太阳帆反射率参数连续调控装置设计

利用周期调相、PWM调控和差分放大技术生成正负交变、占空比可调的液晶薄膜驱动信号,设计并研制了一台基于液晶薄膜的反射率控制装置,可实现太阳帆面反射率参数的连续调控功能。地面实验结果表明,所研制装置可实现反射率参数的连续调控、简单的通断控制,提高了控制的灵活性和适用性。

使用反射率控制器件的太阳帆卸载策略

对于处于日心轨道的对日定向太阳帆,提出一种使用反射率控制器件(RCD)产生光压力矩的卸载方法。该方法设计了一种RCD状态解算策略,在实现对太阳帆动量轮快速卸载的同时大幅节约了所需的器件切换次数。之后,使用非线性优化算法对反射率控制器件进行了布局优化,进一步提高了使用反射率控制器件的卸载效率。仿真结果表明:提出的解算策略可以用更少的反射率控制器件状态切换次数更快地完成卸载过程;布局优化过程可以指导确定更加合理的反射率控制器件铺设位置,与未进行优化过程相比,能够实现更快卸载。

立方体卫星制动帆装置离轨时间分析

为了避免立方体卫星(CubeSat)失效后成为空间碎片,在立方体卫星寿命末期应采用低成本制动帆装置使其快速脱离轨道,从而减少对低地球轨道(LEO)航天器碰撞和损坏的威胁。文章建立了立方体卫星离轨的数学模型,得到立方体卫星离轨时间的影响因素分别为立方体卫星面质比、轨道高度和发射日期。应用实例仿真分析上述3种影响因素对离轨时间的影响,结果表明:随着立方体卫星面质比的增加,离轨时间不断减少;轨道高度越高,离轨时间越长;发射日期不同,离轨时间也存在较大的差异,在太阳活动峰年时离轨时间短,在太阳活动低年时离轨时间长。根据分析结果,对于3U立方体卫星而言,制动帆面积可设计为4m^2。

立方体卫星自主离轨控制系统设计

立方体卫星的设计寿命较短,其失效后成为空间碎片的问题备受关注。国内外科研团队设计出离轨帆装置来增大卫星迎风面积,从而缩短卫星离轨时间。传统的离轨帆需要在卫星星务计算机的控制下完成烧线展开任务,在星务计算机失效后,离轨帆无法得到烧线展开指令,卫星则不能在规定时间内离开轨道。为解决此问题,文中基于STM32F103系列处理器实现离轨帆自主展开控制,并对脉冲功率电源进行研究,将锂聚合物电池作为烧线过程中的第二电源,提高电源系统的功率密度。结果表明,在控制模块的作用下,脉冲功率电源在烧线过程中充当主要的供能模块,可实现离轨帆装置的自主展开功能,顺利完成卫星离轨任务。

含扁率的希尔型三体系统太阳帆悬浮轨道设计

在考虑大天体含扁率的情况下,研究了太阳帆在希尔型限制性三体问题的悬浮轨道设计方案.首先介绍一种太阳帆力学模型,这种模型带有改进型的反射控制设备;接着利用一些近似的简化,建立太阳帆在希尔型限制性三体问题系统中的动力学模型.研究发现,改变反射控制设备中吸收光线模块和热辐射模块的面积大小或者改变太阳帆特征加速度或者改变大天体扁率都会引起系统的共线平衡点的位置发生变化.在共线平衡点对系统进行线性化处理,运用线性二次调节器对不稳定的系统进行主动控制.仿真结果表明,通过调节太阳帆姿态角和改变吸收光线模块的面积可以得到太阳帆悬浮轨道并且使其达到渐近稳定.