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JPH0141560B2 - - Google Patents
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JPH0141560B2 - - Google Patents

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Publication number
JPH0141560B2
JPH0141560B2 JP55008935A JP893580A JPH0141560B2 JP H0141560 B2 JPH0141560 B2 JP H0141560B2 JP 55008935 A JP55008935 A JP 55008935A JP 893580 A JP893580 A JP 893580A JP H0141560 B2 JPH0141560 B2 JP H0141560B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
satellite
thrusters
gas jet
control
thruster
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired
Application number
JP55008935A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPS56108398A (en
Inventor
Yoshio Toryama
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
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Publication date
Application filed by Tokyo Shibaura Electric Co Ltd filed Critical Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
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  • Control Of Position, Course, Altitude, Or Attitude Of Moving Bodies (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

この発明は人工衛星の姿勢制御および軌道制御
に用いられるガスジエツト装置の改良に関する。 一般に、人工衛星は複数個のモジユールによつ
て構成されている。即ち、第1図は従来の人工衛
星であり、11,12はそれぞれ電源系や通信系
等の衛星を構成するモジユールである。このモジ
ユール11,12の間には姿勢制御や軌道制御を
行なうためのスラスタを含めたガスジエツトモジ
ユール13が設けられている。このガスジエツト
モジユール13は複数個のスラスタ14によつて
構成されている。また、前記モジユール12には
打上げロケツトに連結される通常円柱状のアダプ
タ15が設けられている。 ところで、前記各モジユール11,12,13
は相互においてインターフエースが少いことが望
ましい。即ち、第1図の場合、モジユール11,
12の機械的、電気的なインターフエースはガス
ジエツトモジユール13が行なつており、例えば
前記モジユール11,12の試験等を行なう際、
ガスジエツトモジユール13なしでは行ない得な
いという不都合を有している。 また、通常衛星のピツチ軸方向には太陽電池パ
ネルが設けられる。したがつて、ガスジエツトモ
ジユール13が中央部に在ると軌道面制御等の際
に、前記スラスタ14より噴出されるガスによつ
て太陽電池セルが化学変化を生じて劣化したり、
パネルに外乱トルクが発生したりする不都合を生
ずる。 そこで、上記欠点を除去するためガスジエツト
モジユールを衛星の一端部に設けることが考れら
れる。第2図はその一例であり、複数のスラスタ
14はアダプタ15に設けられている。このよう
な構成とすれば、モジユール11,12相互のイ
ンターフエース問題および太陽電池に与える悪影
響は除去し得る。しかし、ガスジエツト系は通
常、姿勢制御および軌道制御機能を持たなければ
ならない。上記構成ではスラスタ14の組合せ噴
射によつて姿勢制御は行ない得るものの、軌道制
御は不可能である。これを可能とするには第2図
の構成に少なくとも第3図に示す如く正(+)、
負(−)のロール方向Rにスラスタ16,17、
ピツチ方向Pにスラスタ18を設けねばならな
い。即ち、軌道制御において面内制御(軌道半径
を可変する)を行なうには衛星のロール方向の速
度を可変することによりなされる。例えばスラス
タ17によつて+ロール方向に2回にわたつて速
度を増せば軌道半径は第4図aに一点破線Aで示
す如く大となり、スラスタ16によつて−ロール
方向に2回にわたつて速度を増せば軌道半径は第
4図aに点線Bで示す如く小となる。また、面外
制御(軌道傾角を制御する)を行なうにはピツチ
方向に速度ベクトルを発生することによつてなさ
れる。即ち、第4図bに示す如く正規の軌道Cに
対してDのように軌道が傾斜したとする。この場
合、点P1における速度ベクトルは軌道Cに対し
てVC、軌道Dに対してVDであり、これらの差ベ
クトルはΔVとなる。したがつて、−ピツチ方向
に向けられたスラスタ18によつてこれを相殺す
るように制御すればよい。また、この制御は第4
図bに示す点P1もしくはP2のどちらか適当な増
速ベクトルを持てる地点で行なえばよく、ピツチ
方向のスラスタは少なくとも1個あればよいもの
である。 以上のように、ガスジエツトモジユール13を
衛星の一端部に設けることによつて、他のモジユ
ールに対するインターフエース等の問題は解決さ
れるものの、軌道制御を行ない得ないという欠点
を有するものである。 尚、第2図、第3図において第1図と同一部分
には同一符号を付す。また、第4図a,bにおい
てEは地球である。 この発明は上記事情に基づいてなされたもの
で、衛星本体の一端部に複数個のスラスタを設
け、姿勢制御においては前記所定のスラスタの組
合せ噴射を行ない、軌道制御においては衛星本体
をヨー回りに所定角度回転した状態で前記所定の
スラスタの組合せ噴射を行なうことにより、他の
モジユール等に対する悪影響を除去し得るととも
に、衛星の姿勢制御および軌道制御を確実に行な
い得るガスジエツト装置を提供しようとするもの
である。 以下、この発明の一実施例について図面を参照
して説明する。 第5図において、51,52は衛星本体を構成
する電源系や通信系等のモジユールであり、この
うちモジユール52にはガスジエツトモジユール
53が設けられている。このガスジエツトモジユ
ール53は第6図に示す如くアダプタ54および
複数個のスラスタ55〜66によつて構成されて
いる。これらスラスタのうち、55,58,6
1,64は−ロール方向、56,60は−ピツチ
方向、62,66は+ピツチ方向、59,63は
−ヨー方向、57,65は+ヨー方向に向けられ
ている。このような構成において、衛星は通常第
5図に点線で示す如く+ロール方向に軌道上を周
回している。この状態において姿勢制御を行なう
場合は、次のように前記複数のスラスタ55,
〜,66が組合せ噴射される。 +ロール回り;スラスタ57,63 −ロール回り;スラスタ59,65 +ピツチ回り;スラスタ55 −ピツチ回り;スラスタ61 +ヨー 回り;スラスタ58 −ヨー 回り;スラスタ64 また、衛星の軌道制御はそのままの姿勢又は衛星
の姿勢を+ヨー回り、あるいは−ヨー回りに回転
した状態で行なわれる。衛星を回転する手段とし
てはアクチユエータあるいはリアクシヨンホイー
ル等が使用される。例えばリアクシヨンホイール
を用いる場合は、ホイールを第5図に示す矢印F
方向に回転することによつて衛星は矢印G方向に
回転され、所定の位置近くに衛星が回転した状態
でホイールを逆回転することにより、衛星の回転
が停止される。ここで、前述した衛星の面内制御
を行なう場合、軌道半径を大とする増速は、第5
図に点線で示す状態において例えばスラスタ5
8,64を噴射し、軌道半径を小とする減速は、
衛星の姿勢をヨー回りに180゜回転した状態におい
てスラスタ58,64を噴射することによつて行
なわれる。また、衛星の面外制御を行なう場合
は、衛星の姿勢を+ヨー回り、あるいは−ヨー回
りに90゜回転し、この状態において例えばスラス
タ58,64を噴射することにより行なわれる。 上記した構成によれば、ガスジエツトモジユー
ル53を衛星の一端部に設け、衛星の軌道制御時
には衛星の姿勢をヨー回りに回転した状態におい
て前記ガスジエツトモジユールを噴出する構成と
している。したがつて、衛星の一端部に設けたガ
スジエツトモジユール53のみによつて姿勢制御
および軌道制御を行なうことが可能である。 また、ガスジエツトモジユール53と他のモジ
ユール51,52との電気的、機械的なインター
フエースが少ないため、各モジユールの製造およ
び試験を容易に行ない得る。さらに、ガスジエツ
トモジユール53の取替えも容易である。また、
特に問題の大きい面外制御時のスラスタ噴射の方
向に太陽電池パネルが無いため、太陽電池パネル
に及ぼす悪影響および、衛星全体としての外乱ト
ルクも減少し得る。 以上、詳述したようにこの発明によれば、他の
モジユール等に対する悪影響を除去し得るととも
に、衛星の姿勢制御および軌道制御を確実に行な
い得るガスジエツト装置を提供できる。
This invention relates to improvements in gas jet devices used for attitude control and orbit control of artificial satellites. Generally, an artificial satellite is composed of a plurality of modules. That is, FIG. 1 shows a conventional artificial satellite, and 11 and 12 are modules constituting the satellite, such as a power supply system and a communication system, respectively. A gas jet module 13 including a thruster for attitude control and orbit control is provided between the modules 11 and 12. This gas jet module 13 is composed of a plurality of thrusters 14. The module 12 is also provided with a normally cylindrical adapter 15 that is connected to a launch rocket. By the way, each of the modules 11, 12, 13
It is desirable that there are few interfaces between the two. That is, in the case of FIG. 1, modules 11,
The mechanical and electrical interface of 12 is provided by a gas jet module 13. For example, when testing the modules 11 and 12,
This has the disadvantage that it cannot be performed without the gas jet module 13. Additionally, a solar battery panel is usually provided in the direction of the pitch axis of the satellite. Therefore, if the gas jet module 13 is located in the center, the gas ejected from the thruster 14 may cause chemical changes in the solar cells and cause them to deteriorate during orbital surface control or the like.
This causes problems such as disturbance torque occurring in the panel. Therefore, in order to eliminate the above-mentioned drawbacks, it may be considered to provide a gas jet module at one end of the satellite. FIG. 2 shows one example, in which a plurality of thrusters 14 are provided on an adapter 15. With such a configuration, the interface problem between the modules 11 and 12 and the adverse effect on the solar cell can be eliminated. However, gas jet systems usually must have attitude and orbit control functions. In the above configuration, although attitude control can be performed by the combined injection of the thrusters 14, orbit control is not possible. To make this possible, the configuration of FIG. 2 must have at least a positive (+) sign as shown in FIG.
Thrusters 16, 17 in the negative (-) roll direction R;
A thruster 18 must be provided in the pitch direction P. That is, in-plane control (varying the orbital radius) in orbit control is performed by varying the speed of the satellite in the roll direction. For example, if the thruster 17 increases the speed twice in the +roll direction, the orbital radius increases as shown by the dashed line A in Figure 4a, and the thruster 16 increases the speed twice in the -roll direction. As the speed increases, the radius of the orbit becomes smaller as shown by the dotted line B in Figure 4a. Furthermore, out-of-plane control (controlling the orbital inclination) is performed by generating a velocity vector in the pitch direction. That is, suppose that the trajectory is inclined as shown by D with respect to the normal trajectory C as shown in FIG. 4b. In this case, the velocity vector at point P 1 is V C for trajectory C and V D for trajectory D, and the difference vector between these is ΔV. Therefore, the thruster 18 directed in the -pitch direction may be controlled to offset this. Also, this control
It is sufficient to perform this at either point P 1 or P 2 shown in Figure b, which has an appropriate acceleration vector, and it is sufficient to have at least one thruster in the pitch direction. As mentioned above, by providing the gas jet module 13 at one end of the satellite, problems such as interface with other modules can be solved, but it has the disadvantage that orbit control cannot be performed. be. In FIGS. 2 and 3, the same parts as in FIG. 1 are given the same reference numerals. Also, in Figures 4a and 4b, E is the earth. This invention was made based on the above-mentioned circumstances, and a plurality of thrusters are provided at one end of the satellite body, and a combination of the above-mentioned thrusters is fired for attitude control, and the satellite body is rotated in yaw rotation for orbit control. It is an object of the present invention to provide a gas jet device that can eliminate adverse effects on other modules, etc., and can reliably control the attitude and orbit of a satellite by performing a combined injection of the predetermined thrusters while rotated by a predetermined angle. It is. An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. In FIG. 5, reference numerals 51 and 52 are modules such as a power supply system and a communication system that constitute the satellite body, and among these, module 52 is provided with a gas jet module 53. This gas jet module 53 is comprised of an adapter 54 and a plurality of thrusters 55-66, as shown in FIG. Of these thrusters, 55, 58, 6
1 and 64 are oriented in the -roll direction, 56 and 60 are oriented in the -pitch direction, 62 and 66 are oriented in the +pitch direction, 59 and 63 are oriented in the -yaw direction, and 57 and 65 are oriented in the +yaw direction. In such a configuration, the satellite normally orbits in the +roll direction as shown by the dotted line in FIG. When performing attitude control in this state, the plurality of thrusters 55,
, 66 are combined and injected. + roll rotation; thrusters 57, 63 - roll rotation; thrusters 59, 65 + pitch rotation; thruster 55 - pitch rotation; thruster 61 + yaw rotation; thruster 58 - yaw rotation; thruster 64. Also, the orbit control of the satellite remains unchanged. Or, it is performed with the satellite's attitude rotated around +yaw or around -yaw. An actuator or a reaction wheel is used as a means for rotating the satellite. For example, when using a reaction wheel, move the wheel to arrow F shown in Figure 5.
By rotating in this direction, the satellite is rotated in the direction of arrow G, and with the satellite rotating near a predetermined position, by rotating the wheel in the opposite direction, the rotation of the satellite is stopped. Here, when performing the above-mentioned in-plane control of the satellite, increasing the speed by increasing the orbit radius is the fifth
For example, in the state shown by the dotted line in the figure, the thruster 5
The deceleration by injecting 8,64 and making the orbit radius small is:
This is done by firing the thrusters 58 and 64 while the satellite's attitude is rotated by 180 degrees around yaw. When out-of-plane control of the satellite is performed, the attitude of the satellite is rotated by 90 degrees in +yaw or -yaw, and in this state, for example, the thrusters 58 and 64 are fired. According to the above configuration, the gas jet module 53 is provided at one end of the satellite, and the gas jet module is configured to eject the gas jet module while the attitude of the satellite is rotated around yaw during orbit control of the satellite. Therefore, it is possible to perform attitude control and orbit control only by the gas jet module 53 provided at one end of the satellite. Further, since there are few electrical and mechanical interfaces between the gas jet module 53 and the other modules 51 and 52, manufacturing and testing of each module can be easily performed. Furthermore, the gas jet module 53 can be easily replaced. Also,
Since there is no solar panel in the direction of thruster injection during out-of-plane control, which is particularly problematic, adverse effects on the solar panel and disturbance torque on the satellite as a whole can be reduced. As described in detail above, according to the present invention, it is possible to provide a gas jet device that can eliminate adverse effects on other modules, etc., and can reliably control the attitude and orbit of a satellite.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図乃至第3図はそれぞれ従来のガスジエツ
ト装置を説明するために示す概略構成図、第4図
a,bはそれぞれ衛星の軌道制御を説明するため
に示す図、第5図はこの発明に係るガスジエツト
装置の一実施例を示す概略構成図、第6図は第5
図の要部を取り出して示す図である。 51,52……電源系、通信系モジユールなど
の衛星を構成するモジユール、53……ガスジエ
ツトモジユール、55〜66……スラスタ。
1 to 3 are schematic configuration diagrams shown to explain the conventional gas jet device, FIGS. 4a and 4b are diagrams shown to explain the orbit control of the satellite, and FIG. 5 is a diagram showing the structure of the conventional gas jet device. A schematic configuration diagram showing one embodiment of such a gas jet device, FIG.
It is a diagram showing the main parts of the diagram. 51, 52... Modules constituting the satellite such as power supply system and communication system modules, 53... Gas jet module, 55-66... Thruster.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 衛星本体の一端部にロール方向、ピツチ方
向、ヨー方向にガスを噴射する複数のスラスタを
設け、姿勢制御においては前記所定のスラスタの
組合せ噴射を行ない、軌道制御においては衛星本
体をヨー回りに所定角度回転した状態で前記所定
のスラスタの組合せ噴射を行なう構成とすること
を特徴とするガスジエツト装置。
1 A plurality of thrusters that inject gas in the roll direction, pitch direction, and yaw direction are installed at one end of the satellite body, and for attitude control, a combination of the above-mentioned thrusters is performed, and for orbit control, the satellite body is rotated in the yaw direction. A gas jet device characterized in that the combination injection of the predetermined thrusters is performed while the thrusters are rotated by a predetermined angle.
JP893580A 1980-01-29 1980-01-29 Gas jet device Granted JPS56108398A (en)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP3001586B2 (en) * 1989-03-15 2000-01-24 株式会社東芝 Thruster control method
JP6128801B2 (en) * 2012-11-02 2017-05-17 株式会社Ihiエアロスペース Launch direction controller for air launch system

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