[发明专利]具有电和固体燃料化学推进的空间推进模块

说明书

一种具体用于安装到例如卫星这样的空间飞行器、探测器或火箭上级的空间推进模块。根据本发明，该空间推进模块包括固体燃料化学推进器(10)，其具有主体(11)和至少一个电推进器(30)，所述至少一个电推进器(30)安装在该固体燃料化学推进器(10)的所述主体(11)上。

技术领域

本发明涉及一种空间推进模块。

这种空间推进模块可装配到诸如卫星、探测器或者火箭的上级等空间飞行器，仅提到一些示例。特别地对于实施轨道转移是有用的。

背景技术

卫星和其他空间飞行器通常装配有能使它们在空间中机动的推进器。特别地，对于发射器来说常见的做法是不直接地将它们的有效载荷带到有时非常遥远的其名义运行轨道。发射器因此在椭圆转移轨道上释放有效载荷，近地点相对接近地球，远地点位于运行轨道的高度上：在这种情况下，正是空间飞行器的推进器用于校正其轨迹，使得它加入了指定的运行轨道。

这种推进器通常为液体推进剂化学推进器：这种化学推进器能够提供几个g或几十个g的数量级的很大的加速量，但它们遭受到非常低的特定脉冲。特定脉冲(Isp)与推进器的推力除以被喷射物质的质量流率的比值成正比：这因此以某种方式表示推进器的能源效率。以这种方式装配的空间飞行器从而很快地达到其运行轨道，但它们必须本身承载更大重量的推进剂，这极大地增加了发射成本。

然而，电推进器已经经过多年的发展：这些推进器通过加速和喷射带电粒子产生推力，特别地离子。电推进器存在更好的、比化学推进器大约5倍到十倍的推力比。相反，它们提供非常小的、为10^-5g数量级的加速度。预期装配在一起的空间飞行器因此承载更少的燃料，这使得可以将更大载荷送入轨道或可以减少发射成本。然而，占用站所需的时间更长，通常为8个月到9个月的数量级，并且这意味着卫星随后被投入运行，这可能是经济上相当大的缺点。此外，由于轨迹修正更慢地发生，空间飞行器在多种场合以及更长时期穿过与转移轨道交叉的范艾伦辐射带：空间飞行器因此暴露于被辐射受损的高风险，因此它需要特殊的防护。

因此，存在对一种新型空间飞行器的真正的需求，其设置有至少部分地避免了上述现有技术推进设备固有的缺点的推进器。

发明内容

本说明书涉及一种空间推进模块，包括拥有主体和至少一个电推进器的固体推进剂化学推进器，所述至少一个电推进器安装在所述固体推进剂化学推进器的所述主体上。

固体推进剂化学推进器，以下也被称为固体推进器，提供了与液体推进剂化学推进器可比拟的一系列推力：它们因此可以很容易地代替液体推进器用于高推力类型使用，特别地作为空间飞行器的主推进器。当需要快速地实施机动时，因此有利地使用它们：例如，这能够应用到机动，用于留下一个对空间飞行器有害的环境，诸如范艾伦辐射带，例如，否则紧急机动。

而且，固体推进器不太复杂并且比相应的液体推进器更简单地准备，因此它们更便宜。特别地，固体推进剂更简单存储：具体地，它不需要加压罐、进给管、开/关控制阀或预热器。既不需要分别被存储的两个推进剂，也不需要用于在燃烧前混合的装置。除了增加简单性之外，固体推进器减少了机载设备的重量，从而相应地增加了该空间飞行器的可用负载重量，其为另一主要的经济优点。另外，固体推进剂的毒性通常少于液体推进剂，其从而使它们更少受到环境限制。

电推进器提供更小的推力，但它们获得更大的Isp：它们可以有利地代替化学推进器用于很少被持续时间所限制的机动，以及对于其空间飞行器发现其速度矢量仅在更长持续时间结束时明显地变化。

所述推进模块因此结合了固体推进器和电推进器的优点，同时减少了其各自缺陷的影响，利用了被实施的各种机动的具体特征。