[发明专利]能够编队飞行的小型卫星和数颗小型卫星的编队

说明书

本发明涉及用于LEO应用的能够以编队(10)飞行的小型卫星，特别是质量为10kg或者更小的纳米卫星或者皮米卫星，其包括壳体(12)和设置在壳体(12)中的具有预定功能的至少一个插入板(14)，以及用于在飞行轨迹Tsubgt;k/subgt;的方向上产生定向冲力的推进系统(16)。小型卫星(10)包括独立且自主工作的防撞系统(18)，当预期到与物体(30)发生碰撞时，防撞系统(18)能够通过推进系统(16)调整轨迹Tsubgt;k/subgt;的轨迹校正Tsubgt;kk/subgt;。在另一个方面，本发明涉及由数个能够以编队(10)飞行的小型卫星组成的编队(100)，其中每个小型卫星(10)的相对位置和飞行轨迹Tsubgt;k/subgt;可由独立且自主工作的防撞系统(18)进行修改。

技术领域

本发明涉及能够编队飞行的非常小型的卫星，特别是用于LEO(近地轨道)应用的质量为10kg或更小的纳米卫星或皮米卫星，以及根据独立权利要求所述的数颗小型卫星的编队。

背景技术

自1957年发射了质量约80kg的第一颗人造地球卫星以来，小型卫星就已知是现有技术。由于技术的快速发展，现在可以实现发射质量低于10kg的小型卫星，优选是发射质量小于2kg，进入围绕地球的近地轨道(LEO)，在200公里到最大1000公里之间的高度上。

在空间技术方面，显而易见的趋势是，传统的大型卫星将由分布式小型卫星组成的卫星星座进行补充。这些将被放置在具有高倾角的近地轨道上，以实现全球覆盖和低延迟的卫星系统。特别地，在极点附近，给定的轨道力学导致卫星通道的特别高度集中，这需要实时绕行机动以避免碰撞。已不再运行的太空飞行早期的大量现有物体结合大量现代分布式卫星系统，需要采用新方法保证在轨道上安全的卫星运行，这些将在这里寻求专利保护。

LEO轨道可以通过廉价的发射系统到达，其中用来补偿中心重力的卫星相对于地球表面的相对速度是很重要的，因此需要大约100分钟来绕地球运行一次。此时，与地平线上方的地面站的无线电接触达到最多15分钟。通用小型卫星LEO特别用于地球或天气观测、用于无线电广播或用在全球卫星通信系统中，以及用于研究或技术演示。另外，这种卫星可用于军事环境中的监视或用于地球表面的局部分析，例如用于环境监测，包括风暴或洪水观测。

在LEO卫星编队中，多个卫星通常部署在不同位置的圆形轨道上，并利用对称性。可能存在彼此偏移并被多个卫星占据的数个分离的轨道平面。特别地，Walker星座在这里经常被使用。常用的极点轨道在极点附近相交，因此在极区中存在特别高的卫星在交叉轨道中碰撞的风险。每个轨道平面可以被一颗或多颗卫星占据。特别地，对于通信系统来说，具有以50°和100°之间的倾角为特征的轨道的这些卫星星座是感兴趣的(通常被实现为Walker-Delta星座)。此外，通常实施具有有效使用期的高度椭圆形配置，在高度椭圆形配置中，该卫星仅在其轨道的一部分中经过地球附近通过而在其轨道的其余部分中是远离地球的。

进来，对于LEO申请，提出的卫星星座的数量显著增加。当基于车载传感器测量的自组织控制将卫星保持在恒定距离拓扑中时，这称为卫星编队。在许多情况下，卫星星座用于全球覆盖，例如在卫星导航或电信系统中，在其他情况下也用于密集局部覆盖，在附近协作的卫星群用来制图并观察地球表面。因此，可以通过具有高时空分辨率的卫星编队均匀地覆盖地球表面。

小型卫星可实现系列化生产，成本低廉，并且可与传统卫星配套发射到轨道中。根据立方体卫星标准的定义，九十年代末定义了一个泛类的发射质量小于10kg的皮米卫星和纳米卫星，它们可用于许多应用。这些卫星系统的小型化、能源效率、模块化结构和日益增强的自主性发挥着重要作用并不断得到改进。