[发明专利]一种超敏捷无振动空间观测系统及其方法

摘要

一种超敏捷无振动空间观测系统及其方法，本发明借助各向同性的卫星系统总体设计，实现通过对系统表面单元状态的调整完成精确地指向切换和多个分散目标的快速响应，具有极高的灵活性和观测效率，可弥补目前空间观测系统的机动能力和观测效率的不足。本发明采用了天地一体化的思想，借助提出的卫星整体框架，用姿态测量和确定代替了传统的姿态控制，避免了控制执行部件带来的微振动等。这种超敏捷无振动空间观测系统可用于未来超高精度光学卫星的总体设计中。

主权项

一种超敏捷无振动空间观测系统，其特征在于：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。