[发明专利]一种微卫星集群在轨自主组装的大规模飞行器及使用方法

权利要求书

1.一种微卫星集群在轨自主组装的大规模飞行器，其特征在于该大规模飞行器由数千颗单元星、1颗中心星和1颗馈源星通过在轨自主组装和精密编队的方式构成；

所述每颗单元星均为微卫星，所述单元星承载可折叠的通信和/或电源复合面板载荷，所述面板载荷包括电致变色玻璃板、无线电波反射板、表贴太阳电池阵三层，同时具备反射无线电波、反射太阳光、太阳能发电功能；所述每颗单元星安装有三根可伸缩电磁对接杆，根部可一维转动，实现与三颗相邻单元星的机械对接，并在对接后实现星间有线能源和信息传输；数千颗所述单元星通过所述电磁对接杆组装构成大口径多功能天线面；

所述中心星通过6根可伸缩电磁对接杆，与6颗单元星对接，并组装在天线面中心位置，作为整个大规模飞行器的信息、能源、控制中心；

所述馈源星与所述天线面构成精密编队，精确保持在天线面型的焦点处，所述馈源星安装大型馈源载荷，用于空间无线电信号采集；所述馈源星安装反射天线，用于深空通信。

2.如权利要求1所述的一种微卫星集群在轨自主组装的大规模飞行器，其特征在于，所述单元星安装有差分GPS、视觉相机、标志灯、低功率电推进系统，差分GPS实现相邻单元星之间相对定位；单元星上安装的视觉相机对相邻单元星上的标志灯成像，进而解算确定相对位置和姿态；低功率电推进系统提供各方向推力，实现单元星与相邻单元星的相对位置和姿态控制；上述系统配合下，实现使得所述单元星与相邻单元星的自主相对测量与交会对接控制。

3.如权利要求1所述的一种微卫星集群在轨自主组装的大规模飞行器，其特征在于，所述单元星面板载荷外形为等边三角形平板，所述等边三角形的三个角分别设置铰链，发射前可折叠成方形；所述面板载荷通过支撑杆安装到所述单元星上，发射前支撑杆倾转90°，使得所述面板载荷收拢在单元星本体一侧，并由火工品压紧，从而减小发射尺寸包络，方便实现批量发射；入轨后火工品解锁、所述铰链释放、所述支撑杆回正、使面板展开成等边三角形。

4.如权利要求1所述的一种微卫星集群在轨自主组装的大规模飞行器，其特征在于，所述单元星的三根电磁对接杆可实现精确的长度伸缩控制，实现精确调整天线面形。

5.如权利要求1所述的一种微卫星集群在轨自主组装的大规模飞行器，其特征在于，所述中心星在主动深空通信模式下，作为信号收发端，接收深空探测器遥测与载荷数据并下传地面，接收地面指令并发向深空探测器；同时通过电磁对接杆的供电和通信接口，构建覆盖数千颗单元星的总线能源和信息网络，负责所有单元星的指挥调度与指令控制，采集所有单元星的遥测数据并对地通信。

6.如权利要求1所述的一种微卫星集群在轨自主组装的大规模飞行器，其特征在于，所述馈源星安装大型馈源载荷，采集整个天线面收集的空间无线电信号，处理后将数据发送到中心星；在馈源载荷前方安装可折叠反射天线，关闭时遮挡馈源载荷，反射天线工作，全系统处于深空通信模式，反射天线与大口径天线面配合实现信号收发，打开时露出馈源载荷，全系统处于射电望远镜模式，反射天线失效。

7.如权利要求1所述的一种微卫星集群在轨自主组装的大规模飞行器，其特征在于，所述馈源星安装有差分GPS、激光雷达，在所述中心星上安装有对应的星间链路、合作靶标。

8.一种微卫星集群在轨自主组装的大规模飞行器的使用方式，其特征在于，如权利要求1所述中心星携带的深空通信载荷和数千颗所述单元星、所述的馈源星构成的巨型天线面可用于低速接收深空探测器的遥测信息，高速接收探测器回传的科学数据，也可接收到地面的遥控指令后，主动发送遥控指令给探测器。

9.一种微卫星集群在轨自主组装的大规模飞行器的使用方式，其特征在于，如权利要求1所述单元星、中心星、馈源星均暂时关闭所有测控通信设备，实现无线电静默和屏蔽，最大限度实现探测回路的纯净电磁环境；所述天线面阵接收到空间天体的电磁波信号后反射给所述馈源星，所述馈源星接收电磁波信号后进行高速处理，将获得的探测数据通过Ka波段数传发送到地面。

10.一种微卫星集群在轨自主组装的大规模飞行器的使用方式，其特征在于，如权利要求4所述通过控制单元星集群的对接杆系伸缩量，将所述天线面阵的面型由抛物面调整为平面；所述复合面板载荷上的电致变色玻璃上电，由透光状态转变为镜面反射状态，形成巨大的空间太阳光反射镜面；所述天线面阵边缘的所述单元星集群通过分布式测量和协同控制调节反射镜面的指向，使反射太阳光始终指向高轨某一卫星的方位，实现空间卫星的应急照射与发电。