魔方卫星制造技术

本发明专利技术实施例提供了一种魔方卫星，包括本体，本体为镜面魔方结构，由若干个魔方块组成，在其中至少一个所述魔方块的内侧设有光谱成像设备，并且在镜面魔方结构变形过程中，所述光谱成像设备能够采集到魔方卫星外部空间的图像。该卫星借鉴镜面魔方特殊的结构特点，不仅能够实现对空间目标的长时间、多角度、全方位观测，还具备一定的变形和隐身能力。通过卫星上搭载的多个光谱成像设备，能够实现对单目标的跟踪监视和多目标的协同观测，并获取目标的特征信息，也可以通过多颗魔方卫星组网的形式，建立一套完整的天基监视系统，对提高我国空间态势感知能力具有重要意义。

【技术实现步骤摘要】
魔方卫星
本专利技术涉及卫星
，具体的说涉及一种魔方卫星。
技术介绍
自1957年苏联将第一颗人造卫星送入太空以来，航天事业历经整整60年的发展，数以千计的卫星相继进入太空，为通信、导航、遥感、气象等领域的发展带来了颠覆性的变革。但是，这些卫星在给人类生活带来极大便利的同时，也同样带来了前所未有的问题和挑战。随着在轨运行的卫星数量日益增长和人类空间活动的日趋频繁，空间目标的数量日益庞大，也使得空间环境变得更加复杂。环绕地球飞行的空间目标呈现出数量多、分布广的特点。这些空间目标的分布范围从离地球只有几百公里的低地球轨道延伸至距地球几万公里的地球同步轨道。近60年不同类型空间目标数量的变化趋势和空间目标总数量的变化趋势。总体上呈现出持续增长的总趋势，这不仅是由于卫星数量的逐年增长，还包括空间目标的自解体和空间目标之间的相互碰撞等原因。太空环境的日益复杂性，不仅严重影响了人类正常的航天活动，还极大的威胁了在轨卫星的安全。2009年2月10日，美国的“铱33”卫星和俄罗斯的“宇宙2251”卫星发生碰撞，这是历史上首次卫星相撞事故。据美国方面报道，此次卫星相撞事件大约产生了数千个太空碎片，这些碎片分布在500公里到1300公里的太空中，对这一高度范围内所有卫星的安全都带来重大的威胁。除上述重大空间安全事故外，大大小小严重程度不同的其他安全事故更是无时无刻不在发生，如何确保本国太空资源安全的问题变得愈发重要。为了应对太空威胁，避免空间事故，必须建立起一套完整的空间目标监视系统对空间目标进行探测跟踪识别，获取目标的轨道参数、外形结构、使用功能、光学红外雷达特性等特征信息，甚至获取这些目标的所有者的任务规划和行动企图信息，预知可能发生的潜在危险。这种对空间目标进行探测、识别并获取特征信息的行为就是空间态势感知(SpaceSituationAwareness)。利用空间态势感知，既能对本国在轨运行的卫星进行有效的保护，又可以对其他国家的卫星进行严密的监视，是确保空间安全稳定、获取空间优势的基石。空间目标监视系统分为天基监视系统和地基监视系统两大类，美国的空间目标监视网(SSN)是目前观测能力最强的地基空间目标监视系统，最早可追溯到1957年。苏联在该年发射第一颗人造卫星时，美国便开始利用靶场经纬仪来对空间目标进行追踪探测。目前美国依靠地基雷达探测系统和光电探测系统，基本实现了对空间目标的探测与跟踪，其中雷达探测系统为中低轨道目标探测的主力探测器，如在1961年部署的空军空间监视系统(AFSSS)以及在1969年部署的埃格林雷达(EglinRadar)。而在20世纪80年代早期部署的地基光电深空监视系统(GEODSS)以及在2011年部署的空间监视望远镜(SST)则是对高轨空间目标进行探测的主力成员，可用于高轨目标定轨和特征信息的获取。但是地基监视系统也有其天然的局限性：1)单一地面站对空间目标尤其是中低轨目标观测弧段较短，若要达到较高定轨精度则需要数目多、分布广的地面站支持，即建立全球分布的测控网，成本相对较高。2)地面设备在观测过程中容易受到大气传播抖动、蒙气差、电离闪烁等因素的影响。除此之外，地球曲率、天光背景、天气等条件的限制，使得地基监视系统无法做到全天时、全天候的监视。3)由于受限于探测距离，地基观测还存在一个不足之处就是无法对高轨的空间目标实施有效观测。为了弥补地基监视系统的缺陷，近些年来，美国在继续完善和发展地基探测系统的同时，开始了对天基监视系统的建设，分别在2003年及2005年发射了实验卫星XSS-10、XSS-11，验证了对低轨空间目标接近、绕飞、近距离观测的能力。在此之后美国发射了ANGELS卫星，可对地球静止轨道目标完成接近、绕飞及观测任务。可以说天基监视系统已经成为整个空间目标监视系统中的重要环节，是加强空间态势感知能力的必要组成部分。天基监视系统虽然一定程度上弥补了地基监视系统的缺陷，但由于当前天基监视系统的发展尚处于起步阶段，所以目前的天基监视卫星仍存在着一些不足之处：1)单颗天基监视卫星无法同时观测多个方位的空间目标。当前多数的天基监视卫星均沿袭传统对地观测卫星的设计理念，观测载荷安装面单一，指向相对固定，而载荷的侧摆角度有限。当不同的空间目标与卫星的相对位置差异较大时，单颗卫星无法同时有效兼顾多个空间目标的观测任务。2)对近距离目标不具备长时间跟踪监视的能力。在天基监视卫星与空间目标相对距离较近时，卫星整体姿态稳定而相机侧摆有限，所能提供的卫星对目标的观测弧段较短。而相对距离近导致两者相对角速度较大，所以观测时间也非常有限，无法很好得满足跟踪监视的需求。若对整星姿态进行机动来实现对目标的长时间跟踪观测，不仅机动速度慢而且代价高。3)有效载荷长期暴露于电磁环境复杂的太空环境中，影响卫星的服役年限。当前天基监视卫星搭载的有效载荷，往往长期裸露在电磁环境复杂的太空环境中，载荷容易受到空间带电粒子和电磁辐射的影响，继而影响载荷的工作时间和卫星的有效寿命。随着北斗卫星、高分系列卫星、风云系列卫星的陆续发射，我国在空间中的活动也变得日益频繁，但是我国仍不具备对空间目标进行连续、多维观测的能力，更缺乏一套完整的天基监视系统。
技术实现思路
鉴于以上所述的技术问题，本专利技术实施例提供了一种魔方卫星，满足我国对于建立天基监视系统的需求。根据本专利技术实施例的一个方面，提供了一种魔方卫星，包括本体，本体为镜面魔方结构，由若干个魔方块组成，在其中至少一个所述魔方块的内侧设有光谱成像设备，并且在镜面魔方结构变形过程中，所述光谱成像设备能够采集到魔方卫星外部空间的图像。所述光谱成像设备通过可扭转的方式连接在所述魔方块的内侧。在所述魔方块的内侧设有滑轨，所述光谱成像设备可滑动地连接在所述滑轨上。所述镜面魔方结构为二阶镜面魔方、三阶镜面魔方、四阶镜面魔方或以上。在外表面相互垂直两个魔方块上各设有一个星敏感器，并且每个所述星敏感器与其所在的魔方块的外表面垂直安装。通过所述星敏感器对所述魔方卫星进行姿态确定。当所述镜面魔方结构为三阶镜面魔方时，所述星敏感器安装在魔方外表面的中心位置的魔方块上。由于中心位置的魔方块之间的相互位置不变，所以利用这一特性使得星敏感器的视场方向相互垂直，从而保证星敏感器全任务周期可实现魔方卫星的姿态确定。星敏感器是最常用的姿态确定仪器之一，相对于太阳敏感器、磁强计、地平仪和陀螺仪等其他常见的姿态测量设备而言，星敏感器不仅姿态测量精度比较高，而且能够实现自主导航能力，抗干扰能力也比较强，目前是卫星上最主要的姿态测量仪器。对应所述镜面魔方结构的六个表面，各设有一个飞轮，六个飞轮两两成对且同轴布置，并且两对飞轮之间的轴向垂直。所述魔方卫星的各用电器件被分散布置于不同的魔方块，不同的魔方块之间通过无线传输单元实现电力、通信传输。在所述魔方卫星的至少部分魔方块的外表面设有太阳能电池板，并且所述太阳能电池板与对应位于同一个魔方块上的电池组或电池单体电连接，所述电池组或电池单体对同一个魔方块上的用电器件通过有线传输的方式供电，对非同一个魔方块上的用电器件通过无线传输的方式供电。所述魔方卫星，还包括控制系统，用于根据获取的目标的实时位置，判断目标所在的象限，确定光谱成像设备的成像方案，并确定魔方块的构本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种魔方卫星，包括本体，其特征在于，本体为镜面魔方结构，由若干个魔方块组成，在其中至少一个所述魔方块的内侧设有光谱成像设备，并且在镜面魔方结构变形过程中，所述光谱成像设备能够采集到魔方卫星外部空间的图像。

【技术特征摘要】
1.一种魔方卫星，包括本体，其特征在于，本体为镜面魔方结构，由若干个魔方块组成，在其中至少一个所述魔方块的内侧设有光谱成像设备，并且在镜面魔方结构变形过程中，所述光谱成像设备能够采集到魔方卫星外部空间的图像。2.如权利要求1所述的魔方卫星，其特征在于，优选的，所述光谱成像设备通过可扭转的方式连接在所述魔方块的内侧。3.如权利要求1所述的魔方卫星，其特征在于，优选的，在所述魔方块的内侧设有滑轨，所述光谱成像设备可滑动地连接在所述滑轨上。4.如权利要求1所述的魔方卫星，其特征在于，所述镜面魔方结构为二阶镜面魔方、三阶镜面魔方、四阶镜面魔方或以上。5.如权利要求1所述的魔方卫星，其特征在于，在外表面相互垂直两个魔方块上各设有一个星敏感器，并且每个所述星敏感器与其所在的魔方块的外表面垂直安装。通过所述星敏感器对所述魔方卫星进行姿态确定。6.如权利要求4所述的魔方卫星，其特征在于，当所述镜面魔方结构为三阶镜面魔方时，...

【专利技术属性】
技术研发人员：李智，吴宁伟，赵双，李基，戴桦宇，程文华，汉京滨，黄梓宸，
申请(专利权)人：中国人民解放军战略支援部队航天工程大学，
类型：发明
国别省市：北京,11