CH470288A - Satellit - Google Patents

Satellit

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CH470288A
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CH
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satellite
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solar batteries
solar
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CH283866A
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Price Wanger Robert
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Gen Electric
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    • B64AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64GCOSMONAUTICS; VEHICLES OR EQUIPMENT THEREFOR
    • B64G1/00Cosmonautic vehicles
    • B64G1/22Parts of, or equipment specially adapted for fitting in or to, cosmonautic vehicles
    • B64G1/24Guiding or controlling apparatus, e.g. for attitude control
    • B64G1/32Guiding or controlling apparatus, e.g. for attitude control using earth's magnetic field

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Description


      Satellit       Die vorliegende Erfindung betrifft einen Satelliten  für einen, ein äusseres Magnetfeld aufweisenden Zen  tralkörper, welcher Satellit für eine bestimmte Ausrich  tung gegenüber seiner Bewegungsrichtung vorgesehen  ist.  



  Es ist bekannt, die Lage eines Erdsatelliten durch  die Verwendung des Gravitationsgradienten zu steuern,  wodurch bewirkt wird, dass die Achse, um die das       Trägheitsmoment    des Satelliten am geringsten ist, nach  dem Massenmittelpunkt des     Zentralkörpers    zeigt. Diese  Stabilisation des Satelliten zur     örtlichen        Vertikalen     verhindert nicht notwendigerweise eine Rotation um  die örtlichen Vertikale, d. h. das Gieren. Obwohl es  möglich ist, einen Satelliten so zu konstruieren, dass  der Gravitationsgradient ein Moment erzeugt, welcher  dazu neigt, das Gieren zu verhindern, so bringt doch  eine solche Konstruktion zusätzliche andere Nachteile.

    Eine bekannte Forderung ist, dass der Satellit keine  vollkommene     Rotationssymmetrie    gegenüber     seiner     örtlichen Senkrechten oder     Gierachse    besitzen darf. In  dem Masse, in dem sich der Satellit einer solchen Sym  metrie nähert, wird die     Gierstabilisierung    beeinträchtigt  werden.

   Auch in solchen Fällen, in denen aktive Vor  richtungen, wie Flüssigkeitsdüsen oder ein Impulsmo  ment speichernde Schwungräder zur Stabilisierung der       Achsdrehung    und Neigung verwendet werden, ist eine  einfache und darum leichte und zuverlässige Vorrich  tung für die     Gierstabilisierung        wünschenswert.    Fehler  in der     Achsdrehung    und Neigung können unter ande  rem leicht durch das Abtasten des Horizontes festge  stellt werden, aber dieses ist nicht brauchbar für die  Messung von     Gierfehlern,    weshalb eine einfache Gier  steuerung auch für komplexe Systeme eine sehr nütz  liche Ergänzung ist.

   Eine zusätzliche Vorrichtung für  die     Gierstabilisierung    ist darum ganz allgemein wün  schenswert.  



  Für einen Satelliten der Erde oder irgendeines an  deren Zentralkörpers mit einem bemerkenswerten     äus-          seren    Magnetfeld ist es möglich, durch     das    Erzeugen  eines Magnetfeldes     in    dem Satelliten,     das    mit dem    Erdfeld zusammenwirkt, ein Orientierungsmoment zu  erzeugen. Dieses wurde bisher durch die Verwendung  von Steuersignalen von der Bodenstation erreicht, die  einen Strom bewirken, der in     aufgespulten        Leitern.    in  einer vorherbestimmten Richtung fliesst. Für diesen  Zweck wurde die auch für andere Geräte im Satelliten  vorgesehene Stromversorgung verwendet.

   Die bisher  bekannten Verfahren benötigen aber die Verwendung  eines     übertragungskanals    für das Kommando und die  Bestimmung des     Ortes    des Satelliten von der Erde aus,  und die Bestimmung einer bestimmten Wicklung und  der Richtung des durch diese geleiteten Stroms aus der  bekannten Richtung des Erdfeldes. Wegen dieser kom  plizierten Verfahren ist es     wünschenswert,    automati  sche Vorrichtungen zu besitzen, um den Satelliten in  der gewünschten Orientierung zu halten. Nachteiliger  weise stimmen die magnetischen Pole der Erde nicht  mit deren Drehpolen überein. Der magnetische Nord  pol befindet sich auf etwa 73  31' Nord und 96  43'  West und der magnetische Südpol auf etwa 72  21'  Süd und 155  16' Ost. Danach sind die Magnetpole  der Erde keine genauen Antipoden.

   Und ihre Lage zu  den Drehpolen ist nur bedingt und ungefähr. Jede  automatische Vorrichtung für die Steuerung der Orien  tierung durch das magnetische Erdfeld muss diese Tat  sachen berücksichtigen. Es ist nicht naheliegend, wie  dieses durch irgendeine Vorrichtung erreicht werden  kann, die einfach genug ist, um vorteilhaft zu sein.  



  Der Satellit nach der vorliegenden Erfindung ist  dadurch gekennzeichnet, dass zur Stabilisierung der  Lage des Satelliten um seine     Gierachse    ein mit den  äusseren Magnetfeld zusammenwirkender, offener, vier  Arme aufweisender     Magnetkern    vorgesehen ist, dessen  Arme weder parallel zueinander noch parallel zur     Roll-          achse    des Satelliten ausgerichtet und auf     dessen    Arm  je zwei Erregerwicklungen angeordnet sind,

   und  dadurch dass auf der in der vorgesehenen Bewegungs  richtung vorderen und hinteren Seiten des Satelliten je  vier Sonnenbatterien und für diese Sonnenbatterien  vorgesehene     Bestrahlungsabschirmeinrichtungen    ange-      ordnet sind und jede Sonnenbatterie mit einer der     Er-          regerwicklungen    elektrisch verbunden ist, und dadurch  dass zur durch den Stromfluss in den     Erregerwicklun-          gen    bewirkten     Magnetisierung    des Magnetkerns in ver  schiedenen Richtungen die     Bestrahlungsabschirmein-          richtungen    so ausgebildet und angeordnet sind,

   dass  abhängig von der Lage des Satelliten entweder keine  oder     gleichzitig    zwei Sonnenbatterien bestrahlt wer  den, und die zwei gleichzeitig bestrahlten Sonnenbatte  rien mit auf verschiedenen Armen des Magnetkerns  angeordneten Erregerwicklungen verbunden sind.  



  Auf diese Weise ist es möglich, die Sonnenstrah  lung als Energiequelle und als räumlichen Bezugspunkt  zu verwenden, um automatisch in einem Satelliten  Magnetfelder zu erzeugen, die bei einer gegebenen ört  lichen Zuordnung des Satelliten gegenüber der Erde  geeignet sind, den Satelliten in einer festen Lage gegen  über seiner     Gierachse    zu halten.

   Dazu können     Sonnen-          energiewandler    verwendet werden, die beim derzeitigen  Stand der Technik vorzugsweise als     photovoltaische     Batterien ausgebildet und mit Spulen zur Erzeugung  eines Magnetfeldes     verbindbar    sind, und     Bestrahlungs-          abschirmeinrichtung,    die bei     einer    bevorzugten Ausfüh  rungsform aus einfachen Schirmen bestehen, die der  Sonnenstrahlung die Erregung nur solcher Sonnenbat  terien erlauben, die zum Aufrechterhalten der ge  wünschten     Gierorientierung    geeignet sind.

   Obwohl eine  solche Einrichtung im Gegensatz zu einem rein passi  ven     Strahlungsdruckflügel    aktiv ist, kann sie ohne       mechanisch    bewegte Teile arbeiten. Weiter haben die  Leiter und     magnetischen    Materialien eine praktisch  unbegrenzte Lebensdauer und auch die Lebensdauer  von     photovoltaischen    Zellen kann sehr lang sein. Die  Schirme oder Abschirmungen können als einfache  mechanische Aufbauten ausgebildet sein, die einer Be  schädigung nicht stärker ausgesetzt sind, als irgendwel  che anderen, an dem Satelliten befestigten mechani  schen Teile.  



  Es gibt zwei unterschiedliche Bedingungen, in de  nen es erwünscht ist, die Funktion der Sonnenbatterien  und der mit diesen verbundenen Spulen, zu unterbre  chen. Einmal, wenn der Satellit nahe der Sonne durch  läuft, weil sich zu dieser Zeit die Sonne gegenüber dem  Satelliten im Zenit     befindet    und bezüglich der     Orien-          tierung    des Satelliten in der     Gierbewegung    keine Infor  mationen liefert, zum anderen, wenn sich der Satellit in  der Region der Erdpole befindet, weil dann das  Magnetfeld der Erde in der Nachbarschaft des Satelli  ten keine wirklich     vorherbestimmbare    Richtung gegen  über den Drehpolen der Erde besitzt.

   Ein magnetischer  Kompass zeigt beispielsweise im Gebiet zwischen dem  echten und dem magnetischen Nordpol eher nach  Süden als nach Norden. Die bei einem geeigneten Aus  führungsbeispiel der vorliegenden Erfindung     vorgese-          benen    Strahlungsabschirmungen verhindern, dass die  Sonnenbatterien während der genannten Bedingungen  Sonnenstrahlung erhalten, weshalb die Spulen im  Satelliten kein Magnetfeld erzeugen, so dass der Satel  lit infolge seiner Trägheit die     Gierorientierung    beibe  hält, die ihm durch die vorhergegangene Funktion der  Sonnenbatterien und der damit verbundenen Spulen  gegeben wurde.  



  Durch den Einbau eines temperaturabhängigen  Widerstandes mit einer bemerkenswert langen Zeitkon  stanten in jeden, aus einer Sonnenbatterie langen Zeit  konstanten in jeden, aus einer Sonnenbatterie und der    dazugehörigen Spule bestehenden Kreis kann eine  Dämpfung des beschriebenen Systems erreicht werden.  



  Diese bewirkt, dass der beim     erstmaligen    Beleuch  ten einer Sonnenbatterie in der ihr zugeordneten Spule       fliessende    Strom durch den im Stromkreis vorgesehe  nen temperaturabhängigen Widerstand verringert     wird,     wodurch eine Zeit, oder     Phasenvoreilung    im System,  entsprechend den gut bekannten Prinzipien für     Servo-          mechanismen    bewirkt und damit das     Übersteuerung     und Oszillieren im System so gering wie möglich gehal  ten werden kann.  



  Die Erfindung soll nun mit Hilfe der Figuren an  einem     Ausführungsbeispiel    näher     erläutert    werden.  



       Fig.    1, 2 und 3 zeigen schematische     Draufsichten     auf eine     Ausführungsform    der     Erfindung,    die für die       Gierstabilisierung    eines Satelliten in einem polaren  Umlauf, dessen Ebene die Sonne einschliesst, brauch  bar ist.  



       Fig.    4 zeigt schematisch die     Ausführungsform    nach       Fig.    1 in verschiedenen Positionen ihrer Umlaufbahn.       Fig.    5 zeigt die Verbindungen zwischen den Son  nenbatterien und den in den     Fig.    1, 2 und 3 dargestell  ten magnetischen Spulen.  



  Die Figuren 1, 2 und 3 sind ein waagrechter und  ein senkrechter Schnitt und eine Profilansicht der glei  chen Ausführungsform der Erfindung. Sie sollen des  halb gemeinsam beschrieben werden. Acht unterschied  liche Sonnenbatterien, die mit geraden Zahlen von  2-16 bezeichnet sind, sind mit einem von mehreren  Widerständen, die mit geraden Zahlen von 18-22 be  zeichnet sind, und mit     einer    von einer     Mehrzahl    von  Spulen, die mit geraden Zahlen von     34-4.8    bezeichnet  sind, in Serien geschaltet. Es ergeben sich bessere  Resultate und es ist deshalb vorzuziehen, wenn alle  Sonnenbatterien gleich, und alle Widerstände gleichar  tig und alle     Solenoide        elektrisch    gleichwertig sind.

   Die  Sonnenbatterien sind zu vieren an jedem von zwei ge  genüberliegenden Enden des     Satellitenkörpers,    der     mit     dem Bezugszeichen 50 versehen ist und eine Rollachse  51 besitzt, angeordnet. An jedem Ende des Körpers 50  steht eine kreuzförmige Anordnung 52, 54 hervor, die  dazu dient, jede einzelne der vier, an dem entsprechen  den Ende des Körpers angeordnete Sonnenbatterie ge  trennt zu beschatten. An dem äusseren Ende der  kreuzförmigen     Struktur    52 ist ein Polarschirm 58 vor  gesehen. Der Körper 50 besitzt äquatoriale Schirme 60  und 62 und     Erdalbedoschirme    64 und 66.

   Die ver  schiedenen     Solenoide    sind an den Armen eines kreuz  förmigen Magnetkerns 68 angeordnet, dessen Einzel  heiten, zusammen mit denen der Verbindungen der       Solenoide    mit den ihnen zugeordneten Sonnenbatte  rien, in     Fig.    5 dargestellt sind. Die Bedeutung dieser  Einzelheiten wird nach der Diskussion der     Fig.    4 ange  geben werden.  



  Die Betrachtung des in den Figuren 1, 2 und 3  dargestellten Aufbaues zeigt, dass jede der Sonnenbat  terien 2, 4, 6 und 8 in einer getrennten Zelle liegt, die  von dem     kreuzförmigen    Schirm 52 dem Polarschirm  56 und dem äquatorialen     Schirm    60 (für die Batterien  2 und 4) oder dem     Erdalbedoschirm    64 (für die Batte  rien 6     und    8) gebildet sind.     Die    Strahlung, die aus  einer Richtung direkt unterhalb des Satelliten oder  direkt oberhalb kommt, wird keine der Batterien 2-8  treffen und die Strahlung, die senkrecht auf den Polar  schirm 56 trifft, ist für die Batterien 2-8 wirkungslos.

    Strahlungen, die diagonal     in    der Ebene der     Fig.    2 ein  fallen, werden, wenn sie aus der oberen rechten Ecke      der     Fig.    2 kommen, die Batterien 2 und 4 und wenn  sie aus der unteren rechten Ecke in der Ebene der       Fig.    2 kommen, die Batterien 6 und 8 gleichmässig be  leuchten. Wenn eine solche Strahlung nicht in der  Ebene der     Fig.    2 liegt, sondern einen Winkel mit dieser  Ebene einschliesst, wird sie eine Batterie mehr als die  andere beleuchten.

   Beispielsweise     wird    eine Strahlung,  die vom unteren linken Teil der     Fig.    3 und vom unte  ren rechten Teil der     Fig.    2 kommt, die Batterie 6 stär  ker als die Batterien 8 oder 2 und die Batterie 4 über  haupt nicht beleuchten. In ähnlicher Art wird eine  Strahlung, die aus verschiedenen anderen Richtungen  auftritt, die Batterie 2 oder 4 oder 8 mehr als irgend  eine der anderen vier Batterien 2, 4, 6 und 8 auf der  rechten Seite der     Fig.    2 beleuchten. In ähnlicher Weise  wird     eine    Strahlung, die geneigt von der rechten Seite  der     Fig.2    herkommt, eine der Batterien 10, 12, 14  und 16, die auf der anderen Seite des Satelliten angeord  net sind, bevorzugt beleuchten.  



       Fig.    4 zeigt die Erde 70, deren Achse durch die  Linie 72 dargestellt ist, und ihren magnetischen     Nord-          und    Südpol, die sich etwa bei den Buchstaben N und S  befinden. Die im Abstand davon befindliche Sonne 74  ist sehr viel kleiner als die Erde 70 dargestellt, um  ihren ausserordentlich grossen Abstand anzuzeigen.  Satelliten, wie der in den Figuren 1, 2 und 3 darge  stellte, sind in verschiedenen Positionen 76, 78, 80 und  82 eines polaren Umlaufs, dessen Richtung den gebo  genen Pfeilen entspricht gezeigt. Der Vollkommenheit  wegen ist noch ein     Gravitationsgradientstabilisierungs-          stab    77 gezeigt, der sich von der Spitze jedes Satelliten  in Richtung von der Erde weg erstreckt.

   Wie zu sehen  ist, beleuchtet die Sonne 74 in dem Satelliten 76 die  Batterien 2 und 4. Entsprechend werden in dem Satel  liten 78 die Batterien 10 und 12 beleuchtet. Während  der Zeit, in der sich ein Satellit in die Position 80 be  wegt, werden die Batterien 14 und 16 beleuchtet, und  wenn der Satellit aus dem Erdschatten heraustritt, wie  in Position 82, werden die Batterien 6 und 8 beleuch  tet.

   Wenn ein solcher Satellit in seiner Umlaufbahn       Gierbewegungen    ausführt, so dass die Sonnenstrahlung  in einer Art auftrifft, die einer Strahlung entspricht, die  von     ausserhalb    der Ebene der     Fig.    2 kommt (was be  reits diskutiert wurde) wird ein Paar der beleuchteten  Batterien mehr als das andere Paar beleuchtet werden,  was eine im Zusammenhang mit der     Fig.    5 zu diskutie  rende Wirkung ergibt.  



  Wie zu sehen ist, schützen die     Erdalbedoschirme     64 und 66 die Batterien davor, irgendeine direkte oder  vom Nadir der Erde reflektierte Strahlung zu empfan  gen. Wenn der Satellit direkt unter der Sonne 74 vor  beiläuft, wobei er sich von der gezeichneten Position  76 zur Position 78 bewegt, verhindern die     Äquatorial-          schirme    60 und 62, dass die Batterien Strahlung von  der im Zenit stehenden Sonne erhalten. In ähnlicher  Weise schützen die Polarschirme 56 oder 58, wenn der  Satellit über die Polarzonen läuft, dass die Sonnenbat  terien wirksame Mengen an Strahlung von der Sonne  74 erhalten. Dieses ist wünschenswert, weil die Rich  tung des Magnetfeldes der Erde in diesen Regionen in  gewisser Hinsicht anormal ist, wie früher ausgeführt  wurde.  



       Fig.    5 ist eine     isomerische    Projektion der Sonnen  batterien 2, 4, 6 und 8 und 10, 12, 14 und 16 in ihrer  relativen Lage, wie sie in den Figuren 1, 2     und    3 gezeigt  sind, aber ohne mechanischen Aufbau, so dass ihre  Verbindungen besser zu erkennen sind. Der magneti-         sche    Kern 68 ist mit den     Solenoiden    34, 36, 38, 40,  42, 44, 46 und 48 auf seinen vier Armen dargestellt,  und es ist auch die Verbindung jedes     Solenoides    mit  der ihm zugeordneten Sonnenbatterie gezeigt. Die vier  getrennten Arme des Kerns sind einzeln mit den Num  mern 84, 88, 90 und 92 bezeichnet, um die folgenden  Erklärung zu erleichtern.

   Diese vier Arme sind, wie  aus     Fig.    1 zu ersehen rechtwinklig zueinander und in  Winkeln von 45  zu der Längsschiff- oder Rollachse  des Satelliten angeordnet.  



  Weil der     Magnetkern    68 zum Zusammenwirken  mit dem umgebenden magnetischen Erdfeld vorgesehen  ist,     darf    der Magnetkern weder allein noch durch in  seiner unmittelbaren Umgebung angeordnete Materia  lien mit hoher     Permeabilität    einen geschlossenen  magnetischen Kreis bilden und wird darum auch als   offener Magnetkern  bezeichnet.  



  Die Sonnenbatterie 2 ist über den Widerstand 18  mit dem     Solenoid    34 so verbunden und polarisiert,  dass, wenn sie Strom in den     Solenoid    einspeist, der  Arm 84 in einer Richtung magnetisiert wird, dass sein  freies Ende ein magnetischer Südpol wird. Die Sonnen  batterie 4 ist über den Widerstand 20 mit dem Sole  noid derart verbunden, dass, wenn sie Strom abgibt,  das freie Ende des Armes 88 ein magnetischer Südpol  ist.

   Wenn die Batterien 2 und 4 gleichmässig beleuch  tet werden, und dementsprechend gleiche Ströme an  die ihnen zugeordneten     Solenoide    abgeben, wird die  Polstärke der beiden Südpole an den Enden der Arme  84 und 88 gleich sein, und der Satellit neigt dazu, sich  im Magnetfeld der Erde so zu orientieren, dass das  Ende des Satelliten, an dem die Batterien 2 und 4 be  festigt sind, in Richtung auf den magnetischen Südpol  der Erde gedreht wird. Diese Situation sei auf dem  Satelliten 76 so giert, dass beispielsweise die Batterie 2  direkter in Richter der Sonne 74 weist, wird die Batte  rie 4 durch den Schirm 52 von der Sonne 74 abge  schirmt, so dass die Feldstärke des Südpols am Ende  des Armes 84 grösser als die am Ende des Armes 88  wird.

   Der Satellit hat dann die Tendenz sich so zu dre  hen, dass sich der Arm 84 auf einen Punkt bewegt, der  näher zum Südpol der Erde liegt. Diese Rotation dreht  den Satelliten zugleich in eine Richtung, in der die Be  leuchtung der Batterien 2 und 4 egalisiert wird. Auf  diese Weise verhilft das System dem Satelliten dazu,  sich in der Position 76 so stabilisieren, dass er mit dem  Magnetfeld der Erde ausgerichtet ist. Wenn sich der  Satellit in der Nähe der Sonne in einer Position be  wegt, die zwischen den gezeichneten Positionen 76 und  78 liegt, werden die     Äquatorialschirme    60 und 62 die  Batterien 2 und 4 und 10 und 12 gegen die Sonne ab  schirmen. Sobald sich der Satellit weiter in Richtung  auf die Position 68 bewegt, fällt Sonnenlicht auf die  Batterien 10 und 12.

   Die Batterie 10 ist über den  Widerstand 26 mit dem     Solenoid    42 so verbunden,  dass der in diesem fliessende Strom aus dem freien  Ende des Armes 90 einen magnetischen Nordpol  macht, und die Batterie 12     ist    über den Widerstand 28  mit dem     Solenoid    44 so verbunden, dass das freie  Ende des Armes 92 bei Stromfluss ebenfalls ein  magnetischer Nordpol wird. In der gleichen Art, wie es  für die Batterien 2 und 4 und die ihnen zugeordneten       Soleniode    beschrieben wurde, bewirkt die auf die Bat  terien 10 und 12 fallende Sonnenstrahlung eine Stabili  sierung des Satelliten in der Position 78. Wenn der  Satellit über die Pole der Erde läuft, wird der Pol  schirm 58 die Zellen 10 und 12 und 14 und 16 be-      schatten.

   Dies ist notwendig,     weil    die Richtung des  Erdmagnetfeldes in dieser Region anormal ist. Wenn  der Satellit sich weiter zur Position 80 bewegt, fällt  Sonnenlicht auf die Batterien 14 und 16. Diese Batte  rien sind mit den     Solenoiden    46 bzw. 48 verbunden,  wobei die Polarität so gewählt ist, dass die freien  Enden der entsprechenden     Arme    90 und 92 magneti  sche Südpole werden. Auf diese Weise wird das Ende  des Satelliten, das während der Beleuchtung der Batte  rien 10 und 12 nach Süden gedreht wird, nun während  der Beleuchtung der Batterien 14 und 16 nach Norden  gedreht.

   Damit ist verständlich, warum es notwendig       ist,    das obere Paar Batterien 10 und 12 vom     unteren     Paar Batterien 14 und 16 abzuschirmen. Dieses ist not  wendig, damit das obere und das untere Paar Batterien  nicht zur gleichen Zeit beleuchtet werden können.  



  In ähnlicher Art werden, wenn der Satellit sich in  die Position 82 bewegt hat, die Batterien 6 und 8 be  leuchtet. Sie sind mit den     Solenoiden    38 und 40     derart     verbunden, dass die freien Enden der entsprechenden  Arme 84 und 88 zu magnetischen Nordpolen werden,  wodurch das Ende des Satelliten, das die Zahlen 2, 4,  6 und 8 trägt, nach Norden zeigt.  



  Das Schirmsystem erlaubt danach, dass die Strah  lung die unter verschiedenen Winkeln einfällt, auf un  terschiedliche Paare von Sonnenbatterien auftrifft,  wobei jeder Bereich für jedes Paar etwa einem Qua  dranten entspricht. Auf diese     Weise    kann jedes der  vier Paare der Sonnenbatterien abwechselnd funktio  nieren, um den Satelliten     in    einer polaren oder etwa  polaren Achse um seine     Gierachse    zu orientieren. Um  unerwünschte Beleuchtung der Batterien durch reflek  tierendes Licht zu verhindern, können die Oberflächen  der Schirme 52 und 54 und 56 und 58 mit einem licht  absorbierenden Material beschichtet sein.  



  Im folgenden soll der Zweck der wärmeempfind  lichen Widerstände 18, 20 usw. beschrieben werden.  Ein     ausbalanciertes        Servosystem    wie das hier beschrie  bene neigt zum Überschwingen und Oszillieren. Dies  kann     verhindert    werden, wenn die     Rückstellkraft    einen  Phasenvorlauf gegenüber dem Fehler besitzt, d. h.

    wenn der durch die verschiedene     Magnetisierung    der  verschiedenen Arme des Kernes 68 erzeugte zurück  führende Drall maximal ist, wenn die     Entfernung    von  der Null- oder Ruheposition maximal ist, und     abnimmt,     ehe das System in die Nullposition     zurückkehrt.        Wenn     die Widerstände einen hohen     Temperaturkoeffizienten     und eine solche Wärmekapazität besitzen, dass die Zeit,  die sie benötigen, um bei     Stromfluss    ins Gleichgewicht  zu kommen,

   etwas kürzer     ist        als    die     Oszillationsperiode     des Satelliten um seine     Gierachse,    wird ihre kumula  tive Wärmeempfindlichkeit einen Phasenvorlauf bewir  ken, wodurch das System gegen Überschwingungen sta  bilisiert wird. Dieser Vorgang soll ohne mathematische  Mittel beschrieben werden. Wenn der Satellit so giert,  dass beispielsweise die Batterie 2 beleuchtet und die  Batterie 4 im Dunkeln ist, wird Strom durch den  Widerstand 18 und     Solenoid    34     fliessen,    was einen  Drall erzeugt, der den Satelliten in seine     neutrale    Posi  tion zurückzuführen sucht.

   Der Satellit wird anfangen  langsam bei steigender Winkelgeschwindigkeit in seine  richtige Lage zurückzukehren. Während der Zeit, wäh  rend der Satellit     zurückkehrt,    wird das     Aufwärmen    des  Widerstandes 18 durch den Stromzufluss ein Steigern  seines Innenwiderstandes bewirken und der Stromfluss  durch den     Soleniod    34 eher stärker abdingen als  durch die graduelle     Verringerung    der Beleuchtung der    Batterie 2 infolge des langsamen Zurückkehrens des  Satelliten in seine neutrale Position. Wenn der Satellit  in der Folge seiner Winkelgeschwindigkeit und Träg  heit durch seine neutrale Position läuft, wird Batterie 4  beleuchtet werden.

   Dann fliesst Strom durch den kal  ten Widerstand 20 und     Solenoid    36 mit der Tendenz,  die     Gierbewegung    des Satelliten in die entgegengesetzte  Richtung aufzuhalten. Da der Widerstand 20 anfäng  lich kalt ist, wird der Strom durch diesen und den       Solenoid    36, für die gegebene Beleuchtung der Batterie  4, maximal sein.

   Auf diese Weise wird     immer,        wenn     der Satellit aus     seiner    neutralen Position     giert,    während  des ersten Teiles der     Gierbewegung    ein starker Drall  ausgeübt werden, mit der Tendenz den Satelliten in die  neutrale Position     zurückzuführen.    Aber diese Dralls  werden     verringert    sobald die     Gierbewegung    aufgehal  ten worden ist, so dass sie dem Satelliten kein so     gros-          ses    Winkelmoment geben,

   dass er heftig in seine neu  trale Position     zurückschiesst    und dabei um einen gros  sen Betrag in die andere Richtung überschiesst. Wenn  der Satellit     beim    Zurückkehren in seine neutrale Posi  tion über den neutralen Punkt hinaustreibt,     wird    er  starken Dralls unterworfen, die     ihn    in der Nähe des  neutralen Punktes festhalten. Auf diese Weise werden  die Oszillationen rasch auf einen     vernachlässigbaren     Wert verkleinert.

Claims (1)

  1. PATENTANSPRUCH Satellit für einen, ein äusseres Magnetfeld aufwei senden Zentralkörper, welcher Satellit für eine be stimmte Ausrichtung gegenüber seiner Bewegungsrich tung vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass zur Stabilisierung der Lage des Satelliten um seine Gier achse ein mit dem äusseren Magnetfeld zusammenwir- kender, offener, vier Arme aufweisender Magnetkern vorgesehen ist, dessen Arme weder parallel zueinander noch parallel zur Rollachse des Satelliten ausgerichtet und auf dessen Arm je zwei Erregerwicklungen ange ordnet sind, und dadurch,
    dass auf der in der vorgese henen Bewegungsrichtung vorderen und hinteren Sei ten des Satelliten je vier Sonnenbatterien und für diese Sonnenbatterien vorgesehene Bestrahlungabschirmein- richtungen angeordnet sind und jede Sonnenbatterie mit einer der Erregerwicklungen elektrisch verbunden ist, und dadurch, dass zur durch den Stromzufluss in den Erregerwicklungen bewirkten Magnetisierung des Magnetkerns in verschiedenen Richtungen die Bestrah- lungsabschirmeinrichtungen so ausgebildet und ange ordnet sind, dass abhängig von der Lage des Satelliten entweder keine oder gleichzeitig zwei Sonnenbatterien bestrahlt werden,
    und die zwei gleichzeitig bestrahlten Sonnenbatterien mit auf verschiedenen Armen des Magnetkerns angeordneten Erregerwicklungen verbun den sind. UNTERANSPRÜCHE 1. Satellit nach Patentanspruch, dadurch gekenn zeichnet, dass zum Verhindern von Überschwingen und Oszillieren des Satelliten mit jeder Sonnenbatterie ein temperaturabhängiger Widerstand in Serie geschal tet ist, dessen Leitungswiderstand bei längerem Strom- fluss durch Erwärmung ansteigt und dadurch den Strom in der entsprechenden Wicklung verringert. 2.
    Satellit nach Patentanspruch, dadurch gekenn zeichnet, dass die aufgrund ihrer räumlichen Anord nung gleichzeitig bestrahlbaren Sonnenbatterien mit Erregerwicklungen verbunden sind, die auf quer zuein- ander liegenden Armen des Magnetkerns angeordnet sind. 3. Satellit nach Patentanspruch, dadurch gekenn zeichnet, dass jede der Bestrahlungsabschirmeinrich- tungen alle ihr zugeordneten Sonnenbatterien beschat ten, wenn die Strahlung senkrecht auf das entspre- chende Ende des Satelliten auftrifft, und nur zwei Son nenbatterien bestrahlt werden, wenn die Strahlung schräg auf das Ende des Satelliten auftrifft.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0404621A1 (de) * 1989-06-23 1990-12-27 AEROSPATIALE Société Nationale Industrielle Lageregelungssystem für einen Satelliten mit einer supraleitenden Magnetspule

Cited By (3)

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EP0404621A1 (de) * 1989-06-23 1990-12-27 AEROSPATIALE Société Nationale Industrielle Lageregelungssystem für einen Satelliten mit einer supraleitenden Magnetspule
FR2648782A1 (fr) * 1989-06-23 1990-12-28 Aerospatiale Systeme de controle d'attitude de satellite utilisant une boucle magnetique supraconductrice
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