低轨道人造卫星的定向方法及系统。把空气动力学导向装置与磁耦合器（１、２、３）结合起来了，空气动力学导向装置由于高层大气可引起卫星沿两个轴的转动而磁耦合器可借助地磁场产生沿三个主轴的俯仰、横滚和侧滚（偏航）的转动。人们可以达到很高的精度使卫星定向而无需消耗大量的能源。还给出了一些控制规律。（*该技术在2015年保护过期，可自由使用*）
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及备有可同时产生磁矩和空气动力矩装置的人造卫星，以及控制这种卫星的方法。本专利技术可能更接近于其申请号为9304953的法国专利主要內容，所述申请描述的是一种装有空气动力学定位导向装置的人造卫星而且该卫星沿低轨道或极低轨道运行，也就是说卫星的轨道高度或者如果是椭圆轨道的话就是指远地点，对于地球来说低于600km(公里)。还可想象为，本专利技术能应用于其它一些行星，不过，条件是这些行星要有大气层。实际上，高层大气的稀薄气体(对于地球来说它主要由原子氧组成)可以对卫星产生转动力矩。可利用这种状况的空气动力学导向装置主要由一些旋转板构成，这些旋转板适合于利用相对来说比较大或小些的截面正对气流时实现定向或者说定向之后可给气流提供一种可变的倾斜流逝方向。不论气流方向如何都能产生随旋转板所处位置及其定向情况而变化的力矩。因而就能达到调节卫星定向用来防止各种摄动的影响使仪器设备或探测器对准目标或者使光生伏打电池对准太阳。空气动力学导向装置的优点是节省了推进器或通常用于移动卫星或者使卫星定向的同类装置所要消耗的“爱尔高”火箭燃料(ergol)，但是它们仍然消耗一些燃料直接用于驱动或间接用于补偿它们所造成的拖拽效应。因此，在衡量这些装置的同时可考虑减少其数量或减少它们的使用。本专利技术的指导思想是把空气动力学导向装置与其它一些装置，即磁耦合器或磁偶发生器相配合，它们由光伏(电池)以再生能的形式供电而且这些装置都具有能在周围磁场的存在下产生转动力矩的能力，这类磁场比如是地磁场，依据的公式为C＝M^B，其中C是用牛顿-米表示的力矩，M是以安匝/平方米表示的磁矩而B是以特斯拉(T)表示的磁场。从这个公式可得出的不利结论是，将不会产生围绕周围磁场方向的力矩。正是针对这种特殊的原因，人们才求助于空气动力学的导向装置，尽管这些导向装置也能作为围绕其它轴产生磁力矩的补充设备。人们还知道一些这样的卫星，在这类卫星上磁耦合器或者单独使用或者与定向系统相互补充而加以利用，所说的定向系统比如有反作用轮或当其达到饱和程度时的动力轮，但是似乎可以这样讲，除非在以前或最近由同一专利技术人所提及的范围內，还从来没有人提出过可定向的空气动力学导向装置。空气动力学导向装置产生围绕卫星两个主轴的力矩和转动，其方向可根据卫星轨道位置相对地磁场或所考虑的行星磁场而加以选择。磁耦合器可围绕卫星三个主轴产生磁矩。在那种情况下定向系统将配备一些协助性的装置，但这些装置不是多余无用的，因为沿轨道运行和按不变方向定向的卫星相对磁场来说不会是固定的方向，使得磁耦合器作用在每一圈都有用，如此有利的是，即使某些作用较小最好也要把它们用到导向装置上。概括地说，本专利技术以最普通的方式涉及了人造卫星，其特征在于该卫星装有可围绕三个卫星主轴产生转动力矩的磁发生器；还装有旋转式外板用于根据卫星的类型和卫星轨道提供围绕两个主轴的空气动力学转动力矩，这要随着与磁发生器有关的控制规律而变化而且所有的板都是用来使它们产生可变的力矩；本专利技术还涉及对于围绕有大气层和磁场的某一行星的这类轨道中的卫星可采用的方法，其特征在于该方法主要就在于周期性地测量和估算行星相对于卫星主轴的磁场并计算由磁发生器和外板围绕主轴所要产生的转动力矩。下面就借助几幅非限定性的描述附图用几个实施例而更加准确地叙述本专利技术-附图说明图1表示的是一种磁耦合器系统，-图2表示出了本专利技术所适用的特定轨道上的卫星，-图3表示适于沿另一种轨道运行的一种不同的卫星，-图4表示与前面相类似的可在第三种轨道上运行的卫星，-图5描绘了空气动力学导向装置的控制，-图6是表示导向装置控制的曲线示意图，以及-图7则描绘了空气动力学导向装置的装配情况。图1表示出一些其结构完全相似的磁耦合器1、2和3而且它们都是由一个圆柱形铁磁性铁心4构成的，有两个电绕组5和6缠卷在该铁心4上。绕组5和6与电池组7相连，电池组7又由光生伏打电池8供电，该电池插在卫星上朝向太阳的板上。磁耦合器1、2和3的铁心4分别沿着卫星的三个主轴X、Y和Z取向，它们之间彼此都互相垂直。电绕组5和6一次主要只使用一个，而另一个起补充作用而且在第一个有损坏的情况下提供备用。当电流流经电绕组5和6时，在相关铁心4的轴向中就产生表现为双极磁矩 的磁场。于是在沿铁心4中产生一种机械力矩 正好与周围磁场 的方向成一直线，依据的公式是前面提到的 该力矩传动给卫星，铁心4都是固定在卫星上的，以便使卫星整体转动。值得注意的是，这些磁耦合器1、2和3在其铁心4沿周围磁场 定向后就不再起作用了。在图2上表示出了一个载有磁耦合器1、2和3的卫星10A，必须要把它们安装在卫星10A的中心主体部分11中，从中伸出两个侧翼板12和13，这两个翼板是当卫星10A脱离发射火箭及进入轨道时展开的。两个翼板12和13是相似的，并排列在中心主体11两侧排成一直线而且它们还在与主体隔开一定距离的地方装有太阳能板14，该板上装有光生伏打电池8(这是前面提到过的)，然后翼板上还装有空气动力学导向装置15，它由一个中心板16和两个端板17和18构成，它们把中心板围在里边。实际上端板17和18是一些半块板，其转动是围绕翼板12与13延伸部位中的一个轴协调一致地进行的，在这儿，此轴对应的是卫星10A俯仰轴Y而中心板16绕同一个轴与上述半块板无关地单独转动。转动轴是由可支撑板的一些空心轴(中空轴)作成的，而且空心轴又以从太阳能板14一端伸出的固定支承轴转动。这种简单的机械系统在图7上表示出来了。固定轴标注为25，外板16至18的中空轴分别标注为26至28；用29表示的是杆，这种杆在中心板16的边缘之外把端板17和18连接起来；用30表示轴承，这些轴承可使中空轴26和28用中空轴29支承；用31表示可使中空轴27由中空轴26支承的轴承；用32和33表示电动机和传动系统，这些系统分别驱动中空轴26和27，因而分别使中心板16单独转动也使端板17和18转动，同时靠在太阳板14上。导向装置板16至18彼此对称地安装在翼板12和13上，它们的相应尺寸都是相同的并且都用前述的独立系统驱动。最后必须指出的是，中心板16的表面积与端板17和18表面积的和相等。卫星10A沿轨道A运行，滚动轴X与该轨道相切并按卫星行程的相反方向定向。左右(侧滚)摆动(偏航)轴Z在A轨道面上并与地球中心(地心)的T方向相反。因此俯仰轴Y与轨道A的平面垂直，翼板12和13也垂直A轨道面而且该轴Y的指向要给出方向标志X、Y和Z。在此情况下，A轨道是12和24地方时的太阳同步轨道，它几乎从地极上通过，因为轨道面与赤道面大约为100°角。地磁场B那时差不多与轨道面平行，大约成20°角左右。这一结果适用于所有准极性轨道。可以看到围绕X轴的滚动旋转是能够控制的，方法是选择性地改变翼板12和13中一个的中心板16或端板17与18的方向而且还要使另一个翼板13或12上相似的板产生相应的反向转动，起初是从所有板都处在平行于与轨道1相切的平面的平面内的中间位置开始的。这样所引起的稀薄空气的阻力增大表现为沿左右摆动(偏航)轴Z的在相反方向上偏离中心的力，而且其力(值)的大小与倾斜度的大小有关。沿横向滚动轴X的阻力也产生了，这些力没有产生力矩，因为它们相等并且是相同方向但是对卫星10A本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种人造卫星，其特征在于，它包括：可绕卫星三个主轴（Ｘ、Ｙ、Ｚ）旋转的转矩磁发生器（１、２、３）；一些旋转外板（１６、１７、１８）用以产生围绕其中两个主轴（Ｘ、Ｚ或Ｘ、Ｙ）的空气动力转矩，这要依据卫星类型和卫星轨道随控制规律而变化，该控制规律又与磁发生器及使其产生各种可变转矩的外板有关。
【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：P杜乔恩，
申请(专利权)人：法国国家太空研究中心，
类型：发明
国别省市：FR[法国]
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