纳卫星电热展开系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本公开总体上涉及展开被装载在非常小的卫星中或被装载在非常小的卫星上的设备，并且更具体地，涉及被配置用于从这种卫星上的它们的发射固定(launch-secured)的装载位置电热展开设备(诸如太阳能电池板和天线)的装置。
【背景技术】
[0002]具有湿质量(wet mass)在Ikg与1kg(2至221bs)之间的非常小的卫星通常被称为“纳卫星(nanosat，微纳卫星)”。这类卫星可以像一条面包那么小或者比一条面包还小，其建造起来相对便宜，但通常结构非常精密。它们可以被配置为承载被适配为与通信系统接口连接的机载计算机，该通信系统被设计成不仅能够控制包括轨道命令的方向稳定性，而且还能允许从它们的发射前的装载状态至它们在轨道卫星上的运行状态中展开机载设备，诸如太阳能电池板和天线。
[0003]关于纳卫星的设计与操作，重量管理是至关重要的。因而，诸如弹簧式锁定件的标称的固着于地面的结构和操作这类装置的机动化的结构即使被小型化时，在考虑到用于纳卫星时仍然过大。相反，常常开发可替换设计结构来管理纳卫星功能。
[0004]例如，远程拆开太阳能电池板或天线的阵列的简单操作可能需要使用包括重量极轻的元件的电控结构。实现强度和轻量的充分结合是具有挑战性的，尤其是在需要预测试协议以使各个部件具有可靠的可操作性的资格时。实际上，后面的协议可能会要求对于展开功能来说至关重要的一些部件可能要经历几个发射前准备周期来证明满意度的重现性，即不止一次使用起作用且没有故障，以便有发射准备的资格。
[0005]在现有纳卫星结构中使用的一个已知的展开系统涉及使用薄型化盘绕镍铬线，该薄型化盘绕镍铬线被配置用于熔融被适配为释放或展开诸如太阳能电池板和天线的展开设备的尼龙鱼线(nylon fishing line)。关于线圈的问题，包括在将尼龙被充分加热至其熔点之前而使它们过热、溶解和/或破裂以及缺乏系统重现性的问题，已经产生了对更可靠的展开结构的需要。
[0006]因此，期望的是为纳卫星提供一种改善的展开系统。
【发明内容】
[0007]根据本公开的一个方面，电热系统配置为相对于小型卫星控制可展开设备的释放。展开系统包括电源和与电源相通的热能释放装置。
[0008]根据本公开的另一方面，电阻元件被配置为通过电源产生热量以熔融熔线，该熔线被配置成一种作为单丝的形式，其附接至卫星的结构部件以释放固定至卫星的至少一个可展开设备。
[0009]根据本公开的另一方面，该熔线被配置为与能量释放装置直接接触，并且被能量释放装置产生的热量熔融以用于展开设备。
[0010]根据本公开的另一方面，燃烧杆(burn bar)被适配于熔融熔线以使固定至小型卫星的设备展开。该燃烧杆包括被固定至卫星的基板主体，并且具有沉积在基板的外表面上的绝缘材料以及沉积在绝缘材料的部分上的一层导电材料。
[0011]根据本公开的另一方面，将熔线固定为抵靠(against)导电材料，并且加热导电材料从而使熔线达到其熔点以释放固定于熔线的设备。
[0012]根据本公开的另一方面，展开通过熔线而被固定至纳卫星的设备的方法包括以下步骤:设置金属基板、将基板固定至纳卫星、在基板的外周表面上沉积绝缘材料以及在绝缘材料的部分上沉积一层导电材料。
[0013]根据本公开的另一方面，方法还包括在纳卫星内设置电源；将导电材料连接至电源；在导电材料上使熔线呈线型(stringing);将熔线固定至纳卫星并且将该熔线附接至将被释放的设备。
[0014]根据本公开的另一方面，该方法还包括在张力作用下使熔线抵靠导电材料呈线型，提供来自电源的电流通过导电材料，该电流足以将熔线加热至其熔点以释放设备。
[0015]根据本公开的又一方面，该方法还包括激光蚀刻导电材料以形成电阻器，并且提供来自电源的电流通过电阻器，该电流足以将熔线加热至其熔点。
[0016]本文中公开的特征、作用及优点可以独立地在本文中描述的各种实施方式中实现或者可以被结合到其它实施方式中，参考以下说明和附图可以更好地理解其细节。
【附图说明】
[0017]图1是结合了本公开的电热展开系统的小型卫星的不完整的立体图。
[0018]图2是图1的卫星的立体图，但具有在展开位置中示出的太阳能电池板。
[0019]图3是图1和图2的卫星内部的前向正视立体图。
[0020]图4是图3的视图的一部分的放大立体图。
[0021]图5A是本公开的电热展开系统的第二实施方式的立体图。
[0022]图5B是本公开的电热展开系统的第三实施方式的立体图。
[0023]图5C是本公开的电热展开系统的第四实施方式的立体图。
[0024]应当理解，附图不是按比例绘制的并且仅示意性地示出所公开的实施方式。应当进一步理解以下【具体实施方式】仅是示例性的，因而并不旨在进行限制，为了方便说明，虽然仅在示例性实施方式中绘示和描述了本公开，但可以在许多额外的实施方式中实施本公开并且可以在本文中未示出或未描述的各种额外的系统和环境内实施本公开。
【具体实施方式】
[0025]以下【具体实施方式】旨在提供执行本公开的设备和方法这两者。由所附权利要求所限定本公开的实际范围。
[0026]对于参考在附图中所绘示的元件，虽然用一百的倍数分离，但由于其被引入每个新实施方式，故与先前引入的实施方式中的元件相似的元件会共享相似的编号关系，除非另有描述并非如此。例如，在图1中将展开装置40的电阻元件(即，燃烧杆42)被绘示为元件42，在图5A中被绘示为元件142以及在图5B中被绘示为242等。
[0027]图1示出了非常小的商用卫星，被称为“纳卫星”10，该纳卫星结合了可展开面板
12。面板12结合面板释放机构14，该面板释放机构14可以固定如下所述的熔线。纳卫星10结合包括元件16、18的结构框架，该结构框架被适配为支撑纳卫星的包括通信设备、稳定器元件、天线等等的所有内含物。
[0028]现在参考图2，构成图1的可展开面板12的相对侧的太阳能电池板20被示出为从(图1的)其发射前位置或收起位置展开。在展开位置中，应注意的是太阳能电池板20已借助于面板释放机构14被释放，如下进一步所描述。还应当理解太阳能电池板20可被铰接至结构框架元件18并且抵靠非可展开内侧板22装载，尤其用于确保在可展开发射模块(未示出)内预装载纳卫星10的紧凑的外壳(envelop)。正常会在地球对轨道火箭上(未示出)携带这种发射模块。虽然该实施方式可以将太阳能电池板20绘示成仅是包含太阳能电池(未示出)的面板，但本公开并不被解释为限于此。例如，图1的外部可展开面板12还可包含太阳能电池。
[0029]包括稳定器元件24的各种卫星部件都被包含在纳卫星10的主体内，如所示出的。结构框架元件16、18通过结构化的支撑梁26、28、30而牢牢地固定在一起。在所描述的实施方式中，支撑梁30(仅示出了外部面)可以被配置为包含本公开的展开装置。
[0030]因此，参考图3，支撑梁30的内部面32包含展开装置40，如所示。同样参考图4，展开装置40包含电阻元件42，在本文中还被称为燃烧杆42，被绘示为实心的圆柱体，但其还可以是管状的或具有各种其他形状，示出了它们中的一些并且如下描述为可替换的实施方式。在燃烧杆42的外表面上，可以用涂覆在燃烧杆42的外表面上的所涂覆的导电材料蚀刻电阻垫44。
[0031]燃烧杆42可以通过环氧树脂附接至支撑梁30以避免传统焊缝金属的重量。在所描述的公开内容中，与简式电阻平式燃烧杆(未示出)相比，实心圆柱体状或管状燃烧杆42能够提供更坚固的散热片。因而，对本领域中的技术人员显而易见的是通过圆柱体状或管状燃烧杆基板可以更好地隔离从电阻垫44释放的热量以免传递到物理的纳卫星结构中，即，支撑梁30。因而，所描述的配置展开所需电力更少，同时最小化不希望传递到相邻结构的热量。
[0032]如所示出的，电气配线束(electrical wiring harness)48被固定至燃烧杆42。正极电引线50和负极电引线52的相应的末端54、56被固定至燃烧杆的相对侧，更具体地固定于连接结构58。熔线60跨在燃烧杆42上被紧紧地固定，并且尤其是固定在使得与电阻垫44直接接触的位置。如在本文中所示出和描述的恪线60是单股(single strand)或单丝(monofilament)。例如，在适当的情形下，例如在需要较高承重的情形下，这种恪线60可替换地由多股线组成。纳卫星10中包含电源36