專利名稱：航天器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種航天器，特別是具有遮陽裝置的航天器，該遮陽裝置用于防止太陽的高溫照射在所述航天器上的散熱器表面。
下述各專利一般性地表示各類航天器所用與遮蔽陽光有關的太陽能電池組帆板、太陽能電池組帆板開傘機構(gòu)和散熱器表面熱量控制的廣泛領域中的現(xiàn)有技術。
授予安德魯、安其汀的美國專利US 4,133,502描述多個太陽能電池組，在發(fā)射期間它們極為均衡地儲藏在航天器周圍，以便提供平衡的載荷。當航天器是在運行姿態(tài)時，航天器一側(cè)的太陽能電池組帆板彼此相鄰地展開，實際上形成一個整個的太陽能電池組帆板，而該整個的太陽能電池組帆板可由一個共用的驅(qū)動機構(gòu)定向，使其面對太陽。
授予Guy G.Mouilhayrat等的美國專利US 4,508,297描寫了一種帶葉片的太陽能電池板的赤道(同步)軌道衛(wèi)星，太陽能電池板相對于赤道平面傾斜一定的角度。因此，天線的視野是開放的，并且可以接受擾動扭矩。
授予海若史翠克伯格(Harold P.Strickberger)的美國專利US5,372,183描述了一種適于在低傾斜角地球軌道運行的航天器，它包括限定航天器內(nèi)部體積的北、南、東和西面板。北和南面板彼此相對配置，而東和西面板彼此相對配置。航天器內(nèi)部容積一般地講最好沒有實質(zhì)上限制面板之間熱輻射的結(jié)構(gòu)部件。北和南面板通常安裝航天器設備，它們中的每一個包括傳導性的熱管，用于減少貫穿每一面板上的溫度差。北、南、東和西面板的外部表面具有一個覆蓋層，最好是光學的太陽光反射器(OSR)，用于從那里輻射熱能，其中太陽光反射器的太陽能吸收率實質(zhì)上比它們的熱輻射系數(shù)小。北、南、東和西面板的內(nèi)部表面有一覆蓋層，用于有效地輻射在面板之間穿過內(nèi)部容積的熱能。
授予哈諾西基的美國專利US 4,725,023描述了一個同步自旋穩(wěn)定衛(wèi)星，它包括一個用于穩(wěn)定的旋轉(zhuǎn)鼓，它環(huán)繞著與地球的軸平行的一旋轉(zhuǎn)軸自旋。一個裝有太陽能電池的葉片部件可以圍繞同一個軸直接旋轉(zhuǎn)的，并且被控制為使太陽能電池面對太陽。一個止自旋平臺支持通信機構(gòu)，并且使該機構(gòu)保持指向地球上的一個相對固定的點。一個用于防止太陽光的遮蔽裝置附加到葉片部件上，用于遮蔽裝在所述止自旋平臺上的電子設備，并可隨其旋轉(zhuǎn)。因此，遮蔽裝置將總是布置在太陽和止旋平臺之間。然而，該遮蔽裝置也阻擋了來自止旋平臺的熱輻射，而且它本身在日光中也變熱，并向止旋平臺輻射熱，這就降低了從航天器到宇宙空間的熱傳遞效率。
對于已有技術，本發(fā)明與其之間的不同是顯而易見的。
本發(fā)明的目的是完全免除或大量減低航天器上散熱板吸收的太陽能，并使(遮陽的)散熱器板輻射系數(shù)的降低幅度最小。為達到這個目的，遮陽器的設計及材料的選擇(將在后面討論)必須具有如下的特性它的相關輻射表面對太空空間的視野障礙最??；遮陽器正(向陽)面的陽光吸收系數(shù)要低，吸收的熱能高輻射到太空空間；遮陽器正(向陽)面和背(背陽面)之間的熱阻必須較高。
本發(fā)明還提供一種適用于具有低太陽入射角的航天器的遮陽器裝置，能夠完全消除或大量減少入射在該航天器的這些面上的太陽能。適用本發(fā)明的航天器的類型包括，在赤道軌道或低傾角軌道，或具有低軌道-太陽角的太陽同步軌道運行的航天器。例如，對于三軸穩(wěn)定的地球指向同步航天器，這些遮陽的側(cè)面可以是南向或北向主體板中的一個或是兩者。另例，對太陽同步軌道航天器，所述遮陽的側(cè)面可以是所述這些面或者面向偏離俯仰軸的主體板中的一個或兩者(即與標準和非標準軌道面平行的面)。本發(fā)明還可適用于除地球指向型和太陽同步類型之外的航天器，其中太陽光是以相對于散熱器表面的低入射角照射在航天器上的。在這些航天器中那些主散熱器表面可以由本發(fā)明的裝置遮蔽。
根據(jù)本發(fā)明的第一種實施例，提供一種航天器，用于將被陽光照射的空中體繞軌道旋轉(zhuǎn)，該航天器包括散熱器表面，用于將來自航天器的熱輻射到宇宙空間，以及安裝在所述航天器上的遮陽裝置用于從日光射線中遮蔽所述散熱器表面，其特征在于，所述遮陽裝置可位于實質(zhì)上從日光中遮蔽整個散熱器表面，而實質(zhì)上不妨礙來自所述散熱器表面的熱輻射進入宇宙空間。
用于從散熱器表面(11,12,1804,2121,2721)向外層空間熱輻射的有效的輻射視角系數(shù)最好充分大于對于外層空間的對應的幾何學輻射視角系數(shù)，尤其是，對于其對外層空間的幾何學的輻射視角系數(shù)是0.65的地球同步的航天器，對外層空間的有效的輻射視角系數(shù)至少是0.87。
從所述遮陽裝置中可以看出最佳發(fā)明特征，該遮陽裝置至少包括具有面向太陽的表面和相反的背向太陽表面，其中面向太陽表面與相反的表面間是絕熱的。
面向太陽的表面與相反的表面由多層絕熱敷層絕熱。
面向太陽的表面的太陽能吸收率最好是低到小于0.5。
面向太陽的表面最好包括用于對航天器供電的太陽能電池面板。
面向太陽的表面最好具有高于0.7的高熱輻射系數(shù)。
可以看出發(fā)明的最佳特征是遮陽裝置可在存放、非工作的位置和展開的工作的位置之間移動。
遮陽裝置最好包括一個吸附臂，用于將遮陽面板附到航天器上。
所述吸附臂最好由一鉸鏈裝置附加到遮陽面板和/或者通過第二鉸鏈裝置附加到航天器上。
遮陽裝置最好包括一個電動機，用于在存放位置和展開位置之間移動遮陽裝置。
最好提供定位裝置，用于將遮陽裝置相對于散熱器表面定位，它包括調(diào)整裝置，以便與航天器的姿態(tài)和/或軌道變化無關地保持大多數(shù)散熱器表面位于陰影中。
調(diào)整裝置最好包括載運裝置(1801,1901,2001)，用于裝載遮陽面板(1800,1900,2000)，還包括傳送裝置(1802,1808,1903,1904,2003,2006)，用于相對于航天器移動所述載運裝置。
傳送裝置最好包括軌道裝置(1802)，而載運裝置(1801)包括驅(qū)動裝置，以便沿著軌道驅(qū)動載運器。
傳送裝置最好包括沿由軸承裝置所限定的環(huán)形路徑中可旋轉(zhuǎn)的環(huán)體，該環(huán)可由驅(qū)動裝置驅(qū)動，以便沿著軸承裝置所限定的路徑移動載運器。
做為選擇，傳送裝置還可以包括軌道裝置(1902)和連接到載運裝置(1901)的傳動帶裝置(1903)，該傳動帶裝置由驅(qū)動裝置(1904)驅(qū)動，以便沿著軌道裝置(1902)移動載運裝置。
調(diào)整裝置最好包括一個可變長度的吸附臂(2101,2703)，用于將遮陽面板(2100,2700)連接到太陽能電池組組件(2103,2701)，以便與太陽能電池組組件一起旋轉(zhuǎn)，使得在旋轉(zhuǎn)期間，可以改變遮陽面板與太陽能電池組組件間的距離。
做為選擇，航天器具有太陽能電池組，它適于跟蹤太陽相對于航天器的運動，在正常運行的時候，與太陽能電池組的跟蹤移動同步地調(diào)整與散熱器表面相關的遮陽裝置位置。
最好將遮陽裝置安裝在太陽能電池組上，或者安裝在運載所述太陽能電池組帆板的裝置上。
最好通過太陽能電池組繞太陽能電池組的旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)，使太陽能電池組跟蹤太陽的運動，從而使遮陽面板也繞所述太陽能電池組的旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)。
散熱器表面最好與太陽能電池組的旋轉(zhuǎn)軸互相垂直的，以使遮陽面板繞垂直于散熱器表面的軸旋轉(zhuǎn)。
調(diào)整裝置最好包括一個可變長度的連接臂，用于遮陽面板與航天器的連接。
所述連接臂最好為剪刀臂(2703)。
做為選擇，連接臂(2101)由有活節(jié)的部分(2104,2105,2106)形成，在旋轉(zhuǎn)的時候，有活節(jié)的部分可以互相地接合，以便改變連接臂的有效長度。
在遮陽面板的旋轉(zhuǎn)期間，最好使連接遮陽面板與太陽能電池組組件的調(diào)整裝置可以改變遮陽面板與太陽能電池組組件之間的距離。
最好設置用于調(diào)整遮陽面板尺寸的裝置。
航天器最好包括控制裝置，用于通過在使用中調(diào)整航天器的軌道和/或姿態(tài)，控制航天器，使得在太陽射線與散熱器表面之間維持在一個比預定角度低的角度上。
所述預定的角度最好是60度。
所述預定角度是45度更好。
所述預定角度是23.5度尤好。
控制裝置最好適于保持散熱器表面實質(zhì)上與航天器軌道平面平行。
做為選擇，使控制裝置適于將航天器保持在太陽同步軌道中。
做為選擇，使控制裝置適于將航天器保持在赤道或者低傾斜角軌道中。
根據(jù)本發(fā)明的另一種實施例，提供一種三軸穩(wěn)定航天器，用于沿一顆行星軌道飛行，并且至少具有一個太陽能電池組件，該太陽能電池組件至少有一個太陽能電池板，而且是北太陽能電池板組件或者南太陽能電池板組件；所述至少一個太陽能電池板組件被安裝在一個軸上，使得它以可控制的方式自所述航天器繞一旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)，以便面向太陽，所述航天器具有一個最低點面板，該板通常瞄準該行星的中心；還具有一個通常所說的作為頂點面板的背面板，所述背面板背離該行星的中心，并與所述最低點面板共享相同的平面的法向矢量；航天器還具有一個東面板和一個西面板，所述東面板和所述西具有它們的平面的法向矢量，它們布置在軌道平面上指向通常與沿軌道飛行的方向切線的航天器速度矢量；航天器還包括一個北面板和一個南面板，所述北面板和所述南面板具有通常垂直于軌道平面并且平行于行星旋轉(zhuǎn)軸的平面的法向矢量；所述太陽能電池面板從所述航天器向外面伸出，改進特征包括向所述至少一個太陽能電池板附上至少一個遮陽裝置，所述至少一個遮陽裝置是北遮陽裝置或南遮陽裝置中的一個，并與所述至少一個太陽能電池板對應，所述至少一個遮陽裝置中的每一個放在太陽能電池面板的前方，并相對于太陽能電池表面偏置，而且與所述北面板和所述南面板兩者成一個預定的角度；使所述北面板或所述南面板，所述遮陽裝置被地位，以致在它們對應的北或南面板暴露于日光期間，它們在相應的北或南面板的大部分暴露的表面上投射一個陰影。
根據(jù)本發(fā)明的再一種實施例，提供一種三軸穩(wěn)定低傾斜角軌道航天器，用于繞地球軌道飛行，并且具有有太陽能電池組的兩組太陽能電池組組件，一組是北太陽能電池組組件，而另一組是南太陽能電池組組件；所述每一個組件被安裝在一軸上，使得它以可控制的方式從所述航天器繞一旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)，以便面向太陽；所述航天器有一對指地面板，這對面板通常瞄準地球的中心；還有一個通常所說的作為頂點面板的背面板，背面板背離地球的中心，并與所述指地面板共享相同的平面的法向矢量；還有一個東面板和一個西面板，所述東面板和所述西面板具有它們的平面的法向矢量，它們布置在軌道平面上指向通常與沿軌道飛行的方向切線的航天器速度矢量；航天器還包括一個北面板和一個南面板，所述北面板和所述南面板具有通常垂直于軌道平面，并且平行于地球旋轉(zhuǎn)軸的平面的法向矢量，所述太陽能電池面板從所述航天器向外面伸出，改進特征包括對所述北太陽能電池組帆板和所述南太陽能電池組帆板中的每一個附上至少一個遮陽裝置，一個遮陽裝置是北裝置，而另外一個遮陽裝置是南裝置，每一個所述遮陽裝置為面板的形式，被安置在太陽能電池表面的前方，并相對于日光輻照的太陽能電池表面偏置，并且對所述北面板和所述南面板成一預定的角度；所述北遮陽裝置被地位為，使得在所述北面板暴露于日光的期間，至少在所述北面板的大部分暴露的表面上投射一個陰影；所述南遮陽裝置被地位為，使得在所述南面板暴露于日光期間，在所述南面板的暴露的表面上投射一個陰影。
本發(fā)明最好提供在一種航天器中使用的太陽同步遮陽裝置(這里是為了不與其它地方引用的太陽同步軌道混淆)，所述航天器沿行星軌道飛行，并且它們的散熱器表面與日光的入射成低的角度，即陽光方向接近于每個散熱器表面的位面。本發(fā)明的優(yōu)選實施例是用于運行在以對太陽方向成一個低角度(或者在一個低角度范圍內(nèi))取向的軌道平面中的航天器，所述航天器具有與軌道平面大致平行取向的散熱器表面，以及繞大致垂直于所述軌道平面的軸旋轉(zhuǎn)的太陽能電池組帆板組件。適宜的軌道舉例為(a)圍繞地球的低傾斜角軌道(包括被稱為赤道的軌道)，以及(b)具有較低的軌道-太陽角度的太陽同步軌道(例如，它環(huán)繞地球以及火星，稱為極化軌道)。此處使用的術語“航天器”包括衛(wèi)星和其它宇宙空間范圍的運載工具。
任何航天器上可以安裝本發(fā)明的至少一個裝置，用于阻擋太陽射線，從而防止太陽射線直接入射到航天器的散熱器表面。
在本發(fā)明的許多實施例中，每個航天器將至少具有一個太陽能電池組帆板組件(包含太陽能電池面板和旋轉(zhuǎn)軸構(gòu)架)，可以被作為對于遮陽裝置的安裝支座，以使太陽能電池組帆板組件和遮陽裝置的組合總成作為整體單元，一起可控地飛行旋轉(zhuǎn)，以便在航天器的整個軌道旋轉(zhuǎn)期間跟蹤太陽，所述太陽能電池組帆板組件安裝在航天器上，以致在飛行軌道中，它能繞以一種方式保持與軌道平面大致垂直取向的一個軸旋轉(zhuǎn)，即太陽能電池面板的太陽能電池側(cè)保持面向太陽，并實質(zhì)上垂直于太陽方向。因為遮陽裝置可以與太陽能電池組帆板組件整體地旋轉(zhuǎn)，能夠防止太陽射線直接地入射到相關散熱器的整個表面，或部分表面，該散熱器表面是與軌道平面保持大致平行的，因此為散熱器表面創(chuàng)造了連續(xù)穩(wěn)定的且是良性的熱環(huán)境。
在具有低軌道-太陽角(軌道平面和太陽之間的角度)的軌道中運行的航天器是應用本發(fā)明裝置的最佳候選。經(jīng)常采用的各種不同軌道類型特征為低軌道-太陽角。目前最常使用的具有低軌道-太陽角的太陽同步軌道的軌道類型是(a)低傾斜角軌道，又稱赤道面軌道，包括地球同步的軌道，以及(b)部分有低軌道-太陽角的太陽同步軌道。太陽同步軌道在行星繞太陽旋轉(zhuǎn)時保持軌道-太陽角改變很小。地球繞太陽每年旋轉(zhuǎn)一周。在圍繞一顆行星，例如地球旋轉(zhuǎn)的稱作赤道軌道，或者尤其是繞地球同步軌道運行的一類航天器通常用于無線電通信、廣播、監(jiān)視生態(tài)環(huán)境、全球定位、遙感、觀測以及天氣預報的目的。
另一類型的衛(wèi)星沿圍繞比如地球等行星旋轉(zhuǎn)的軌道運行，這種軌道具有低軌道-太陽角，稱作太陽同步軌道，通常用于行星的天氣監(jiān)視、遙感及大氣監(jiān)視目的。這些太陽同步軌道的優(yōu)點是航天器離地面高度低，以非常接近的實際緯度和經(jīng)度頻繁地飛越該行星，以及軌道的日照側(cè)日光照射角度幾乎恒定。
調(diào)整航天器姿態(tài)和軌道的手段是已知的，例如，由蓋瑞郭登及華特莫根合作的“通信衛(wèi)星原理”一書(約翰崴里出版1993)的第12-14頁，第55-58頁中即有說明。又詹姆士華茲的由克魯瓦學院出版(1978)的“航天器姿態(tài)，端點和控制”一書中也有說明。例如可以通過使用推力器和/或動力或反動力輪而提供姿態(tài)和軌道的控制。
典型情況下，將這些類型的衛(wèi)星姿態(tài)(即方位)控制為使得隨著衛(wèi)星沿該行星軌道飛行，它的荷載設備部分穩(wěn)定地大致面向該行星的中心，而太陽能電池組帆板保持指向太陽。這種航天器姿態(tài)(方位)控制系統(tǒng)屬于在航天技術工業(yè)中熟知的各種分類。例如，兩種較突出的姿態(tài)控制系統(tǒng)通常稱作“三軸穩(wěn)定”控制系統(tǒng)和“自旋穩(wěn)定”控制系統(tǒng)。除了由本發(fā)明裝置遮蔽太陽能的散熱器表面的方位之外，本發(fā)明裝置的功能與姿態(tài)控制系統(tǒng)的類型和航天器設備的方位無關。在這些類型的航天器中，越接近與軌道平面平行的附有陰影的熱散熱器表面，本發(fā)明裝置的表現(xiàn)越好(在這些類型的航天器中，它可對太陽射線的維持在一個較低的角度)。
下文中定義并使用“模式航天器”的概念，以便避免對于可以應用本發(fā)明裝置的不同航天器重復多次冗長描寫。這里使用的模式航天器，有些類似于一種特制的模型，以便使特征、作用以及本發(fā)明裝置的應用實例的說明和解釋變的容易。
根據(jù)定義，模式航天器具有一基本的展開(即打開)結(jié)構(gòu)布局，代表眾多流行的三軸穩(wěn)定的衛(wèi)星，以及一相應的飛行方式，代表地球同步的定地點航天器。應該指出，這個定義是根據(jù)本發(fā)明裝置的最頻繁應用遠景估計的。模式航天器的定義同樣可以以其它相關的類型的航天器的代表的特性為基準，例如在具有低軌道-太陽角的太陽同步軌道中的地球定點航天器。
參照

圖1和5，模式航天器的基本結(jié)構(gòu)基于一個空心的正平行六面體形式的主體。這里使用“模式航天器”概念規(guī)定的目的，把主體看作由六個主要平面的結(jié)構(gòu)面板組成是有益的。形成模式航天器主體的六個面板中的一對相對的面板的外部表面構(gòu)成用于散熱器表面的安裝位置，它們使本發(fā)明的裝置得以遮蔽直接照射的太陽加熱。太陽能電池組件安裝在兩個散熱器-支承板中的一個或每一個上并從那里向外垂直地延伸，這包括其上附加有太陽能電池面板的旋轉(zhuǎn)太陽太陽能電池構(gòu)架。
不能說本發(fā)明裝置的應用被限制為與模式航天器類似結(jié)構(gòu)的構(gòu)形和飛行方式的航天器。例如，本發(fā)明裝置也適用于在具有低軌道-太陽角的軌道中的太陽同步航天器；自旋穩(wěn)定的航天器；具有多面的和/或不規(guī)則結(jié)構(gòu)的航天器；非行星指向的航天器；具有展開并隨后不與散熱器支撐板垂直的沿著軸線放置的太陽能電池組的航天器等。
這里許多支持所附權利要求的原文是參照模式航天器寫出的。無論如何，所述支持原文也適用于其它適宜類型的航天器對本發(fā)明裝置的應用。例如，在許多適宜的太陽同步航天器(對于地球和火星極軌道而言，這種航天器的極軸位于靠近它們周圍的太陽同步軌道平面)與模式航天器之間的主要差別在于，用本發(fā)明裝置遮蔽的散熱器表面的平面是大致與該行星的旋轉(zhuǎn)軸線平行的(對于像所述模式航天器的地球同步航天器而言，不是垂直于該行星旋轉(zhuǎn)軸)。相應地，相對于這些所適用的太陽同步航天器而言，容易閱讀并理解類似于所述模式航天器的航天器的支持正文，例如，通過用“俯仰軸面板”或“軌道垂直面板”代替“北/南面板”，用“速度方向面板”或“滾軸面板”替換“東/西面板”。
為了在飛行的軌道中提供功能的服務，該模式航天器主體的六個結(jié)構(gòu)面板中的一個恒定地面向該行星，例如地球。那個面板被稱作指地面板或最低點面板。向外并與指地面板垂直的矢量與所述航天器的(固定的本體)偏航軸平行。在模式航天器中，該偏航軸保持與最低點方向平行，即指向該行星的中央。因為該模式航天器運行在稱作環(huán)形的地球同步的軌道中，所以模式航天器的偏航軸保持與航天器的速度矢量垂直。向外并與最低點面板相反的結(jié)構(gòu)面板的平面垂直的矢量與負向偏航軸平行。與該模式航天器類似的三軸穩(wěn)定地球定點靜止航天器的本體面板通常稱作頂點面板或反指地面板。
構(gòu)成模式航天器本體的六個結(jié)構(gòu)面板中的另一反向成對的面板被取向為使得向外并與它們的位面垂直的向量大致位于軌道平面中，并且與偏航軸和最低點和頂點方向垂直。這些向外垂直的向量，與航天器的正的和負的(主體固定的)滾軸線平行和反平行。因為模式航天器的地球同步軌道是環(huán)形的，所以模式航天器的滾軸線與軌道運動的速度和反速度向量一致。對于地球同步的航天器而言，航天器的速度是向東的；因此與模式航天器相類似的航天器的兩主體面板通常稱為東面板和西面板。
相應地，構(gòu)成模式航天器主體的其余兩個結(jié)構(gòu)面板被取向為使得它們的平面大致與軌道平面平行。所述向外并與這些面板的位面垂直的向量與航天器的正的和負的(主體固定的)俯仰軸平行。由于模式航天器的地球同步軌道是赤道環(huán)，模式航天器的俯仰軸大致與地球的自旋軸平行和反平行；相應與該模式航天器相類似的航天器的這兩個主體面板被稱作北和南面板。
為避免不必要的重復說明和解釋，本發(fā)明裝置的特征和作用是參照(先前定義的)模式衛(wèi)星的應用提出的，該模式衛(wèi)星是以三軸穩(wěn)定的定地點地球同步方式運行的。(這并不是說本發(fā)明裝置的應用被限制為類似的先前描寫的模式航天器和/或以相應的方式運行的模式航天器。例如，本發(fā)明裝置也適用于既不是最低點指向又不是地球同步的具有不規(guī)則形狀結(jié)構(gòu)的自旋穩(wěn)定航天器。)通過優(yōu)選的實施例中的類似于模式航天器的航天器環(huán)繞著地球的每一軌道旋轉(zhuǎn)，太陽依序直接照射東、頂點、西和最低點主體面板。當被照射(或日照)的這些主體面板吸收入射的太陽能并且它們的溫度增加的時候，明顯地降低了它們的純放熱冷卻能力。如果不考慮這些方式，這可能明顯地限制可以在板上所攜帶的設備量(它們將熱量散失到航天器中)，和/或可以導致所不期望的有關航天器設備的溫度升高。
然而，在整個軌道上北面板和南面板通常面向外層空間，并且只能根據(jù)季節(jié)以相對地低入射角度直接地接收太陽照射和太陽能。因為進入北面板和南面板的太陽能直接輸入相對地低到零，所以這些面板是類似于模式航天器那樣的航天器上用于定位散熱器表面的主要的位置。對于持續(xù)差不多6個月(從大約3月21日到10月21日)的時間，北面板按面板平面與陽光矢量之間的角度確定的入射角直接由太陽加熱的，該角度是隨季節(jié)變化從0°(當陽光矢量是設在面板的邊緣時)增加到大約23.5°，而當太陽在地球赤道的北面，即在北方春天和夏天的時候，再一次減少到0°。在一年的其余時間，即南方的春天和夏，南面板按與北面板相似的方式由太陽直接加熱。這些相對地低太陽入射角度有助于北面板和南面板的使用，用于定位航天器的主要的散熱器表面。在日光矢量相對于北和南面板的最大的入射角度23.5°時，入射太陽能大約是正常(垂直的)入射的40％。
已有技術中的許多設計，實際上已被用于北面板和南面板的表面處理，用以降低吸收的太陽能，從而在不使與面板熱耦合的設備運行溫度升高的情況下，允許更多的內(nèi)部熱消耗。具有高的熱輻射系數(shù)與太陽能吸收率比率的一個例子是光學的表面反射器(OSR)，它已經(jīng)被廣泛地用作航天器散熱器的表面處理。航天器的太陽能加熱會隨季節(jié)變化，通過OSR仍然構(gòu)成對航天器的相當大的熱輸入量，它迫使航天器設計者降低航天器設備內(nèi)部的功率消耗的水平，以使航天器保持在可以接受的運行溫度。由與模式航天器類似的航天器通過它的北和南面板吸收的太陽能對于航天器的性能具有兩個明顯的影響。
(1)它降低了直接與航天器“價值”有關的可允許內(nèi)部功率消耗的水平。來自航天器的收益，特別是商用的通信航天器的收益，從根本上講受它的功率消耗容量限制。允許功率消耗水平的降低，直接導致收益的產(chǎn)生的潛能降低，這降低了航天器的價值。
(2)內(nèi)部設備的運行溫度增加，可能導致零部件可靠性降低?？煽啃赃€會涉及航天器的壽命，它也同樣直接地關系到它的“價值”。
如果減少不被需要的太陽加熱，在航天器內(nèi)部將允許更高的運行負載功率，和/或?qū)@得降低航天器設備的運行溫度。
因此，依靠本發(fā)明，航天器可以以更高的效率和更高的可靠性運轉(zhuǎn)，并因此將以更快的速度產(chǎn)生收益，所有的改進將增加它的價值。
阻礙散熱器表面向外層空間散熱的另一個重要因素是從面板到外層空間的“有效的”放熱視角系數(shù)(從0到1范圍)。理想的使面板阻礙最大的熱量進入外層空間的散熱視角系數(shù)是當量(1)。位于散熱器表面和外層空間之間的一個設備或裝置可以閉塞散熱器對外層空間的視角，并因此降低散熱器的熱輻射能力。
將本發(fā)明的遮陽裝置安裝在航天器上，例如便利地附加到航天器的太陽能電池組帆板組件上，并隨其旋轉(zhuǎn)。由于使用于本發(fā)明遮陽裝置的首要作用在于，為主要散熱器表面(或面板)提供更有效的良性的熱環(huán)境，這要通過遮蔽它們而達到，因此，航天器應該至少具有一個這樣的表面。例如，在三軸穩(wěn)定的地球定點地球同步航天器的情況下，有兩個主要的散熱器表-北面板和南面板；并相應地至少可以包括兩個單獨的遮陽裝置，一個遮陽裝置遮蔽這些面板中的一個。因此，本發(fā)明的遮陽裝置，就陰影下的散熱器面板而言，跟隨太陽的運動。在三軸穩(wěn)定的地球定點靜地航天器情況下，例如和模式航天器一樣，遮陽裝置它的影子投射在與它有關的散熱器表面，它既可以是北面板，也可以是南面板，通過北方春天和夏天的六個月長時期遮住北面板，通過南方春天和夏天的六個月長的時期遮住南面板。由本發(fā)明裝置引起的散熱器表面輻射視角系數(shù)(有負面成效的)減少是很小的；這種減少與(有益的)面板遮蔽結(jié)合的凈效果是散熱器表面散熱效率的很大的改善。
除了前述的之外，本發(fā)明裝置的一些考慮、優(yōu)點和參數(shù)如下(其它的通過隨后的附圖的討論將變得一目了然)相對于航天器，變化遮陽裝置的運行形式和尺寸都是允許的，只要它的遮陽面板跟隨太陽的運動，并且它在適宜的時間通過在航天器主體上投射一陰影阻擋太陽射線，并且它在由其遮蔽的散熱器對外層空間的有效散熱視角系數(shù)方面產(chǎn)生接近最低的減少，并且它滿足航天器其它的系統(tǒng)要求(例如暢通的視角領域的需要)。
遮陽裝置的遮陽面板的材料和/或結(jié)構(gòu)最好是在它的陽光和反陽光側(cè)面之間高熱隔離的，以便由遮陽面板遮蔽的散熱器表面提供最出色的實際有效散熱視角和散熱效率。
在遮陽面板完全地展開的形態(tài)下，遮陽面板可以是相對于它遮蔽的散熱器表面的較寬區(qū)域內(nèi)取向安裝(例如，圖12中的角501不必是90度-即直角)，只要它對航天器上的相關散熱器表面提供足夠的覆蓋陰影即可。
遮陽面板的理想寬度是大于它屏蔽的散熱器表面的寬度或者長度。然而，遮陽的尺寸規(guī)格可以受到其它限制條件的限制。例如，在發(fā)射構(gòu)形中，遮陽面板的折疊的尺寸規(guī)格可能被發(fā)射外殼限制條件所限定，即在發(fā)射過程中由運載火箭所考慮的航天器的體積尺寸。因此，必須制作可展開的遮陽面板，使能它在發(fā)射時被折疊，而在軌道中被展開。這是可以通過折葉展開、滑動伸長、預先偏置或任何其它的增加遮陽面板的方法實現(xiàn)的(參見下面討論的圖16a、b和c，以及圖17a、b和c)。
用于伸出、展開和支持遮陽面板的機件可以包括當前為航天器設計的機構(gòu)中的各種公知的技術和裝置。例如使用的技術和裝置可以包括從已知裝置類型中構(gòu)造的機構(gòu)，比如鉸鏈、襟板、滑動片、發(fā)條驅(qū)動裝置、塑性材料電動機、制動器、鋼線/螺栓切割機、螺母劈裂器、銷拉出器、吊鉤和銷釋放器等。做為選擇，所謂的“主動”裝置，如電動機，可以被使用于航天器設計者的酌情處理中。例如，可以使用一個或多個電動機(例如一個步進驅(qū)動電動機)以便產(chǎn)生導致遮陽面板的伸長(也可能是縮進)。這樣的主動控制可以被用于促進航天器的某個操作，例如，位置保持和姿態(tài)控制運行，對于這些操作從火箭推力器的尾噴管噴流中移動遮陽面板將是有益的。
本發(fā)明裝置除用于像模式航天器那樣的航天器之外的航天器，例如，這里已經(jīng)描述的，在低傾斜角或赤道軌道中運行的航天器。它適用于很寬類別的航天器，對于這些航天器，日光的照射(日照)是相對于它們的散熱器表面的表面位面以低角度入射的。
屬于航天工業(yè)中熟知的航天器為“太陽同步”航天器，它實現(xiàn)了至少在一個散熱器表面上低日光入射角度的要求；而且本發(fā)明適用于它們。在太陽同步航天器的子集合內(nèi)是一個更小的，但是熟知的子集，包括在低軌道-太陽角度軌道中運行那些航天器，并且在其中使用散熱器表面取向接近與軌道平面平行。本發(fā)明的遮陽裝置適用于那些航天器，主要通過防止它們受到直接的日光加熱，以便為它們的散熱器表面提供具有陰影的、良性的并且合乎需要的熱環(huán)境。但應該注意，在散熱器表面上直接的日光入射角是零的時候，遮陽裝置是不必要的。
直到此時，已經(jīng)參照向模式航天器那樣的，沿低傾斜角或赤道軌道運行的三軸穩(wěn)定的地球定點航天器，描述了適用本發(fā)明裝置的航天器的結(jié)構(gòu)性構(gòu)型和取向。在前面的描述和適用本發(fā)明裝置的太陽同步航天器的結(jié)構(gòu)和取向之間的主要差別產(chǎn)生于相對該行星的旋轉(zhuǎn)軸的軌道取向。在航天技術中，太陽同步軌道廣泛地歸為“極軌”，由于至少圍繞地球和火星的太陽同步軌道的軌道平面，位于該行星旋轉(zhuǎn)軸的幾度范圍內(nèi)；因此稱作包括行星的極軌。因此對于前述適用本發(fā)明裝置的特定子集的太陽同步航天器，其上使用本發(fā)明裝置防熱的面板和散熱器表面通常并非嚴格所說的“北”面板和“南”面板。然而，有時為了方便，將這里的術語“北”和“南”用在表示太陽同步軌道中的航天器上，以及像模式航天器類的航天器上由遮陽面板防熱的面板，比如用在(稱為)赤道軌道中?；驹硎?，在特定的、合適的、熟知的和當前通用的、前述太陽同步航天器子集中，用本發(fā)明裝置遮蔽的散熱器面板的位面也是大致與軌道軸垂直的(在它的軌道構(gòu)型和取向方面，就像模式航天器一樣的航天器而言)。對于兩種這類航天器，我們可以有意義的改為引用保護面板和散熱器表面作為“俯仰軸”或“軌道法向”面板和表面，因為航天器的俯仰軸(它是與軌道法向平行的)是實質(zhì)上/大致與它們垂直的，并且從而限定了它們的取向。
根據(jù)航天器的推進子系統(tǒng)和/或姿態(tài)控制子系統(tǒng)的需求，航天器設計者可以決定只提供遮陽裝置，即在大致面向俯仰軸的航天器的兩個側(cè)面中的一面上提供遮陽裝置(例如模式航天器的北或南面板)。在任何特定的應用中，因為其它的系統(tǒng)要求對于航天器一個側(cè)面的參數(shù)選擇可以超過相反的一側(cè)。例如，在本發(fā)明裝置的一個潛在的實施例中，在地球同步航天器的特定的通用設計上，首選南側(cè)面，因為視角領域要求姿態(tài)控制推力器在北側(cè)面。
同樣，如果航天器設計者決定那么做，可將太陽能電池安裝在遮陽面板的外部表面上，以便對航天器提供額外的電源。
附圖的簡短的描述在結(jié)合顯示本發(fā)明實施例的附圖詳細說明時候，將會更充分地理解本發(fā)明。
圖1是已有技術三軸穩(wěn)定的地球定點地球同步航天器的簡化透視圖；圖2顯示出在低傾斜角或赤道軌道中圖1所示的已有技術航天器的東面板視圖；圖3a顯示出圖1所示已有技術航天器在當天不同時間繞地球軌道的頂視圖的北面板，而圖3b示出根據(jù)在正午、上午6點以及午夜安置觀察的航天器的軌道平面，并且也設立了對于該年不同季節(jié)的太陽角度；圖4a和4b分別示出圖1所出已有技術航天器沿地球軌道飛行通過一個日歷年的在北和南面板上的日光的入射角度中的變化；圖5示出基于圖1所示已有技術航天器的本發(fā)明航天器結(jié)構(gòu)的透視圖；圖6a、6b和6c示出本發(fā)明裝置應用到圖1的已有技術航天器上的頂視圖。顯示的視角是與軌道平面、太陽能電池面板平面和遮陽裝置的遮陽面板均平行。以下這個視角引導被歸為“頂視圖”。圖6a、6b和6c示出航天器旋繞該軌道，指地面板總是面向地球，而且太陽能電池組帆板面板的電池側(cè)面和遮陽裝置的遮陽面板的前(朝著太陽)面總是面向太陽；圖7、8和9示出本發(fā)明裝置利用不同連接結(jié)構(gòu)的頂視圖；圖10a、10b和10c示出已有技術航天器的一個太陽能電池組帆板組件在展開之前、展開期間和展開之后的部分頂視圖；圖11a、11b、11c、12a和12b顯示出在本發(fā)明裝置應用到圖10a、10b和10c所示已有技術航天器的展開形態(tài)和作用的頂視圖；圖13和14a顯示出本發(fā)明的兩種選擇的局部頂視圖；圖14b顯示出圖14a所示結(jié)構(gòu)的局部背面(反太陽)的視圖；圖15a和15b分別示出本發(fā)明裝置的備選方案在完全地展開和部分地展開形態(tài)的局部頂視圖；圖16a、16b和16c分別示出本發(fā)明裝置一種備選方案的視角，這是從正面(朝著太陽)方向利用遮陽面板完全地展開看的視角，以及從與正面視圖和(先前定義的)頂視圖方向看到的遮陽面板折疊和展開的兩個視角；圖17a、17b、17c顯示與圖16a、16b和16C中所示狀態(tài)相同的視圖以及展開狀態(tài)下的本發(fā)明裝置的不同備選方案；圖18顯示本發(fā)明的另一實施例；圖19顯示本發(fā)明的另一實施例；圖20顯示本發(fā)明的另一實施例；
圖21到24以及26顯示出本發(fā)明的另外一個實施例；圖25顯示出圖21和24以及26的實施例的細節(jié)；圖27到30顯示出本發(fā)明另一實施例；圖31和32圖示出本發(fā)明中使用的遮陽面板的可供選擇的式樣。
現(xiàn)在參照圖1，那里顯示出完全展開(即從它的發(fā)射構(gòu)型中完全地打開)的航天器(或衛(wèi)星)1的斜向視圖，例如像先前描述的模式航天器一樣，它的組成包含六個外部面板11、12、13、14、15以及16組成的主體10，一組天線反射器20、21、22和23，以及由兩個太陽能電池組帆板(一個或更多太陽能電池面板)100和101以及它們的支座100a和101a組成兩個太陽能電池組帆板組件，它們的支座連接到主體10，分別從主體的北和南面板11和12向北和向南伸展。天線反射器的數(shù)量是根據(jù)無線電通信應用的需要而產(chǎn)生的，并且這是設計的問題。本例中顯示出四個反射器，并由分別安裝在東面板和西面板15以及16上的兩個可展開的大反射器20和21表示；兩個不可展開的反射器22和23被安裝在最低點面板14上。當沿繞地球的一個低傾斜角軌道飛行的時候，以這樣的方式控制該航天器，即地球或最低點面板14指向地球中央的方向，因此允許天線反射器與地球?qū)崿F(xiàn)無線電通信功能。頂點面板13與指地面板14對置。
太陽能電池組帆板100和101可以包含多個面板元件(通常在四面板元件的例子中是如圖1所示的，每一側(cè)面上有兩個到八個或更多個元件)或可以包括少到一個面板元件。然而，通常利用包含多個太陽能電池面板的太陽能電池組帆板，以便為航天器的使用提供充夠的電的動力。太陽能電池面板的尺寸和數(shù)量由滿足動力的需求產(chǎn)生的，而且在其它因素中間，由姿態(tài)控制子系統(tǒng)的能力所迫使，以便保持指向穩(wěn)定性，并且還由熱控制子系統(tǒng)的能力的控制，以便控制在航天器上熱的消散。一旦確定面板元件的尺寸和數(shù)量，通常期望使由安裝在太陽能電池面板的一側(cè)的太陽能電池產(chǎn)生的電的動力最大化，這是通過將太陽能電池組的電池單元側(cè)直接地和盡可能長的和連續(xù)地朝向太陽得到的。
由于航天器主體10保持它的指地面板14持續(xù)地指向地球，航天器和太陽之間的連線將成錐形地圍繞和模式航天器類的航天器的北-南軸旋轉(zhuǎn)，為每個軌道一次，使太陽看起來繞主體10旋轉(zhuǎn)。為了保持航天器的太陽能電池組帆板和模式航天器一樣的直接地指向太陽，太陽能電池組帆板由電動機系統(tǒng)推動，電動機系統(tǒng)將太陽能電池組帆板相對于主體10繞南-北軸旋轉(zhuǎn)，如圖5中的箭頭R所示，旋轉(zhuǎn)速度為使得在航天器沿地球軌道飛行時，太陽能電池組的電池面總是面向太陽，即太陽能電池組帆板繞南-北縱貫軸與太陽同步地旋轉(zhuǎn)，以實現(xiàn)為生成最大電力的最佳太陽輻照。
參照圖2，圖1的已有技術的航天器或衛(wèi)星1的頂視圖，在其中畫出了前述的隨季節(jié)變化的日光輻照。(與圖1中相同的或非常類似的部分在圖2中使用相同的編號，以便減少重復和冗余描述。這適用于下列圖解相同的航天器或相同的部分或零組件，或者非常相似的這些部分的全部附圖。)北面板11和南面板12(圖1和2)被保持在與衛(wèi)星的軌道平面平行的取向，它是與地球的赤道的平面共平面的或者幾乎共平面的。當該航天器沿地球軌道飛行的時候，這些面板(11和12)將不像其它的面板(指地面板14、頂點面板13、東面板15和西面板16)那樣，每天接收輸入的日光。然而，如圖所示，那兩個面板11和12在隨季節(jié)變化的基礎上，分別在北方的夏天和北方的冬至時，以23.5°的峰值入射角度受到直接的太陽加熱。
圖3a顯示出從北極看到在每日不同的本地時間沿地球軌道飛行的航天器的頂視圖，并且圖說明最低點面板14在整個軌道運行中恒久不變地面向地球300。(太陽能電池面板的指向與觀察角度平行。)圖3b示出圖1和2的航天器1在午夜、上午6點、和正午時的軌道位置，以及在午夜和正午時在北方的夏天和北方的冬至時，近似的太陽角度的局部側(cè)視圖。
圖4a和4b分別示出一個日歷年中，在北面板和南面板(比如圖1所示的航天器1的面板11和12)上太陽入射角度的剖面圖。
從圖4a和4b可以看出，對于部分日歷年的時間而言，日光入射在每個北面板和南面板上。這些時間對于北面板來說是三月二十一日到九月二十一日，對于南面板來說是九月二十一日到三月二十一日。因此，只是在那些時間內(nèi)本發(fā)明的遮陽裝置為它們各自的散熱器面板完成它們的遮蔽作用。
圖5圖解說明了本發(fā)明的一個優(yōu)選的實施例，它消除或者極大地降低了在北面板和南面板11和12上隨季節(jié)變化的日光輸入，因此為航天器提供更有效的散熱器。
在這個實施例中，遮陽裝置包括兩個遮陽面板111和112，并且安裝在支座和展開(開傘)機構(gòu)上，它利用遮陽面板與支座和使太陽太陽能電池組旋轉(zhuǎn)的所述結(jié)構(gòu)和機構(gòu)結(jié)合成一體，并且隨其展開的方式安裝。如圖5所示，北面板和南面板11和12上的散熱器已經(jīng)分別將專門的遮陽裝置111和112附加到北和南太陽能電池組組件100和101上。在如此改進的航天器1已經(jīng)進入運行軌道，并且它的附加物已經(jīng)完全地展開之后，遮陽部分111和112將以它們的表面與太陽能電池組件平面多的或少的平行，在太陽能電池組件的電池面的前面實現(xiàn)它們的最后的位置。南遮陽裝置112被設置為，使得在北方的秋分和北方的春分之間這段時間，當那里存在另外的太陽加熱南面板12的潛在可能時，南遮陽裝置112將投射一個影子到南面板12上面，從而消除潛在的這種太陽加熱。北遮陽裝置111在北方的春分和北方的秋分之間，相對于北面板11執(zhí)行同樣的功能。當太陽能電池組組件100和101保持直接地太陽指向時，由于它們的旋轉(zhuǎn)，太陽遮陽裝置將同樣地被保持在直接地指向太陽，從而插入在太陽和它們所遮蔽的北和南面板之間。
選擇遮陽面板111和112使用的材料，使從它們的面向太陽的表面111a和112a向它們的背著太陽的表面111b和112b傳遞的熱減到最小。這可以通過在遮陽面板組成中所包括的隔熱材料和結(jié)構(gòu)而實現(xiàn)。例如，面板可以包括已知的隔熱材料和物質(zhì)的組合體，比如，采用編織網(wǎng)分開的用金屬處理的聚酯薄膜的疊層膜的多層絕熱(MLI)覆蓋保護層。這些材料和結(jié)構(gòu)在航天技術工業(yè)中是已知的，并且具有典型的熱阻值0.007到0.01W/℃/in2。除航天器經(jīng)過地球遮蔽之外，本發(fā)明裝置的遮陽面板通常將感受相當大的溫度差別，例如，當衛(wèi)星是在任務軌道中沿其法向取向時，在表面111a和表面111b之間，以及在表面112a和表面112b之間，可能大于100℃。
要獲得最大的阻擋陽光效果，以這樣的方式配置遮陽裝置111和112的面板(尺寸、取向和位置)，即在夏至和冬至，當太陽離軌道平面大約23.5°時，遮陽裝置將投影覆蓋在航天器面板11和12上它們各自散熱器表面上的整個表面上。因此，如果散熱器表面是矩形的，那么陰影必須至少是如該矩形的對角線那么寬。
圖6a、6b和6c顯示出航天器沿地球軌道飛行的本發(fā)明裝置的局部的頂視圖，其中地球和主體10以使指地面板14總是面向地球，而遮陽面板111和112總是面向太陽(它在圖的左邊)的軌道速率旋轉(zhuǎn)的。這些圖是按太陽能電池組帆板組件100和101的慣性參照系畫出的。因此，如果站在太陽能電池組帆板組件101和102中的任何一個上，都將看到主體10在每個軌道旋轉(zhuǎn)周期環(huán)繞著地球旋轉(zhuǎn)一個旋轉(zhuǎn)周期。
圖7是顯示本發(fā)明航天器更具體細節(jié)的一個頂端的局部截面視圖。關于詞組“頂視圖”表示與遮陽面板111和112的平面平行的并且也與軌道平面平行的視圖。圖7到圖15b結(jié)合航天器主體和太陽能電池組帆板組件(分別地為隨后圖10和圖11中的標記400和408)的普通局部視圖，描述了本發(fā)明的各種實施方案的實例。另外，圖8和9以頂端局部的截面視圖示出可供選擇的實施例的結(jié)構(gòu)。
在圖7中，航天器具有主體10、北面板11和用于附加太陽能電池面板225的太陽能電池面板支座223。在這種情況下，具有吊桿219和在鉸鏈點221和227處的鉸鏈。將這個太陽能電池面板支座223、太陽能電池面板225、太陽能電池組吊桿219、以及在鉸鏈點221和227的鉸鏈裝配在一起，構(gòu)成部分太陽能電池組組件。太陽能電池組帆板吊桿219太陽能電池組帆板吊桿219基于北面板11向前折轉(zhuǎn)，太陽能電池太陽能電池板支座223與太陽能電池面板225一起，在鉸鏈點227處向下折轉(zhuǎn)，與發(fā)射時的可折疊方式類似。在發(fā)射、上升和沿軌道飛行實現(xiàn)期間，太陽能電池組帆板組件處于它的封閉折疊結(jié)構(gòu)。在完成進入沿軌道飛行使命之后，它按機-電方式和/或以機械方式被展開(打開)，使太陽能電池能夠保持直接指向太陽。附加到太陽能電池面板支座223的是兩節(jié)連接臂，它具有通過在鉸鏈點215而鉸鏈連接的短的內(nèi)部部分209和外部部分207。遮陽面板111的背朝著太陽側(cè)面111b由在鉸鏈點203的鉸鏈連接到外部臂部分207?？晒┻x擇的太陽能電池201功能性地安置在遮陽面板111的朝著太陽的表面111a上。鉸鏈點203和215適于發(fā)射以及隨后的展開的壓縮和剛性的結(jié)構(gòu)，提供與太陽能電池面板225相倚的遮陽面板111和它的鉸鏈臂207的折疊。在通行的航天器中，使用展開(打開)和關閉太陽能電池組帆板組件的電動機械的和/或機械的設計和方法。相同的或者相似的機構(gòu)被用于展開本發(fā)明的遮陽裝置。這些用于展開和關閉的機構(gòu)和方法對于熟悉本領域的人是公知的。
在圖7中，有一虛平面250從北面板11的表面伸出。在它的展開構(gòu)形中，遮陽面板111可以觸及或者貫穿這個虛表面，因此可以為地球、西、頂點和東面板在它們相對于太陽旋轉(zhuǎn)時提供額外的遮蔽。
圖8示出一個可供選擇的實施例，遮陽裝置271不與虛平面250相交。此外，它具有在相反端有鉸鏈點203和217的單個連接的臂205，形成一個組件，并且直接連到太陽能電池面板225的基片上?？梢园磁c圖7中的遮陽裝置相似的方式，為發(fā)射而折疊和裝載它，而在軌道中展開或者打開它。在圖7和8中，遮陽裝置在北面板11的外部表面的較大的部分上投射它們的陰影，并且在這些實施例中，使得在其它時間將被暴露于太陽的表面被完全地遮蔽。此外，可以包括太陽能電池201，以便為航天器產(chǎn)生額外的太陽能。
在圖9中，與圖7和8相同部分被示以相同的編號。遮陽裝置301由在鉸鏈點309的鉸鏈直接連接到太陽能電池面板支座223，以致在發(fā)射構(gòu)形中折疊在接近太陽能電池面板225的上方。在這個實施例中，遮陽裝置301不與太陽能電池組帆板平行，然而仍然有效地遮蔽北面板11。
圖10a、10b和10c描述了典型的已有技術太陽能電池組帆板組件的展開順序，它是從航天器的發(fā)射構(gòu)形到它在軌道中正常運行的構(gòu)形的部分變形。為了簡化這個文件，在圖中只是顯示出一個(北)太陽能電池組帆板組件。這些特定的圖顯示出一個衛(wèi)星，它具有主體400以及包含四個太陽能電池面板的太陽能電池組帆板組件408，其具有太陽能電池表面400a，安裝在太陽能電池面板支座408上，支座408是通過在三個鉸鏈點403、404和405的鉸鏈互換聯(lián)接的，并且通過單個桿419和在鉸鏈點401和402的鉸鏈連接到主體400。圖10a描述為發(fā)射而被折疊和裝載的太陽能電池組帆板組件。圖10b描述在被展開(打開)的過程中的太陽能電池組帆板組件。圖10c描述它的完全展開的狀態(tài)。如果航天器設計者想要一個多個臂桿設計，那么可以使用大量的臂和鉸鏈點，設計各種的實施例，以滿足性能需求。
圖11a、11b和11c說明體現(xiàn)本發(fā)明的一種可能的設計的展開順序。在圖11a、11b以及11c中的與圖10a、10b和10c中的零組件相同的零組件被標記為與它們的相同部分同一的編號。除了在圖10a、10b和10c中描述的已有技術的太陽能電池組帆板組件之外，圖11a、11b和11c還描述了通過臂430和在鉸鏈點406和407的鉸鏈連接到太陽能電池組帆板桿419的本發(fā)明的遮陽面板411。做為選擇，通過設計，遮陽面板411可以通過臂430鉸鏈地附加到在太陽能電池組帆板組件上的一個不同的適當位置。圖11a描述了用于發(fā)射而折疊和裝載的太陽能電池組帆板組件和遮陽裝置，圖11b顯示局部展開(打開)的太陽能電池組帆板組件和遮陽裝置。圖11c描述它們的完全展開地狀態(tài)。圖12a和12b顯示出遮陽面板，它們與包含太陽能電池面板的平面不平行，然而它們?nèi)匀惶峁┻m合的北面板或者南面板的遮蔽。在圖12a和12b和隨后的圖中與前面的圖中出現(xiàn)的零組件相同的零組件被標記為與它們的相應的或非常相似的零組件相同的編號，或者被省略以避免不必要的重復。做為選擇，通過設計，遮陽面板111可以通過臂430鉸鏈附加到太陽能電池組帆板組件上的一個不同的適當位置。
圖13描述了本發(fā)明的另一種可供選擇的實施例。遮陽面板511由在鉸鏈點507的鉸鏈連接到太陽能電池組帆板桿219，以便它的裝載折疊和隨后的展開。
圖14a和14b顯示出類似于圖13中的結(jié)構(gòu)具有同一地編號的相同部分的結(jié)構(gòu)，然而，根據(jù)設計需要，由遮陽面板611使用在鉸鏈點606和607的更多的鉸鏈用于在展開之前折疊面板。
圖14b表示朝向太陽的航天器的背太陽面的一個局部的視圖(即相對于圖14a所示的頂視圖的一個側(cè)面視圖)。
圖15a和15b示出一種實施例，其中遮陽面板811利用分開的致動電動機306和307，它們被用于以致動的方式展開和/或收起遮陽裝置。這個配置允許衛(wèi)星操縱員使用與太陽能電池板展開電動機分開的展開電動機，使它們能夠收起遮陽面板，以便在衛(wèi)星運行中防止它們的干擾，比如在保持航天器執(zhí)行的位置或者姿態(tài)控制操縱期間推進系統(tǒng)的使用中它們的干擾。
在一些航天器設計中，遮陽面板在其完全地展開時所需的尺寸(尺寸規(guī)格和/或面積)可以超出它的“發(fā)射外殼”的限制，即超出在太陽能電池組帆板和遮陽裝置在它們的發(fā)射構(gòu)形的時候，分配給航天器的發(fā)射構(gòu)形中對遮陽裝置所允許的最大空間的限制條件。因此，為了與相應的發(fā)射外殼尺寸的限制相適合，可能需要遮陽裝置的遮陽板要包括代替單一的整體件的幾個(即一個以上)小片，它們在發(fā)射結(jié)構(gòu)中折疊在一起，隨后在軌道中展開(打開)，形成一個延長的遮陽面板。圖16a、16b和16c，以及圖17a、17b和17c分別描述用于遮陽面板折疊和展開的許多可能設計中的兩個實例。圖16和17的a、b和c部分分別顯示出將遮陽面板完全展開的兩個設計中每一個的視圖，它們是從正面(太陽)方向看的，以及從與正面視圖和頂視圖方向互相垂直的一個方向看的兩個視圖，在這兩個視圖中，遮陽面板被折疊和展開。(正如在此處早些時候定義的，詞組“頂視圖”表示與遮陽面板921或者951的平面和軌道平面同時地平行的一視圖。)這允許遮陽裝置利用在鉸鏈點925和927的鉸鏈以及/或者用撐桿以及/或者襟板等或者滑動放出的設計，增加它的尺寸規(guī)格。參照圖16各圖，遮陽面板921具有一個有在鉸鏈點925和927的鉸鏈和/或撐桿和/或襟板等的中部923，以及可以設計為自動地展開展開(向上擺動)的向上擺動面板929和931。在圖17各圖中，遮陽面板951具有主部分953，它具有可以設計為自動地展開(滑動放出)的滑動放出的伸出部955和957。(自動機械鉸鏈和自動機械滑動或者伸縮是熟悉航天器工業(yè)的技藝人員所公知的，所以這里不做進一步的詳盡描述。)圖18到圖30中所畫的本發(fā)明裝置實施例普遍適用于這里描寫的其它實施例。然而，它們在遮陽裝置不能被附加到幾乎位于有關的散熱器表面(1804,2121,2721)的中央(1811,2123,2722)的軸的情況下，它們也是有效地起作用的。
一種這樣的情況是，太陽能電池組帆板組件的旋轉(zhuǎn)軸(1803,2131,2701)在明顯偏離散熱器表面的中央(1811,2123,2722)的一個位置從有關的散熱器表面(1804,2121,2721)向外伸出。在這種情況下，在遮陽面板和太陽能電池組帆板軸之間具有固定長度的連接臂的設計可能是不適合的，因為遮陽面板繞散熱器表面的中央的運動將是偏心的。
另外一個這樣的情況是，在有關的散熱器表面的邊緣的內(nèi)側(cè)停留滑出區(qū)中，不允許物體，比如支座構(gòu)架(例如用于遮陽面板的支座)通過。例如，這可能在某個姿態(tài)或者軌道的情況下，控制推力器(1810)也位于散熱器表面(1804)所處的該面板上。
可以采用在圖18到圖30中畫出的裝置，以便克服這些限制，同時仍然保持遮陽面板與有關的散熱器表面的中央保持一個大體上均一的距離。對于任何特定的應用，選擇圖18-30所示的實施例，可能包括在航天器系統(tǒng)的許多附加的性能需求之間的交換，例如包括質(zhì)量、強度、剛度、平坦度、環(huán)狀、簡單性以及可靠性。
圖18示出一種遮陽裝置的實施例，其中遮陽面板1800通過連接臂1805的方式被安裝在具有輪組或者軸承裝置1808和1830的托架1801上，在其中托架可以環(huán)繞著閉合的軌道1802驅(qū)動，通過滾轉(zhuǎn)或者滑動裝置，托架1801被附到軌道1802上，抵制并從而限制托架1801繞經(jīng)過托架和軌道的接觸點的軸的旋轉(zhuǎn)(在遮陽面板方面)。例如，在許多潛在的實施例當中的一個中，這可以利用在軌道1902兩側(cè)面上的向前軌道和交叉軌跡兩者間充分地間隔的輪或者軸承裝置1808、1830得以實現(xiàn)，并且它們也是以對基板平面的適當角度彎曲的。至少一個通常的徑向構(gòu)架或支桿1805附加到托架上，桿的一個外部端部在鉸鏈點1812附加到遮陽面板，其內(nèi)部的端部在鉸鏈點1813連接到托架1801，并且托架是通過輪或者軸承1808和1830滾轉(zhuǎn)或者滑動地安裝在軌道1802上。至少這些輪1830或者軸承中的一個設置有電動機，以便沿著軌道1802驅(qū)動托架，例如通過摩擦，或通過齒輪的齒合或者在支架中螺紋的驅(qū)動。電源可以通過電刷提供到電動機。連接臂1805和遮陽面板1800可以在鉸鏈點1812和1813處折疊，以便為發(fā)射而實現(xiàn)遮陽裝置的裝載構(gòu)形，在此期間，折疊的裝置可以臨時地安全地鎖定，以便于發(fā)射引起動力的環(huán)境和負荷的適當?shù)奶幚?。遮陽面板可以為了發(fā)射而更進一步的折疊，如圖16和17中所畫出的。在發(fā)射之后，為了隨后的在軌道中的運行，包括太陽跟蹤游歷軌道1802，連接臂1805和遮陽面板1800展開。軌道1802不需要如圖18所示是圓環(huán)形的，但是在明顯的為矩形散熱器表面的情況下，例如，軌道可以是橢圓的，以及在任一情況下可以轉(zhuǎn)向以避免妨礙被安裝在航天器上。
做為選擇，如圖19所示，連接臂1805可以安裝在一個實體可旋轉(zhuǎn)的輪上，代替安裝在托架和軌道上。在圖19畫出的實施例中，該輪是懸浮在位于軸承組1903的環(huán)形滑行道中的一個環(huán)形結(jié)構(gòu)或者環(huán)體1902，并且是由在1804下面的基板上安裝的電動機1930控制以及驅(qū)動的。
在圖20畫出的類似可供選擇的實施例中，設置了類似于在圖18畫出的實施例中提供的托架2001；但是在這個實施例中，托架2001不是由機動輪而是由一傳動帶2003、鏈條或者附加到托架2001上的纜索環(huán)繞著一個閉合的軌道2002驅(qū)動的，傳動帶是由安裝在1804下面基板上的電動機2030驅(qū)動的，其嚙合傳動帶2003、鏈條或者纜索。還要提供一個張緊裝置2040，以便在不妨礙托架環(huán)繞著軌道2002通過的同時接合傳動帶2003以及拉緊傳動帶。同樣，如圖18畫出的實施例，軌道2002不需要是圓形的。
圖21到30用圖說明了通過一連接臂將遮陽面板安裝在航天器上的實施例，其中連接臂來自偏離有關的散熱器表面的中央2123、2722的軸2131、2701。軸2131、2701可以是與太陽能電池組帆板組件的旋轉(zhuǎn)軸同心的或一致的。
圖21到26用圖說明了遮陽面板2100被附加到一個在軸心2131處的軸上的可供選擇的實施例。該軸可以與太陽能電池組帆板組件的軸同心或者一致。通過有活節(jié)的連接臂2130，遮陽面板被連接到該軸上，連接臂2130包括三個有活節(jié)的部分2132、2134、2137。
里面的部分2132的內(nèi)端放射狀地固定到在軸心2131的軸上。中部部分2134在它的內(nèi)端與里面部分2132在樞軸點2133處樞動，而中部部分2134的外端與外部部分2137的內(nèi)端在樞軸點2135處樞動。外部部分在它的外側(cè)端在鉸鏈點2138處被連接到遮陽面板，而靠近它的內(nèi)側(cè)端，外部部分在鉸鏈點2136被鉸接，以便發(fā)射時能夠折疊和裝載以及隨后在軌道中展開。
正如在圖21到圖26中描述的，連接臂2130的里面部分2132以及外部部分2137以相同的速度反時鐘方向旋轉(zhuǎn)，外部部分2137承載遮陽面板，而中部部分2134以相同的速度順時針方向旋轉(zhuǎn)。
里面部分2132的長度大致等于旋轉(zhuǎn)軸2131離開散熱器表面的中央2123的偏移值。原則上，中部部分2134的長度可以比里面部分2132的長度更長或者更短。然而，在旋轉(zhuǎn)軸2131被一阻礙比如太陽能電池組帆板組件的軸占用的情況下，中部部分2134必須被縮短為比里面部分2132短，用于在軸心2131處太陽能電池組帆板軸的余度，如圖23所示，其中連接臂2130逼近它與在軸心2131的軸最靠近狀態(tài)。
通過臂2130繞旋轉(zhuǎn)軸2131的旋轉(zhuǎn)，通過接合有活節(jié)的部分，遮陽面板可以保持與有關的散熱器表面2121的中央在一大體上恒定的距離，以便描繪出圍繞航天器的一個大體上圓形的路徑2140。顯然，在散熱器表面離徑向?qū)ΨQ較遠的情況下，可將臂2130的有活節(jié)部分的長度調(diào)整為圍繞散熱器表面實現(xiàn)一個大范圍的所要求的路徑。
如在圖21中所示，在遮陽面板通過離旋轉(zhuǎn)軸心2131最遠的散熱器表面一側(cè)時候，有活節(jié)部分2132、2134、2137被設置為以一個直線形式完全地延伸連接臂2130。如圖22和23所示，當遮陽面板2100是離旋轉(zhuǎn)軸2131在一中間的距離時，連接臂2130具有等于外部部分2137和里面部分2132接合的部分長度總數(shù)的有效長度。如圖23所示，在遮陽面板最靠近旋轉(zhuǎn)軸2131時，連接臂2130的有效長度是最小的，在那一點，它的長度等于里面部分2132和外部部分2137的長度總數(shù)，比中部部分的長度小兩倍。
連接臂2130的里面有活節(jié)部分2132繞軸2131旋轉(zhuǎn)。里面有活節(jié)部分2132的連接裝置可以沿著軸2131與太陽能電池組帆板軸無關，那么內(nèi)部部分2132被安裝到一個圍繞中央的太陽能電池組帆板軸的同心管狀軸上。做為選擇，里面有活節(jié)部分可以沿著軸2131牢固地固定到太陽能電池組帆板軸上。
在畫出的實施例中，例如對于地球同步航天器，內(nèi)部和外部有活節(jié)部分以每天一圈的速度反時鐘方向旋轉(zhuǎn)，而中部有活節(jié)的部分以每天一圈順時針方向旋轉(zhuǎn)。所示轉(zhuǎn)動的關系可以是通過不同的裝置實現(xiàn)的，比如在樞軸點2131、2133和2135處的分開的機動樞軸；或在樞軸點2131、2133和2135的由單個電動機或者由沿著軸2131的軸驅(qū)動的滑輪傳動帶的系統(tǒng)。
有活節(jié)部分2132、2134和2137可以一起緩沖，以使在故障模式中，連接臂2130自動地延伸到它的最大長度。在這種情況下，可能產(chǎn)生任一失效的樞軸點，以致釋放失敗，例如，在有關的滑輪或者驅(qū)動電動機中使用可控的脆弱鏈接，允許臂2130彈性伸長。
圖25和26用圖說明利用來自旋轉(zhuǎn)軸2131的太陽能電池組帆板軸的傳動力，彼此相對地關節(jié)聯(lián)接有活節(jié)部分2132、2134、2137的裝置。設置一筒體2501，它與在軸2131的太陽能電池組帆板軸共軸安裝，而且固定在基板2121上。里面有活節(jié)部件2132被固定在軸2131處的太陽能電池組帆板桿上，以使里面有活節(jié)部件2132以與在軸2131處的太陽能電池組帆板桿相同的速度旋轉(zhuǎn)。中部有活節(jié)部分2134在樞軸點2133處樞軸地固定在里面有活節(jié)部分2132的外端，直徑與筒體2501相同的滑輪2502固定在中部有活節(jié)部分2134的內(nèi)端。鋸齒的傳動帶2506環(huán)繞著筒體2501和滑輪2502，即當太陽能電池組帆板軸2131和里面接合部分2132在箭頭2507的方向反時鐘方向旋轉(zhuǎn)，鋸齒的傳動帶2506促使滑輪2502和中部有活節(jié)部分2134以相同的速度在箭頭2508的方向相反的旋轉(zhuǎn)。
如圖26所示，第二等尺寸滑輪2601固定在里面有活節(jié)部分2132的外端，它位于在里面有活節(jié)部分2132的、與固定到基板2121的筒體2501相對的一側(cè)上，第三等尺寸滑輪2602固定在外部有活節(jié)部分的內(nèi)端，使第三滑輪2602和外部有活節(jié)部分2137一起樞軸地附加到中部有活節(jié)部分2134的外端。第二鋸齒的傳動帶2603環(huán)繞第二滑輪2601和第三滑輪2602，使中部有活節(jié)的部分2134沿箭頭2508方向旋轉(zhuǎn)，鋸齒的傳動帶2603促使外部有活節(jié)部分2137和第三滑輪2602以相同的速度按箭頭2604的方向相反地旋轉(zhuǎn)。因此，外部有活節(jié)部分2137以與里面有活節(jié)部分2132相同的方向旋轉(zhuǎn)，而中部有活節(jié)的部分相對地旋轉(zhuǎn)。
在圖27到30畫出的實施例中，遮陽面板2700通過剪刀連接臂2730的方式被連接到太陽能電池組的軸2701。剪刀臂由第一有活節(jié)的臂2704、2708以及第二有活節(jié)的臂2705、2709構(gòu)成，分別包含里面有活節(jié)部分2704、2705和外部有活節(jié)部分2708、2709。里面有活節(jié)部分通過在鉸鏈點2702、2703的鉸鏈，分別連接到太陽能電池組帆板桿2701，外部有活節(jié)部分2708、2709由鉸鏈2710、2711連接到遮陽面板2700，致使當有活節(jié)的臂延伸到完全地長度時，它們?nèi)匀皇遣黄叫械?，以避免它們鎖住。在有活節(jié)的臂2704、2708和2705、2709中間有一牽索2712，它在遮陽面板2700和太陽能電池組帆板軸2701之間延伸。里面有活節(jié)部分2704、2705和外部有活節(jié)部分2708、2709在鉸鏈點2706和2707處是彈性的，使有活節(jié)的臂2704、2708和2705、2709自動地延伸到由牽索控制所限制的它們的完全的長度。從而有活節(jié)的臂2704、2708和2705、2709形成一平行四邊形，它的形狀可以通過收起或者展開牽索2712控制。做為選擇，平行四邊形的形狀可以由機動化的鉸鏈控制，或者用可收起的和可展開的牽索代替鉸鏈點2706和2707，所述牽索在具有彈簧鉸鏈2702、2703、2710和2711的鉸鏈點2706和2707之間的。在圖21到24所畫出的本發(fā)明的實施例中，遮陽面板2700與太陽能電池組帆板構(gòu)架2701的距離隨著遮陽面板2700繞太陽能電池組帆板桿2701旋轉(zhuǎn)而變化，以保持遮陽面板與航天器在一恒定的距離，如路徑2712所示。
在圖18到20中描述的實施例具有如下優(yōu)點，即連接臂不遮蓋航天器表面上存在的推力器1810，即遮陽面板遮蔭。
遮陽面板3100、3200在外形上并非必須為矩形。如在圖31所示，遮陽面板3100具有梯形的第一和第二伸出部3101、3102，它們鉸鏈地連接到遮陽面板3100的主體3103。從靠著主體3103的一位置平面，第一伸出部3101是通過沿箭頭3104方向旋轉(zhuǎn)由打開伸出部而伸展的，第二伸出部是通過沿箭頭3105的方向由打開伸出部而伸展的。
如圖32所示，遮陽面板3200的主體3202可以大體上具有三角形的伸出部3201、3202，它們可以沿雙箭頭3204方向通過伸出部3201的滑動移位，以及沿箭頭3205方向打開伸出部3202，從主體延伸出和縮進。
這里所寫的遮陽裝置結(jié)構(gòu)的支撐和展開的設計描述，是來自數(shù)千種可能的結(jié)構(gòu)性的支撐和展開設計中的一些例子，這些結(jié)構(gòu)性的支撐和展開設計能被用于本發(fā)明的目的，并且在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
這個段落描述證明幾何學逼近的例子，它的計算遮陽面板的尺寸規(guī)格用于給出覆蓋準矩形散熱器表面的完全遮蔽。使用的例子是在地球同步航天器的北面板或者南面板上的散熱器表面，例如像先前定義的“模式”航天器那樣，在夏至或者冬至時，當太陽光的入射角度(從得益的散熱器表面的平面測量的)為最大值時，使用類似矩形(至少為了簡化說明)成形的遮陽面板，它的平面與有關散熱器表面的平面垂直(參見圖12a，角度501是90°)。對于這個例子，航天器的北面板或者南散熱器表面分別采取長度和寬度為A和B的矩形。
完全展開的遮陽面板(它顯示在圖16a和17a中)的陽光暴露表面長度L和寬度W的尺寸應該如下根據(jù)相當?shù)能壍捞柦嵌?3.5°,L大于或者等于√(A2+B2)，而W大于或等于0.435 x√(A2+B2)。然而，如果只是需要在北面板或者南面板上的部分表面區(qū)域遮蔭，即要將高散熱的設備安裝在北面板或者南面板的某個局部區(qū)域中，那么遮陽裝置可以特制為只是遮蔽那些區(qū)域，而且相應地可以是較小的。另外，如果由航天器設計者選擇了平面不與有關散熱器表面的平面垂直的遮陽面板，則根據(jù)于圖12a中的角501的大小，寬度W的最小值可以大于或者小于0.435x√(A2+B2)。如果角501大于90°，則W可以大于0.435x√(A2+B2)；如果它不足90°，則W可以小于0.435x√(A2+B2)。如果想要對其它地球、頂點、東和西四個面板的額外遮蔽，則可以增加遮陽面板的寬度(W)，以朝衛(wèi)星的中心延伸通過虛平面250，如圖7所示。
因此，此處所包含的前面的描述，可以看出依靠本發(fā)明，通過各種陽光阻隔配置，可以消除或者使由太陽加熱引起的散熱器面板的冷卻效率中的損失減到最低程度。
顯然地，從上面所給出的觀點看，本發(fā)明是可以具有許多修改和變化的。例如，作為一種實際的情況，在沒有超出本發(fā)明的范圍情況下，設計者可以平衡，或者使旋轉(zhuǎn)的軸或臂平衡，以便克服由本發(fā)明遮陽裝置引起的重量不平衡。因此應該認識到，在本發(fā)明所附權利要求的范圍內(nèi)，可以不像這里所描述的特定實施例那樣而實施本發(fā)明。
權利要求
1．一種用于沿陽光照射的天體(300)軌道飛行的航天器，該航天器包括散熱器表面(11,12,1804,2121,2721)，用于從航天器將熱量輻射到宇宙空間中；以及安裝所述航天器上用于從陽光射線中遮蔽所述散熱器表面(11,12,1804,2121,2721)的遮陽裝置(111,112,141,271,301,411,511,611,811,921,951,1800,2100,2700)，其特征在于，所述遮陽裝置定位于從日光中實質(zhì)上遮蔽整個散熱器表面(11,12,1804,2121,2721),而實質(zhì)上不妨礙從所述散熱器表面(11,12,1804,2121,2721)進入宇宙空間的熱輻射。
2．如權利要求1所述的航天器，其特征在于，用于從散熱器表面(11,12,1804,2121,2721)向外層空間熱輻射的有效輻射視角明顯地大于對于外層空間的相對應幾何學輻射視角系數(shù)，尤其對于其對外層空間的幾何學輻射視角系數(shù)是0.65的地球同步的航天器，對外層空間的有效輻射視角系數(shù)至少是0.87。
3．如權利要求1或2所述的航天器，其特征在于，太陽光線阻斷器裝置包括至少包含一個具有面向太陽的表面(111a,112a)和一個相反的背太陽的表面(111b,112b)的遮陽面板(111,112)，在其中面向太陽表面(111a,112a)與相反的背太陽表面(111b,112b)間是絕熱的。
4．如權利要求3所述的航天器，其特征在于，面向太陽的表面(111a,112a)與相反的背向太陽的表面(111b,112b)間是由多層絕熱敷層熱絕緣的。
5．如權利要求3或4所述的航天器，其特征在于，面向太陽的表面(111a,112a)的太陽能吸收率低于0.5。
6．如權利要求3到5中任一項所述的航天器，其特征在于，面向太陽的表面((111a,112a)包括用于向航天器提供電力的太陽能電池板。
7．如權利要求3到6中任一項所述的航天器，其特征在于，面向太陽的表面(111a,112a)具有比0.7高的高熱輻射系數(shù)。
8．如權利要求3到7中任一項所述的航天器，其特征在于，遮陽裝置(111,112,141,271,301,411,511,611,811,921,951,1800,2100,2700)可以在裝載、非運行位置以及展開的運行位置之間移動。
9．如權利要求3到8中任一項所述的航天器，其特征在于，遮陽裝置(111,112,141,271,301,411,511,611,811,921,951,1800,2100,2700)包括用于將遮陽面板(111,112)附加到航天器上的連接臂(207,205,430,230)。
10．如權利要求9所述的航天器，其特征在于，連接臂(207,205,430,230)由鉸鏈裝置(406,306)連接到遮陽面板(111,112)，和/或通過第二鉸鏈裝置(407,507,607,307)連接到航天器。
11．如權利要求8到10中任一項所述的航天器，其特征在于，遮陽裝置(111,112；141；271；301；411；511；611；811；921；951)包括用于在裝載位置和展開位置之間移動遮陽裝置(111,112；141；271；301；411；511；611；811；921；951)的電動機。
12．如權利要求3到11中任一項所述的航天器，其特征在于，設置定位裝置，用于相對于散熱器表面(11,12)定位遮陽裝置(111,112；141；271；301；411；511；611；811；921；951)，其包括調(diào)整裝置以便在正常運行中保持散熱器表面(11,12)的大部分在陰影中，而與航天器的姿態(tài)以及/或者軌道中的變化無關。
13．如權利要求12所述的航天器，其特征在于，調(diào)整裝置包括用于遮陽面板與航天器連接的可變長度連接臂(2130,2730)。
14．如權利要求13所述的航天器，其特征在于，連接臂是剪刀連接臂(2730)。
15．如權利要求13所述的航天器，其特征在于，連接臂(2130)由互相可用關節(jié)接合的有活節(jié)部分(2132,2134,2137)形成。
15．如權利要求13所述的航天器，其特征在于，傳送裝置包括軌道裝置(2002)和連接到載運裝置(2001)的傳動帶裝置(2003)，傳動帶裝置由驅(qū)動裝置(2030)驅(qū)動，使其沿著軌道裝置(2002)移動載運裝置。
16．如權利要求13所述的航天器，其特征在于，載運裝置包括可在由軸承裝置(1903)限定的圓形路徑中旋轉(zhuǎn)的環(huán)體(1903)，該環(huán)體可由驅(qū)動裝置(1930)驅(qū)動，使沿著軸承裝置限定的路徑移動載運裝置。
17．如權利要求12到16中任一項所述的航天器，具有適于跟蹤太陽相對于航天器移動的太陽能電池組(100,101,408)，其特征在于，在正常運行中，遮陽裝置(111,112,141,271,301,411,511,611,811,921,951)相對于散熱器表面(11,12,1804,2121,2721)的位置調(diào)整與太陽能電池組的跟蹤運動同步一致。
18．如權利要求17所述的航天器，其特征在于，遮陽裝置(111,112；141；271；301；411；511；611；811；921；951)被安裝在太陽能電池組(100,101,408)或承載所述太陽能電池組的裝置上。
19．如權利要求18所述的航天器，其特征在于，通過太陽能電池組繞太陽能電池組(100,101,408)的旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)，太陽能電池組跟蹤太陽的運動，以致遮陽面板(111,112)也繞所述太陽能電池組的旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)。
20．如權利要求19所述的航天器，其特征在于，熱散熱器表面(11,12)與太陽能電池組的旋轉(zhuǎn)軸互相垂直，使遮陽面板(111,112)繞垂直于散熱器表面的軸旋轉(zhuǎn)。
21．如權利要求18到20中任一項所述的航天器，其特征在于，調(diào)整裝置包括用于遮陽面板與航天器連接的可變長度連接臂(2130,2730)。
22．如權利要求21所述的航天器，其特征在于，連接臂是剪刀連接臂(2730)。
23．如權利要求21所述的航天器，其特征在于，連接臂(2130)由在旋轉(zhuǎn)期間互相可用關節(jié)接合的有活節(jié)部分(2132,2134,2137)形成，以改變連接臂的有效的長度。
24．如權利要求21-23中任一項所述的航天器，其特征在于，對于遮陽面板(2100,2700)與太陽能電池組組件(2131,2701)的連接，所述調(diào)整裝置使遮陽面板與太陽能電池組組件(2130,2730)之間的距離在遮陽面板的旋轉(zhuǎn)期間是可以改變的。
25．如權利要求3到24中任一項所述的航天器，其特征在于，設置裝置(929,931,955,957)，用于調(diào)整遮陽面板(111,112)的尺寸。
26．如前述任一項權利要求所述的航天器，其特征在于，包括用于控制航天器的控制裝置，它通過使用中的航天器的軌道和/或姿態(tài)調(diào)整，使太陽光線和散熱器表面(11,12)之間的角度低于一個預定的角度。
27．如權利要求26所述的航天器，其特征在于，所述預定角度是60°。
28．如權利要求26或27所述的航天器，其特征在于，控制裝置適于保持散熱器表面(11,12)大體上與航天器軌道平面平行。
29．如權利要求26到28中任一項所述的航天器，其特征在于，控制裝置適于將航天器保持在太陽同步軌道中。
30．如權利要求26到28中任一項所述的航天器，其特征在于，控制裝置適于將航天器保持在赤道軌道中或者低傾斜角軌道中。
31．一種三軸穩(wěn)定航天器，用于沿一顆行星軌道飛行，并且至少具有一個太陽能電池組件，該太陽能電池組件至少有一個太陽能電池板，而且是一個北太陽能電池板組件或者一個南太陽能電池板組件；所述至少一個太陽能電池板組件安裝在一個軸上，使得它自所述航天器可控制的繞旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)，以致面向太陽；所述航天器具有通常指向該行星的中心的最低點面板，通常所說的作為頂點面板的背面板，背面板背離該行星的中心，并與所述最低點面板共享相同的平面的法向矢量；航天器還具有一個東面板和一個西面板，所述東面板和所述西面板具有它們的平面的法向矢量，其布置在軌道平面上指向通常與沿軌道飛行的方向切線的航天器速度矢量；航天器還包括一個北面板和一個南面板，所述北面板和所述南面板具有通常垂直于軌道平面并且平行于行星旋轉(zhuǎn)軸的平面的法向矢量，所述太陽能電池面板從所述航天器向外面伸出，其特征包括向所述至少一個太陽能電池板附上至少一個遮陽裝置，所述至少一個遮陽裝置是北遮陽裝置或南遮陽裝置中的一個，并且對應于所述至少一個太陽能電池板，每一個所述的至少一個遮陽裝置放在太陽能電池面板的前方，并相對于太陽能電池表面偏置，而且與所述北面板和所述南面板兩者成一個預定的角度，所述北面板或所述南面板，所述遮陽裝置被設置為使得在它們對應的北面板或南面板暴露于日光期間，它們在相應的北面板或南面板的大部分暴露的表面上投射一個陰影。
32．一種三軸穩(wěn)定低傾斜角軌道航天器，用于繞地球軌道飛行，并且具有有太陽能電池組的兩組太陽能電池組組件，一組是北太陽能電池組組件，而另一組是南太陽能電池組組件，所述組件的每一個安裝在一個軸上，使得它自所述航天器可控制的繞旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)，以致面向太陽；所述航天器具有通常指向地球的中心的指地面板，通常所說的作為頂點面板的背面板，背面板背離地球的中心，并與所述對指地面板共享相同的平面的法向矢量；一個東面板和一個西面板，所述東面板和所述西面板具有它們的平面的法向矢量，其布置在軌道平面上指向通常與沿軌道飛行的方向切線的航天器速度矢量；航天器還包括一個個北面板和一個南面板，所述北面板和所述南面板具有通常垂直于軌道平面并且平行于地球旋轉(zhuǎn)軸的平面的法向矢量，所述太陽能電池面板從所述航天器向外面伸出，其特征包括對所述北太陽能電池組帆板和所述南太陽能電池組帆板中的每一個附上至少一個遮陽裝置，一個遮陽裝置是北裝置而另外一個遮陽裝置是南裝置；每一所述遮陽裝置為面板的形式，并且安置在太陽能電池表面的前方，且相對于日光輻照的太陽能電池表面偏置；并且對所述北面板和所述南面板成一預定的角度，所述北遮陽裝置被設置為使得在所述北面板暴露于日光的期間，至少在所述北面板的大部分暴露的表面上投射一個陰影；所述南遮陽裝置設置為使得在所述南面板暴露于日光期間，在所述南面板的暴露的表面上投射一個陰影。
全文摘要
一種航天器,具有用于遮蔽航天器散熱器表面(11,12)的遮陽裝置(111，112，141，271，301，411，511，611，811，921，951，1800，2100，2700),其中遮陽裝置是相對于散熱器表面可移動的,以便在大體上不阻礙散熱器表面向外層空間熱輻射的情況下保持該表面大體上在陰影中。遮陽裝置的面向太陽面(111a,112a)最好是與相反的面(111b,112b)熱絕緣,以減少遮陽裝置向散熱器表面的熱輻射,并且遮陽裝置最好在發(fā)射之后,可在軌道中展開。
文檔編號B64G1/46GK1308581SQ99807533
公開日2001年8月15日 申請日期1999年4月19日 優(yōu)先權日1998年4月17日
發(fā)明者靈之·奧利弗·劉, 艾伯特·T·吳, 保羅·卡斯基維克茲 申請人:特伯賽科技公司