KR20170132864A

KR20170132864A - 통신 위성의 열 안정화를 위한 방법

Info

Publication number: KR20170132864A
Application number: KR1020177031638A
Authority: KR
Inventors: 알렉산더 디 스미스; 다니엘 더블유 필드; 아르멘 아스키잔; 제임스 글로스만
Original assignee: 월드뷰 새틀라이트 리미티드
Priority date: 2015-04-01
Filing date: 2016-04-01
Publication date: 2017-12-04
Also published as: CA2981180A1; IL254743B; US9745083B2; IL254743A0; CN107848633B; US20160288929A1; CN107848633A; KR102064457B1; EP3632804A1; CA2981180C; ES2870806T3; JP6342590B2; EP3277586A1; EP3277586B1; SG11201708020WA; EP3632804B1; ES2769079T3; EP3277586A4; WO2016161275A1; JP2018511524A

Abstract

지구 주위의 궤도 내의 통신 위성을 열적으로 안정화시키기 위한 방법은, 인공위성의 안테나 빔 패턴의 불연속 회전 대칭성에 의존한다. 대칭성을 이용하여, 인공위성의 방위는 회전 대칭성의 대칭 각도를 통해 인공위성을 회전시키는 것에 의해 때때로 변경된다. 대칭성 때문에, 빔 패턴은 회전 후에 변경되지 않는다; 그러나 회전 각도가 360°보다 작기 때문에, 인공위성의 다른 면이 햇빛에 노출된다. 인공위성의 다른 면 상에서의 상이한 방열기와 열 차폐물의 사용은, 회전 후에 인공위성의 열 버짓이 상이하다는 것을 의미한다. 필요에 따라 적절하게 회전을 적용하는 것에 의해, 태양과 관련한 궤도의 방위가 시간에 따라 점진적으로 변함에 따라, 인공위성의 열 버짓에 대한 효과적인 제어를 달성하는 것이 가능하다.

Description

통신 위성의 열 안정화를 위한 방법{METHOD FOR THERMAL STABILIZATION OF A COMMUNICATIONS SATELLITE}

본 발명은 일반적으로 통신 위성에 관한 것으로, 특히 통신 위성의 열 관리에 관한 것이다.

50년보다 더 이전의 텔스타(Telstar) 인공위성의 발사 이래로, 많은 인공위성이 통신 중계국으로 사용되기 위해 다양한 지구 궤도에 진입하였다. 이러한 통신 위성은, 수년 동안, 능력과 비용 면에서 큰 향상을 달성하였으며, 많은 경우에, 다른 통신 기술에 의해 서비스가 제대로 되지 않는 지구의 지역에 통신 연결성을 제공하고 있다.

통신 위성의 궤도는 일반적으로 통신에 대한 인공위성의 효과를 극대화하도록 선택된다. 예를 들면, 통신 위성은 무선 통신에 대한 짧은 지연을 달성하기 위해 저궤도(low-earth orbit; LEO)에 배치될 수도 있을 것이다.

도 1은 통신 위성에 대한 극 LEO 궤도(polar LEO orbit)를 묘사한다. 도 1은, 햇빛을 받는 쪽(day side; 120)이 태양광(130)에 의해 조명되고, 한편 빛이 닿지 않는 쪽(night side; 140)이 어두운 행성 지구(110)의 윤곽을 도시한다. 도 1은 통신 위성에 대한 극 LEO 궤도(150)를 묘사한다. 극궤도(polar orbit)는, 당해 기술 분야에서, 지구의 극 지역 위를 또는 근방을 통과하는 궤도인 것으로 이해된다. 도 1에서 도시되는 특정한 극 LEO 궤도는 부분적으로 지구의 빛이 닿지 않는 쪽 상에서 있는 것으로 관찰될 수 있다. 결과적으로, 이러한 궤도에 있는 인공위성은 궤도의 일부에 걸쳐 지구에 의해 태양으로부터 가려질 수도 있을 것이다.

일부 인공위성 궤도가 햇빛에 완전히 노출될 수 있는 반면, 다른 인공위성 궤도는 지구의 그림자에 놓인 상당한 부분을 가질 수 있다는 것이 기술 분야의 숙련된 자에게는 명백할 것이다. 이것은 특히 LEO 궤도에 해당된다. 더구나, 지구가 태양을 주위를 운행함에 따라, 햇빛이 지구에 도달하는 각도가 변한다. 또한, 인공위성의 궤도가 점진적으로 변한다; 가장 주목할 만한 것은, 궤도의 평면이 지구의 자전축 주위를 세차운동한다. 이들 시간에 따른 변화로 인해, 시간의 어느 시점에서 완전히 태양 안에 있는 궤도는, 불과 몇 달 후 부분적으로는 지구의 그림자 안에 있을 수도 있고, 그 반대일 수도 있다.

물론, 햇빛은 통신 위성을 가열하는 효과를 갖는다. 더구나, 인공위성은 라디오 증폭기, 배터리, 반응 휠, 및 기타와 같은 폐열을 생성하는 많은 컴포넌트를 포함한다. 인공위성 및 그 컴포넌트의 온도를 소망하는 범위 내로 유지하기 위해서는, 이러한 열은, 햇빛으로부터의 열과 함께, 제어된 방식으로 제거되어야만 한다. 모든 열원으로부터의 인공위성으로 들어오고 나가는 열 흐름은, 인공위성의 "열 버짓(thermal budget)"으로 칭해진다. 열 버짓을 제어하는 것은 "열 관리(thermal management)"로 칭해진다. 가장 빈번하게, 열 관리의 목표는 인공위성의 또는 중요한 인공위성 컴포넌트의 온도를 안정시키는 것이다.

지구 표면 상에서의 열 관리를 위해서는 공기가 일반적으로 사용된다. 예를 들면, 자동차, 컴퓨터 및 많은 다른 디바이스는 냉각용 팬을 갖추고 있다. 팬에 의해 제공되는 냉각량을 조정하는 것은, 예를 들면, 필요에 따라 팬을 턴 온 및 턴 오프하는 것에 의해 쉽게 달성될 수 있다: 디바이스의 온도가 너무 높아지면, 팬이 턴 온되어 공기를 이동시키고 디바이스를 냉각할 수 있다. 온도가 내려 가면, 팬은 턴 오프될 수 있다.

공기가 없는 우주에서는, 인공위성과 같은 물체를 냉각하는 것이 더 어렵다. 실제로, 복사 냉각이 유일한 실행 가능한 옵션이다. 복사 냉각은, 따뜻한 물체가 열을 방출(복사)한다는(이하, 복사열) 사실에 기초한다. 물체가 더 따뜻할수록, 더 많은 복사열이 방출된다. 복사열은 전자기 복사(예컨대 빛과 전파)로 구성된다. 실제로, 태양 빛에 노출되었을 때 물체가 겪는 가열(heating)은 햇빛에 내재된 복사열에 기인한다. 복사열 방출은 인공위성의 열관리에 활용될 수 있다.

인공위성은 일반적으로 방열기(thermal radiator)를 갖추고 있다. 이들은 복사열의 효율적인 방출체(emitter)가 되도록 만들어진 인공위성 컴포넌트이다. 복사열의 물리적 특성 때문에, 방열기는, 종종, 햇빛과 같은 뜨거운 소스로부터 유래하는 복사열의 좋은 흡수체(absorber)이기도 하다. 인공위성은 또한, 일반적으로, 보통 방열기의 대응물인 열 차폐물(thermal shield)을 갖추고 있다. 그들은, 통상적으로, 복사열의 불량한 흡수체일뿐만 아니라 불량한 방출체이다. 그들은 우주선에 대한 단열재로 간주될 수 있다.

인공위성은 한쪽에는 열 차폐물을, 반대쪽에는 방열기를 가지고 설계될 수도 있을 것이다. 열 차폐물 측이 태양을 향하도록, 한편 방열기 측이 빈 우주를 향하도록 위성이 배향되면, 뜨거운 햇빛으로부터의 복사열 흡수가 감소되고, 한편 인공위성으로부터 우주로의 복사열 방출이 향상되며, 인공위성의 온도는 떨어질 것으로 예상된다. 반대로, 방열기 측이 태양을 향하고, 한편 열 차폐물 측이 빈 우주를 향하도록 위성이 배향되면, 뜨거운 햇빛으로부터 인공위성으로의 복사열 흡수가 향상되고, 한편 인공위성으로부터 우주로의 복사열 방출은 감소되며, 인공위성의 온도가 상승할 것으로 예상될 수 있다. 중간 배향은 중간 결과를 달성할 것이며, 따라서, 인공위성의 온도는, 인공위성의 방위를 조정하는 것에 의해 간단히 제어될 수 있다.

전체 인공위성의 방위를 조정하는 것에 대한 대안으로서, 인공위성은, 인공위성의 몸체에 대해 방위가 조정될 수 있는 방열기를 구비할 수 있다. 예를 들면, NASA 우주 왕복선(Space Shuttle)은 화물칸 도어의 안쪽 면에 큰 열 패널을 갖추었다. 온도 조정은, 우주 왕복선의 본체에 대한 열 패널의 방위를 조정하는 것에 의해, 그리고 우주 왕복선의 여러 부분으로부터 열 패널로 열을 전달한 냉각수의 흐름을 조정하는 것에 의해 달성될 수 있다.

많은 타입의 인공위성은 그들이 배향될 수 있는 방식에 대한 제약을 갖는다. 예를 들면, 지구 관측을 위한 인공위성은, 지구 표면을 목표로 해야만 하는 카메라 또는 기타 센서를 구비할 수도 있을 것이다. 이러한 요건은 이러한 인공위성의 가능한 방위의 범위를 제한한다.

통신 위성의 경우, 통상적으로, 인공위성은, 통신 서비스가 제공되어야 하는 지구의 지역을 정확히 겨냥해야만 하는 하나 이상의 안테나를 포함한다. 안테나는 일반적으로 그것이 무선 신호를 전송하는 방식에 의해 특성 묘사된다. 안테나에 의해 전송되는 무선 신호, 상이한 방향에서 상이한 강도를 가지고 공간을 통해 전파한다. 전파 신호의 공간 분포에 대응하는 기하학적 형상은 종종 "안테나 빔"으로 칭해진다. 단어 "빔"의 사용은, 기하학적 형상의 형상을 반영한다: 통신 위성에서 일반적으로 사용되는 고지향성 안테나의 경우, 기하학적 형상은 탐조등의 빔과 매우 흡사하다. 무선 신호가 보인다면, 안테나는 탐조등처럼 보일 것이다.

수신 안테나로 사용되는 안테나조차도 "안테나 빔"에 의해 특성 묘사된다. 이것은, 안테나가 가역 디바이스(reciprocal device)이기 때문이며, 무선 신호를 수신하도록 사용되는 경우, 안테나는 다른 방향으로부터 도달하는 무선 신호에 대해 다른 감도를 나타낸다. 이러한 가변적인 감도의 공간 분포에 대응하는 기하학적 형상은, 안테나가 전송을 위해 사용되는 경우에 이룰 기하학적 형상과 동일하다. 따라서, 수신 안테나의 경우, "안테나 빔"은 신호가 효율적으로 수신될 수 있는 공간의 범위를 나타낸다.

통신 위성은, 예를 들면, 원형 안테나 빔을 갖는 단일의 안테나를 구비할 수도 있을 것이다. 도 2는 LEO 극 궤도에 있는 이러한 인공위성의 예를 도시한다. LEO 인공위성(210)은 LEO 극 궤도(150)에서 지구를 공전한다. 인공위성은 안테나 빔(230)에 의해 특성 묘사되는 무선 안테나(220)를 갖추고 있다. 안테나 빔(230)을 묘사하는 원추 형상은, 안테나에 의해 전송되는 신호가 양호한 강도를 가지고 수신되는 공간의 범위를 나타낸다. 수신 안테나의 경우, 그것은, 신호가 발생할 수 있고 인공위성에 의해 양호한 효율성을 가지고 수신될 수 있는 공간의 범위를 나타낸다. 안테나 빔(230)이 지구의 표면과 교차하는 지구의 영역은, 일반적으로, "커버리지 영역(coverage area)"으로 알려져 있으며, 도 2에서는 커버리지 영역(230)으로서 묘사된다. 그것은, 인공위성(210)이 안테나(220)를 통해 통신 서비스를 제공할 수 있는 지구의 지역이다.

도 2에서, 안테나 빔은 원형 대칭성을 갖는 것으로 묘사되며, 그 결과 커버리지 영역(230)은 원이다. 더구나, 안테나는, 안테나 빔의 원형 대칭축이 지구의 표면과 직각으로 만나는 것을 의미하는 "똑바로 아래로" 겨냥되며, 그 축이 지구의 표면과 만나는 지점은, 도 2에서 인공위성 아래 지점(subsatellite point; 240)으로서 도시되는 인공위성 아래 지점이다. 인공위성으로부터 지구로 진행하고 지구의 표면과 직각으로 만나는 축은, 일반적으로 "요(yaw)" 축으로 칭해지며 도 2에서 요 축(250)으로서 묘사된다. 원형 커버리지 영역(230)은 인공위성 아래 지점을 중심으로 한다.

원형 대칭성 때문에, LEO 인공위성은 커버리지 영역의 형상에 영향을 미치지 않으면서 요 축을 중심으로 자유롭게 회전할 수 있다. 이러한 조종은 "요 조향(yaw steering)"으로 알려져 있으며 인공위성의 열 관리에 유리하게 사용될 수 있다. 인공위성은 인공위성의 다른 면 상에 방열기 및 열 차폐물의 조합을 갖출 수 있고, 커버리지 영역(230)의 형상 및 사이즈에 영향을 주지 않으면서, 필요에 따라, 일측 또는 타측을 햇빛에 노출시키도록 회전될 수 있다.

실제로, 요 조향은, 다중 안테나를 갖춘 많은 통신 위성의 경우 옵션이 아니다. 이러한 인공위성과 함께, 무선 통신은, 일반적으로 인공위성의 "빔 패턴"으로 칭해지는 다중 안테나 빔의 기하학적 패턴에 따라 발생한다. 커버리지 영역의 소망하는 패턴을 생성하기 위해서는, 빔 패턴이 지구의 표면을 정확하게 겨냥해야만 한다. 커버리지 영역의 패턴은 소망하는 성능을 달성하도록 신중하게 설계되고, 패턴의 임의의 붕괴(disruption)는 매우 유해할 수 있다. 이것은, 인공위성이, 하나의 인공위성에 의해 제공되는 통신 서비스가 다른 인공위성에 의해 제공되는 통신 서비스와 조정되어야만 하는 인공위성 무리(constellation)의 일부인 경우에 특히 그렇다.

많은 통신 위성에서, 안테나는 인공위성의 몸체에 단단히 부착되어 있다. 안테나의 상대적인 위치 및 상대적인 방위는 소망하는 빔 패턴; 즉, 지구의 표면을 적절하게 겨냥한 경우, 커버리지 영역의 소망하는 패턴으로 나타나는 빔 패턴을 달성하도록 설계된다. 요 축, 또는 임의의 다른 축 주위의 인공위성의 회전은, 빔 패턴의 회전을 동반한다. 임의의 실질적인 회전은, 통상적으로, 커버리지 영역 패턴의 허용 불가능한 왜곡을 야기한다. 따라서, 요 조향을 통한 열 관리는 이러한 인공위성에 대한 옵션이 아니다.

하나의 가능한 솔루션은 조향 가능한 안테나(steerable antenna)를 사용하는 것이다. 이러한 안테나는, 방위가 조정될 수 있는 빔을 생성한다. 빔 조향을 위한 기계적 및 전자적 수단 둘 다가 가능하다. 그 다음, 인공위성은, 소망하는 빔 패턴을 유지하도록 안테나가 조향되는 동안, 회전될 수 있다.

다른 가능한 솔루션은, 인공위성에 적응력이 더 좋은 방열기를 장착하는 것이다. 예를 들면, 방열기는, 인공위성의 몸체와 관련하여 방열기가 이동되는 것을 가능하게 하는 짐벌 및 모터와 함께 인공위성의 몸체에 장착될 수도 있을 것이다. 그 다음, 햇빛에 노출되는 방열기 각도는 소망하는 열 관리를 달성하기 위해 필요에 따라 변경될 수 있다. 추가적으로, 방열기는, 필요한 경우 방열기를 불능으로 만드는 열 스위치, 또는 패널로 냉각수를 순환시키기 위한 시스템을 구비할 수 있는데, 냉각수 순환 패턴은 소망하는 열 관리를 달성하기 위해 필요에 따라 밸브 및 펌프를 통해 조정 가능하게 만들어진다.

종래 기술에서 이용 가능한 이들 솔루션 및 다른 것들은, 비용 증가, 인공위성 중량 증가 및 성능 저하의 중요한 단점을 갖는다. 미래에, 소형이고, 경량이고, 콤팩트하며, 저가의 인공위성 설계를 갖춘 통신 위성 시스템이 다양한 범위의 새로운 서비스를 제공할 것이다. 이러한 인공위성을 현실로 만들기 위해서는, 열 관리에 대한 상이한 방법이 필요로 된다.

본 발명의 실시형태는, 빔 패턴이 불연속 회전 대칭성(discrete rotational symmetry)을 갖는 통신 위성과 함께 사용될 수 있다. 이 타입의 대칭성은, 빔 패턴이 원형 대칭성을 갖지 않지만, 대칭축이 존재하고, 회전 이후, 새로운 빔 패턴이 원래의 빔 패턴과 기능적으로 동일하도록 빔 패턴이 회전될 수 있는 소정의 각도가 있다는 것을 의미한다. 예를 들면, 이집트 피라미드는, 베이스가 완벽한 사각형인 이러한 대칭성을 가지고 있다. 이들 피라미드 중 하나는 수직 축을 중심으로 90°, 180° 또는 270° 회전하여 자신의 동일한 사본을 생성한다.

빔 패턴이 불연속 회전 대칭성을 갖는다면, 전체 인공위성은 대칭 각도 중 하나의 대칭 각도만큼 회전될 수 있고, 새로운 빔 패턴은 원래의 것과 기능적으로 동일할 것이다. 회전 이후, 동일한 성능 파라미터를 가지고 동일한 영역에 통신 서비스를 계속 제공할 수 있다.

물론, 인공위성 회전은 순간적일 수는 없으며, 인공위성이 대칭 각도만큼 회전하는 동안, 중간 위치는, 허용 불가능한 또는 적절한 커버리지를 제공하지 못하는 또는 둘 다인 커버리지 영역의 패턴을 초래할 수 있다. 본 발명의 실시형태는 몇몇 인공위성 시스템의 두 가지 피쳐를 이용한다: (i) 커버리지를 제공하기 위해 필요한 것보다 더 많은 인공위성이 이용 가능한 지구의 지역이 존재한다; (ii) 인구가 너무 희박하여 그곳에서의 통신 서비스의 중단이 전체 시스템 성능에 허용 가능한 영향을 야기하는 지구의 지역이 존재한다. 제1 피쳐를 활용하면, 인공위성은, 통신 서비스를 제공하는 데 다른 위성이 이용 가능한 곳마다, 회전을 수행할 수 있고 회전을 수행하면서 자신의 모든 통신 빔을 턴 오프할 수 있다. 제2 피쳐를 활용하면, 인공위성은, 관련된 중단이 용인되는 경우, 빔을 턴 오프한 상태로 또는 턴 오프하지 않고도 회전을 수행할 수 있다.

인공위성을 회전시키는 것은, 인공위성의 다른 부분을 햇빛에 노출시키고, 따라서, 인공위성의 열 관리에 대해 사용될 수 있다. 본 발명의 실시형태에서, 인공위성은, 인공위성의 상이한 면 상에 상이한 방열기 및/또는 상이한 열 차폐물을 구비한다. 열 관리는, 온도를 소망하는 범위 내에서 유지하기 위해 필요시 위성을 회전시키는 것을 가능하게 하는 다른 위성과의 조정, 빔 패턴, 및 궤도 파라미터의 적절한 선택에 의해 달성된다. 본 발명의 실시형태는 통신 위성의 열 관리 서브시스템의 중량 및 비용에서 실질적인 감소를 제공할 수 있다.

도 1은 통신 위성에 대한 극 저궤도(LEO)를 묘사한다.
도 2는 LEO 궤도 내의 통신 위성을 묘사한다. 인공위성은, 요 축을 중심으로 하는 원형 대칭성을 갖는 안테나 빔을 생성하는 단일의 통신 안테나를 구비한다.
도 3은 LEO 궤도 내에서 사용하기 위한 통신 위성을 묘사한다. 인공위성은 다수의 통신 안테나 및 다수의 방열기를 갖는다.
도 4는 도 3의 인공위성의 다수의 안테나에 의해 생성되는 다중 빔 패턴을 예시한다.
도 5는 도 4의 다중 빔 패턴에 의해 지구 표면 상에 생성될 수도 있는 커버리지 영역의 패턴을 묘사한다.
도 6은 인공위성 궤도와 햇빛의 도달 방향의 관계를 예시한다. 또한, 베타 각도가 정의되는 방식 및 시간에 따라 그것이 전개하는 방식을 예시한다.

도 3은 본 발명의 몇몇 실시형태에 적합한 인공위성(300)을 묘사한다. 인공위성은 LEO 궤도에서의 사용에 대해 최적화된다. 인공위성은 햇빛으로부터 전력을 생성하기 위한 태양 전지 패널(solar panel; 310, 320)을 포함한다. 태양 전지 패널은, 예컨대 힌지(340)에서 힌지 결합되고, 모터는 패널이 햇빛에 노출되도록 필요에 따라 태양 전지 패널을 배향시키기 위해 사용된다. 인공위성은, 또한 힌지 연결된 장착부(hinged mount) 상에 있고 지구 표면 상의 특정 위치를 겨냥하기 위해 필요에 따라 배향될 수 있는 두 개의 무선 안테나(350 및 360)를 더 포함한다. 인공위성은 16개의 통신 안테나의 어레이를 더 포함하는데, 여기서 안테나는 지지 웹 패널(370)을 통해 인공위성의 몸체(380)에 견고하게 부착된다. 16개의 안테나는 동일한 둥근 캐니스터로 묘사되는데, 그 중 하나는 380-1로 라벨링된다.

인공위성은 "윗면이 아래쪽으로(upside down)" 묘사된다는 것을 유의한다. 궤도에 있을 때, 16개의 안테나는 지구의 표면을 겨냥한다. 이것은 도 4에서 예시되는데, 여기서는, 16개의 안테나 각각이 개별적인 안테나 빔을 생성하고, 그 결과 16개의 안테나의 어레이가 16개의 빔의 빔 패턴(400)을 생성한다. 지구의 표면 상에서, 빔 패턴은 16개의 커버리지 영역의 패턴으로 나타나는데, 그 중 하나는 커버리지 영역(410)으로 라벨링된다.

인공위성(300)은, 인공위성 몸체의 네 면에 다섯 개의 방열기(391-395)를 더 포함한다. 특히, 방열기(391 및 392)는, 각각, +Y 방열기 및 -Y 방열기로 칭해지고, 방열기(393 및 394)는, 각각, +X 방열기 및 +X-배터리 방열기로 칭해진다. 나머지 방열기는 도 3의 묘사에서는 볼 수 없다; 방열기(395)는, 도 3에서 묘사되는 바와 같이, 인공위성의 하부 측에 있고, -Z 방열기로 칭해진다. 다섯 개의 방열기는 모두 사이즈, 성능 및 기능성이 동일하지 않다. 이것은, 부분적으로는, 인공위성 설계의 제약에 기인한다: 예를 들면, +X-배터리 방열기는 배터리 모듈의 일부이고, 따라서, 그 주요 기능은 배터리를 냉각하는 것이다. 다른 방열기는 히트 파이프를 통해 다른 인공위성 모듈에 커플링된다.

인공위성(300)은 열 차폐물을 더 포함한다. 그것은 도 3의 묘사에서는 볼 수 없다; 그것은, 도 3에서 묘사되는 바와 같이, 인공위성의 하부 측에 있고, 330으로 라벨링된다. 인공위성의 상이한 면 상에서의 상이한 방열기 및 열 차폐물의 이용 가능성은, 본 개시를 판독한 이후 기술 분야의 숙련된 자에게 명백한 바와 같이, 인공위성이 본 발명의 실시형태를 이용하는 것을 가능하게 한다.

도 5는 인공위성(300)에 의해 지구의 표면 상에 생성되는 커버리지 영역(500)의 패턴을 묘사한다. 패턴은 16개의 커버리지 영역(501 내지 516)으로 구성된다. 도 5에서, 이들은, 커버리지 영역 사이의 경계 부근에서 커버되지 않고 남은 지역이 없는 것을 보장하도록 충분히 중첩하는 동일한 원으로서 묘사된다. 커버리지 영역(400)의 패턴은 불연속 회전 대칭성을 갖는 것으로 관찰될 수 있다.

불연속 회전 대칭성은 몇몇 기하학적 형상의 속성이다. 지리적 영역(500)의 패턴과 같은 이차원 형상의 경우, 형상은, 일부 각도만큼의 회전 이후에도 동일하게 보이면, 불연속 회전 대칭성을 갖는다고 말해진다. 단어 "불연속"은 이 타입의 회전 대칭성을 원형 대칭성과 구별하기 위해 사용된다. 원형 대칭성을 가진 형상은 임의의 각도만큼의 회전 이후 동일하게 보인다; 대조적으로, 불연속 회전 대칭성을 갖는 형상은, 회전의 각도가, 0°보다 크고 360° 미만인 유한한 수의 가능한 각도 값만을 갖는 소정의 값을 갖는 경우에만 동일하게 보인다. (어떠한 형상도 0° 또는 360°만큼의 회전 이후에는 동일하게 보인다; 그것은 회전이 없는 것과 동일하다). 이들 각도 값은 "대칭 각도"로 칭해진다. 커버리지 영역(500)의 패턴의 경우, 패턴은, 90°, 180° 및 270°만큼 회전되면 동일하게 보이고, 이들은 이 형상에 대한 세 개의 대칭 각도이다. 본 개시 및 첨부된 청구범위의 목적을 위해, 대칭 각도의 배수, 양의 값 또는 음의 값인 각도만큼의 회전은, 대칭 각도만큼의 회전과 등가인 것으로 간주되어야 한다.

불연속 회전 대칭성의 속성은 또한, 예를 들면, 안테나 어레이(370)에 의해 생성되는 삼차원 빔 패턴과 같은 삼차원 형상에 대해 정의될 수 있다. 삼차원 형상은 회전 축 주위로 어떤 각도만큼 회전한 이후에도 동일하게 보이면 불연속 회전 대칭성의 속성을 갖는다고 말해진다. 불연속 회전 대칭성이 존재하는 회전축은 "대칭축"으로 칭해진다. 이차원 형상에서와 마찬가지로, 대칭축을 중심으로 하는 회전에 대해 0°보다 크고 360°보다 작은 유한한 수의 가능한 대칭 각도만이 존재하지만, 그러나 다수의 대칭축이 존재할 수 있다. 예를 들면, 입방체(cube)는 다수의 대칭축을 갖는다; 그것은 자신의 에지 중 하나에 평행한 임의의 축을 중심으로 90°, 180° 및 270° 만큼 회전될 수 있으며, 여전히 동일하게 보일 것이다.

안테나 어레이(370)에 의해 생성되는 빔 패턴(400)의 경우, 빔 패턴이 90°, 180° 및 270°의 대칭 각도를 갖는 불연속 회전 대칭성을 갖도록, 16개의 안테나가 서로에 대해 의도적으로 배치된다. 실제로, 커버리지 영역의 패턴(500)의 불연속 회전 대칭성은, 인공위성(300)이 지구의 표면에 직선으로 조준되고, 그 결과 빔 패턴의 대칭축이 지구 표면과 직각을 이룰 때 얻어지는 빔 패턴(400)의 불연속 회전 대칭성의 결과이다.

불연속 회전 대칭성을 갖는 빔 패턴은, 인공위성이 빔 패턴의 변화를 초래하지 않으면서 대칭축을 중심으로 대칭 각도만큼 회전될 수 있기 때문에 유리하다. 본 발명의 몇몇 실시형태에서, 이러한 인공위성은, 빔 패턴을 전혀 변화시키지 않으면서, 인공위성의 상이한 면을 상이한 시간에 햇빛에 노출시킬 목적으로, 대칭 각도만큼 회전된다.

불연속 회전 대칭성을 갖는 빔 패턴은, 불연속 회전 대칭성을 갖는 커버리지 영역의 패턴을 반드시 생성하는 것은 아니다는 것을 유의해야 한다. 반대로, 불연속 회전 대칭성을 갖지 않는 빔 패턴으로도 불연속 회전 대칭성을 갖는 커버리지 영역의 패턴을 생성하는 것이 가능하다. 예를 들면, 빔 패턴의 대칭축이 지구의 표면과 직각이 아닌 다른 각도로 만나도록 인공위성(300)이 기울어지는 경우, 빔 패턴은 불연속 회전 대칭성을 여전히 가지더라도, 결과적으로 나타나는 커버리지 영역 패턴은 불연속 회전 대칭성을 갖지 않을 것이다. 빔 패턴의 불연속 회전 대칭성의 속성은 인공위성 설계에 내재되어 있으며 빔 패턴이 지구의 표면과 만나는 방식과는 무관하다. 본 발명의 실시형태는, 인공위성이 기울어지는 방식 또는 빔 패턴이 지구 표면과 만나는 방식에 무관하게 불연속 회전 대칭성을 갖는 빔 패턴을 생성하는 인공위성과 함께 유리하게 사용될 수 있다.

임의의 실세계 엔지니어링 시스템에서, 시스템의 설계자는 시스템의 전체 및 그 서브시스템의 성능에 대한 명세(specifications)를 제시한다. 이러한 명세는 시스템이 소망하는 대로 동작하기 위해 충족되어야 하는 허용 오차를 항상 포함한다. 이것은, 물론, 통신 위성 및 그들의 커버리지 패턴에도 또한 해당된다: 인공위성이 소망하는 대로 동작하기 위해서는 통신 위성의 빔 패턴의 파라미터는 소정의 허용 오차 범위 내에 있어야 한다. 본 개시 및 첨부된 청구범위의 목적을 위해, 통신 위성의 빔 패턴은, 인공위성을 대칭축을 중심으로 대칭 각도만큼 회전시킬 수 있고 그 결과 초기 및 최종 빔 패턴 둘 다가 동일한 설계 공차를 충족한다면, 불연속 회전 대칭성을 갖는 것으로 간주된다.

안테나에 의해 전송(또는 수신)되는 무선 신호의 완전한 특성 묘사는 무선 신호의 편파(polarization)의 상태의 표시를 포함해야 한다. 따라서, 빔 패턴의 정의에 편파의 명세를 포함시킬 것을 결정할 수도 있을 것이다. 그러나, 몇몇 무선 수신기 설계는 편파에 무관하고(즉, 몇몇 무선 수신기 설계는 임의의 편파 상태와 함께 작동함), 다른 무선 수신기 설계는 편파에 유연하고(즉, 다른 무선 수신기 설계는 이용 가능한 편파 상태와 함께 작동하도록 필요에 따라 그들의 동작을 적응시킴), 한편 다른 무선 수신기 설계는 소정의 편파 상태에서만 작동하고 다른 편파 상태에서는 작동하지 않는다. 본 개시를 판독한 이후, 무선 시스템의 성능에 따라, 빔 패턴의 불연속 회전 대칭성의 정의에 편파가 포함되는 본 발명의 몇몇 실시형태 및 편파가 포함되지 않는 다른 실시형태를 만들고 사용하는 방식이 기술 분야의 숙련된 자에게는 명백해질 것이다. 편파가 포함되는 경우, 대칭 각도만큼의 회전 이후, 기하학적 형상이 동일하게 보이면 그리고 전송된 그리고 수신된 신호의 편파의 패턴도 또한 동일하게 보이면, 불연속 회전 대칭성을 갖는 빔 패턴은 동일하게 보이는 것으로 간주될 수도 있을 것이다.

본 발명의 실시형태에서, 인공위성은 빔 패턴의 대칭축을 중심으로 하는 회전을 때때로 수행한다. 회전은, 회전 이후에도 빔 패턴이 변하지 않고 유지되도록 그리고 인공위성이 중단 또는 손상 없이 통신 서비스를 계속 제공하도록, 대칭 각도만큼 회전한다. 물론, 회전 이후, 상이한 안테나는 상이한 커버리지 영역을 서빙한다; 그러나 적절한 통신 채널이 적절한 목적지로 가도록, 채널 연결성을 인공위성 상에서, 또는 지상에서 재구성하는 방식은 기술 분야에서 널리 공지되어 있다.

본 발명의 실시형태에 따라 인공위성을 회전시키는 이점은, 빔 패턴이 불연속 회전 대칭성을 가지지만, 방열기 및 열 차폐물의 패턴은 반드시 이러한 대칭성을 가질 필요는 없다는 사실로부터 유래한다. 인공위성의 몇몇 면은, 복사열을 방출하거나 흡수함에 있어서 다른 면보다 더 효과적으로 만들어질 수 있고, 상이한 인공위성 모듈은 인공위성의 상이한 면과는 열적으로 상이하게 커플링될 수도 있을 것이다. 따라서, 예를 들면, 인공위성(300)의 배터리가 과열되는 경우, +X-배터리의 방열기(394)가 태양으로부터 멀어지는 방향을 향하도록 인공위성을 회전시키는 것이 유리할 수도 있다. 반대로, 예를 들면, 지구의 그림자에서 보내는 긴 시간 간격 때문에 인공위성이 너무 냉각되면, 열 차폐물(330)이 태양으로부터 멀어지는 곳을 향하도록, 한편 방열기(393 및 394)는 태양을 향하도록 인공위성을 회전시키는 것이 유리할 수도 있는데, 그 결과 햇빛으로부터의 열은 더욱 쉽게 흡수될 수 있다.

일반적으로, 통신 서비스의 중단 없이 필요시 인공위성을 회전시키는 능력은, 인공위성의 빔 패턴이 원형 대칭성을 갖지 않더라도, 종래 기술의 요 조향과 마찬가지로, 유사한 이점을 갖는 방식으로 인공위성의 열 관리를 수행하는 능력을 본 발명의 실시형태에게 제공한다.

대칭 각도만큼의 인공위성 회전 이후 빔 패턴이 변경되지 않고 유지되더라도, 이러한 회전은 즉각적으로 수행될 수 없다는 것을 유의하는 것이 중요하다. 실제로, 통상적인 인공위성에서, 회전은, 반응 휠 중 하나 이상의 회전 속도를 조정하는 것에 의해 달성되고, 달성 가능한 회전 속도는 수반되는 반응 휠의 질량에 의존한다. 대부분의 인공위성에서는, 이러한 질량을 가능한 한 낮게 유지하는 것이 바람직하며, 그 결과로서 통상적인 인공위성의 달성 가능한 회전 속도는 다소 낮아지게 된다.

대칭 각도만큼의 회전을 수행하는 동안 인공위성이 중간 각도를 통과하여 전이할 때, 빔 패턴은 예상된 것이 아니며 통신 서비스를 제공하는 인공위성의 능력은 심각하게 영향을 받는다. 더 나쁘게는, 결과적으로 나타나는 바람직하지 않은 커버리지 패턴이 인접한 인공위성의 커버리지 패턴과 간섭 문제를 야기할 수도 있을 것이다. 이 이유 때문에, 본 발명의 몇몇 실시형태에서는, 인공위성의 빔 중 일부 또는 모두는, 인공위성이 회전을 하는 동안, 턴 오프된다. 인공위성이 대칭 각도만큼 회전된 상태로 일단 회전이 완료되면, 빔은 다시 턴 온될 수 있다.

인공위성이 회전을 수행하는 동안 발생하는 중단은, 몇몇 인공위성 시스템의 두 가지 피쳐 때문에, 본 발명의 많은 실시형태에서 허용 가능하다: (i) 커버리지를 제공하기 위해 필요한 것보다 더 많은 인공위성이 이용 가능한 지구의 지역이 존재한다; (ii) 인구가 너무 희박하여 이러한 영역에서의 통신 서비스의 중단이 전체 시스템 성능에 허용 가능한 영향을 야기하는 지구의 지역이 존재한다.

제1 피쳐는, 여분의 위성 커버리지가 존재하는 경우, 다른 인공위성이 통신 서비스를 계속 제공하는 동안 인공위성 중 하나가 자신의 빔을 턴 오프할 수 있기 때문에 유리하다. 인공위성이 회전을 수행할 필요가 있는 경우, 시스템은, 여분의 커버리지가 이용 가능한 지역 중 한 지역 위에 인공위성이 있는 동안 이러한 회전을 스케줄링할 수 있다. 그 다음, 인공위성은 자신의 빔을 턴 오프하고 회전을 수행할 수 있고, 동시에, 회전을 수행하고 있지 않은 다른 인공위성은 통신 서비스를 제공하도록 구성된다.

제2 피쳐는 본 발명의 실시형태 이외의 수단에 의한 인공위성의 열 관리 비용이 매우 높아질 수 있기 때문에 유리하다. 통신 위성 시스템을 설계할 때, 본 발명의 실시형태를 통한 열 관리를 수행하는 이점과 모든 곳에서 지속적인 통신 서비스를 제공할 필요성 사이에 트레이드 오프(trade-off)가 있을 것이다. 인공위성에 대안적인 열관리 기술을 장착하는 대신, 인공위성을 회전시키는 것에 의해 인공위성의 열 버짓을 변경할 수 있다는 장점에 대한 대가로, 지구의 인구 밀도가 낮은 몇몇 지역에서 가끔 서비스 중단을 용인하는 것이 비용 효과적이다는 것이 판명될 수도 있다.

본 발명의 몇몇 실시형태에서, 이전 단락에서 논의되는 바와 같이, 인공위성 회전을 빈번하게, 어쩌면, 한 궤도 주기 내에서 심지어 다수 회 수행하는 것이 유리할 수도 있는데, 이것은 시스템 성능의 적당한 중단을 통해 가능할 수도 있을 것이다. 다른 실시형태에서, 이러한 회전은 드물 수도 있을 것이다. 예를 들면, 태양과 관련된 극궤도의 방위가 달마다 바뀌면, 어떤 시점에서 지구의 그림자 속에서 시간의 연장된 기간을 가졌던 궤도는 몇 달 후에 자신이 완전히 태양 아래에 있는 것을 발견할 수도 있을 것이다. 이러한 궤도에 있는 인공위성의 경우, 태양으로부터 받는 열의 평균 양을 거의 일정하게 유지하기 위해서는 필요에 따라 몇 달에 한 번 회전을 수행하는 것이 유리할 수도 있을 것이다.

도 6은 이러한 드문 회전이 수행되는 본 발명의 하나의 실시형태를 예시한다. 도 6에서, 지구(110)는 북극 위에서 본 것이다. 햇빛(130)은 왼쪽에서 도달하고, 그 결과 지구의 빛이 닿지 않는 쪽은 오른쪽에 있고 햇빛을 받는 쪽은 왼쪽에 있다. 지구의 조명과 위치는, 3월 22일 15:40 UT의 일시와 일치한다.

도 6은, 이 도면에서는, 세 개의 직선(610, 620, 630)으로서 에지 상에 나타나는 세 개의 극궤도를 묘사한다. 극궤도(610)는 주야 경계선(day-night terminator)과 정렬된다. 궤도(610)를 따라 돌고 있는 인공위성은 항상 햇빛에 노출된다. 궤도의 평면과 햇빛의 도달 방향 사이의 각도는 "베타 각도"로 칭해진다. 이 궤도(610)의 경우, 베타 각도의 값은 90°이다. 다른 두 개의 궤도(620 및 630)는 각각 +30° 및 -30°의 베타 각도를 갖는다. 이들 두 궤도 내에 있는 인공위성은 지구의 그림자에서 많은 부분의 시간을 소비한다. 분명히, 궤도(610) 내의 인공위성에 대해 양호한 열적 버짓을 달성하는 인공위성 방위는, 궤도(620 및 630) 내의 인공위성에 대해서는 그렇게 하지 않을 것이다.

도 6은, 모든 극궤도가 지구의 극에서 서로 만나는 사실을 예시한다. 복수의 극궤도에 기초한 인공위성 시스템에서는, 임의의 주어진 시간에, 지구 상의 임의의 다른 위치 위에서 보다, 양 극 위에서 더 많은 인공위성이 존재한다. 따라서, 극은, 인공위성이 빔을 차단하고 회전이 필요로 되는 경우 회전을 수행하기에 좋은 장소이다. 인공위성이 각각의 궤도에서 두 개의 극의 극 위를 두 번 통과하기 때문에, 그들이 회전을 수행할 많은 기회가 존재한다. LEO 극궤도가 도 6에 묘사되는 것과 유사한 경우, 이러한 기회는 시간당 한 번보다 더 자주 발생한다.

그 해(year)가 진행하여 햇빛의 도달 방향이 변할 때, 극 궤도의 궤도 면은 거의 안정적으로 유지된다. 따라서, 궤도의 베타 각도는 햇빛의 도달 각도 변화에 응답하여 변한다. 특히, 도 6에 묘사된 날짜로부터 2 개월 후, 햇빛의 도달 방향은 약 60°만큼 변할 것이다. 햇빛은 도 6의 묘사에서 왼쪽 아래로부터 도달할 것이다. 궤도(620)의 베타 각도는 90°에 가까울 것이며, 전체 궤도는 햇빛 아래에 있을 것이다. 대조적으로, 궤도(610)는 -30°에 가까운 베타 각도를 가질 것이며 궤도 중 큰 부분은 지구의 그림자 내에 있게 될 것이다. 분명히, 3월 22일의 궤도(610)의 인공위성에 대해 양호한 열 버짓을 달성했던 인공위성 방위는 2 개월 후 더 이상 양호한 방위가 아닐 것이다. 일반적으로, 다른 궤도에서도 마찬가지이다. 본 발명의 몇몇 실시형태에 따르면, 궤도(610) 내에 있는 인공위성은, 양호한 열적 버짓을 갖는 방위를 유지하기 위해, 3월 22일과 2 개월 후 사이의 어떤 시점에서 회전을 수행했을 것이다. 몇몇 실시형태에서, 회전이 수행되는 베타 각도의 하나 이상의 미리 결정된 값이 존재할 수도 있을 것이다. 궤도의 베타 각도가 이들 값 중 하나에 도달하면, 변경된 베타 각도에 대해 더욱 적절한 상이한 열 버짓을 달성하기 위해 미리 결정된 회전이 수행된다.

비록 본 명세서의 예 중 많은 것이 극궤도를 참조하고 있지만, 본 개시의 판독 후, 인공위성 궤도가 극궤도가 아닌 본 발명의 실시형태를 만들고 사용하는 방식이 기술 분야의 숙련된 자에게는 명확하게 될 것이다. 특히, 극궤도에 관련되는 본 개시에서의 진술 및 속성의 대부분은, 근극궤도(near-polar orbit), 즉 높은 경사각을 갖는 궤도에도 또한 적용 가능하다. 더구나, 많은 진술 및 속성은 임의의 LEO 궤도 또는 심지어 다른 타입의 궤도에 대해 적용 가능하다. 본 개시의 판독 후, 다양한 타입의 궤도 내에 있는 인공위성과 함께 사용 가능한 본 발명의 실시형태를 만들고 사용하는 방식이 기술 분야의 숙련된 자에게는 명백할 것이며, 본 개시의 판독 후, 본 발명의 개념 및 방법이 이러한 적응에 적합한 인공위성 시스템에 적응될 수 있는 방식이 기술 분야의 숙련된 자에게는 명백할 것이다.

본 개시는 하나 이상의 예시적인 실시형태의 단지 하나 이상의 예를 교시한다는 것, 및 본 개시의 판독 이후 본 발명의 많은 변동예가 기술 분야의 숙련된 자에 의해 쉽게 고안될 수 있다는 것, 및 본 발명의 범위가 본 개시에 첨부된 청구범위에 의해 정의된다는 것이 이해되어야 한다.

Claims

지구 주위의 궤도 내의 통신 위성의 열 버짓(thermal budget)을 변경하기 위한 방법으로서,
상기 인공위성의 빔 패턴의 대칭축을 중심으로 상기 인공위성을 회전시키는 단계를 포함하고;
상기 빔 패턴은 상기 대칭축을 중심으로 불연속 회전 대칭성(discrete rotational symmetry)을 가지며,
상기 인공위성을 회전시키는 단계는 상기 불연속 회전 대칭성의 대칭 각도만큼 회전하는, 지구 주위의 궤도 내의 통신 위성의 열 버짓을 변경하기 위한 방법.
제1항에 있어서,
상기 인공위성은 하나 이상의 방열기를 포함하고,
상기 인공위성을 회전시키는 단계는, 상기 하나 이상의 방열기에 의해 수용되는 햇빛으로부터의 복사열의 양에서 변화를 야기하는, 지구 주위의 궤도 내의 통신 위성의 열 버짓을 변경하기 위한 방법.
제1항에 있어서,
상기 인공위성을 회전시키는 단계는 상기 인공위성이 지구의 인구 밀도가 낮은 지역 위에 있을 때 발생하는, 지구 주위의 궤도 내의 통신 위성의 열 버짓을 변경하기 위한 방법.
제1항에 있어서,
상기 인공위성은 극궤도(polar orbit) 내에 있고, 상기 인공위성을 회전시키는 단계는 상기 인공위성이 극 지역 위에 있을 때 발생하는, 지구 주위의 궤도 내의 통신 위성의 열 버짓을 변경하기 위한 방법.
제4항에 있어서,
상기 인공위성을 회전시키는 단계는, 상기 극궤도의 베타 각도가 미리 결정된 값에 도달할 때 발생하는, 지구 주위의 궤도 내의 통신 위성의 열 버짓을 변경하기 위한 방법.
제5항에 있어서,
상기 미리 결정된 값은 상기 인공위성 상의 온도 변동을 감소시키도록 조정되는, 지구 주위의 궤도 내의 통신 위성의 열 버짓을 변경하기 위한 방법.
제1항에 있어서,
상기 빔 패턴의 빔은 상기 인공위성을 회전시키는 동안 턴 오프되는, 지구 주위의 궤도 내의 통신 위성의 열 버짓을 변경하기 위한 방법.
제1항에 있어서,
상기 대칭축은 요 축(yaw axis)인, 지구 주위의 궤도 내의 통신 위성의 열 버짓을 변경하기 위한 방법.
제1항에 있어서,
상기 대칭 각도는 90°, 180° 또는 270° 중 하나인, 지구 주위의 궤도 내의 통신 위성의 열 버짓을 변경하기 위한 방법.
지구 주위의 궤도 내의 통신 위성의 온도를 제어하기 위한 방법으로서,
상기 온도를 모니터링하는 단계;
상기 온도가 미리 결정된 값에 도달하는 것에 응답하여, 상기 인공위성의 빔 패턴의 대칭축을 중심으로 상기 인공위성을 회전시키는 단계를 포함하고;
상기 빔 패턴은 상기 대칭축을 중심으로 불연속 회전 대칭성을 가지며, 상기 회전은 상기 불연속 회전 대칭성의 대칭 각도만큼 회전하는, 지구 주위의 궤도 내의 통신 위성의 온도를 제어하기 위한 방법.
제10항에 있어서,
상기 인공위성을 회전시키는 단계는, 상기 온도가 상기 미리 결정된 값에 도달하는 것에 후속하여 지연이 경과 한 이후에 발생하는, 지구 주위의 궤도 내의 통신 위성의 온도를 제어하기 위한 방법.
제11항에 있어서,
상기 인공위성을 회전시키는 단계는 상기 인공위성이 지구의 인구 밀도가 낮은 지역 위에 있을 때 발생하는, 지구 주위의 궤도 내의 통신 위성의 온도를 제어하기 위한 방법.
제10항에 있어서,
상기 빔 패턴의 빔은 상기 인공위성을 회전시키는 동안 턴 오프되는, 지구 주위의 궤도 내의 통신 위성의 온도를 제어하기 위한 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 인공위성을 회전시키는 단계는 상기 인공위성이 지구의 인구 밀도가 낮은 지역 위에 있을 때 발생하는, 지구 주위의 궤도 내의 통신 위성의 열 버짓을 변경하기 위한 방법.
제1항, 제2항 또는 제14항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 인공위성은 극궤도 내에 있고, 상기 인공위성을 회전시키는 단계는 상기 인공위성이 극 지역 위에 있을 때 발생하는, 지구 주위의 궤도 내의 통신 위성의 열 버짓을 변경하기 위한 방법.
제1항, 제2항, 제14항, 또는 제15항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 인공위성을 회전시키는 단계는, 상기 극궤도의 베타 각도가 미리 결정된 값에 도달할 때 발생하는, 지구 주위의 궤도 내의 통신 위성의 열 버짓을 변경하기 위한 방법.
제1항, 제2항, 제14항, 제15항, 또는 제16항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 미리 결정된 값은 상기 인공위성 상의 온도 변동을 감소시키도록 조정되는, 지구 주위의 궤도 내의 통신 위성의 열 버짓을 변경하기 위한 방법.
제1항, 제2항, 제14항, 제15항, 제16항, 또는 제17항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 빔 패턴의 빔은 상기 인공위성을 회전시키는 동안 턴 오프되는, 지구 주위의 궤도 내의 통신 위성의 열 버짓을 변경하기 위한 방법.
제1항, 제2항, 제14항, 제15항, 제16항, 제17항, 또는 제18항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 대칭축은 요 축인, 지구 주위의 궤도 내의 통신 위성의 열 버짓을 변경하기 위한 방법.
제1항, 제2항, 제14항, 제15항, 제16항, 제17항, 제18항, 또는 제19항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 대칭 각도는 90°, 180° 또는 270° 중 하나인, 지구 주위의 궤도 내의 통신 위성의 열 버짓을 변경하기 위한 방법.
제10항, 제11항 또는 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 빔 패턴의 빔은 상기 인공위성을 회전시키는 동안 턴 오프되는, 지구 주위의 궤도 내의 통신 위성의 온도를 제어하기 위한 방법.