[发明专利]一种超敏捷无振动空间观测系统及其方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种超敏捷无振动空间观测系统，特别是一种超敏捷、免控制、无振动的空间观测系统，属于遥感卫星总体设计领域。

背景技术

随着空间观测技术的快速发展，卫星上携带探测仪器的性能和精度越来越高。为了实现高分辨率的对地观测，遥感卫星的有效载荷焦距越来越长，口径越来越大，这就使得卫星对微振动的敏感性越来越高，这也成为制约遥感卫星性能提高的重要因素之一。由于卫星搭载的各类运动部件(如动量轮等高速转动部件，太阳翼驱动机构等步进部件、变轨调姿发动机等喷气部件)正常工作时会给卫星本体带来微幅的振动，这些微幅的振动会使空间相机拍摄的高分辨率图像变模糊，从而降低系统性能指标，为保证并提高成像质量，国外自上世纪90年代开始对具有高精度指向并能消除振动噪声的有效载荷搭载平台进行研究以满足未来航天任务的需求，这种平台称为“超静平台”，这类平台一般采取对振源进行隔振或对有效载荷进行隔振的方式减小振源传递至相机等载荷的振动量级，达到隔振的目的。该类平台中一部分仅能对星体振动进行隔离，对载荷运动部件产生的振动缺乏有效的抑制，另一部分可以抑制载荷振动，但对载荷振动的衰减速度较慢。目前现有的超静平台仍然不能完全消除运动部件对星体带来的振动，而且平台的精确指向能力不满足目前精度越来越高的对地观测系统的要求。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：克服现有系统的缺点和不足，提出一种超敏捷无振动空间观测系统，解决了高精度遥感卫星在微振动方面所遇到的问题，本发明的技术解决问题能够提供高精度的地面指向，而且无控制部件，有效的避免控制部件带来的微振动，满足灵活机动观测应用需求和高精度成像卫星对指向精度和微振动抑制的需求。

本发明的技术解决方案是：一种超敏捷无振动空间观测系统，包括球状支撑结构单元、基于柔性基底的光学可调控单元、全向感光单元、姿态稳定单元；

球状支撑结构单元为一种V60的富勒烯多面体结构，能够收缩和展开，该富勒烯多面体结构包括60个顶点、32个面和90条边，该32个面中包括20个六边形和12个五边形；

所述的富勒烯多面体结构中还包括了四根刚性支杆，每根刚性支杆的结构是一致的，均为套筒管状伸展杆，由不同直径的同轴圆管相互嵌套而成，相互嵌套的同轴圆管的直径从外到内依次减小，展开过程中，最靠内的圆管受到驱动首先背向富勒烯多面体结构的中心伸出，然后带动其外部圆管依次伸出，内、外相邻两层圆管间靠锁紧装置固连在一起，形成一个完全展开的套筒杆，作为天线；

每根刚性支杆中的不同直径的同轴圆管的直径最大的圆管的一端均固定连接于富勒烯多面体结构的中心位置的全向感光单元，全向感光单元的外壳为球形，每根刚性支杆的中段和富勒烯多面体结构的一条边固定连接，以支撑富勒烯多面体结构中的全向感光单元，每根刚性支杆与全向感光单元相连一端的延长线汇聚于球形的全向感光单元的球心上，四根刚性支杆与全向感光单元的球形外壳交点分别为正四面体的四个顶点；

在超敏捷无振动空间观测系统发射时，球状支撑结构单元呈收拢压紧状态，全向感光单元位于收紧的球状支撑结构的中心，起连接作用的刚性支杆处于收缩状态；在超敏捷无振动空间观测系统入轨后，球状支撑结构单元展开作业，在超敏捷无振动空间观测系统展开时，球状支撑结构单元带动连接全向感光单元的刚性支杆拉伸并锁定，全向感光单元被固定在球状展开体的正中央，球状支撑结构单元表面的柔性单元随之展开；

基于柔性基底的光学可调控单元，为光学可调控的多层纳米膜，覆盖贴合在富勒烯多面体结构的各面上，

基于柔性基底的光学可调控单元根据地面控制指令，选择地面目标发出的进入超敏捷无振动空间观测系统内部的入射光线方向，对入射光线起汇聚作用，并控制入射光线的出射方向，当进入超敏捷无振动空间观测系统内部的入射光线再次入射到基于柔性基底的光学可调控单元，基于柔性基底的光学可调控单元对入射光线进行反射，反射至全向感光单元，使不同方向入射光线成像在全向感光单元的不同位置，完成对地面目标的成像；

姿态稳定单元，固定安装在全向感光单元的外壳内部，用于消除超敏捷无振动空间观测系统承受的外扰动力矩，为超敏捷无振动空间观测系统提供定期的姿态稳定，姿态稳定单元仅在需要时工作。

所述刚性支杆处于收缩状态时，该超敏捷无振动空间观测系统的直径为1米。

所述球状支撑结构单元展开作业时，展开状态的球状支撑结构单元直径为5米。