[发明专利]使用高度偏心轨道和大气制动方法发射卫星的方法

说明书

本发明涉及在非共面轨道上同时发射卫星的方法，其中主卫星被放在发射器上，该发射器适合于将所速的主卫星实际上直接发射到主最终轨道，其中主最终轨道的轨道参数具有主偏心率值、主倾斜角值和主远地点值。而且其中至少有一颗辅卫星被放在发射器上，该发射器将被发射到具有辅偏心率值、辅倾斜角和辅远地点值的轨道参数的辅最终轨道上，这些轨道参数明显地不同于主轨道参数的对应值，主轨道参数由发射器提供并被应用于与辅卫星同时发射的主卫星。

两颗或多颗卫星的发射通常在共面或相同偏心率的轨道上进行。

在某些情况下，例如H-2发射器的第二次发射，在主卫星被放置到低的圆形轨道上之后，在启动发射器的最后一个阶段之前，发射器的最后一个阶段被二次启动以将辅卫星发射到与地球相对位置保持不变的转移轨道上。在这种情况下，被放置到同一发射器上的两颗卫星的轨道差不多仍然保持共面。

不利的是，还有很多将卫星发射到不共面轨道上的需求。特别是将主卫星发射到倾斜和最好是极面的低圆形轨道上，将辅卫星发射到与地球相对位置保持不变的轨道上，或实际上将众多卫星发射到倾斜角明显不同(如0°，55°，65°)的轨道上的情况。

实际上，因为用常规方法改变低轨道的倾斜角的代价是非常昂贵的，所以从来不认为这种类型的任务是可行的。例如，从日同步极面轨道转移到赤道低圆形轨道需要的速度增量为11km/s，该值就与将一个探测器从地球发射到太阳轨道所需要的增量值一样大。

当发射单颗卫星时，已利用了天体力学的优点，天体力学定律提供了改变卫星轨道倾斜角所需增加的速度随着转移轨道远地点的增加而递减的规律。

实际上，PROTON发射器已利用了该特性，它将单颗卫星发射到地球同步轨道上：卫星被放到超级同步轨道上，并在位于50,000km到90,000km高度范围远地点对倾斜角进行修正(大约为50°)，从而可优化所需提供的总体速度增加值。在这种情况下，需要的速度增加值为每秒几百米(m/s)那样小。

轨道的偏心率越大，所需要的速度增加值越小。而且，轨道远地点的增加超过36,000km时不需要大的速度增加。

可利用来自月球的万有引力帮助改变倾斜角。从而，在与本发明专利申请同一天登记的以欧洲公司(societe Europeene)的名义发动机的法国专利申请中，有关于利用来自月球的万有引力帮助将卫星同时发射到非共面轨道的方法如系统的描述。在那种情况下，能够使轨道倾斜率改变所需的速度增加值由来自月球的万有引力帮助来提供。然而，万有引力作用的应用将使调整从7天延长到28天。不利的是，还有需要能使转移时间更短的情况，此时不是通过来自月球的万有引力帮助而是通过推动进程方式实现速度的增加将是更可取的。

本发明试图寻找用低成本使卫星可能被同时发射到非共面轨道上的方法。

更具体地讲，本发明试图寻找将卫星发射到轨道上装载的推动系统所使用的能量值显著地减少的方法，但卫星并不被所有卫星的发射器直接地发射到与其最终轨道靠近的轨道上，在没有来自月球的万有引力帮助的情况下完成发射。

通过将卫星同时发射到非共面轨道上的方法来实现这些目标，其中主卫星被放置到发射器上，该发射器适合于将所述的主卫星实际上直接地发射到主最终轨道上，其中主最终轨道的轨道参数具有主偏心率值，主倾斜角值和主远地点值。而且其中至少有一颗辅卫星被放在发射器上，该发射器将被发射到具有辅偏心率值，辅倾斜角值和辅远地点值的轨道参数的辅最终轨道上。这些轨道参数明显地不同于主轨道参数的对应值，主轨道参数由发射器提供并被应用于与辅卫星同时发射的主卫星。

本方法的特征在于，将辅卫星放在其轨道上，进行第一调整整以将其转移到更高的椭圆形待命轨道上，该轨道具有典型地位于50,000km到400,000km范围的远地点，及位于原始轨道平面内的半主轴；在第二次调整期间(位于待命轨道远地点的临近区域)，待命轨道的倾斜角和近地点被改变以将辅卫星发射到过渡轨道；进行第三次调整实现过渡轨道的中途修正；并进行第四次调整，其中包括在过渡轨道的近地点附近应用大气制动的至少一个步骤，降代过渡轨道远地点的高度，在过渡轨道远地点对辅卫星施加推力的过程中进行第五次调整从而升高其近地点并将过渡轨道转移到所说的由倾斜的低轨道构成的辅最终轨道。

确定待命轨道的周期从而使所述的待命轨道的远地点可从地球站上看到，令该待命轨道的周期的数值为TA。而且从地球站控制在待命轨道远地点附近进行的第二次调整。用于过渡轨道中途修正的第三次调整使中间轨道的近地点能定位在80km到140km范围之内的高度。