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  • 衛星溫控方法、系統和衛星與流程

    文檔序號:26100822發布日期:2021-07-30 18:11
    衛星溫控方法、系統和衛星與流程

    本申請涉及衛星溫控技術領域,具體而言,涉及一種衛星溫控方法、系統和衛星。



    背景技術:

    熱控分系統是衛星的重要分系統,其主要通過主動或被動手段確保衛星所有設備保持在所需的工作溫度范圍以內。

    對于小衛星而言,當小衛星上搭載了短時間工作的大熱耗設備時,在工作狀態下,為保證其溫度保持在允許的溫度范圍,必須加快散熱,即通過熱管、發射率較高的涂層等方式使熱量快速散出。在非工作狀態下,由于上述被動散熱措施的狀態仍然不變,會使設備自然狀態下溫度降到允許范圍之下,因此非工作狀態下必須使用電加熱器等主動加熱方式使其溫度提高到允許范圍內,導致資源浪費和衛星體積增加。



    技術實現要素:

    本申請實施例的目的在于提供一種衛星溫控方法、系統和衛星,以減少衛星體積和資源浪費。

    第一方面,本申請實施例提供了一種衛星溫控方法,包括:獲取目標設備的溫度,所述目標設備設置在衛星的設備安裝面上,所述設備安裝面為太陽帆板的相鄰面;若所述目標設備的溫度低于第一預設閾值,執行以下至少一項操作:調整衛星姿態至所述太陽帆板和所述設備安裝面與太陽相對,以使太陽光線照射在所述太陽帆板和所述設備安裝面上;調整衛星姿態至所述設備安裝面與地球相對,以使地熱輻射在所述設備安裝面上。

    在上述實現方式中,在目標設備的溫度較低時,通過調整衛星姿態使得設備安裝面與太陽和/或地球相對,通過太陽光線照射或者地熱輻射對目標設備進行加熱升溫,采用被動加熱方式取代電加熱等主動加熱方式,減少了占用空間,使得衛星體積可以相對較小,且能夠節約資源。

    在一些實施例中,所述調整衛星姿態至所述太陽帆板和所述設備安裝面與太陽相對,包括:轉動衛星至所述太陽帆板和所述設備安裝面與太陽相對,且轉動過程中保持所述太陽帆板與太陽光線的夾角、所述設備安裝面與太陽光線的夾角之和為90度。

    在上述實現方式中,能夠使太陽光線同時照射且僅照射在太陽帆板和設備安裝面上,提高光照利用率,避免光照資源的浪費。

    在一些實施例中,所述轉動衛星至所述太陽帆板和所述設備安裝面與太陽相對,包括:轉動衛星至所述設備安裝面與太陽光線的夾角為10-30°。

    在上述實現方式中,通過該角度限定,能夠對設備安裝面接收到的光照強度進行控制,既能滿足設備安裝面上目標設備的加熱需求,且對衛星整體性能的影響較小。

    在一些實施例中,所述轉動衛星至所述太陽帆板和所述設備安裝面與太陽相對,包括:獲取所述目標設備的溫度與所述第一預設閾值的差值;根據所述目標設備的溫度與所述第一預設閾值的差值,確定所述設備安裝面與太陽光線的目標夾角;轉動衛星至所述設備安裝面與太陽光線的夾角為所述目標夾角。

    在上述實現方式中,通過獲取目標設備與第一預設閾值的差值,通過差值確定目標夾角,能夠使設備安裝面接受的光照強度與目標設備的溫度相適應,使得目標設備總能保持在預設溫度范圍內。

    在一些實施例中,所述調整衛星姿態至所述設備安裝面與地球相對,包括:以所述太陽帆板的法線為旋轉軸,轉動衛星至所述設備安裝面與地球相對。

    在上述實現方式中,通過以太陽帆板的法線為旋轉軸轉動衛星,能夠在保證太陽帆板接受的光照強度不變的情況下,使得目標設備能夠接收到地熱輻射進行加熱。

    在一些實施例中,所述轉動衛星至所述設備安裝面與地球相對,包括:轉動衛星至所述設備安裝面與地球過衛星的法線之間夾角為60-90度。

    在上述實現方式中,設備安裝面可以正對地球,或者與地球的法線之間有一定的夾角,該角度限定使得設備安裝面可以接受到地熱輻射。

    在一些實施例中,所述方法還包括:所述獲取目標設備的溫度之后,所述方法還包括:若所述目標設備的溫度高于第二預設閾值,調整衛星姿態至所述太陽帆板正對太陽,以使太陽光線完全照射在所述太陽帆板上;或者,調整衛星姿態以減小所述設備安裝面與太陽光線的夾角,所述第二預設閾值大于或等于第一預設閾值。

    在上述實現方式中,通過太陽光照對目標設備進行加熱時,若目標設備的溫度過高,可以減小設備安裝面與太陽光線的夾角,降低光照強度?;蛘呋謴托l星正常工作態使太陽光線完全照射在太陽帆板上,目標設備不再接收太陽光照。如此設置,能夠在溫度較高時有效降低太陽光對目標設備的熱輻射。

    在一些實施例中,所述獲取目標設備的溫度之后,所述方法還包括:若所述目標設備的溫度高于第二預設閾值,調整衛星姿態至所述設備安裝面背離地球;或者,調整衛星姿態以減小地球穿過衛星的法線與所述設備安裝面之間的夾角,所述第二預設閾值大于或等于所述第一預設閾值。

    在上述實現方式中,通過地熱輻射對目標設備進行加熱時,若目標設備的溫度過高,可以減小設備安裝面與地球的夾角,降低地熱輻射強度?;蛘呤乖O備安裝面背離地球,不再接收地熱輻射。如此設置,能夠在溫度較高時有效降低地球對目標設備的地熱輻射。

    第二方面,本申請實施例提供了一種衛星溫控系統,包括:獲取模塊,被配置為獲取目標設備的溫度,所述目標設備設置在衛星的設備安裝面上,所述設備安裝面為太陽帆板的相鄰面;執行模塊,被配置為若所述目標設備的溫度低于第一預設閾值,執行以下至少一項操作:調整衛星姿態至所述太陽帆板和所述設備安裝面與太陽相對,以使太陽光線照射在所述太陽帆板和所述設備安裝面上;調整衛星姿態至所述設備安裝面與地球相對,以使地熱輻射在所述設備安裝面上。

    第三方面,本申請實施例提供了一種衛星,包括如上任一項所述的衛星溫控系統。

    附圖說明

    為了更清楚地說明本申請實施例的技術方案,下面將對本申請實施例中所需要使用的附圖作簡單地介紹,應當理解,之下附圖僅示出了本申請的某些實施例,因此不應被看作是對范圍的限定,對于本領域普通技術人員來講,在不付出創造性勞動的前提下,還可以根據這些附圖獲得其他相關的附圖。

    圖1為本申請一實施例提供的衛星溫控方法的流程圖;

    圖2為本申請一實施例提供的衛星溫控系統的結構示意圖;

    圖3為本申請一實施例提供的衛星的立體結構示意圖;

    圖4為本申請一實施例提供的陽光直射太陽帆板時衛星的側視圖;

    圖5為本申請一實施例提供的陽光照射太陽帆板和設備安裝面時衛星的側視圖。

    具體實施方式

    下面將結合本申請實施例中的附圖,對本申請實施例中的技術方案進行描述。

    應注意到:相似的標號和字母在下面的附圖中表示類似項,因此,一旦某一項在一個附圖中被定義,則在隨后的附圖中不需要對其進行進一步定義和解釋。同時,在本申請的描述中,術語“第一”、“第二”等僅用于區分描述,而不能理解為指示或暗示相對重要性。

    第一方面,本申請實施例提供了一種衛星溫控方法,如附圖1所示,該方法包括:

    s101,獲取目標設備的溫度,目標設備設置在衛星的設備安裝面上,設備安裝面為太陽帆板的相鄰面。

    其中,衛星帆板一般設置在衛星的一個面上并向兩側伸長。上述設備安裝面可以為與太陽帆板相鄰且不被太陽帆板遮蔽的面。以附圖3所示的坐標系為基準,太陽帆板位于y軸負方向指向的xz平面內且太陽帆板沿x軸方向延伸。此時,設備安裝面可以為z軸正方向或負方向指向的xy平面。

    s102,若目標設備的溫度低于第一預設閾值,執行以下至少一項操作:

    調整衛星姿態至太陽帆板和設備安裝面與太陽相對,以使太陽光線照射在太陽帆板和設備安裝面上;

    調整衛星姿態至設備安裝面與地球相對,以使地熱輻射在設備安裝面上。

    該方法中,目標設備設置在衛星上與太陽帆板相鄰的設備安裝面上。衛星一般狀態下,太陽帆板正對太陽,設備安裝面平行于太陽光線,不吸收光線。當目標設備的溫度低于第一預設閾值時,調整衛星姿態使太陽帆板斜對太陽,太陽光線能夠同時照射在太陽帆板和設備安裝面上,通過陽光照射對目標設備進行加熱。和/或,還可以在保持太陽帆板正對太陽的基礎上,調整衛星姿態至設備安裝面與地球相對,通過地熱輻射對目標設備加熱。

    可見,本實施例提供的衛星溫控方法,在目標設備的溫度較低時,通過調整衛星姿態使得設備安裝面與太陽和/或地球相對,通過太陽光輻射或者地熱輻射對目標設備進行加熱升溫,采用被動加熱方式取代電加熱等主動加熱方式,減少了占用空間,使得衛星體積可以相對較小,且能夠節約資源。

    在本實施例的一些可選的實現方式中,上述調整衛星姿態至太陽帆板和設備安裝面與太陽相對,包括:

    轉動衛星至太陽帆板和設備安裝面與太陽相對,且轉動過程中保持太陽帆板與太陽光線的夾角、設備安裝面與太陽光線的夾角之和為90度。

    如此設置,能夠使太陽光線同時照射且僅照射在太陽帆板和設備安裝面上,提高光照利用率,避免光照資源的浪費。

    以附圖3所示的坐標系為基準,設備安裝面為xy平面,太陽帆板所在的平面為xz平面,繞x軸轉動衛星,即可在轉動過程中保持太陽帆板與太陽光線的夾角、設備安裝面與太陽光線的夾角之和為90度。舉例來說,以初始位置太陽光線直射(垂直照射)太陽帆板為例,初始位置的示意圖可以參見附圖4。衛星繞x軸以順時針方向轉動10°,太陽光線與太陽帆板的夾角為80°,與設備安裝面的夾角為10°,轉動后的示意圖可以參見附圖5,此時,太陽光線同時照射且僅照射在太陽帆板和設備安裝面上。

    可選地,上述轉動衛星至太陽帆板和設備安裝面與太陽相對,包括:轉動衛星至設備安裝面與太陽光線的夾角為10-30°。

    通過該角度限定,能夠對設備安裝面接收到的光照強度進行控制,既能滿足設備安裝面上目標設備的加熱需求,又對衛星整體性能的影響較小。

    在一個具體的示例中,衛星在一般狀態下太陽帆板法線嚴格指向太陽,太陽帆板的長度為1.948m,寬度為0.6m,按照1361w/㎡太陽常數和30%的光-電轉換效率,總計可采集能量約為:

    1.948m×0.6m×1361w/㎡×30%=477.22w

    此時設備安裝面無法被陽光照射。若目標設備的溫度偏低則需要上述采集的電能進行加熱補償。通過采用本實施例提供的溫控方法,若衛星繞x軸旋轉10°,則衛星可采集能量變為:

    1.948m×0.6m×1361w/㎡×cos(10°)×30%=469.97w

    轉動后衛星太陽帆板可采集能量相比原狀態少了約7w。假定設備安裝面的吸收率為0.3,則可獲得補償加熱功率為:

    0.425m×0.45m×1361w/㎡×sin(10°)×0.3=13.56w

    可見,從整體考慮,衛星減少了能源消耗,整體效能得到了提高。

    在本實施例的一些可選的實現方式中,上述轉動衛星至太陽帆板和設備安裝面與太陽相對,包括:獲取目標設備的溫度與第一預設閾值的差值;根據目標設備的溫度與第一預設閾值的差值,確定設備安裝面與太陽光線的目標夾角;轉動衛星至設備安裝面與太陽光線的夾角為目標夾角。

    該實現方式中,通過獲取目標設備與第一預設閾值的差值,通過差值確定目標夾角,能夠使設備安裝面接受的光照強度與目標設備的溫度相適應,使得目標設備總能保持在預設溫度范圍內。

    其中,目標設備的溫度與第一預設閾值的差值越大,則對應的目標角度越大,以使目標設備能夠接收到更多光照。目標設備的溫度與第一預設閾值的差值越小,則對應的目標角度較小,以使目標設備接收較少的光照。目標設備的溫度與第一預設閾值的差值與目標夾角呈正相關關系。對于具體的數量關系,可以由本領域技術人員根據目標設備的材質、吸熱效率等進行適應性設置,本實施例中對此不作限定。

    在本實施例的一些可選的實現方式中,調整衛星姿態至設備安裝面與地球相對,包括:以太陽帆板的法線為旋轉軸,轉動衛星至設備安裝面與地球相對。

    如此設置,能夠在保證太陽帆板接受的光照強度不變的情況下,使得目標設備能夠接收到地熱輻射進行加熱。

    可選地,上述轉動衛星至設備安裝面與地球相對,包括:轉動衛星至設備安裝面與地球過衛星的法線之間夾角為60-90度。也即,設備安裝面可以正對地球,或者與地球的法線之間有一定的夾角,只要與地球相對能夠接受到地熱輻射即可。

    可選地,目標設備能夠同時在太陽光照射和地熱輻射下進行加熱。以初始位置太陽帆板正對太陽為例,首先繞太陽帆板的法線轉動衛星,使得設備安裝面能夠與地球相對。然后轉動衛星至太陽帆板和設備安裝面與太陽相對,且轉動過程中保持太陽帆板與太陽光線的夾角、設備安裝面與太陽光線的夾角之和為90度,此時設備安裝面同時與地球和太陽相對,進行雙重熱補償。

    在本實施例的一些可選的實現方式中,獲取目標設備的溫度之后,該方法還包括:

    若目標設備的溫度高于第二預設閾值,調整衛星姿態至太陽帆板正對太陽,以使太陽光線完全照射在太陽帆板上;或者,調整衛星姿態以減小設備安裝面與太陽光線的夾角,第二預設閾值大于或等于第一預設閾值。

    通過太陽光照對目標設備進行加熱時,若目標設備的溫度過高,可以減小設備安裝面與太陽光線的夾角,降低光照強度?;蛘呋謴托l星正常工作態使太陽光線完全照射在太陽帆板上,目標設備不再接收太陽光照。如此設置,能夠在溫度較高時有效降低太陽光對目標設備的熱輻射。

    在本實施例的一些可選的實現方式中,獲取目標設備的溫度之后,方法還包括:若目標設備的溫度高于第二預設閾值,調整衛星姿態至設備安裝面背離地球;或者,調整衛星姿態以減小地球穿過衛星的法線與設備安裝面之間的夾角,第二預設閾值大于或等于第一預設閾值。

    通過地熱輻射對目標設備進行加熱時,若目標設備的溫度過高,可以減小設備安裝面與地球的夾角,降低地熱輻射強度?;蛘呤乖O備安裝面背離地球,不再接收地熱輻射。如此設置,能夠在溫度較高時有效降低地球對目標設備的地熱輻射。

    上述第二預設閾值可以大于第一預設閾值。目標設備的正常溫度可以為一個范圍,第一預設閾值為溫度范圍的下限值,第二預設閾值為溫度范圍的上限值。例如,目標設備的正常溫度可以為5℃-10℃,則第一預設閾值為5℃,第二預設閾值為10℃。

    上述第二預設閾值可以等于第一預設閾值。目標設備的正常溫度可以為一設定值,則第一預設閾值和第二預設閾值均等于該設定值。例如,目標設備的正常溫度可以為5℃,第一預設閾值和第二預設閾值均為5℃。

    第二方面,本實施例提供了一種衛星溫控系統,如附圖2所示,包括:獲取模塊201,被配置為獲取目標設備的溫度,目標設備設置在衛星的設備安裝面上,設備安裝面為太陽帆板的相鄰面;執行模塊202,被配置為若目標設備的溫度低于第一預設閾值,執行以下至少一項操作:調整衛星姿態至太陽帆板和設備安裝面與太陽相對,以使太陽光線照射在太陽帆板和設備安裝面上;調整衛星姿態至設備安裝面與地球相對,以使地熱輻射在設備安裝面上。

    本實施例提供的衛星溫控系統,在目標設備的溫度較低時,通過調整衛星姿態使得設備安裝面與太陽和/或地球相對,通過太陽光輻射或者地熱輻射對目標設備進行加熱升溫,采用被動加熱方式取代電加熱等主動加熱方式,減少了設備占用空間,使得衛星體積可以相對較小,且能夠節約資源。

    其中,上述獲取模塊201可以為設置在目標設備內的溫度檢測儀等,或者其它任何能夠測量溫度的儀器或者傳感器等。

    執行模塊202可以包括處理器,處理器接收溫度信息,并根據溫度信息控制衛星自帶的姿態調整設備調整衛星姿態。

    對于執行模塊202具體如何調整衛星姿態,可以參見上述,在此不再贅述。

    第三方面,本實施例提供了一種衛星,包括如上所述的衛星溫控系統。

    本實施例提供的衛星,通過采用上述衛星溫控系統,通過太陽光輻射或者地熱輻射對目標設備進行加熱升溫,采用被動加熱方式取代電加熱等主動加熱方式,減少了設備占用空間,衛星體積可以相對較小,且能夠節約資源。

    以上僅為本申請的實施例而已,并不用于限制本申請的保護范圍,對于本領域的技術人員來說,本申請可以有各種更改和變化。凡在本申請的精神和原則之內,所作的任何修改、等同替換、改進等,均應包含在本申請的保護范圍之內。應注意到:相似的標號和字母在下面的附圖中表示類似項,因此,一旦某一項在一個附圖中被定義,則在隨后的附圖中不需要對其進行進一步定義和解釋。

    以上,僅為本申請的具體實施方式,但本申請的保護范圍并不局限于此,任何熟悉本技術領域的技術人員在本申請揭露的技術范圍內,可輕易想到變化或替換,都應涵蓋在本申請的保護范圍之內。因此,本申請的保護范圍應以權利要求的保護范圍為準。

    需要說明的是,在本文中,諸如第一和第二等之類的關系術語僅僅用來將一個實體或者操作與另一個實體或操作區分開來,而不一定要求或者暗示這些實體或操作之間存在任何這種實際的關系或者順序。而且,術語“包括”、“包含”或者其任何其他變體意在涵蓋非排他性的包含,從而使得包括一系列要素的過程、方法、物品或者設備不僅包括那些要素,而且還包括沒有明確列出的其他要素,或者是還包括為這種過程、方法、物品或者設備所固有的要素。在沒有更多限制的情況下,由語句“包括一個……”限定的要素,并不排除在包括要素的過程、方法、物品或者設備中還存在另外的相同要素。

    再多了解一些
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