在具有磁场的星体周围的轨道上推动太空船的电动组件制造技术

一种用于在轨道上绕具有磁场的星体推动太空船(1)的电动组件(3)，包括至少一根同轴电缆(7)，所述同轴电缆(7)包括由第一电绝缘护套(9)围绕的导电芯(8)。所述至少一根同轴电缆(7)还包括安装在该第一电绝缘护套(9)外侧的导电电流回流电路(11、110、1100)，所述电流回流电路(11、110、1100)包括电连接到所述同轴电缆(7)的所述芯(8)的第一端(82)的第一端(112)。

An electric component that propels a spacecraft in orbit around a star with a magnetic field

An electric component (3) for propelling a spacecraft (1) in orbit around a star with a magnetic field includes at least one coaxial cable (7) including a conductive core (8) surrounded by a first electrical insulating sheath (9). The at least one coaxial cable (7) also includes a conductive current return circuit (11, 110, 1100) installed outside the first electrical insulating sheath (9), the current return circuit (11, 110, 1100) includes a first end (112) electrically connected to the first end (82) of the core (8) of the coaxial cable (7).

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】在具有磁场的星体周围的轨道上推动太空船的电动组件
本专利技术涉及一种用于在具有磁场的行星轨道上推动卫星的紧凑型电动电缆。
技术介绍
继法国《空间运行法》之后，对于在环绕地球的轨道上的卫星，必须确保在“受保护的”轨道部分中的卫星在不超过25年内脱离轨道，尤其是在2000公里以下的低轨道区域中。已知多种解决方案用于实施使卫星脱离轨道，包括所谓的“太空系链”解决方案。太空系链使用被称为系链的非常牢固的电动电缆，通过将电缆的电能转化为动能，所述电动电缆在非常长的长度上展开从而在这里用作驱动器。系链的运动起因于在地球磁场中施加在该电缆上的洛伦兹力的表达，通过为系链供给直流电流产生系链的运动。洛伦兹力是在地球电磁场中带电的电缆所经受的电磁力，该力驱动电缆的运动。在1A的电流行进的1000米长度的电缆上的最大洛伦兹力的数量级在地球轨道上为理论上30mN，其与离子或等离子体电力推进中的情况相当。这些电缆在地球电磁场中的其张力的自然作用下也可用作电流发生器，所述张力可以很高并且与这些电缆的长度成比例。将这些电动系链集成到卫星需要一种卫星上的复杂实施的基础设施，尤其是由于展开机构、待缠绕/解开的电缆的很长长度、构成带有电子束发射器(阴极)的小型卫星的电缆端部，复杂且有时危险的两颗卫星和在轨道上连接它们的导线的机械动力学，以及也取决于太阳的空间天气的周围等离子体的随机导电性。系链在轨道上的展开往往很精密，因为尽管电缆非常长，但系链必须很轻。由于需要通过阴极使电流回流到另一端，所述阴极为与第二连接卫星相关的一件设备的一部分并且其使用周围等离子体作为电流回流，因此机械动力学至关重要。由于周围等离子体的传导和卫星的电荷，因此通过周围等离子体的返回可进一步产生其他限制，其中可以产生导线不接受的强电流。此外，当卫星接近具有磁场的行星时，使用系链的空间系链解决方案可以提供帮助或一种没有化学推进的解决方案。对于木星，JUICE探测器在当前完全的化学结构中必须提供900m/s的速度差Δv。由于太阳能电池板的生产效率不足，以及放射性同位素热离子发生器(RTG)的低功率，等离子体推进独自地通常需要现场经常无法找到的能量供给。电动系链可以供给能量到等离子体发动机以及为轨道放置提供减速。在文章IEPC-2015-065“深空的电力推进：带有EP的“木星冰月”研究案例”中已经特别地示出了，具有霍尔效应的电力推进可以将初始卫星的质量从5000千克减少到2500千克，并且在到达木星附近时Δv的需求可降低到520米/秒。
技术实现思路
本专利技术旨在通过提供一种同轴电缆和一种电动组件来弥补上述缺点，所述电动组件被构造成放置在太空船上并允许保护电流返流免受环境电干扰。本专利技术的一个目的提出了一种用于在轨道上绕具有磁场的天体推动太空船的电动组件的同轴电缆，所述电缆包括一种被第一电绝缘护套围绕的导电芯。根据本专利技术的一种通用特征，所述同轴电缆进一步包括一种由安装在所述第一电绝缘护套外侧的导电和导磁材料制成的电流回流电路，所述电流回流电路包括连接到电缆的所述芯的第一端。根据本专利技术的同轴电缆可以具有不受周围等离子体的电磁变化影响的电流回流，由于在同轴电缆的环境中通过电流回流电路的实心导电体并且不经由周围等离子体进行该电流回流。根据同轴电缆的第一方面，所述同轴电缆可进一步包括一种由围绕所述第一电绝缘护套的导磁材料制成的涂层。由导磁材料制成的所述涂层可以产生一种外磁屏蔽，所述外磁屏蔽减少了由所述同轴电缆的芯所感知的电磁干扰。所述回流电路的导电和导磁材料可以是微米金属或软铁。根据所述同轴电缆的第二方面，所述电流回流电路包括电导线。在所述同轴电缆的第二方面的第一变型中，所述电流回流电路可以由所述涂层形成，所述涂层由围绕所述第一电绝缘护套的导磁材料制成。涂层而非导线的使用可以减少电缆的总质量。根据所述同轴电缆的第二方面的第二变型，所述电流回流电路可包括一种被布置在由导磁材料制成的涂层上的铜或金层。纯铁的导电性不如铜，使用例如由铁或钼金属制成的涂层以及覆盖铁的铜层制造回流电路使得可以在减小回流电路的厚度同时提高回流电路的导电性，并且因此可以具有一种在允许存在具有足够制动的磁场的同时具有足够小的厚度以限制重量的回流电路。附加涂层可化学或电解地沉积。根据同轴电缆的第三方面，所述电缆可进一步包括围绕所述电流回流电路的第二电绝缘护套。所述第二电绝缘护套可以保护电流回流电路免受任何电干扰。本专利技术的另一目的提出了一种用于在环绕具有磁场的天体轨道上推进太空船的电动组件。根据本专利技术的电动组件的一种通用特征，后者包括如上所限定的至少一根同轴电缆。所述同轴电缆的电流回流电路对周围等离子体磁场的不敏感性可以提高组件的效率以及因此减少组件的长度。减少操作所需的长度可以避免使用系链，以及因此消除了与电动系链使用相关的问题，尤其是与其展开或其运动学有关的问题。根据电动组件的第一方面，所述组件可包括所述同轴电缆的串行耦合。护套的同轴电缆的串行耦合因此允许电缆的芯和回流电路的串联放置，使得如果电流循环，回流电路都看到相同的电流方向，并且这些芯都看到相同的电流方向，其为与回流电路中的循环方向相反的方向。根据电动组件的第二方面，所述同轴电缆可组合在一起以形成至少一个束，从而在相同的电动组件长度上增加与磁场的相互作用面。所述束结构使得对于相同的组件长度可以增加由磁场产生的电流，以及因此对于所需的电流功率成比例地减少有用的组件长度。在第一实施例中，每根同轴电缆可具有与电动组件的长度对应的长度。在第二实施例中，电动组件包括多个连续地对齐以形成电动组件长度的束。根据电动组件的第三方面，所述组件可包括由同轴电缆的芯的第二自由端形成的输入端子以及由另一同轴电缆的回流电路的第二自由端形成的输出端子。输入端子和输出端子旨在耦合到电动交流发电机的诸多端子，所述电动交流发电机被构造，从而在第一实施例中当与组件相关联的太空船必须脱离轨道时在该组件中输送电流，并且在第二实施例中传输由电动组件输送的电流以应对在诸如电池的能量储存设备中天体的磁场与电动组件的导磁表面的相互作用。本专利技术的另一目的仍提出一种能够绕行具有磁场的天体的太空船，所述太空船包括如上所限定的电动组件。附图说明参考附图，在用于通告但不限制地阅读以下内容后，将更好地理解本专利技术，其中：-图1示出了具有根据本专利技术的电动组件的太空船的示意性图示；-图2A、2B、2C和2D都示出了根据本专利技术第一和第二实施例的电动组件的透视图；-图3示出了根据本专利技术第一和第二实施例的电动组件的同轴电缆的耦合的电气图；以及-图4示出了根据本专利技术第三实施例的电动组件的同轴电缆的耦合的电气图。具体实施方式图1示出了具有根据本专利技术的电动组件的太空船1的示意图。太空船1包括人造卫星2，所述人造卫星2包括发电机并本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于在围绕具有磁场的天体的轨道上推动太空船(1)的电动组件(3)，所述组件(3)包括用于电动组件(3)的多根同轴电缆(7)，用于在围绕具有磁场的天体的轨道上推动太空船(1)，每根同轴电缆(7)均包括由第一电绝缘护套(9)围绕的导电芯(8)，/n其特征在于，每根同轴电缆(7)还包括安装在所述第一电绝缘护套(9)外侧的导电电流回流电路(11、110、1100)，所述电流回流电路(11、110、1100)包括电连接到所述同轴电缆(7)的所述芯(8)的第一端(82)的第一端(112)，并且/n所述组件(3)包括所述同轴电缆(7)的串行耦合。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170308 FR 17002291.一种用于在围绕具有磁场的天体的轨道上推动太空船(1)的电动组件(3)，所述组件(3)包括用于电动组件(3)的多根同轴电缆(7)，用于在围绕具有磁场的天体的轨道上推动太空船(1)，每根同轴电缆(7)均包括由第一电绝缘护套(9)围绕的导电芯(8)，
其特征在于，每根同轴电缆(7)还包括安装在所述第一电绝缘护套(9)外侧的导电电流回流电路(11、110、1100)，所述电流回流电路(11、110、1100)包括电连接到所述同轴电缆(7)的所述芯(8)的第一端(82)的第一端(112)，并且
所述组件(3)包括所述同轴电缆(7)的串行耦合。


2.根据权利要求1所述的电动组件(3)，其中，每根同轴电缆(7)还包括由围绕所述第一电绝缘护套(9)的导磁材料制成的涂层(10)。


3.根据权利要求2所述的电动组件(3)，其中，所述电流回流电路(11)包括被布置在由导磁材料制成的涂层(10)上的铜或银的层(12)。


4.根据权利要求1或2所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：弗里德里克·拉斐尔·让·马尚迪斯，劳伦·戈达尔，本杰明·劳伦，迈克尔·奥伯格，
申请(专利权)人：赛峰航空器发动机，
类型：发明
国别省市：法国;FR