[发明专利]一种基于小卫星星团的可再入式立方星系统

说明书

本发明揭示了一种基于小卫星星团的可再入式立方星系统，该立方星系统包括立方星和运载器，立方星由立方星用户提供，运载器由发射服务商提供，所述立方星和运载器通过电脐带紧密连接，所述运载器上配备有太阳能极板和固体燃料反推发动机，所述太阳能极板对准太阳将吸收到的太阳能转化为电能，由电脐带统一为立方星供电，且不同的立方星工作在同一轨道平面上共轨飞行。在系统寿命末期，反推用固体火箭点火，实现整个系统的再入。该立方星系统不仅解决了立方星再入困难的问题，同时具有结构简单，成本小，稳定性高的优点。

技术领域

本发明涉及一种基于小卫星星团的可再入式立方星系统，涉及航空航天领域。

背景技术

立方星是国际上广泛用于大学开展航天科学研究与教育的一种小卫星，具有成本低、功能密度大、研制周期短、入轨快的特点，通过组网形成星座，可实现对海洋、大气环境、船舶、航空飞行器等的监测。可应用于空间成像，通信，大气研究，生物学研究，新技术试验平台等方面。然而，被发射至宇宙空间中的立方星本身并不具备再入功能，并且到目前为止，国际上鲜有对立方星再入机动的研究。这就造成了达到预期使用寿命的立方星滞留在太空中成为太空垃圾，对宇航员和航天器的工作与安全造成了不可忽视的威胁，因此开发一种立方星重返再入技术是十分必要的。

发明内容

本发明的目的就是为了解决现有技术中存在的上述问题，提出一种基于小卫星星团的可再入式立方星系统。

本发明的目的将通过以下技术方案得以实现：一种基于小卫星星团的可再入式立方星系统，包括立方星和运载器，所述立方星与运载器之间通过电脐带连接，该电脐带用于运载器对立方星拖曳和供电，实现运载器与立方星共轨飞行，所述运载器上设置有太阳能极板和固体燃料反推发动机，所述运载器内部设置有多个容置空间；当系统处于发射状态时，所述立方星储存于运载器的容置空间内，系统进入轨道时，立方星从运载器的容置空间内释放出去，并在电脐带的拖曳下与运载器共轨运行形成小卫星星团，共轨运行过程中，所述太阳能极板吸收太阳能而向整个系统供电，系统在轨运行结束时，所述固体燃料反推发动机启动，使得运载器拖曳着立方星一起向地球返回，并在大气层中销毁。

优选地，所述运载器上可搭载8～24颗立方星。

优选地，每个立方星与运载器之间的间距不等。

优选地，每个所述立方星工作在同一轨道平面上共轨飞行。

优选地，所述太阳能极板对称设置于运载器的两侧，所述运载器位于X轴方向，太阳能极板位于Y方向，所述固体燃料反推发动机设置于运载器内，喷嘴位于运载器轨道顺向表面。

优选地，所述太阳能极板的朝向对准太阳，并将吸收到的太阳能转化为电能，通过电脐带对立方星统一供电。

优选地，所述运载器上搭载有蓄电池、用于维持飞行姿态稳定的姿态调控设备和用于接收并执行地面指令遥测设备。

优选地，所述系统在工作寿命末期于远地点启动反推发动机，降低飞行速度，实现受控再入。

本发明技术方案的优点主要体现在：该系统由小型运载器拖曳立方星组成“星团”，实现对达到使用寿命的立方星进行受控再入，在地球大气中烧毁。立方星的太阳能极板不容易与太阳对齐，能效低，在运载器上的太阳能板能对准太阳可实现统一供电；同时，在立方星重返地球穿越大气层时，太阳能极板能够增大阻力。星团可返回烧毁，不会形成太空垃圾，卫星星团在其工作寿命的后期于远地点依靠固体燃料反推发动机的反推作用将星团带回地球。同时取消了立方星上的太阳能极板后能够降低立方星的成本，限于现有的空间遥测技术，国际认证的立方星规格必须大于1U（10CM x 10CM x 10CM），小于该规格的立方星必须搭载其他卫星发射。