專利名稱：用于太陽爆發-近地空間環境響應探測的衛星星座系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及航天領域，具體涉及一種用于太陽爆發-近地空間環境響應探測的衛
星星座系統。
背景技術：
在太陽爆發期間，巨大的能量從太陽表面釋放出來，進入行星際空間，與地球磁層、電離層、中高層大氣相互作用，嚴重威脅地球空間中各種航天活動以及通信、導航和雷達系統。我國雖然已經發射了 100多顆衛星，但是其中都沒有專門針對太陽觀測及其對近地空間環境影響的探測衛星。已經在論證的夸父計劃、空間電磁監測星等計劃都是將對太陽觀測和近地空間環境的影響獨立開展探測，具有一定的局限性。
發明內容
針對現有技術的缺陷，本發明的目的在于提供一種用于太陽爆發-近地空間環境響應探測的衛星星座系統，可用于太陽爆發及其對近地空間環境影響的因果鏈研究，實現太陽活動-近地空間環境變化的一體化研究。
為達到上述目的，本發明提供一種用于太陽爆發-近地空間環境響應探測的衛星星座系統，包括至少三顆以上衛星，三顆衛星分別分布在兩條異面異構的太陽同步軌道上，各衛星進一步包括綜合電子計算機和太陽觀測載荷以及近地空間環境探測載荷，太陽觀測載荷和近地空間環境探測載荷均與綜合電子計算機連接，綜合電子計算機直接與地球地面站通信，且三顆衛星的綜合電子計算機之間自組網通信連接。依照本發明較佳實施例所述的用于太陽爆發-近地空間環境響應探測的衛星星座系統，該兩條異面異構的太陽同步軌道分別為高度約895km的軌道和高度約727km的軌道，且各衛星中，至少I顆衛星位于高度約895km的軌道，至少2顆衛星位于高度約727km的軌道,兩者之間距離約60-100km。依照本發明較佳實施例所述的用于太陽爆發-近地空間環境響應探測的衛星星座系統，該兩條軌道的降交點地方時均選擇為18 =OO0依照本發明較佳實施例所述的用于太陽爆發-近地空間環境響應探測的衛星星座系統，該太陽觀測載荷具體包括太陽高分辨寬波段高能輻射譜儀、萊曼a望遠鏡、Ha和白光全日面望遠鏡和甚低頻射電頻譜儀，太陽高分辨寬波段高能輻射譜儀、萊曼a望遠鏡、Ha和白光全日面望遠鏡和甚低頻射電頻譜儀均與綜合電子計算機連接，用于多波段同時觀測太陽上兩類最劇烈的爆發現象一耀斑和日冕物質拋射(CME)，研究耀斑和日冕物質拋射的相互關系和形成規律。依照本發明較佳實施例所述的用于太陽爆發-近地空間環境響應探測的衛星星座系統，該近地空間環境探測載荷具體包括多向粒子分析儀、空間磁場矢量分析儀、磁感應磁力儀、等離子體空間結構分析儀和能量粒子空間結構分析儀，多向粒子分析儀、空間磁場矢量分析儀、磁感應磁力儀、等離子體空間結構分析儀和能量粒子空間結構分析儀均與綜合電子計算機連接，用以實現對太陽爆發與地球空間環境響應因果鏈的探測。依照本發明較佳實施例所述的用于太陽爆發-近地空間環境響應探測的衛星星座系統，該每顆衛星的重量約280kg，有效承載能力約60_80kg。依照本發明較佳實施例所述的用于太陽爆發-近地空間環境響應探測的衛星星座系統，該衛星還攜帶S波段小型空間路由器，各衛星的綜合電子計算機之間通過S波段小型空間路由器實現星間通信，實現星座內部信息共享與互通。依照本發明較佳實施例所述的用于太陽爆發-近地空間環境響應探測的衛星星座系統，該衛星還包括平臺結構、太陽翼、熱控分系統、姿軌控分系統、推進分系統、供配電分系統、測控分系統和數傳分系統組成，太陽翼設置在平臺結構相對應的兩側，熱控分系統、姿軌控分系統、推進分系統、供配電分系統、測控分系統和數傳分系統均設置在平臺結構內部，且與綜合電子計算機連接。本發明的上述星座系統可通過一箭多星發射，衛星自行變軌組網或由運載火箭發射上面級異軌機動組網而成，后種方式有利于保證衛星設計的簡化和通用性，更加適合該·星座系統。與現有技術相比，本發明的衛星星座系統，可同時用于觀測太陽爆發活動和近地空間環境的因果響應，適用于太陽活動-近地空間環境變化的一體化研究，具有多星組網、異軌異相分布、寬波段、多層次、因果鏈觀測、低成本等優點。
圖I是本發明太陽爆發-近地空間環境響應衛星星座系統工作原理示意圖；圖2是本發明實施例的太陽爆發-近地空間環境響應衛星星座系統在軌運行示意圖；圖3是本發明實施例的組成星座的衛星平臺示意圖。
具體實施例方式以下結合附圖，具體說明本發明。請同時參閱圖I與圖2，一種用于太陽爆發-近地空間環境響應探測的衛星星座系統，包括至少三顆以上衛星A星、B星和C星，三顆衛星分別分布在兩條異面異構的太陽同步軌道上，各衛星進一步包括綜合電子計算機和太陽觀測載荷以及近地空間環境探測載荷，太陽觀測載荷和近地空間環境探測載荷均與綜合電子計算機連接，綜合電子計算機直接與地球地面站通信，且三顆衛星的綜合電子計算機之間自組網通信連接。每顆衛星的重量約280kg，有效承載能力約60_80kg。其中，攜帶的太陽觀測載荷具體包括太陽高分辨寬波段高能輻射譜儀、萊曼a望遠鏡、Ha和白光全日面望遠鏡、甚低頻射電頻譜儀等，太陽高分辨寬波段高能輻射譜儀、萊曼a望遠鏡、Ha和白光全日面望遠鏡和甚低頻射電頻譜儀均與綜合電子計算機連接，用于多波段同時觀測太陽上兩類最劇烈的爆發現象-耀斑和日冕物質拋射(CME)，研究耀斑和日冕物質拋射的相互關系和形成規律。攜帶的近地空間環境探測載荷包括多向粒子分析儀、空間磁場矢量分析儀、磁感應磁力儀、等離子體空間結構分析儀、能量粒子空間結構分析儀等。多向粒子分析儀、空間磁場矢量分析儀、磁感應磁力儀、等離子體空間結構分析儀和能量粒子空間結構分析儀均與綜合電子計算機連接，用以實現對太陽爆發與地球空間環境響應因果鏈的探測。星座衛星除了可以直接與地球地面站通信，衛星之間在可見弧段內也建立空間網絡，實現信息共享。每顆衛星還攜帶S波段小型空間路由器，各衛星的綜合電子計算機之間通過S波段小型空間路由器實現星間通信，實現星座內部信息共享與互通。如圖2所示，本發明衛星星座系統3顆衛星，考慮對日定向觀測、能源獲取、星地通信、可靠性、安全性等約束條件，經過優化設計分別位于近地空間兩條異面異構的太陽同步軌道上，其中A星位于高度約895km的軌道，B星和C星位于高度約727km的軌道，兩者之間距離約60-100km，兩條軌道的降交點地方時均選擇為18 :00。采用該種軌道分布方式，通 過A星和B、C星兩組星團的相對連續運動，可探測近地空間環境大、小兩種尺度隨太陽爆發的變化影響。如圖3所示，組成本發明星座系統的衛星具體包括平臺結構I、太陽翼2、熱控分系統、姿軌控分系統、推進分系統、供配電分系統、測控分系統和數傳分系統組成，太陽翼2設置在平臺結構I相對應的兩側，熱控分系統、姿軌控分系統、推進分系統、供配電分系統、測控分系統和數傳分系統均設置在平臺結構內部，且與綜合電子計算機連接。具體地，上述的S波段小型空間路由器安裝于測控分系統內，組成空間網絡，實現一星通全網功能。本發明的上述星座系統可通過一箭多星發射，衛星自行變軌組網或由運載火箭發射上面級異軌機動組網而成，后種方式有利于保證衛星設計的簡化和通用性，更加適合該星座系統。本實例中，采用三顆衛星組成本發明的星座系統，但是，需要說明的是，本發明并不限定具體的衛星的數量，只要衛星的數量不少于三顆，且分布于高度約895km的軌道的衛星不少于一顆，分布于高度約727km的軌道的衛星不少于兩顆即可。因此，以上采用三顆衛星，且其中一顆位于高度約895km的軌道，另兩顆位于高度約727km的軌道只是一個實施例，并不用于限定本發明。盡管本發明的內容已經通過上述優選實施例作了詳細介紹，但應當認識到上述的描述不應被認為是對本發明的限制。在本領域技術人員閱讀了上述內容后，對于本發明的多種修改和替代都將是顯而易見的。因此，本發明的保護范圍應由所附的權利要求來限定。
權利要求
1.一種用于太陽爆發-近地空間環境響應探測的衛星星座系統，其特征在于，包括至少三顆以上衛星，所述三顆衛星分別分布在兩條異面異構的太陽同步軌道上，所述各衛星進一步包括綜合電子計算機和太陽觀測載荷以及近地空間環境探測載荷，所述太陽觀測載荷和近地空間環境探測載荷均與所述綜合電子計算機連接，所述綜合電子計算機直接與地球地面站通信，且所述三顆衛星的綜合電子計算機之間自組網通信連接。
2.如權利要求I所述的用于太陽爆發-近地空間環境響應探測的衛星星座系統，其特征在于，所述兩條異面異構的太陽同步軌道分別為高度約895km的軌道和高度約727km的軌道，且所述各衛星中，至少I顆衛星位于高度約895km的軌道，至少2顆衛星位于高度約727km的軌道，兩者之間距離約60-100km。
3.如權利要求2所述的用于太陽爆發-近地空間環境響應探測的衛星星座系統，其特征在于，所述兩條軌道的降交點地方時均選擇為18 00o
4.如權利要求I所述的用于太陽爆發-近地空間環境響應探測的衛星星座系統，其特征在于，所述太陽觀測載荷具體包括太陽高分辨寬波段高能輻射譜儀、萊曼a望遠鏡、Ha和白光全日面望遠鏡和甚低頻射電頻譜儀，所述太陽高分辨寬波段高能輻射譜儀、萊曼a望遠鏡、Ha和白光全日面望遠鏡和甚低頻射電頻譜儀均與所述綜合電子計算機連接，用于多波段同時觀測太陽上兩類最劇烈的爆發現象耀斑和日冕物質拋射(CME)，研究耀斑和日冕物質拋射的相互關系和形成規律。
5.如權利要求I所述的用于太陽爆發-近地空間環境響應探測的衛星星座系統，其特征在于，所述近地空間環境探測載荷具體包括多向粒子分析儀、空間磁場矢量分析儀、磁感應磁力儀、等離子體空間結構分析儀和能量粒子空間結構分析儀，所述多向粒子分析儀、空間磁場矢量分析儀、磁感應磁力儀、等離子體空間結構分析儀和能量粒子空間結構分析儀均與所述綜合電子計算機連接，用以實現對太陽爆發與地球空間環境響應因果鏈的探測。
6.如權利要求I所述的用于太陽爆發-近地空間環境響應探測的衛星星座系統，其特征在于，所述每顆衛星的重量約280kg,有效承載能力約60-80kg。
7.如權利要求I所述的用于太陽爆發-近地空間環境響應探測的衛星星座系統，其特征在于，所述衛星還攜帶S波段小型空間路由器，所述各衛星的綜合電子計算機之間通過所述S波段小型空間路由器實現星間通信，實現星座內部信息共享與互通。
8.如權利要求I所述的用于太陽爆發-近地空間環境響應探測的衛星星座系統，其特征在于，所述衛星還包括平臺結構、太陽翼、熱控分系統、姿軌控分系統、推進分系統、供配電分系統、測控分系統和數傳分系統組成，所述太陽翼設置在所述平臺結構相對應的兩側，所述熱控分系統、姿軌控分系統、推進分系統、供配電分系統、測控分系統和數傳分系統均設置在所述平臺結構內部，且與所述綜合電子計算機連接。
全文摘要
本發明涉及一種用于太陽爆發-近地空間環境響應探測的衛星星座系統，包括至少三顆以上衛星，三顆衛星分別分布在兩條異面異構的太陽同步軌道上，各衛星進一步包括綜合電子計算機和太陽觀測載荷以及近地空間環境探測載荷，太陽觀測載荷和近地空間環境探測載荷均與綜合電子計算機連接，綜合電子計算機直接與地球地面站通信，且三顆衛星的綜合電子計算機之間自組網通信連接。本發明可同時用于觀測太陽爆發活動和近地空間環境的因果響應，適用于太陽活動-近地空間環境變化的一體化研究，具有多星組網、異軌異相分布、寬波段、多層次、因果鏈觀測、低成本的優點。
文檔編號H04B7/185GK102745342SQ201210215029
公開日2012年10月24日 申請日期2012年6月26日 優先權日2012年6月26日
發明者俞杭華, 張偉, 王偉, 韓旭 申請人:上海衛星工程研究所