[发明专利]基于光纤激光推进技术的卫星姿态调整系统

说明书

技术领域：

本发明涉及航天技术领域，尤其是涉及卫星的姿态调整。

背景技术：

传统的卫星姿态调整采用化学燃料，其推力过大，难以控制，可靠性不高，很难满足小型飞行器的任务要求，且化学燃料存在较大污染，对环境污染较大。其他一些利用激光来进行卫星姿态调整的新概念装置存在诸多问题：YAG固体激光器重复频率和峰值功率虽然很高，但是其单脉冲能量和平均功率均较低；自由电子激光器虽然具备波长可调，功率和效率高等优点，但要获得高质量电子束，还有许多需要进一步完善的地方。TEA脉冲CO2激光器技术成熟，结构简单，功率大，但是其输出激光质量较差，电光转换效率低下，系统发热量较大，体积相对庞大，只能用于陆基。

发明内容：

本实用创新概念旨在解决目前卫星姿态调整所面临的困难，诸如传统的卫星姿态调整采用化学燃料，存在推力过大、难以控制、成本过高、重复使用率较低等问题。

本发明所采用的方案是：如图1所示，基于光纤激光的卫星姿态调整系统框图，首先卫星所携带的太阳能板将太阳能转化为电能，用高密度物质储存电能，当需要进行姿态调整时，将电能转化为光纤激光释放出来，光纤激光作用于工质，工质发生气化或电离而形成高温气体在卫星的尾喷口喷出，从而产生推力使卫星进行姿态调整，这一切都在卫星控制系统的控制下进行。

工质为固体金属，在光纤激光的高温下，通过加压会被直接气化成膨胀的金属气体，从而从其尾喷口喷出，产生推力。

卫星的不同面装有多个尾喷口，以达到卫星不同姿态的调整。

本创新利用当前高功率光纤激光器技术，以太阳能为推进能源，设计了一种调整轨道控制的激光推进实现方法，与传统的化学推进和高压气体推进调姿方法相比，本方法具有不需要携带氧化剂、推进系统重量轻，可靠性高、使用时间长的特点。应用在卫星姿态轨道控制系统中可以更方便的保证卫星轨道稳定性，延长卫星使用年限，对于卫星日常维护与轨道稳定具有重要意义。

附图说明：

图1是基于光纤激光的卫星姿态调整系统框图；

图2是光纤激光推进的结构示意图。

图1中所示：1、太阳能；2、电能；3、存储电能4、光纤激光5、工质6、多个尾喷口7、姿态调整8、控制系统

图2中所示光纤激光打入工质中使之气化，通过加压装置使之从喷嘴出喷出产生推力。

具体实施方式

以下结合其结构框图之最佳实施方案进一步详述：如图1所示可知，卫星将太阳能转化为光纤激光，光纤激光所携带的巨大能量将工质气化，变为热膨胀气体从尾喷口喷出产生推力。

先在地面上进行试验，测试各种数据，验证技术的可靠性，然后在安装到卫星上进行测试，测试无误后，进行发射，验证其正确性与合理性。最终将以后所有卫星都换成光纤激光推进，已达到更高效的姿态调整，对于延长卫星使用寿命，日常的维护与轨道稳定具有重要意义。