[发明专利]模块化飞船

说明书

本申请要求享有于2006年12月9日递交的临时专利申请60/874,107的优先权，其内容通过引用加入本申请中。

技术领域

一般而言，本发明涉及飞船领域，更具体地说，涉及具有运载火箭接口(launch vechicle interfaces)的模块化飞船(modular spacecraft)，这些接口还用作飞船的停泊(berthing)或对接(docking)接口。

背景技术

通常，飞船运载火箭接口包括某种形式的双环结构，这两个环之间具有分隔平面。采用某种形式的可松脱夹具或夹圈(clamp-band)以便在运载火箭将飞船运送至轨道时将这两个环保持在一起。一旦加速阶段完成，推进终止；可松脱的夹具或夹圈松脱，一组预加载弹簧将运载火箭和飞船接口环推离，于是将飞船释放到轨道中。若该飞船需与其它飞船对接或停泊，往往将对接或停泊接口设置为与运载火箭接口分离的子系统。通常，飞船的一端被运载火箭接口占据，而相反端被对接或停泊接口占据。这种方式将造成浪费并导致与运载火箭、飞船和目标飞船(例如，国际空间站)有关的问题，如不能承载运载火箭上的附加有效载荷，而且一旦两个飞船被对接不能将另外的飞船对接或停泊至目标飞船。

在航天工业中另一尚未实现的需求是对于现有的航天合格(spaceflight-qualified)硬件无法以与其原始意图不同的方式加以利用。在飞船使用方法方面的尝试始于1960年代和1970年代阿波罗应用程序中。天空实验室空间站是这种努力的成果。另一早期计划包括利用Atlas废推进器(Atlas spent booster)作为水星项目(project Mercury)的空间站。这些早期的尝试实质上都没有模块化，事实上，这些尝试都不能进行改型来满足各种任务要求的可解决关键问题的设计方案(point design solutions)。

现有推进器还具有交替使用的潜力。例如，最初于1960年代初涌现的半人马座上级火箭(Centaur upper stage)一直到现在仍在继续生产。这种高性能的上级具有0.92的结构质量比(structural mass fraction)。换句话说，仅火箭总质量的8％用于结构和推进元件。结构效率的优异例子是液舱圆顶(tank dome)的质量小于200磅，而其支承大约46千磅的载荷。半人马座火箭还包括整套航天电子设备，以便作为自控空间飞行器运行，该自控空间飞行器包括三轴线稳定化引导和控制系统以及单一组分液体火箭燃料反应控制系统。许多半人马座火箭组成部分的和子系统可进一步用于飞船构造。

尚未开发出可用作停泊或对接接口的飞船运载火箭接口，这种接口可使飞船具有利用一个面起两种作用的经济性。目前还没有能够提供载荷路径以承载附加有效载荷同时提供组合的运载火箭和停泊接口的飞船设计。此外，现有系统或方法不能使用以模块化的方式同时实现运载火箭接口、对接/停泊接口和附加有效载荷承载能力的现有的航天合格硬件，此模块化方式可以改型以满足各种任务要求。

发明内容

因此，需要提供一种能解决所述问题的飞船。

另一需要是提供一种还可以用作停泊或对接接口的飞船运载火箭接口。

再一需要是提供一种飞船，其能提供载荷路径以运载附加有效载荷同时提供组合的运载火箭和停泊接口。

又一需要是提供一种飞船，其采用现有的航天合格硬件，以便以模块化的方式同时实现运载火箭接口、对接/停泊接口和二级有效载荷的运载能力，在此模块化的方式中，可以改型以满足各种任务要求。

本发明的主题是提供一种改进的模块化飞船运载火箭接口，该接口还用作停泊/对接接口和二级有效载荷承运器，利用现有的航天合格硬件以使成本最低、程式限制最小同时能满足各种任务要求。