JPH11105796A - 超小型人工衛星用の組込みパルス推進システム - Google Patents
超小型人工衛星用の組込みパルス推進システムInfo
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- JPH11105796A JPH11105796A JP22670398A JP22670398A JPH11105796A JP H11105796 A JPH11105796 A JP H11105796A JP 22670398 A JP22670398 A JP 22670398A JP 22670398 A JP22670398 A JP 22670398A JP H11105796 A JPH11105796 A JP H11105796A
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Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02K—JET-PROPULSION PLANTS
- F02K9/00—Rocket-engine plants, i.e. plants carrying both fuel and oxidant therefor; Control thereof
- F02K9/94—Re-ignitable or restartable rocket- engine plants; Intermittently operated rocket-engine plants
-
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- F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
- F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F15B15/00—Fluid-actuated devices for displacing a member from one position to another; Gearing associated therewith
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- F15B15/1423—Component parts; Constructional details
- F15B15/1471—Guiding means other than in the end cap
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 推進システム、特に超小型人工衛星用のマイ
クロスラスタを得る。 【解決手段】 マイクロスラスタはブロ−アウトディス
クとして働くダイアフラムに閉ざされたチャンバ持つ抵
抗ジェット型スラスタとして形成されてもよい。流体
は、例えば不活性ガスをチャンバ内に配置する。ガスを
加熱しガス圧を上昇させダイアフラムを破裂させると、
ガスはチャンバから流れ出し、推進薬として作用し、小
単位の力が得られる。本マイクロスラスタは、既知のバ
ッチ加工方法で形成されるのに適応しており、１０4 −
１０6 個のマイクロスラスタがウェーハ毎に形成され
る。力の大きさは、チャンバ内で用いる流体の種類は勿
論、装置に使うマイクロスラスタの個数、チャンバの形
状の変更で、超小型人工衛星の用途に適するよう、簡単
に変えられる。
クロスラスタを得る。 【解決手段】 マイクロスラスタはブロ−アウトディス
クとして働くダイアフラムに閉ざされたチャンバ持つ抵
抗ジェット型スラスタとして形成されてもよい。流体
は、例えば不活性ガスをチャンバ内に配置する。ガスを
加熱しガス圧を上昇させダイアフラムを破裂させると、
ガスはチャンバから流れ出し、推進薬として作用し、小
単位の力が得られる。本マイクロスラスタは、既知のバ
ッチ加工方法で形成されるのに適応しており、１０4 −
１０6 個のマイクロスラスタがウェーハ毎に形成され
る。力の大きさは、チャンバ内で用いる流体の種類は勿
論、装置に使うマイクロスラスタの個数、チャンバの形
状の変更で、超小型人工衛星の用途に適するよう、簡単
に変えられる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術的分野】本発明は超小型人工衛星の
ための推進システム、特に微細加工された推進システム
に関するもので、小容積の液体又は気体、例えば不活性
ガスを入れる小チャンバが形成されダイアフラムで閉じ
られている。流体を加熱し流体の圧力を上昇させるとブ
ロ−アウトディスクすなわちダイアフラムが破裂し、流
体は順次チャンバから流れ出て推進薬として作用する。
ための推進システム、特に微細加工された推進システム
に関するもので、小容積の液体又は気体、例えば不活性
ガスを入れる小チャンバが形成されダイアフラムで閉じ
られている。流体を加熱し流体の圧力を上昇させるとブ
ロ−アウトディスクすなわちダイアフラムが破裂し、流
体は順次チャンバから流れ出て推進薬として作用する。
【０００２】
【従来技術】超小型人工衛星とは、質量が１キログラム
（ｋｇ）から約１０ｋｇの範囲の人工衛星である。ナノ
人工衛星は質量が１ｋｇ未満の人工衛星である。以後本
文献で述べる衛星は全て、超小型人工衛星を指すものと
する。超小型人工衛星は無数の応用がなされており、よ
り大型の宇宙船と編隊で飛行するセンサ−モジュ−ルを
はじめとして、例えば放射線モニタ−、分光計、表面電
荷モニタ−、ブーム展開撮影及び／又は地表汚染モニタ
−のＣＣＤカメラ、通信システムの人工衛星群、地球観
測衛星群、熱圏の特性を感知する分布観測センサ−、気
象観測分布衛星、兵器システム迎撃用の監視衛星、その
他の応用等がある。様々な超小型人工衛星が技術的に知
られている。こうした超小型人工衛星の例として、Ｓ．
Ｗ．ジャンソン著の「ナノ人工衛星のための化学的及び
電気的な微小推進力の概念」、版権１９９４年アメリカ
航空宇宙研究所所有、Ｓ．Ｗ．ジャンソンとＨ．ヘルバ
ジャン共著の「バッチ製作マイクロスラスタ：初期の結
果」版権１９９６年アメリカ航空宇宙研究所所有、が開
示されている。
（ｋｇ）から約１０ｋｇの範囲の人工衛星である。ナノ
人工衛星は質量が１ｋｇ未満の人工衛星である。以後本
文献で述べる衛星は全て、超小型人工衛星を指すものと
する。超小型人工衛星は無数の応用がなされており、よ
り大型の宇宙船と編隊で飛行するセンサ−モジュ−ルを
はじめとして、例えば放射線モニタ−、分光計、表面電
荷モニタ−、ブーム展開撮影及び／又は地表汚染モニタ
−のＣＣＤカメラ、通信システムの人工衛星群、地球観
測衛星群、熱圏の特性を感知する分布観測センサ−、気
象観測分布衛星、兵器システム迎撃用の監視衛星、その
他の応用等がある。様々な超小型人工衛星が技術的に知
られている。こうした超小型人工衛星の例として、Ｓ．
Ｗ．ジャンソン著の「ナノ人工衛星のための化学的及び
電気的な微小推進力の概念」、版権１９９４年アメリカ
航空宇宙研究所所有、Ｓ．Ｗ．ジャンソンとＨ．ヘルバ
ジャン共著の「バッチ製作マイクロスラスタ：初期の結
果」版権１９９６年アメリカ航空宇宙研究所所有、が開
示されている。
【０００３】従来の推進システムは重すぎしかも力が大
きすぎて、こうした超小型人工衛星に使えない。別の推
進システムがこうした用途に使われることが知られてい
る。例えば、こうした用途目的の既知の推進システム
は、軌道修正や衛星姿勢制御に主として使われるが、推
進薬をスラスタチャンバに導入し、反応させ、ノズルを
通して押し出すことにより衛星に動力を与える。こうし
たシステムは最も少なくても１２個のスラスタと多数の
バルブ、タンク、配管、センサ−で構成されている。こ
うした構成は、比較的複雑となり製作コストも比較的高
い。上述のように、マイクロエレクトロニクスでの類似
の方法でバッチベースでの製作に適応した新しいマイク
ロスラスタが開発されてきている。化学マイクロスラス
タと電気マイクロスラスタの双方が知られている。化学
マイクロスラスタにはコ−ルドガススラスタとヒドラジ
ン単元推進薬スラスタがある。コ−ルドガススラスタは
先細／末広ノズルを有し、このノズルで水素、窒素、な
いしヘリウムといった推進薬を膨張させ推進力を得る。
残念ながら水素の貯蔵密度は、超小型人工衛星で使用に
際の実際の気圧、実効温度で、実用的でない。
きすぎて、こうした超小型人工衛星に使えない。別の推
進システムがこうした用途に使われることが知られてい
る。例えば、こうした用途目的の既知の推進システム
は、軌道修正や衛星姿勢制御に主として使われるが、推
進薬をスラスタチャンバに導入し、反応させ、ノズルを
通して押し出すことにより衛星に動力を与える。こうし
たシステムは最も少なくても１２個のスラスタと多数の
バルブ、タンク、配管、センサ−で構成されている。こ
うした構成は、比較的複雑となり製作コストも比較的高
い。上述のように、マイクロエレクトロニクスでの類似
の方法でバッチベースでの製作に適応した新しいマイク
ロスラスタが開発されてきている。化学マイクロスラス
タと電気マイクロスラスタの双方が知られている。化学
マイクロスラスタにはコ−ルドガススラスタとヒドラジ
ン単元推進薬スラスタがある。コ−ルドガススラスタは
先細／末広ノズルを有し、このノズルで水素、窒素、な
いしヘリウムといった推進薬を膨張させ推進力を得る。
残念ながら水素の貯蔵密度は、超小型人工衛星で使用に
際の実際の気圧、実効温度で、実用的でない。
【０００４】ヒドラジン単元推進薬のマイクロスラスタ
もよく知られている。ヒドラジン単元推進薬マイクロス
ラスタは比較的複雑であり、ノズル、マイクロバルブア
レイといった多数の可動部品を有する。こうした単元型
推進薬マイクロスラスタではマイクロコントロ−ラ−も
必要である。上述のように、電気マイクロスラスタも知
られている。こうした電気マイクロスラスタには静電気
スラスタと並んで抵抗ジェットがある。上述の「衛星の
ための化学的及び電気的微小推進力の概念」の中で一般
的に述べられているように、抵抗ジェットでは電気ヒー
ターを使って推進薬の圧力を高めて膨張させ、順次排気
ノズルを通って排出させ、動力を発生させる。既知の抵
抗ジェット型マイクロスラスタが抱える問題は推進薬に
必要な貯蔵スペースの容積である。一方、静電気マイク
ロスラスタでは溶融状態の金属を必要とする。
もよく知られている。ヒドラジン単元推進薬マイクロス
ラスタは比較的複雑であり、ノズル、マイクロバルブア
レイといった多数の可動部品を有する。こうした単元型
推進薬マイクロスラスタではマイクロコントロ−ラ−も
必要である。上述のように、電気マイクロスラスタも知
られている。こうした電気マイクロスラスタには静電気
スラスタと並んで抵抗ジェットがある。上述の「衛星の
ための化学的及び電気的微小推進力の概念」の中で一般
的に述べられているように、抵抗ジェットでは電気ヒー
ターを使って推進薬の圧力を高めて膨張させ、順次排気
ノズルを通って排出させ、動力を発生させる。既知の抵
抗ジェット型マイクロスラスタが抱える問題は推進薬に
必要な貯蔵スペースの容積である。一方、静電気マイク
ロスラスタでは溶融状態の金属を必要とする。
【０００５】
【発明の概要】本発明の目的は先行技術の様々な問題点
を解決することにある。本発明の更に別の目的は超小型
衛星用の推進システムを提供することにある。本発明の
更に別の目的は、既知の推進薬型システムよりも比較的
簡単で複雑でない推進システムを超小型衛星用に提供す
ることにある。本発明の更なる目的は、マイクロエレク
トロニクスに似たバッチ加工によって製作可能なマイク
ロスラスタを提供することにある。要約すれば、本発明
は推進システム、特に超小型衛星用のマイクロスラスタ
に関する。本マイクロスラスタは、チャンバを有する抵
抗ジェット型スラスタとして形成されてもよく、チャン
バーはブロ−アウトディスクとして働くダイアフラムで
閉ざされている。不活性ガスといった流体をチャンバ内
に配置する。ガスを加熱するとガス圧が上昇し、ブロ−
アウトディスクが破裂しガスが順次チャンバの外へ流れ
出すと、推進薬として作用しインパルスビットに相当す
る小さな力を与える。本マイクロスラスタは、集積回路
と似た方式のバッチ加工で形成されるのに適しており、
１０4 −１０6 （ないし以上）個のマイクロスラスタが
ウェ−ハ毎に形成される。従って超小型衛星の用途に合
うよう、推進力を比較的容易に小さくできる。
を解決することにある。本発明の更に別の目的は超小型
衛星用の推進システムを提供することにある。本発明の
更に別の目的は、既知の推進薬型システムよりも比較的
簡単で複雑でない推進システムを超小型衛星用に提供す
ることにある。本発明の更なる目的は、マイクロエレク
トロニクスに似たバッチ加工によって製作可能なマイク
ロスラスタを提供することにある。要約すれば、本発明
は推進システム、特に超小型衛星用のマイクロスラスタ
に関する。本マイクロスラスタは、チャンバを有する抵
抗ジェット型スラスタとして形成されてもよく、チャン
バーはブロ−アウトディスクとして働くダイアフラムで
閉ざされている。不活性ガスといった流体をチャンバ内
に配置する。ガスを加熱するとガス圧が上昇し、ブロ−
アウトディスクが破裂しガスが順次チャンバの外へ流れ
出すと、推進薬として作用しインパルスビットに相当す
る小さな力を与える。本マイクロスラスタは、集積回路
と似た方式のバッチ加工で形成されるのに適しており、
１０4 −１０6 （ないし以上）個のマイクロスラスタが
ウェ−ハ毎に形成される。従って超小型衛星の用途に合
うよう、推進力を比較的容易に小さくできる。
【０００６】
【実施例】本発明の目的は、明細書と添付図面を参照す
れば直ちに理解されよう。本発明は超小型衛星のための
マイクロスラスタに関する。本マイクロスラスタを図１
に一般的に示し参照番号２０を与える。本発明によるマ
イクロスラスタ２０は既知のマイクロスラスタに対し多
くの有利な点を有している。例えばマイクロスラスタ２
０は可動部品がなく、幾何学的構成を変えれば簡単に変
更できる。以下に述べるようにマイクロスラスタ２０
は、マイクロエレクトロニクスに通常使われるバッチ加
工技術と同様に、レ−ザ−機械加工技術で製造されるの
に適応している。本発明の重要な点は、マイクロスラス
タ２０が比較的正確なコントロ−ルを提供できることで
ある。上述のように、各マイクロスラスタ２０は、デジ
タルロジックシステムのビットに類似した単位量の力を
提供するように適応されるので、デジタル推進システム
として考えてもよい。単位量の力の大きさは、特定の用
途に用いられるマイクロスラスタ２０の数同様、チャン
バ２２の形状で制御してもよい。更に特定すると既述の
ようにマイクロスラスタ２０は、例えば、マイクロエレ
クトロニクスに用いられる既知のバッチ加工技術を用い
て製作されるのに適応している。そのようにマイクロス
ラスタ２０のアレーは、例えばウェ−ハ毎に１０4 −１
０6 （ないし以上）個のマイクロスラスタを形成するこ
とが可能である。こうした構成であれば、チャンバ２２
のサイズやアレー上のマイクロスラスタ２０の数などの
様々な要因によって、力の大きさを比較的正確に制御で
きる。以下で述べるようにその他の要素、例えばチャン
バ内で用いられる気体の種類なども単位量の力の大きさ
に影響する。
れば直ちに理解されよう。本発明は超小型衛星のための
マイクロスラスタに関する。本マイクロスラスタを図１
に一般的に示し参照番号２０を与える。本発明によるマ
イクロスラスタ２０は既知のマイクロスラスタに対し多
くの有利な点を有している。例えばマイクロスラスタ２
０は可動部品がなく、幾何学的構成を変えれば簡単に変
更できる。以下に述べるようにマイクロスラスタ２０
は、マイクロエレクトロニクスに通常使われるバッチ加
工技術と同様に、レ−ザ−機械加工技術で製造されるの
に適応している。本発明の重要な点は、マイクロスラス
タ２０が比較的正確なコントロ−ルを提供できることで
ある。上述のように、各マイクロスラスタ２０は、デジ
タルロジックシステムのビットに類似した単位量の力を
提供するように適応されるので、デジタル推進システム
として考えてもよい。単位量の力の大きさは、特定の用
途に用いられるマイクロスラスタ２０の数同様、チャン
バ２２の形状で制御してもよい。更に特定すると既述の
ようにマイクロスラスタ２０は、例えば、マイクロエレ
クトロニクスに用いられる既知のバッチ加工技術を用い
て製作されるのに適応している。そのようにマイクロス
ラスタ２０のアレーは、例えばウェ−ハ毎に１０4 −１
０6 （ないし以上）個のマイクロスラスタを形成するこ
とが可能である。こうした構成であれば、チャンバ２２
のサイズやアレー上のマイクロスラスタ２０の数などの
様々な要因によって、力の大きさを比較的正確に制御で
きる。以下で述べるようにその他の要素、例えばチャン
バ内で用いられる気体の種類なども単位量の力の大きさ
に影響する。
【０００７】図１に関しては、マイクロスラスタ２０は
液体ないし不活性ガスといったガスを運ぶチャンバ２２
を有し、チャンバーは形状が一般的には立方体である
が、その他に、例えば６角形、８角形、ピラミッド形、
円筒形、半球形、球形、円錐形等に形成されており、ダ
イアフラム２４で閉ざされているか、あるいは流体の圧
力上昇で破裂するよう前記チャンバ２２の一部分を前記
チャンバ２２の他の部分より抵抗を小さくしてある。ダ
イアフラム２４はブロ−アウトディスクとして働く。ダ
イアフラム２４はチャンバ２２の上部の中央部に位置さ
せてもよく、チャンバの最上部と同サイズないし図１が
示すように小さくてもよい。電気抵抗素子２６をチャン
バ２２に隣接させるか中に配置する。図１に示すよう
に、電気抵抗素子２６はチャンバ２２の一つの面に隣接
（あるいは内側に）させ、ダイアフラム２４の反対側に
配置してもよい。流体をチャンバ２２内に置いた時、電
気抵抗素子２６により流体に加えられた熱エネルギ−
が、流体を膨張させる。電気抵抗素子２６は図示のよう
にチャンバ２２の底部あるいは内側に置かれてもよい。
ダイアフラム２４の破裂圧に相当する値まで流体の気圧
が高まると、ダイアフラム２４は破裂し、順次流体がチ
ャンバ２２から流れ出し、穴をあけた風船と同じ意味の
推進薬として働く。図１は末広ノズルを示しているが、
必ずしもその必要はない。
液体ないし不活性ガスといったガスを運ぶチャンバ２２
を有し、チャンバーは形状が一般的には立方体である
が、その他に、例えば６角形、８角形、ピラミッド形、
円筒形、半球形、球形、円錐形等に形成されており、ダ
イアフラム２４で閉ざされているか、あるいは流体の圧
力上昇で破裂するよう前記チャンバ２２の一部分を前記
チャンバ２２の他の部分より抵抗を小さくしてある。ダ
イアフラム２４はブロ−アウトディスクとして働く。ダ
イアフラム２４はチャンバ２２の上部の中央部に位置さ
せてもよく、チャンバの最上部と同サイズないし図１が
示すように小さくてもよい。電気抵抗素子２６をチャン
バ２２に隣接させるか中に配置する。図１に示すよう
に、電気抵抗素子２６はチャンバ２２の一つの面に隣接
（あるいは内側に）させ、ダイアフラム２４の反対側に
配置してもよい。流体をチャンバ２２内に置いた時、電
気抵抗素子２６により流体に加えられた熱エネルギ−
が、流体を膨張させる。電気抵抗素子２６は図示のよう
にチャンバ２２の底部あるいは内側に置かれてもよい。
ダイアフラム２４の破裂圧に相当する値まで流体の気圧
が高まると、ダイアフラム２４は破裂し、順次流体がチ
ャンバ２２から流れ出し、穴をあけた風船と同じ意味の
推進薬として働く。図１は末広ノズルを示しているが、
必ずしもその必要はない。
【０００８】チャンバ２２の上部３０と底部２８はシリ
コンウェ−ハ、又はその他の適した材質で形成されても
よい。チャンバ２２の側壁は、シリコンあるいはガラス
のスペ−サ−３２、３４又は他の適した材料で作られて
もよい。マイクロスラスタ２０を比較的正確に制御する
ため、参照番号３６で一般的に表したアドレスアンドセ
ンサ−電子素子をマイクロスラスタ２０に組み込むこと
が可能で、これを図１に一般的に示す。このように超小
型人工衛星に適用する場合、力の量を制御するため、ス
ラスト量を電子技術により比較的正確に制御できる。上
述のように電気抵抗素子２６はチャンバ２２内の流体を
膨張させダイアフラム２４を破裂させる。ダイアフラム
２４の破片が特定の超小型人工衛星を損傷させないよう
に、金属トレ−ス３８をシリコン３０の最上部層に隣接
させて配置してもよい。
コンウェ−ハ、又はその他の適した材質で形成されても
よい。チャンバ２２の側壁は、シリコンあるいはガラス
のスペ−サ−３２、３４又は他の適した材料で作られて
もよい。マイクロスラスタ２０を比較的正確に制御する
ため、参照番号３６で一般的に表したアドレスアンドセ
ンサ−電子素子をマイクロスラスタ２０に組み込むこと
が可能で、これを図１に一般的に示す。このように超小
型人工衛星に適用する場合、力の量を制御するため、ス
ラスト量を電子技術により比較的正確に制御できる。上
述のように電気抵抗素子２６はチャンバ２２内の流体を
膨張させダイアフラム２４を破裂させる。ダイアフラム
２４の破片が特定の超小型人工衛星を損傷させないよう
に、金属トレ−ス３８をシリコン３０の最上部層に隣接
させて配置してもよい。
【０００９】不活性ガスを始めとする様々なガス、例え
ば窒素、アルゴン、キセノン、ヘリウム、二酸化炭素な
どがチャンバ２２内での使用に適している。図２はヘリ
ウムと二酸化炭素の性能を示す。縦軸はマイクロスラス
タのアレーの全体の力を単位ナノニュ−トン秒で、ヘリ
ウムと二酸化炭素の双方について、マイクロスラスタの
要素のサイズとアレー中のマイクロスラスタの数と関数
として示す。図２に示すように二酸化炭素ガスはヘリウ
ムより大きな力を与える。またどちらのガスの場合で
も、全体の力は各マイクロスラスタ２０の要素サイズの
関数として減少する。図３はマイクロスラスタを、絶対
温度３００度、１０気圧から絶対温度１５００度、５０
気圧まで加熱するのに必要な熱量を、ヘリウムと二酸化
炭素の双方について示すグラフである。縦軸は熱要素に
成るまでの要素加熱を単位ナノジュ−ルで示し、横軸は
単位マイクロメ−タ−で１０から１，０００へと変化す
る要素サイズを示す。図３で示すように、二酸化炭素ガ
スではヘリウムガスより多くの加熱する必要がある。さ
らに予測通り、加熱量はマイクロスラスタのサイズの関
数として変化する。
ば窒素、アルゴン、キセノン、ヘリウム、二酸化炭素な
どがチャンバ２２内での使用に適している。図２はヘリ
ウムと二酸化炭素の性能を示す。縦軸はマイクロスラス
タのアレーの全体の力を単位ナノニュ−トン秒で、ヘリ
ウムと二酸化炭素の双方について、マイクロスラスタの
要素のサイズとアレー中のマイクロスラスタの数と関数
として示す。図２に示すように二酸化炭素ガスはヘリウ
ムより大きな力を与える。またどちらのガスの場合で
も、全体の力は各マイクロスラスタ２０の要素サイズの
関数として減少する。図３はマイクロスラスタを、絶対
温度３００度、１０気圧から絶対温度１５００度、５０
気圧まで加熱するのに必要な熱量を、ヘリウムと二酸化
炭素の双方について示すグラフである。縦軸は熱要素に
成るまでの要素加熱を単位ナノジュ−ルで示し、横軸は
単位マイクロメ−タ−で１０から１，０００へと変化す
る要素サイズを示す。図３で示すように、二酸化炭素ガ
スではヘリウムガスより多くの加熱する必要がある。さ
らに予測通り、加熱量はマイクロスラスタのサイズの関
数として変化する。
【００１０】図４はヘリウムガスや二酸化炭素ガスを用
いたマイクロスラスタに関して予測されるブロ−ダウン
タイムを、マイクロスラスタ２０のサイズの関数として
示すグラフである。縦軸はエンプティングタイムを単位
ミリセカンドで表し、横軸はマイクロスラスタのサイズ
を単位マイクロメ−タ−で示している。図４に示すよう
にヘリウムガスは二酸化炭素よりも速く空になり、予測
通り大きいサイズのマイクロスラスタ２０ではエンプテ
ィングタイムが延びる。マイクロスラスタ２０は、マイ
クロエレクトロニクスで普通に使われているバッチ加工
技術と同様、レ−ザ−微細機械加工技術を始めとする様
々な微細機械加工技術を用いて製作されてよい。特に、
マイクロスラスタ２０は、単結晶シリコン（又は他の基
板）のバルク異方性エッチングあるいはプラズマエッチ
ング、反応性イオンエッチング、基板に施された層の堆
積・パタ−ン化・除去、レ−ザ−機械加工といった小型
電子機械システム（ＭＥＭＳ）の技術を用いて製作され
るのに適応している。
いたマイクロスラスタに関して予測されるブロ−ダウン
タイムを、マイクロスラスタ２０のサイズの関数として
示すグラフである。縦軸はエンプティングタイムを単位
ミリセカンドで表し、横軸はマイクロスラスタのサイズ
を単位マイクロメ−タ−で示している。図４に示すよう
にヘリウムガスは二酸化炭素よりも速く空になり、予測
通り大きいサイズのマイクロスラスタ２０ではエンプテ
ィングタイムが延びる。マイクロスラスタ２０は、マイ
クロエレクトロニクスで普通に使われているバッチ加工
技術と同様、レ−ザ−微細機械加工技術を始めとする様
々な微細機械加工技術を用いて製作されてよい。特に、
マイクロスラスタ２０は、単結晶シリコン（又は他の基
板）のバルク異方性エッチングあるいはプラズマエッチ
ング、反応性イオンエッチング、基板に施された層の堆
積・パタ−ン化・除去、レ−ザ−機械加工といった小型
電子機械システム（ＭＥＭＳ）の技術を用いて製作され
るのに適応している。
【００１１】上記の教示に鑑みて、本発明に対し多くの
修正と変更が可能なことは明白である。それ故本発明
は、上記に特定して記載した形よりもむしろ添付の請求
項の範囲内で実施されると、理解されるべきである。
修正と変更が可能なことは明白である。それ故本発明
は、上記に特定して記載した形よりもむしろ添付の請求
項の範囲内で実施されると、理解されるべきである。
【図１】本発明によるマイクロスラスタの断面図であ
る。
る。
【図２】本発明によるマイクロスラスタの推進力を、ガ
スとマイクロスラスタのサイズの関数として示したグラ
フである。
スとマイクロスラスタのサイズの関数として示したグラ
フである。
【図３】本発明によるマイクロスラスタの破裂に必要な
熱を、マイクロスラスタのサイズの関数として示したグ
ラフである。
熱を、マイクロスラスタのサイズの関数として示したグ
ラフである。
【図４】本発明によるマイクロスラスタのブロ−アウト
タイムを、チャンバのサイズの関数として示したグラフ
である。
タイムを、チャンバのサイズの関数として示したグラフ
である。
２０ マイクロスラスタ ２２ チャンバ ２４ ダイアフラム ２６ 電気抵抗素子 ２８、３０ シリコンウェ−ハ ３２、３４ シリコン又はガラスのスペ−サ− ３６ アドレスアンドセンサ−電子素子 ３８ 金属トレ−ス
Claims (19)
- 【請求項１】 流体を運ぶチャンバと、前記チャンバを
閉ざすダイアフラムと、前記チャンバに対して配置され
前記チャンバ内の流体に熱エネルギ−を伝える電気抵抗
素子から成ることを特徴とした超小型人工衛星用の推進
装置として使われるマイクロスラスタ。 - 【請求項２】 前記チャンバが、一般的な立方体に形成
されていることを特徴とした請求の範囲第１項に記載の
マイクロスラスタ。 - 【請求項３】 前記ダイアフラムが、前記チャンバに対
して一般的に中央に置かれることを特徴とした請求の範
囲第１項に記載のマイクロスラスタ。 - 【請求項４】 前記電気抵抗素子が、前記チャンバに対
して一般的に中央に置かれることを特徴とした請求の範
囲第１項で述べたマイクロスラスタ。 - 【請求項５】 前記電気抵抗素子が、前記チャンバの一
側面上でしかも前記ダイアフラムの反対側に置かれるこ
とを特徴とした請求の範囲第１項に記載のマイクロスラ
スタ。 - 【請求項６】 前記チャンバが、立方体とは異なる形状
で形成されることを特徴とした請求の範囲第１項に記載
のマイクロスラスタ。 - 【請求項７】 前記チャンバ、が一般的な６角形に形成
されることを特徴とした請求の範囲第６項に記載のマイ
クロスラスタ。 - 【請求項８】 前記チャンバが、一般的なピラミッド形
に形成されることを特徴とした請求の範囲第６項に記載
のマイクロスラスタ。 - 【請求項９】 前記チャンバが、一般的な８角形に形成
されることを特徴とした請求の範囲第６項に記載のマイ
クロスラスタ。 - 【請求項１０】 前記チャンバが、一般的な円筒形に形
成されることを特徴とした請求の範囲第６項に記載のマ
イクロスラスタ。 - 【請求項１１】 前記チャンバが、一般的な半球体に形
成されることを特徴とした請求の範囲第６項に記載のマ
イクロスラスタ。 - 【請求項１２】 前記チャンバが、一般的な球形に形成
されることを特徴とした請求の範囲第６項に記載のマイ
クロスラスタ。 - 【請求項１３】 前記チャンバが、一般的な円錐形に形
成されることを特徴とした請求の範囲第６項に記載のマ
イクロスラスタ。 - 【請求項１４】 前記ダイアフラムが、前記チャンバの
最上部よりも小さく形成される請求の範囲第１項に記載
のマイクロスラスタ。 - 【請求項１５】 前記ダイアフラムが、前記チャンバの
最上部と同じサイズで形成されることを特徴とした請求
の範囲第１項に記載のマイクロスラスタ。 - 【請求項１６】 前記流体が、ガスであることを特徴と
した請求の範囲第１項に記載のマイクロスラスタ。 - 【請求項１７】 前記流体が、液体であることを特徴と
した請求の範囲第１項に記載のマイクロスラスタ。 - 【請求項１８】 流体を運ぶための閉ざされたチャンバ
の一部分が前記チャンバの他の部分より上昇した流体圧
力による破裂に対し抵抗が少なくなっているチャンバ
と、前記チャンバ内の前記流体に熱エネルギ−を伝達す
る手段とから成ることを特徴としたマイクロスラスタ。 - 【請求項１９】 前記マイクロスラスタが、バッチマイ
クロエレクトロニクス製作方法で製作されていることを
特徴とした請求の範囲第１８項に記載のマイクロスラス
タ。
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US08/912,709 US6131385A (en) | 1997-08-18 | 1997-08-18 | Integrated pulsed propulsion system for microsatellite |
| US08/912709 | 1997-08-18 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11105796A true JPH11105796A (ja) | 1999-04-20 |
| JP3172140B2 JP3172140B2 (ja) | 2001-06-04 |
Family
ID=25432310
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22670398A Expired - Fee Related JP3172140B2 (ja) | 1997-08-18 | 1998-08-11 | 超小型人工衛星用の組込みパルス推進システム |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6131385A (ja) |
| EP (1) | EP0903487A3 (ja) |
| JP (1) | JP3172140B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7177899B2 (en) | 2000-12-28 | 2007-02-13 | Future System Consulting Corp. | Framework system |
Families Citing this family (31)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6398490B1 (en) | 1999-01-04 | 2002-06-04 | California Institute Of Technology | Oscillating microturbine |
| US6487844B1 (en) | 1999-11-24 | 2002-12-03 | Trw Inc. | Aerospike augmentation of microthruster impulse |
| RU2193100C2 (ru) * | 2000-06-21 | 2002-11-20 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Конструкторское бюро "Арсенал" им. М.В.Фрунзе | Электровзрывной ракетный двигатель |
| FR2811036B1 (fr) * | 2000-06-30 | 2003-09-12 | Lacroix Soc E | Actionneur a base de micro-impulseurs pyrotechniques |
| US6983955B2 (en) | 2001-01-05 | 2006-01-10 | Trw Inc. | Air bag inflators |
| US6431594B1 (en) | 2001-01-05 | 2002-08-13 | Trw Vehicle Safety Systems Inc. | Air bag inflator with mechanism for deactivation of second stage and autoignition |
| US6641074B2 (en) | 2001-01-08 | 2003-11-04 | Trw Inc. | Seat belt webbing pretensioner using MEMS devices |
| US6619692B2 (en) * | 2001-03-27 | 2003-09-16 | Trw Inc. | Air bag inflators |
| US6584911B2 (en) | 2001-04-26 | 2003-07-01 | Trw Inc. | Initiators for air bag inflators |
| US6598899B2 (en) | 2001-08-21 | 2003-07-29 | Trw Inc. | Inflatable seat belt using MEMS devices |
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| DE10204833B4 (de) | 2002-02-06 | 2005-11-10 | Trw Airbag Systems Gmbh & Co. Kg | Mikroelektronisch-Pyrotechnisches Bauteil |
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| KR101165303B1 (ko) | 2011-01-31 | 2012-07-19 | 국방과학연구소 | 마이크로 코일 및 그 제조 방법 |
| US9820369B2 (en) | 2013-02-25 | 2017-11-14 | University Of Florida Research Foundation, Incorporated | Method and apparatus for providing high control authority atmospheric plasma |
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| CN105888884A (zh) * | 2016-04-15 | 2016-08-24 | 上海微小卫星工程中心 | 一种微小卫星的微推进器芯片 |
| CN107975462B (zh) * | 2016-10-21 | 2020-06-19 | 南京理工大学 | 电热微推力器 |
| DE102017102481A1 (de) | 2017-02-08 | 2018-08-09 | Klaus Schilling | Formationsfähiger Kleinstsatellit und Formation aus mehreren Kleinstsatelliten |
| US10219364B2 (en) | 2017-05-04 | 2019-02-26 | Nxp Usa, Inc. | Electrostatic microthruster |
| US10236163B1 (en) | 2017-12-04 | 2019-03-19 | Nxp Usa, Inc. | Microplasma generator with field emitting electrode |
| CN115419518A (zh) * | 2022-08-16 | 2022-12-02 | 西北工业大学 | 一种基于3d打印的尼龙壳体与金属喷管的微推进器 |
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| DE3034257C2 (de) * | 1980-09-11 | 1983-07-07 | Repa Feinstanzwerk Gmbh, 7071 Alfdorf | Pyrotechnische Antriebseinrichtung insbesondere für eine Rückstrammvorrichtung eines Sicherheitsgurtsystems |
| USH795H (en) * | 1989-12-04 | 1990-07-03 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army | Reduced temperature sensitivity launch motor |
| DE4415259C1 (de) * | 1994-04-30 | 1995-06-08 | Daimler Benz Aerospace Ag | Schuberzeugungsvorrichtung |
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-
1997
- 1997-08-18 US US08/912,709 patent/US6131385A/en not_active Expired - Fee Related
-
1998
- 1998-07-16 EP EP19980113282 patent/EP0903487A3/en not_active Withdrawn
- 1998-08-11 JP JP22670398A patent/JP3172140B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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Also Published As
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| EP0903487A2 (en) | 1999-03-24 |
| JP3172140B2 (ja) | 2001-06-04 |
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