《宇宙开发技术总览》之五 日本的工程试验卫星

工程试验卫星ETS系列的作用工程试验卫星主要用于试验新研制的火箭和卫星技术。在日本曾发射过ETS-Ⅰ(第一颗中高度卫星)及ETS-Ⅱ(第一颗地球同步卫星),用以验证N-Ⅰ火箭性能。为了验证 N-Ⅱ火箭性能,日本发射了ETS-Ⅳ(转移轨道上的试验卫星)及ETS-Ⅲ(中高度的3轴姿态控制试验卫星)。现在日本已研制了能把约550公斤及两吨的卫星发射到地球同步轨道上的H-Ⅰ火箭及H-Ⅱ火箭,为了验证这两枚新型火箭     

微小卫星姿态控制系统半物理仿真设计及验证

针对利用反作用飞轮作为执行机构的微小卫星姿态控制系统,详细讨论了基于dSPACE实时仿真机、单轴气浮转台、星载计算机及陀螺和反作用飞轮实物的卫星姿态控制系统半物理仿真的方案设计;并利用该系统对仅用反作用飞轮的卫星姿态大角度机动控制模式进行了半物理仿真验证。仿真结果表明根据陀螺和反作用飞轮现有精度,设计的大角度姿态机动控制算法能够满足分系统技术要求,同时验证了半物理仿真系统方案设计合理、可靠。     

“风云一号” B 卫星姿态控制系统

“风云一号”气象卫星姿态控制系统采用了三轴稳定对地定向的主动控制方案。已发射了两颗（Ａ、Ｂ）卫星,其中Ｂ星是在Ａ星主控系统的基础上,增加了一个完整的备份系统,采取一系列冗余措施并设计全方位姿态重新捕获的故障对策。经飞行试验及在轨故障应急处理证明,系统设计是完善和成功的,其中反作用飞轮控制、偏置动量控制、磁章动进动和飞轮卸载控制、全方位姿态重新捕获方案在中国是首次采用,均取得了较好的飞行效果,为长寿命卫星姿态控制系统的设计积累了宝贵经验。     

日本技术试验卫星Ⅵ系统设计特点

据日刊报导,日本宇宙开发事业团将于1992年夏发射一颗大型技术试验卫星VI(ETS-VI)。这是日本宇宙开发事业团为满足国内广大用户对通信、广播等领域的一系列要求所采取的一项新对策。日本宇宙开发事业团通过ETS-VI将掌握2吨级静止三轴控制卫星的通用技术;确认日本大型火箭H-Ⅱ的发射能力;实验实用卫星用的高级通信技术;鉴定日本实用卫星用的高性能仪器部件在星上的运行情况;鉴定日本新研制的双组元推进系统在转移轨道上的三轴姿态控制和用离子发动机进     

资源三号卫星高精度控制分系统地面试验验证系统

针对资源三号(ZY-3)卫星高精度控制分系统地面试验验证需求,设计一整套完备的验证系统,通过对控制分系统各外接口、部件级故障诊断和切换、系统功能、姿态控制精度指标实现情况及在轨故障预案的试验验证等几个方面完成地面试验验证.ZY-3卫星发射后,控制分系统在轨稳定运行且姿态控制精度和时统精度满足整星指标要求.     

日本工程试验卫星6号的有效载荷

日本将于1993年发射的工程试验卫星6号(ETS-6)是一颗通信试验卫星。本文介绍该卫星上有效载荷设备的技术资料。     

飞轮转速过零时卫星姿态的非线性控制

当飞轮转速过零时,摩擦力矩发生非线性变化,控制作 用力矩出现不确定性,从而影响卫星的姿态控制性能。文章基于一种具有鲁棒性的非线性控 制方法,发展了简单、可靠和稳定的非线性反馈控制律。仿真实例表明,该方法能够有效地 抑制反作用飞轮转速过零时引起的姿态扰动,从而实现高精度的卫星姿态控制。     

TDRSA是如何从航天飞机上发射入轨的

1995年7月13日,美国从“发现”号航天飞机上发射了一颗跟踪和数据中继卫星(TDRS),它先由航天飞机携带到地球低轨道,然后由与它连在一起的惯性上面级(IUS)火箭推上地球同步轨道,定位于西经171°,卫星是三轴稳定的,重约2207千克,其中有540千克肼推进剂,供卫星保持位置的24个推力器使用,姿态控制由力距飞轮实现。 自1983年4月4日从“挑战者”号航天飞机上发射第一颗TDRS以来,这是第7颗。它们所形     

日本技术试验卫星Ⅵ的离子发动机

日本宇宙开发事业团研制的技术试验卫星Ⅵ(ETS—Ⅵ)是一颗设计寿命为10年、有效载荷比高达17.6％、姿态控制精度(滚动/俯仰:±0.05°;偏航:±0.15°)和轨道控制精度(东西、南北均为±0.1°)都非常高的三轴控制卫星,其主要特点是以氙电子轰击型离子发动机进行南北轨道控制,这也是世界上第一颗正式以电推力器作南北轨道控制的卫星,它将于1992年发射。宇宙开发事业团和三菱电机公司自1983年开始用了3年时间对这种直径为12cm、推力为25mN的以氙为推进剂的电子轰击式离子发动机进     

改善反作用轮低速性能的补偿观测器方法

基于Ｄａｈｌ摩擦模型,给出了用于卫星姿态三轴稳定控制的反作用轮低速动力学方程,就反作用轮转速过零对卫星姿态产生的扰动现象进行了分析,提出了一种利用非线性观测器估计摩擦力矩,并予以补偿的补偿观测器方法。仿真结果表明,该方法改善了反作用轮低速性能,提高了卫星姿态控制的指向精度和稳定度。     

日本试制出姿控用离子发动机

日本科技厅航空宇宙研究所试制出了一种供姿态控制使用的新式发动机,叫氙离子发动机,可供地球静止轨道的大型卫星使用。这种离子发动机利用电能喷射电离气体。由于它比其它类型的发动机更节省燃料,所以是较理想的大型长寿命卫星姿控用发动机。欧美国家一直在竞相发展这项技术。日本科技厅为使该发动机投入实用,计划首先在工程试验卫星-Ⅵ(ETS-Ⅵ)上进行论证试验。     

日本卫星移动通信发展计划

日本,作为一个经济大国和技术强国,已制定了雄心勃勃的空间开发计划,大有超过西欧、追赶美俄之势。它们的卫星移动通信计划,也引起了人们的普遍关注。该计划具体分三步:(一)发射专门用于移动通信的技术试验卫星(ETS—V),以获得实践经验,然后再发射多用途技术试验卫星(ETS-Ⅵ),为的是再次获得实践经验;(二)用通信广播技术卫星(COMETS)和多功能传输卫星(MTSA-T)进行正式卫星移动通信;(三)用静止轨道平台(GPF)进行高级卫星移动通信,使这一技术居于世界领先水平。现分别介绍如下:     

“刘易斯”小卫星

美国TRW公司为NASA“小卫星技术创议”承制的第2颗小卫星叫“刘易斯”（Lewis），其主要性能参数如下。尺寸：卫星本体为直径1．sin、高2．Om的六边形梭往体，有2个太阳电池翼；重量：386kg；电源：37OW；姿态控制：三轴稳定，零动量偏置；推进：8个4．4N讲推力器；遥测：S频段（与GSTDN——全球空间测控网兼容）；星载仪器：超级成像光谱仪（HSI），线性标准成像光谱阵（LEISA），紫外宇宙背景观测；新技术试验（部分）：脉冲管致冷器，固态存储器，星上数据压缩，GPS姿态确定，宽现场星跟踪器，磁悬浮反作用飞轮，与热控一体…     

中国的返回式卫星

中国的返回式卫星是一种低轨道、三轴稳定、返回舱可安全回收的卫星,可用作遥感卫星、微重力试验平台和科学技术试验卫星。文章简要地概述了卫星的各分系统,卫星的发射和返回以及卫星的主要应用方面。到1990年,我国已发射成功和回收了12颗返回式卫星,取得了比较好的社会效益和经济效益。     

BS的主要故障和对BS-2采取的措施

日本将于1984年2月和1985年8月用N-Ⅱ火箭发射实用广播卫星(BS-2)的轨道工作星(BS-2a)和轨道备份星(BS-2b)。 BS-2与BS的规模和性能基本相同,它继承了BS的研究成果,同时针对BS在运行期间所出现的问题,如通信系统脉冲转发器输出中断、反作用飞轮停转、太阳电池帆板发电不足、三轴控制异常等故障,根据轨道数据,并通过地面仿真试验,找出了故障原因,对BS-2采取了     

带VSCMGs的航天器姿态稳定及功率补偿控制

基于变速控制力矩陀螺群动力学模型建立其复合控制方程和分系统解耦约束方程,用矩阵投影方法同步设计得到航天器姿态与能量一体控制复合操纵律,利用Lyapunov方法分析了转子轴向惯量误差对姿态控制分系统的影响.根据飞轮转子轴向惯量与功率输出之间的误差关系设计出功率控制补偿器.复合操纵律中的力矩和功率两解形式相同,约束方程使得姿态与能量控制两分系统解耦,便于进行考虑执行机构特性的闭环控制系统性能分析.考虑飞轮转子轴向惯量误差时,姿态控制分系统的输出耗散特性使其能够保持稳定,而功率控制分系统输出误差与转子轴向惯量误差成比例关系,经过补偿后功率输出能满足控制要求.     

资源三号卫星控制系统概述及在轨验证

资源三号(ZY-3)卫星是一颗民用高分辨率立体测绘卫星.针对ZY-3卫星特点,对控制系统方案进行概述.通过星敏感器相对基准的标定以及星敏感器和陀螺联合滤波实现高精度姿态确定;通过设计结构滤波器和磁卸载力矩的前馈补偿实现三轴高稳定度控制;通过轨迹规划实现大角度侧摆机动.根据卫星在轨运行数据,给出相应指标实现情况,对姿态控制系统的方案和指标满足情况进行在轨验证.     

印度遥感卫星的研制近况

随着实验型地球观测卫星——巴斯卡拉(Bhaskara)Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ的成功飞行,印度空间研究组织(ISRO)开始进入研制半工作型和工作型遥感卫星的阶段。目前,卫星被命名为印度遥感卫星-IRS。实际上,ISRO早在1978年起就开始制定了研制IRS的计划。 IRS是一颗三轴稳定的地球资源观测卫星。卫星重量大约500～600公斤。飞行轨道高度大约600～1000公里,太阳同步。IRS的设计特点是:1.卫星总体采用模块化结构方案,可降低研制费用,缩短研制周     

日本广播卫星的故障及其对策

日本已发射三颗广播卫星——一颗实验广播卫星(BS)和两颗实用广播卫星(BS-2a 和 BS-2b)。本文介绍 BS 和 BS-2a 的主要故障及其对策。一、实验广播卫星(BS)BS 是世界上第二颗实验广播卫星,是日本第一颗采用三轴零动量控制的卫星,也是日本的第一颗广播卫星。该星于1978年4月8日发射,4月26日进入东经110度     

一种抑制反作用轮低速摩擦对卫星姿态扰动的方法

在现代卫星的姿态控制系统中,反作用轮得到了广泛应用。但是当反作用轮的转速过零时,摩擦力矩会对卫星的姿态产生较大影响。本文采用基于特征模型的黄金分割自适应控制方法,建立了包括反作用轮在内的卫星系统的特征模型,并由此设计了控制律。仿真结果表明,该方法可以有效抑制反作用轮低速摩擦对卫星姿态的扰动,从而可以提高卫星姿态控制精度。