一种低轨微纳卫星的制作方法

本实用新型涉及卫星技术领域，具体涉及一种低轨微纳卫星。

背景技术：

电推力器是利用电能将工质从推力器内部高速喷出，从而产生推力。由于具有比冲高的优点，电推力器在卫星平台将得到广泛的应用。一般地，电推力器(主要为离子或霍尔推力器)的推力为化学推进的几千分之一，在几十mN左右，因此电推力器通常被应用在卫星上用于卫星的南北位置保持过程。

但是，对于微纳卫星来说，由于受到星上电源功耗的约束，采用传统的电推力器(如离子或霍尔推力器)无法实现在轨使用，因此需要一种功耗更低的电推力器。

技术实现要素：

针对现有技术中的缺陷，本实用新型提供一种低轨微纳卫星，本实用新型提供的低轨微纳卫星，采用脉冲微弧电推力器，能够较为方便地实现低轨微纳卫星的姿态调整。

为实现上述目的，本实用新型提供了以下技术方案：

本实用新型提供了一种低轨微纳卫星，包括：脉冲微弧电推力器、太阳帆板、星敏感器和太阳敏感器；

其中，所述星敏感器和太阳敏感器，分别用于测量星图和太阳，获得低轨微纳卫星的姿态信息；

所述太阳帆板，用于获取太阳能，为低轨微纳卫星在轨工作提供能源；

所述脉冲微弧电推力器，用于低轨微纳卫星的姿态调整。

进一步地，所述星敏感器和太阳敏感器均安装在低轨微纳卫星的背地面上；

所述太阳帆板对称地安装在低轨微纳卫星的±Y轴正对的侧面上；

所述脉冲微弧电推力器对称地安装在低轨微纳卫星的±X轴正对的侧面上，或，对称地安装在±X轴正对的侧面和±Y轴正对的侧面相交的侧棱上；

其中，在卫星机械坐标系中，Z轴正法线指地，Y轴正方向指向卫星南板正法线方向，X轴符合右手定则。

进一步地，所述脉冲微弧电推力器的推力为10～100μN。

进一步地，所述脉冲微弧电推力器的数量为2～3对。

进一步地，所述低轨微纳卫星还包括：陀螺。

进一步地，所述低轨微纳卫星还包括：天线。

进一步地，所述低轨微纳卫星还包括：光学相机。

进一步地，所述低轨微纳卫星还包括：动量轮。

进一步地，所述低轨微纳卫星还包括：模拟式太阳敏感器。

进一步地，所述低轨微纳卫星还包括：磁力矩器。

进一步地，所述低轨微纳卫星还包括：磁强计。

本实用新型至少具有如下的有益效果：

1、在本实用新型中，采用脉冲微弧电推力器实现低轨微纳卫星的调整，由于脉冲微弧电推力器产生的推力较小，因此比较适用于低轨微纳卫星。

2、在本实用新型中，由于脉冲微弧电推力器产生的推力较小，若采用传统的安装方式，则无法获取脉冲微弧电推力器的在轨标定大小，为解决该问题，本实用新型将脉冲微弧电推力器对称地安装在低轨微纳卫星的±X轴正对的侧面上，或，对称地安装在±X轴正对的侧面和±Y轴正对的侧面相交的侧棱上，通过这种安装方式，再结合姿轨控系统工作情况，能够获得脉冲微弧电推力器的在轨标定值。

当然，实施本实用新型的任一方法或产品不一定需要同时达到以上所述的所有优点。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型一实施例提供的低轨微纳卫星的结构示意图；

图2是本实用新型一实施例提供的脉冲微弧电推力器的安装位置示意图；

图3是现有技术中离子或霍尔电推力器的安装位置示意图。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

正如背景技术中所述，现有的离子或霍尔电推力器的推力一般在几十mN左右，但是，对于微纳卫星来说，由于受到星上电源功耗的约束，采用传统的电推力器(如离子或霍尔推力器)无法实现在轨使用。为解决该问题，本实用新型一实施例提供了一种低轨微纳卫星，参见图1，该低轨微纳卫星包括：脉冲微弧电推力器1、太阳帆板2、星敏感器3和太阳敏感器4；

其中，所述星敏感器3和太阳敏感器4，分别用于测量星图和太阳，获得低轨微纳卫星的姿态信息；

所述太阳帆板2，用于获取太阳能，为低轨微纳卫星在轨工作提供能源；

所述脉冲微弧电推力器1，用于低轨微纳卫星的姿态调整。

可以理解的是，所述脉冲微弧电推力器1的推力为10～100μN，比较适用于低轨微纳卫星的姿态调整。

为不耽误低轨微纳卫星的正常工作，优选地，所述低轨微纳卫星包括多对脉冲微弧电推力器，一方面，可以使用多对脉冲微弧电推力器共同用于低轨微纳卫星的姿态调整，以提高姿态调整准确度；另一方面，也可以将多余的脉冲微弧电推力器作为备用推力器。优选地，所述脉冲微弧电推力器的数量为2～3对。

在本实施例中，采用脉冲微弧电推力器实现低轨微纳卫星的南姿态调整，由于脉冲微弧电推力器产生的推力较小，因此比较适用于低轨微纳卫星。

参见图2，由于现有的离子或霍尔电推力器的推力一般在几十mN左右，因此，现有的离子或霍尔电推力器1’通常被安装在高轨同步卫星的太阳帆板2’侧，用于卫星的南北位置保持过程中。通过任务前后的轨道标定结果，能够得到离子或霍尔电推力器1’的工作效率以及南北位置保持效果。然而与离子或霍尔推力器相比，脉冲微弧电推力器的推力较小，通常只有几十μN，考虑到时间周期，采用传统的布局方式使用脉冲微弧电推力器，无论在高轨道还是低轨道，都无法获取推力器的在轨标定大小，为解决该问题，本实施例还提供了适用于脉冲微弧电推力器的安装方式，在该安装方式下，结合姿轨控系统工作情况，能够获得脉冲微弧电推力器的在轨标定值。

具体地，参见图3，本实施例提供的适用于脉冲微弧电推力器的安装位置如下：

脉冲微弧电推力器1对称地安装在低轨微纳卫星的±X轴正对的侧面上(图3中未示出这种情形)；

或，

脉冲微弧电推力器1对称地安装在±X轴正对的侧面和±Y轴正对的侧面相交的侧棱上(参见图3所示的情形)；

如图3所示，在卫星机械坐标系中，Z轴正法线指地，Y轴正方向指向卫星南板正法线方向，X轴符合右手定则；

相应地，所述太阳帆板2对称地安装在低轨微纳卫星的±Y轴正对的侧面上；所述星敏感器3和太阳敏感器4均安装在低轨微纳卫星的背地面5上。

根据上面描述可知，由于脉冲微弧电推力器产生的推力较小，若采用传统的安装方式，则无法获取脉冲微弧电推力器的在轨标定大小，为解决该问题，本实施例将脉冲微弧电推力器对称地安装在低轨微纳卫星的±X轴正对的侧面上，或，对称地安装在±X轴正对的侧面和±Y轴正对的侧面相交的侧棱上，通过这种安装方式，再结合姿轨控系统工作情况，能够获得脉冲微弧电推力器的在轨标定值。

例如，通过上面的安装方式，再结合下面的操作步骤，能够获得脉冲微弧电推力器的在轨标定值：

步骤101：确认需进行脉冲微弧电推力器安装布局的微纳卫星平台质量特性，包括太阳帆板展开后卫星质心在卫星机械坐标系中的位置，在卫星机械坐标系中，Z轴正法线指地，Y轴正方向指向卫星南板正法线方向，X轴符合右手定则。

步骤102：确认微纳卫星平台的用户需求与卫星上安装的各类敏感器、太阳帆板、天线及光学相机对脉冲微弧电推力器的限制条件；其中用户需求包括：卫星三轴姿态控制所需的力矩；各类敏感器、太阳帆板、天线及光学相机对脉冲微弧电推力器的限制条件包括安装位置、几何尺寸、干扰力矩、视场影响及空间环境污染情况。

步骤103：以寿命初期质心位置为基准，在卫星的±X侧，和/或，卫星的±X侧和卫星的±Y侧相交的侧棱上进行脉冲微弧电推力器对称布局；所述卫星的±X侧指±X轴正对的侧面，所述卫星的±Y侧指±Y轴正对的侧面。

步骤104：将步骤103得到的脉冲微弧电推力器布局进行迭代优化，以对日巡航下三个轨道周期所造成轨道面法向角动量积累为已知条件进行初步布局，然后结合陀螺及预设指定的敏感器的精度进行修正，若超过陀螺及预设指定的敏感器的精度，则调整脉冲微弧电推力器的安装位置及角度；其中，所述角动量积累由姿轨控系统仿真得到。

步骤105：将步骤104得的脉冲微弧电推力器布局与微纳卫星平台的姿态控制推力器进行故障对策优化，优化原则为：在姿态控制过程中负责姿态控制的冷气推力器出现故障，利用脉冲微弧电推力器的安装布局能够实现相同的姿态角度调节，以确保微纳卫星能够正常在轨工作。

可见，本实用新型提出了推力为几十μN的脉冲微弧电推力器安装布局方式，为微纳卫星实现多样化的搭载任务提供了可选择的思路。

可以理解的是，所述低轨微纳卫星还可以包括：陀螺。

可以理解的是，所述低轨微纳卫星还可以包括：天线。

可以理解的是，所述低轨微纳卫星还可以包括：光学相机。

可以理解的是，所述低轨微纳卫星还可以包括：动量轮。

可以理解的是，所述低轨微纳卫星还可以包括：模拟式太阳敏感器。

可以理解的是，所述低轨微纳卫星还可以包括：磁力矩器。

以上实施例仅用于说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。