[發(fā)明專利]支持集群飛行的基礎(chǔ)模塊航天器

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310606575.3
• 申請日: 2013-11-25
• 公開（公告）號: CN103600852A
• 公開（公告）日: 2014-02-26
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張育林;王兆魁;侯振東;范麗;黨朝輝;蔣超;安梅巖;張斌斌;李韜
• 申請（專利權(quán)）人: 清華大學(xué)
• 主分類號: B64G1/22
• 分類號: B64G1/22;B64G1/24
• 代理公司: 北京市盛峰律師事務(wù)所 11337
• 代理人: 趙建剛

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于航天器設(shè)計技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種支持集群飛行的基礎(chǔ)模塊航天器。

背景技術(shù)

航天器集群是由多個成員航天器構(gòu)成的空間系統(tǒng)，與傳統(tǒng)的編隊飛行概念相比，其空間應(yīng)用更加依賴系統(tǒng)的自主運行和網(wǎng)絡(luò)通信能力，并要求成員航天器可以實現(xiàn)靈活快捷的集群加入和退出、在軌維修和升級等功能。

國際上提出的航天器集群計劃典型代表有F6計劃[參考文獻1-4]、ANTS計劃[參考文獻5-7]、EDSN計劃[參考文獻8]等。F6計劃建立了一種面向未來的航天器體系結(jié)構(gòu)，將傳統(tǒng)的整體式航天器分解為多個分離模塊航天器，在軌運行時通過無線通信構(gòu)成一個功能完整的虛擬航天器系統(tǒng)，并具備系統(tǒng)重構(gòu)和功能再定義的能力。ANTS計劃是服務(wù)于小行星帶探測的空間智能集群計劃，其任務(wù)執(zhí)行過程中需要進行航天器間的信息交互，以及基于信息交互的集群協(xié)同工作。EDSN計劃是通過航天器集群實現(xiàn)分布式多點空間輻射探測的演示任務(wù)，該計劃的一個重要目的是演示各成員航天器間的載荷信息共享以及星地通信能力。

航天器集群的空間應(yīng)用，為航天器的設(shè)計帶來了新的挑戰(zhàn)，主要體現(xiàn)在小型化、低成本化的設(shè)計理念和網(wǎng)絡(luò)通信、自主決策能力的需求兩方面。NASA研發(fā)的PhoneSat衛(wèi)星將應(yīng)用于EDSN計劃的航天器集群構(gòu)建中，其在小型化、低成本化、高性能星載計算機方面有很大的優(yōu)勢[參見文獻9-11]。PhoneSat衛(wèi)星是以一個標準CubeSat單元為基本結(jié)構(gòu)，以智能手機為星上核心部件的一類新型衛(wèi)星，可使衛(wèi)星的計算處理能力提升10～1000倍、成本降低10～1000倍，另外，得益于當前智能手機的高集成度，PhoneSat衛(wèi)星在相同的結(jié)構(gòu)單元內(nèi)可容納更多任務(wù)載荷。然而，目前研發(fā)的PhoneSat衛(wèi)星設(shè)計中，并沒有考慮網(wǎng)絡(luò)通信和自主決策能力的實現(xiàn)。除此之外，CubeSat標準也在其他微小衛(wèi)星的設(shè)計中得到了廣泛的應(yīng)用，例如用于演示高速率發(fā)射機的FITSAT-1[參見文獻12]、用于測量大氣溫度和濕度的CubeSat星座[參見文獻13]、用于測量電離層的OSIRIS-3U[參見文獻14]。但是CubeSat標準只提供了微小衛(wèi)星設(shè)計的一些基本標準，如外形尺寸、設(shè)計重量等，并不涉及面向具體任務(wù)的衛(wèi)星功能的實現(xiàn)。

所引用的參考文獻如下：

[1]Owen?B，Paul?E.Fractionated?space?architectures：a?vision?for?responsive?space.4th?Responsive?Space?Conference，Los?Angeles，USA，2006.

[2]O′Neill?M?G，Weigel?A?L.?Assessing?Fractionated?Spacecraft?Value?Propositions?for?Earth?Imaging?Space?Missions.Journal?of?Spacecraft?and?Rockets，2011，48(6)：974～986.

[3]Roberta?E，Joseph?B，James?G.?Transitioning?DARPA?Science?and?Technology?Results?into?Space?Capabilities.AIAA?SPACE2009Conference&Exposition，Pasadena，USA，2009.

[4]Roberta?E，Joseph?B，Greg?R.Transitioning?DARPA?Science?and?Technology?Results?into?Space?Capabilities?II.AIAA?SPACE2010Conference&Exposition，Anaheim，USA，2010.

[5]Hinchey?M?G，Rash?J?L，Truszkowski?W?F，et?al.Challenges?of?developing?new?classes?of?NASA?self-managing?missions.11th?International?Conference?on?Parallel?and?Distributed?Systems，F(xiàn)ukuoka，Japan，2005.