까지의) 인공 위성의 높이: 0.95 미터

상단 패널: 0.8 미터×0.8 미터

소유즈 로켓의 페이로드 영역의 대략적인 치수는 다음과 같다:

높이(스텝 포함): 5.4 미터

직경: 3.8 미터

페이로드 영역의 직경이 3.8 미터이기 때문에, 인공 위성 적재 페이로드 분배기(100)의 최대 허용 직경은 약 3.7 미터이며, 모든 측면에서 인공 위성과 로켓의 페이로드 유선형 덮개 사이에 약 50 밀리미터의 틈을 허용하게 된다. 인공 위성 적재 페이로드 분배기의 직경은 대략 다음과 같다:

D = 쉘(102)의 직경 + 2×인공 위성의 높이

따라서, 쉘(102)의 직경은 최대 약 3.7-2×0.95 = 1.8m일 수 있다. 쉘(102)은 탄소 복합 고체 적층체(예를 들면, T700 탄소 섬유를 갖는 RS-36 에폭시)를 포함하고, 쉘(102) 튜브의 상부에서의 3 밀리미터의 두께로부터 그 바닥에서의 7 밀리미터로 끝이 점점 가늘어지는 벽 두께를 갖는다.

쉘(102)의 높이는 유선형 덮개의 직선 영역의 높이에 의해 엄격히 제한되지 않는다. 약 5.1 미터의 쉘에 대한 높이가 선택된다. 레일 어셈블리(320)는 쉘(102)의 높이보다 크지 않은(그리고 통상적으로 다소 작은) 길이를 갖는다. 이 예에서, 레일 어셈블리(320)의 길이는 약 4.7 미터이다. 각각의 레일 어셈블리(320)는 네 개의 인공 위성을 레일 어셈블리에 부착하기 위한 8 개의 커플링(324)을 포함한다. 쌍을 이루는 커플링은 약 0.64 미터(중심 대 중심)만큼 이격되고 커플링의 쌍 사이의 거리는 약 0.61 미터(중심 대 중심)이다.

본 발명의 다른 양태에서, 도 9는 복수의 인공 위성을 발사하기 위한 방법(900)을 묘사한다. 동작(901)에 따라, 레일 어셈블리(320)와 같은 복수의 레일 어셈블리가 제공된다. 앞서 논의된 바와 같이, 레일 어셈블리는, (1) 인공 위성을 수신하도록, (2) 소망하는 수의 인공 위성을 수용하도록, (3) 페이로드 분배기(100)에 부착하도록 호환 가능하게 사이즈가 정해지고 배열되어야만 한다.

동작(903)에서, 인공 위성은 레일 어셈블리들(320)에 커플링된다. 앞서 언급되는 바와 같이, 이 프로세스는 병렬로 수행될 수 있어서, 인공 위성이 복수의 레일 어셈블리에 동시에 커플링된다. 인공 위성은 커플링(324), 즉 인공 위성마다 두 개의 커플링에서 레일 어셈블리에 부착된다. 브래킷(묘사되지 않음)은 인공 위성 분리 시스템(묘사되지 않음)을 커플링에 연결한다. 각각의 인공 위성을 레일 어셈블리에 부착하기 이전에, 동작(905)을 위한 준비에서 체결용 엘리먼트(fastening element)가 각각의 커플링(324)의 개구(430)에 위치된다.

인공 위성 적재 레일 어셈블리(320)는 동작(905)에서 페이로드 분배기(100)에 부착된다. 앞서 개시되는 바와 같이, 몇몇 실시형태에서, 이 동작은 다음과 같이 달성된다. 페이로드 분배기(100)는 회전 운동을 위해 수평 방위에서 지지된다. 인공 위성 적재 레일 어셈블리(320)는 페이로드 분배기(100) 아래에 위치된다. 분배기는 쉘(102)의 구멍(110)(도 1 및 도 2 참조)의 (수평 방위에서의) "열"을, 레일 어셈블리의 각각의 커플링(324)의 개구(430)와 정렬시키도록 회전된다. 그 다음, 인공 위성 적재 레일 어셈블리(320)는, 각각의 커플링 내의 개구(430)로부터 연장하는 체결용 엘리먼트가 분배기(100)의 개구(110)를 통해 연장하도록 상승된다. 페이로드 분배기(100) 내부에서 작업하는 기술자는 체결구를 단단히 체결하고, 그에 의해 레일 어셈블리(320)를 쉘(102)에 고정시킨다.

주어진 인공 위성 적재 레일 어셈블리(320)가 부착된 이후, 페이로드 분배기는 회전되고 다른 인공 위성 적재 레일 어셈블리가 부착을 위한 위치로 이동된다. 프로세스는, 모든 인공 위성 적재 레일 어셈블리(320)가 페이로드 분배기(102)에 부착될 때까지, 반복된다.

페이로드 분배기(100)가 필요한 양의 인공 위성으로 채워진 이후, 그것은 발사체에 결합된다.

본 개시가 몇몇 실시형태를 설명한다는 것 및 본 개시의 판독 이후 기술 분야의 숙련된 자에 의해 본 발명의 많은 변형예가 쉽게 고안될 수 있다는 것 및 본 발명의 범위는 다음의 청구범위에 의해 결정되어야 한다는 것이 이해되어야 한다.

Claims

복수의 인공 위성을 분배하기 위한 시스템으로서,
복수의 레일 어셈블리 - 각각의 레일 어셈블리는 두 개의 이격된 레일 및 상기 레일에 대해 직교하게 배치되는 적어도 네 개의 커플링을 포함하고, 상기 커플링은 쌍으로 배열되고, 또한, 커플링의 각각의 쌍은, 각각의 레일 어셈블리의 상기 네 개의 커플링이 적어도 두 개의 인공 위성에 커플링될 수 있게끔 인공 위성에 커플링되도록 치수가 정해지고 배열됨 - ; 및
페이로드 분배기 - 상기 페이로드 분배기는 쉘을 포함하고, 상기 쉘은 상기 복수의 레일 어셈블리와 견고하게 맞물림 - 를 포함하는, 복수의 인공 위성을 분배하기 위한 시스템.
제1항에 있어서,
상기 쉘은 원통형 튜브를 포함하고, 또한 상기 원통형 튜브는 상기 원통형 튜브의 길이를 따라 복수의 열에서 배열되는 복수의 개구를 포함하며, 각각의 열의 상기 복수의 개구의 적어도 일부는 각각의 레일 어셈블리의 각각의 커플링으로부터 연장하는 각각의 체결용 부재를 수용하도록 위치되는, 복수의 인공 위성을 분배하기 위한 시스템.
제2항에 있어서,
상기 원통형 튜브는 1 미터 내지 2 미터의 범위의 외경을 갖는, 복수의 인공 위성을 분배하기 위한 시스템.
제3항에 있어서,
상기 원통형 튜브는 3 미터 내지 5.5 미터의 범위의 길이를 갖는, 복수의 인공 위성을 분배하기 위한 시스템.
제1항에 있어서,
상기 레일 및 상기 커플링은 알루미늄을 포함하는, 복수의 인공 위성을 분배하기 위한 시스템.
제1항에 있어서,
상기 쉘은 탄소 복합 고체 적층체(carbon-composite solid laminate)를 포함하는, 복수의 인공 위성을 분배하기 위한 시스템.
제1항에 있어서,
복수의 쉘 지지 버팀대(shell support brace)를 더 포함하고, 상기 쉘 지지 버팀대는 상기 쉘 내에 배치되고 하중 또는 진동 하에서 상기 쉘의 단면 형상이 변형하는 것을 방지하는, 복수의 인공 위성을 분배하기 위한 시스템.
제1항에 있어서,
상기 페이로드 분배기는 아홉 개의 레일 어셈블리에 커플링되도록 치수가 정해지고 배열되며, 각각의 레일 어셈블리는 네 개의 인공 위성에 커플링되도록 치수가 정해지고 배열되는, 복수의 인공 위성을 분배하기 위한 시스템.
복수의 인공 위성을 분배하기 위한 시스템으로서,
복수의 레일 어셈블리 - 각각의 레일 어셈블리는 두 개의 이격된 레일 및 사다리 구성으로 상기 레일에 부착되는 복수의 커플링을 포함하고, 상기 커플링은 쌍으로 배열되고, 상기 커플링의 각각의 쌍은 인공 위성에 커플링되도록 치수가 정해지고 배열됨 - ; 및
페이로드 분배기 - 상기 페이로드 분배기는, 인공 위성으로 채워질 때 상기 복수의 레일 어셈블리와 확실하게 맞물리는 튜브를 포함함 - 를 포함하는, 복수의 인공 위성을 분배하기 위한 시스템.
제9항에 있어서,
각각의 레일 어셈블리 내의 각각의 커플링은 중앙에 위치되는 개구를 포함하고, 상기 개구 중 적어도 일부는 상기 레일 어셈블리 및 상기 튜브를 서로 체결하는 체결용 엘리먼트를 수용하는, 복수의 인공 위성을 분배하기 위한 시스템.
제9항에 있어서,
상기 튜브는 하중 또는 진동 하에서 상기 튜브의 단면 형상의 변형을 방지하도록 내부적으로 보강되는, 복수의 인공 위성을 분배하기 위한 시스템.
제9항에 있어서,
각각의 레일 어셈블리는 적어도 세 개의 인공 위성을 수용하는, 복수의 인공 위성을 분배하기 위한 시스템.
페이로드 분배기를 제1 복수의 인공 위성으로 채우기 위한 방법으로서,
복수의 레일 어셈블리 - 각각의 레일 어셈블리는 커플링의 적어도 두 개의 쌍을 포함하고, 상기 쌍의 각각은 하나의 인공 위성에 커플링되도록 치수가 정해지고 배열됨 - 를 제공하는 단계;
상기 제1 복수의 인공 위성을 상기 복수의 레일 어셈블리에 커플링하는 단계; 및
제1 복수의 인공 위성이 부착된 상기 복수의 레일 어셈블리를 상기 페이로드 분배기에 커플링하는 단계를 포함하는, 페이로드 분배기를 제1 복수의 인공 위성으로 채우기 위한 방법.
제13항에 있어서,
상기 제1 복수의 인공 위성을 상기 복수의 레일 어셈블리에 커플링하는 단계는, 각각의 레일 어셈블리에 대한 인공 위성의 상기 커플링을 서로 동시에 수행하는 단계를 더 포함하는, 페이로드 분배기를 제1 복수의 인공 위성으로 채우기 위한 방법.
제13항에 있어서,
상기 제1 복수의 인공 위성을 상기 복수의 레일 어셈블리에 커플링하는 단계는 발사장 이외의 위치에서 수행되는, 페이로드 분배기를 제1 복수의 인공 위성으로 채우기 위한 방법.
제13항에 있어서,
상기 복수의 레일 어셈블리를 상기 페이로드 분배기에 커플링하는 단계는, 상기 페이로드 분배기를 수평 위치에서 배향시키고 상기 페이로드 분배기를 그 종축을 중심으로 회전하도록 지지하는 단계를 더 포함하는, 페이로드 분배기를 제1 복수의 인공 위성으로 채우기 위한 방법.
제16항에 있어서,
인공 위성이 커플링된 상기 복수의 레일 어셈블리 중 제1 레일 어셈블리를 상기 페이로드 분배기 아래로 배치하는 단계;
상기 복수의 레일 어셈블리 중 상기 제1 레일 어셈블리의 상기 커플링을 상기 페이로드 분배기에 체결(fastening)하는 단계를 더 포함하는, 페이로드 분배기를 제1 복수의 인공 위성으로 채우기 위한 방법.
제17항에 있어서,
상기 페이로드 분배기를 제2 위치로 회전시키는 단계;
인공 위성이 커플링된 상기 복수의 레일 어셈블리 중 제2 레일 어셈블리를 상기 페이로드 분배기 아래로 배치하는 단계; 및
상기 복수의 레일 어셈블리 중 상기 제2 레일 어셈블리의 상기 커플링을 상기 페이로드 분배기에 체결하는 단계를 더 포함하는, 페이로드 분배기를 제1 복수의 인공 위성으로 채우기 위한 방법.
제17항에 있어서,
상기 체결하는 단계는 상기 페이로드 분배기 내에서부터 수행되는, 페이로드 분배기를 제1 복수의 인공 위성으로 채우기 위한 방법.