太阳帆

摘要： 针对库仑力—太阳帆混合推进的航天器在行星悬浮轨道附近编队保持控制问题进行了研究.首先,建立了在行星悬浮轨道附近的航天器编队动力学模型,然后对模型进行线性化处理,推导出航天器编队相对运动方程.设计积分滑模编队飞行控制器,通过调节太阳光压力及星间库仑力对编队构型进行保持控制,具有响应速度快和对系统模型依赖小的特点.数值仿真表明存在扰动的情况下,该控制方法能实现行星悬浮轨道附近编队保持控制.

摘要： 针对冷热交变环境导致太阳帆内部应力剧烈变化的问题,基于形状记忆合金(SMA)弹簧提出了太阳帆的张拉方案和薄膜应力保持恒定的方法,该方法利用形状记忆合金在高低温下的刚度非线性特性,有效补偿薄膜和支撑杆之间的间隙变化,以使薄膜内部应力基本保持恒定。针对六边形构型太阳帆开展了数值仿真,首先建立了太阳帆的热分析模型和力学分析模型,获取了高低温工况下的温度场。然后通过热致变形分析得到薄膜与支撑杆在高低温工况下的间隙变化,据此确定形状记忆合金弹簧的参数。最后对太阳帆在高低温工况下的薄膜内部应力进行了验证。

摘要： 连续小推力非开普勒悬浮轨道在深空探测与地球极地观测任务中有着重要的应用前景.归纳了电推进、太阳帆推进等连续小推力技术的发展历程与现状;阐述了日心、行星悬浮轨道的动力学特性、稳定性、轨道保持策略;分析了三体问题下人工拉格朗日点的优势及其在深空探测方面的应用;讨论了悬浮轨道编队飞行的研究方法与控制策略.最后针对小推力悬浮轨道研究发展面临的难题,提出了研究新思路和应用新方向.

摘要： NASA网站2020年12月4日报道,经过9个月的概念研究后,NASA遴选出全球动态外大气层莱曼阿尔法成像仪(GLIDE)和太阳巡航器(Solar Cruiser)两项小卫星任务,开展地球外层大气研究和太阳帆飞行测试,计划于2025年与星际测绘和加速探测器(IMAP)搭车发射。

摘要： 针对混合推进航天器编队日心悬浮轨道保持控制问题进行了研究.首先推导出在日心悬浮轨道附近的航天器编队相对运动方程,考虑到航天器间距离变化值较小且航天器间距离与航天器到太阳的距离的比值为小量,将其在悬浮轨道附近线性化.基于该线性化方程,设计了一种LQR编队控制方式,该控制方式可通过调节太阳帆的姿态及航天器间库仑力的大小对编队构型进行改变或保持,具有响应速度快和控制简单的特点.最后对控制律进行数值仿真,表明该控制方法能实现编队.

摘要： 本文研究条带式太阳帆在近地轨道运行进出地球阴影时的热致结构动力学响应,建立了在太阳热辐射和光压共同作用下的太阳帆结构动力学方程,采用分布传递函数法,给出了条带式太阳帆热致结构稳态振动幅频响应的计算方法.算例结果表明:热辐射冲击是引起近地轨道太阳帆结构动力学响应的主要原因,光压引起的结构响应可忽略不计;增加桅杆壁厚不能有效抑制太阳帆的热致结构动态响应;增大阻尼,减小结构的热膨胀系数能够明显减小太阳帆热致结构响应的振幅;热致结构动态响应是设计大尺寸近地轨道太阳帆必须解决的问题.本文提出的方法可为太阳帆结构设计、姿态和轨道控制提供有力的分析工具.

摘要： 中国科学院沈阳自动化研究所研制的"天帆一号"(SIASAIL-I)太阳帆,搭载长沙天仪研究院"潇湘一号"07卫星,在轨成功验证了多项太阳帆关键技术。据介绍,"天帆一号"太阳帆将柔性膜折叠存储在展开机构内部,发射前大小不到0.5U,在卫星平台正常入轨之后,通过两级组合展开的方式开展技术验证。

摘要： 本文提出一种利用太阳帆绳系系统逐渐减小小行星自转速率的方法.在系绳长度不变的情况下,利用太阳帆受到的太阳光压力使其始终保持与小行星同步,避免了由于小行星自转而引起的系绳缠绕问题.通过控制太阳帆使系绳始终拉紧,系绳中的拉力便可以持续提供一个与小行星自转方向相反的力矩,从而减小其自转速率.

摘要： 太阳帆航天器是指利用太阳光压力获得推进力进行宇宙航行的新型飞行器,它被认为是未来人类空间探索的有效途径之一.本文根据太阳帆工作特点,提出了基于太阳帆推进的深空探测任务,以7年内探测3颗主带小行星为任务目标,进行了任务轨道设计,分析了太阳帆面质比对其任务的影响,提出了太阳帆初步的材料选择和结构设计,通过分析,认为利用总质量约200kg的太阳帆实现主带小行星探测任务是可行的.太阳帆推进技术是非常适合开展深空探测特别是多目标主带小行星探测任务的有效途径。太阳帆具有的独特特性使得长时间多目标的小天体探测成为可能，为了提升载荷质量比，需要研制更为轻薄的空间材料，以减轻帆面和支撑臂的质量。太阳帆当前面临的最大问题还是如何确保在轨道上能够完成大面积帆面的展开和控制，这也是未来能够将太阳帆应用于深空探测任务的关键。

摘要： 在太阳帆旋转展开过程中,依靠端部系有质量球的对角线绳索的离心力展开方形帆面,绳索与中心毂轮法向方向会产生夹角.利用Adams建模仿真技术成功建立太阳帆展开绳索模型,并对太阳帆绳索展开进行仿真分析,得出绳索与中心毂轮法向的夹角与毂轮相对转速的关系,为太阳帆的结构设计与模拟试验提供参考.

摘要： 文中针对方形帆、圆形帆以及叶形帆三种最常见的太阳帆探测器构型方式进行了对比,重点分析了三种构型在结构质量、转动惯量以及光压力下力学性能的差异,认为具有四根支撑臂的方形帆在结构简单性,操控方便性等方面具有优势,同时对于支撑结构的需求也较少,变形和质量特性的变化较小,是较为合适的选择之一.

摘要： 本文针对深空探测特别是小行星探测任务,介绍了太阳帆光压模型及太阳帆典型指标,以比冲的形式定性的比较了太阳帆推进与化学推进及电推进的优劣,结合小行星探测任务设计了太阳帆的初步指标,并利用上述指标进行了轨道优化设计,给出了2020-2030年之间从地球出发,与多颗小行星交会的探测任务轨道.

摘要： 太阳帆是将光压转化为动力的新型推进技术,无需推进剂即可为航天器提供持续小推力,适用于长时间、远距离和轨道转移能量要求高的深空探测任务.针对国外在研的独立叶片型、整体张拉型和自旋张拉型三种典型太阳帆,从推进特性、姿态控制特性及收拢展开特性对各构型进行了比较,在此基础上对150m×150m整体张拉型太阳帆在光压作用下的变形和模态特性进行了仿真研究,为太阳帆构型设计提供支撑.

摘要： 太阳帆推进是未来深空探测的关键技术之一.本文对国外太阳帆的发展现状进行了分析,以金星探测用IKAROS太阳帆为例,对太阳帆的总体设计、材料设计、空间展开和姿态控制等关键技术进行了阐述,并对我国开展太阳帆和空间大型展开结构的总体设计、空间展开、姿态控制、空间环境适应性等关键技术进行了论述,为我国的空间大型展开结构的设计与应用提供借鉴,提出了尽快系统开展以太阳帆为代表的大型轻质展开结构研制与应用的建议.

摘要： 对于日地系太阳帆圆限制性三体问题，本文首先采用线性化受控运动方程研究太阳帆航天器在人造共线平动处1年周期近似解。所得近似解具有六维中心流形，因此近似解是临界稳定的.其次利用近似解的初始条件和微分修正的方法，得到太阳帆1年周期的封闭轨道。数值计算表明所得周期轨道近似满足Floquet稳定性判据.

摘要： @@本文研究在黄道面内从地球静止轨道出发，完成金星往返任务的轨迹优化问题。文中应用太阳帆解析的局部最优控制律及混合控制律，在太阳、地球/金星、太阳帆航天器三体模型下求解其逃逸及捕获阶段:日行转移阶段则运用PSODE与局部最优混合控制律，在二体模型下求解其转移轨道。

摘要： 本文研究了悬浮轨道和太阳帆在小行星牵引任务中的应用.介绍了引力拖车实现小行星牵引的原理,提出了引力拖车编队的概念,同时研究了利用多个太阳帆实现对小天体进行牵引,改变小天体的轨道.最后,比较了引力拖车编队与各种其它引力拖车在改变小行星轨道的能力.

摘要： 本发明公开了一种用于将太阳能转化为电能的装置，其包括至少一个中央主干或中央杆，优选地从基座延伸，其中基座可以附接到固定结构，如墙壁或房屋或车库或桥梁，或者其中基座可以是具有轮子和至少一个或恰好一个分支并且优选地多个分支连接到中央主干或杆的移动装置的一部分，其中至少或恰好第一分支包括一个或多个光伏面板。此外，或替代地，包括一个或多个光伏面板的第二分支。第一分支的每个光伏面板优选地包括一个或多个光伏材料板，并且优选地包括一个或多个用于将光伏材料板附接到第一分支的锚固件。

摘要： 本发明公开了一种适于分块方形支撑杆型太阳帆帆面的折叠方法，对四块太阳帆帆面分别进行折叠，然后将折叠好的四块三角形帆面的顶点固定在四个帆面卷轴上，将四块帆面分别卷在四个帆面卷轴上，帆面卷轴固定在支撑包装结构底板上，相邻帆面卷轴上两个三角形帆面相邻的两个斜边顶点与两帆面卷轴间支撑杆的伸出端相连，完成了帆面折叠及整体收纳。本发明解决了帆面分块、采用五点连接式的大面积支撑杆型太阳帆帆面的折叠问题,折叠方式简单，在支撑杆沿帆面对角线方向伸出时，能够带动各个帆面独立展开，展开过程稳定有序，帆面不会出现相互缠绕等现象，提高了可靠性。

摘要： 本发明公开了一种利用太阳光压力驱动的深空太阳帆航天器，包括支撑架、四根支撑臂、四块等腰直角三角形帆面、第一太阳能电池片、刻蚀天线、两个滑块、以及四个滚转轴稳定机构。本发明具有以下优点：采用开放式支撑包装结构和包带，去除了传统卫星的外包装结构，减轻了太阳帆航天器质量；自展开支撑臂能够去除传统充气展开中的充气系统和储气结构，减轻了太阳帆航天器质量；通过应用无线通信技术减少了通信线路的使用，使得大面积太阳帆航天器各个部分均能够进行通信和数据传输，降低了太阳帆航天器的质量；将滑块和滚转轴稳定机构用于姿态控制，能够实现太阳帆航天器的三轴姿态控制，比自旋稳定姿态控制能够执行更为宽泛的任务。

摘要： 一种由多稳态曲梁智能驱动展开的太阳帆，涉及一种太阳帆。四根伸展臂以支撑轴为中心呈十字形排布进行铰接，四个复合型负刚度单胞组合固定成复合型负刚度蜂窝结构，八个复合型负刚度蜂窝结构固定围合为正八边形组成伸展臂单体，多个伸展臂单体沿轴向固定组成伸展臂，四个帆面设置在四根伸展臂之间，帆面的直角顶点与支撑轴侧壁固接，帆面的两个锐角顶点与对应的伸展臂外端固接，支撑轴上下两端分别固定有上压缩装置及下压缩装置，伸展臂、上压缩装置及下压缩装置均通过温度控制实现轴向伸展。可以通过温度控制实现二阶段智能展开，具有形状记忆功能，能够实现多个稳态，可靠性强、保型好、稳定性强。

摘要： 本发明涉及航天领域，具体地说是一种正多边形太阳帆帆膜结构及折叠方法，包括中部设有正多边孔的太阳帆帆膜，所述正多边孔各侧边向一侧延长形成第一山谷折痕线，且太阳帆帆膜通过各个第一山谷折痕线分成多个折叠单元，所述折叠单元内的两条第一山谷折痕线之间的角平分线形成第一山峰折痕线，由所述第一山峰折痕线上取垂直点分别向两侧第一山谷折痕线做垂线，其中沿逆时针回转方向在第一山峰折痕线后侧的垂线形成第二山峰折痕线，前侧的垂线形成第二山谷折痕线，并且所述垂直点与相邻第一山谷折痕线之间的距离L为所述正多边孔边长的整数倍。本发明减少了折叠后的太阳帆帆膜面积，并有效提高太阳帆帆膜的折展比。

摘要： 本发明公开了一种适于分块方形支撑杆型太阳帆帆面的折叠方法，对四块太阳帆帆面分别进行折叠，然后将折叠好的四块三角形帆面的顶点固定在四个帆面卷轴上，将四块帆面分别卷在四个帆面卷轴上，帆面卷轴固定在支撑包装结构底板上，相邻帆面卷轴上两个三角形帆面相邻的两个斜边顶点与两帆面卷轴间支撑杆的伸出端相连，完成了帆面折叠及整体收纳。本发明解决了帆面分块、采用五点连接式的大面积支撑杆型太阳帆帆面的折叠问题，折叠方式简单，在支撑杆沿帆面对角线方向伸出时，能够带动各个帆面独立展开，展开过程稳定有序，帆面不会出现相互缠绕等现象，提高了可靠性。

摘要： 本发明公开了一种利用太阳光压力驱动的深空太阳帆航天器，包括支撑架、四根支撑臂、四块等腰直角三角形帆面、第一太阳能电池片、刻蚀天线、两个滑块、以及四个滚转轴稳定机构。本发明具有以下优点：采用开放式支撑包装结构和包带，去除了传统卫星的外包装结构，减轻了太阳帆航天器质量；自展开支撑臂能够去除传统充气展开中的充气系统和储气结构，减轻了太阳帆航天器质量；通过应用无线通信技术减少了通信线路的使用，使得大面积太阳帆航天器各个部分均能够进行通信和数据传输，降低了太阳帆航天器的质量；将滑块和滚转轴稳定机构用于姿态控制，能够实现太阳帆航天器的三轴姿态控制，比自旋稳定姿态控制能够执行更为宽泛的任务。

摘要： 本发明公开了一种一体化薄膜太阳能电池太阳帆，属于卫星应用领域。所述太阳帆，通过一体化技术对薄膜太阳能电池、被动控制系统和卫星天线增益系统进行集成，太阳能薄膜电池通过粘贴的方式固定在太阳帆基底的上表面的内圈，光压稳定涂层通过涂抹方式安装在太阳帆上表面的外圈，电磁增益涂层通过涂抹方式固定在太阳帆的下表面。本发明将薄膜太阳能电池、光压稳定涂层以及电磁信号增益涂层集成到太阳帆上进行一体化设计，不仅能增加卫星太阳能电池的受光面积，同时也能将多个分系统集成为一个结构，具有很高的设计价值。

摘要： 本实用新型涉及航天领域，具体地说是一种正多边形太阳帆帆膜结构，包括中部设有正多边孔的太阳帆帆膜，所述正多边孔各侧边向一侧延长形成第一山谷折痕线，且太阳帆帆膜通过各个第一山谷折痕线分成多个折叠单元，所述折叠单元内的两条第一山谷折痕线之间的角平分线形成第一山峰折痕线，由所述第一山峰折痕线上取垂直点分别向两侧第一山谷折痕线做垂线，其中沿逆时针回转方向在第一山峰折痕线后侧的垂线形成第二山峰折痕线，前侧的垂线形成第二山谷折痕线，并且所述垂直点与相邻第一山谷折痕线之间的距离L为所述正多边孔边长的整数倍。本实用新型减少了折叠后的太阳帆帆膜面积，并有效提高太阳帆帆膜的折展比。

摘要： 本实用新型提供了一种太阳帆，其中，该太阳帆包括：具有多个可调超透镜的可调超透镜阵列以及太阳帆本体；可调超透镜阵列设置于太阳帆本体靠近太阳的一侧表面，可调超透镜用于在施加不同电压的情况下，将入射的太阳光调制向沿不同的出射方向射出，生成作用于太阳帆本体的作用力；太阳帆本体用于支撑可调超透镜阵列。通过本实用新型实施例提供的太阳帆，不需要倾斜帆面便可改变其前进方向，该太阳帆整体结构简单；且可调超透镜体积小，重量轻，易于量产，可有效降低整个太阳帆的体积，重量和成本；此外，太阳帆本体可沿可调超透镜阵列中各个可调超透镜之间的缝隙折叠，以利于整体折叠打包从而安放进发射载具。