[发明专利]一种超大型航天器平台系统及其在轨组装方法

说明书

本发明提供一种超大型航天器平台系统，包括：若干个子平台，每个所述子平台具有相同的几何构型形式，所有所述子平台组成超大型阵列，形成特定的平面或曲面；核心平台，用于负责整个平台的管理和维护；保持系统，用于使所述核心平台与所述超大型阵列之间保持固定的几何关系。本发明还提供了用于在轨组装该系统的方法。通过本发明的技术方案，可以解决现有技术中平台组装运输和维修困难的技术问题，能够灵活扩大或缩小平台整体的规模；发生故障的子平台可以从整个平台系统中分离，新的替代子平台可以与整个平台系统连接，因此，整个平台系统的可靠性得到极大的提高。

技术领域

本发明涉及航天器组装领域，尤其涉及一种超大型航天器平台系统及其在轨组装方法。

背景技术

运行在地球轨道上的航天器平台如采用一次性发射入轨，受到运载火箭承载能力的限制，其入轨重量和尺寸规模有限，因此超大型的地球轨道平台均采用在轨组装的方法实现。国外在超大型平台方案研究中，一般采用航天飞机或运载火箭将平台各部分分批发射到空间站附近的低轨道，利用空间站的机械臂或航天员将平台各个部分在轨组装成整体结构，再由轨道转移飞行器运送到地球轨道。

这种超大型轨道平台采用桁架结构连接，一旦组装完毕，平台的构型不能发生改变，存在如下的缺点：

(1)平台在低轨道装配再转移到高轨道，平台重量受到轨道转移飞行器的承载能力的制约，平台的整体规模受到限制；平台结构必须保持足够的刚度，需避免变轨点火期间结构出现振动，因此很难设计成超大规模的柔性结构形式。

(2)平台在轨工作期间，没有考虑在轨重构问题，故障情况下的维修非常困难，一旦平台发生故障，可能导致整个平台的功能失效。

发明内容

1.目的：

为了构建超大规模的地球轨道平台，并具备平台可扩展、重构能力，需要采用在地球轨道直接进行超大规模平台组装的方法。

本发明提出一种超大型航天器平台系统及其在轨组装方法，超大型地球轨道平台由多个具有相同几何构型形式的子平台组合而成，每个子平台可以由运载直接发射到地球轨道，在地球轨道进行组装。通过增加或减少子平台的数量，可以灵活扩大或缩小平台整体的规模；发生故障的子平台可以从整个平台系统中分离，新的替代子平台可以与整个平台系统连接，因此，整个平台系统的可靠性得到极大的提高。本专利适用于超大规模的地球同步轨道航天器。

2.技术方案：

本发明提供一种超大型航天器平台系统，包括：

若干个子平台，每个所述子平台具有相同的几何构型形式，所有所述子平台组成超大型阵列，形成特定的平面或曲面；

核心平台，用于负责整个平台的管理和维护；

保持系统，用于使所述核心平台与所述超大型阵列之间保持固定的几何关系，如为了实现对地通信或电磁波接收，子平台构成的超大型阵列作为天线反射面，核心平台位于天线焦点上，配置馈源和电子设备，从而形成完整的超大规模天线。

进一步地，所述保持系统是编队飞行控制系统或连接所述核心平台与所述超大型阵列的绳或杆。

进一步地，所述子平台包括：

子平台本体，其上设置有用于在轨进行轨道和姿态机动及控制的在轨系统；

双层六边形桁架结构，其被设置为可收拢可展开，包括六根相同长度的立杆、十二根相同长度的横杆和六根相同长度的斜杆，立杆、横杆和斜杆的长度关系可构成直角三角形，其中斜杆长度为斜边；其中十二根横杆分别连成两个同等大小的正六边形结构，六根立杆相互平行，每根立杆的上端点和下端点分别连接由十二根横杆组成的两个上下平行的正六边形的顶点，每间隔1个立杆的立杆上端点与相邻立杆的下端点之间通过斜杆连接，所有立杆的下端点分别通过一根支撑杆与所述子平台本体连接；