[发明专利]用于使用可变推进器控制提供在轨服务的服务卫星

说明书

公开了一种向主卫星提供位置保持服务的服务卫星。服务卫星可以具有本体、以及附接至本体的夹持机构。夹持机构可以适于附接至从主卫星的外表面延伸的接口环，以通过外部延伸的接口环在主卫星和服务卫星之间形成互连。将夹持机构附接至接口环可以形成具有组合质心的互连单元。服务卫星可以具有至少两个推进器和至少一个控制器。至少一个控制器可以通过以下方式将互连单元保持在基本静止的轨道上：选择性地定向两个推进器，使得来自两个推进器的推力矢量避免穿过组合质心，且每一个与组合质心偏移。

技术领域

本发明涉及一种用于向主卫星提供位置保持服务的服务卫星。

背景技术

商业和政府空间部门在地球轨道上的通信和其他卫星的安置和维护方 面面临高昂的成本。卫星的寿命通常取决于卫星携带的机载推进剂的数量。 即使机载电子设备仍然正常工作，一旦燃料耗尽，卫星通常会失去其作用。 随着卫星连接的需求的增加，卫星的典型尺寸也随之增加。发射大型地球同 步通信卫星需要大量的初始投资。卫星服务提供商的初始投资不仅包括卫星 本身的成本，还包括将卫星从地球注入到注入轨道所需的运载火箭的成本。

卫星通常包括其自己的推进系统，该系统可允许卫星将其自身从注入轨 道转变为最终的地球同步轨道，并将其轨道位置保持长达15年。推进系统 技术多年来也逐渐成熟，并且允许卫星不仅可以使用化学系统，而且可以使 用具有更高效率的电力推进系统。这种提高的效率可以节省燃料，从而允许 在轨道上放置更大和/或更重的卫星。

围绕地球的地球静止轨道上的卫星经历引力和太阳力(solar force)，这 往往会使卫星移动远离其期望的地球静止位置。卫星依靠其推进系统采取纠 正措施，以补偿由引力或太阳力造成的位移。维持卫星地球静止位置所需的 推进机动有时被称为位置保持(station keeping)。当卫星完全消耗其机载燃 料时，它不能再使用其推进系统来维持其地球静止位置，并且可能不得不被 更换。

在某些情况下，卫星运载火箭可能表现不佳，将卫星注入不正确的轨道。 然后，卫星可能不得不花费其机载燃料将自身从不正确的轨道转换到其正确 的轨道。因此，可能不得不使用一些预定用于位置保持的燃料进行初始轨道 校正，这进而可能导致卫星的运行寿命缩短，从而为卫星服务提供商提供更 少的收入。在其他情况下，由于各种商业或运营原因，可能需要卫星改变其 轨道位置和/或取向。这些变化也可能要求卫星消耗机载燃料，从而缩短运行 寿命。

由于与更换太空中的卫星相关的高成本，因此需要可以有助于延长已在 轨的卫星的寿命的技术。

发明内容

在一个方面，本公开涉及一种用于向主卫星提供位置保持服务的服务卫 星。所述服务卫星可以包括本体和附接至所述本体的夹持机构。所述夹持机 构可以适于附接至从所述主卫星的外表面延伸的接口环。将所述夹持机构附 接至所述接口环可以通过所述外部延伸的接口环形成所述主卫星和所述服 务卫星之间的互连，且从而产生具有组合质心的互连单元。所述服务卫星可 以包括至少两个推进器和至少一个控制器。这样的控制器可以配置为将所述 互连单元保持在基本静止的轨道上，且可以通过以下方式来将其实现：将所 述至少两个推进器中的每一个选择性地移动到角度取向，使得在推进器点火 期间，来自所述至少两个推进器中的每一个的推力矢量避免穿过所述组合质 心，且每一个与所述组合质心偏移。

在另一方面，一种位置保持方法可以包括将服务卫星发射到太空中，并 在所述主卫星的对接距离内对其进行操纵。所述方法还包括，通过将所述服 务卫星的至少两个臂与所述主卫星的外部接口环接合，将所述服务卫星连接 到所述主卫星以形成互连单元。所述互连单元可以具有组合质心。所述方法 可以包括选择性地移动所述服务卫星的用于在位置保持操纵期间进行点火 至少两个推进器中的每一个，使得来自所述至少两个推进器的推力矢量避免 穿过所述组合质心，并且与所述组合质心偏移。