一种在2～3万米高空的地球同步卫星平台的制作方法

本发明涉及一种大气圈内平流层中的地球同步飞行平台。

背景技术：

目前，国内外正在应用的孔明灯、热气球、氦气球、氢气球、飞艇、直升机、固定翼飞机等各种飞行器，都存在这各种不同程度的安全隐患，并具有生产成本高、工艺技术复杂要求高的不足。并且目前，飞行器还存在着无法在大气圈内平流层中2～3万米高空中长时间进行悬停、多次安全返回底面等缺陷和问题。

国内外提出了廉价地球同步卫星的概念。1、能在大气圈平流层中2～3万米高空悬停；2、能在同经度、同纬度、同高度的悬停状态保持一个月以上；3、能无数次从地面到高空，平安平稳安全地在高空悬停，从高空返回地面，地面回收的往返模式。

但是，目前还没有见到过真正成果的实例，虽然在2015年10月，我国的“圆梦号”勉强地完成了世界首次在2万米高空悬停时间约为20个小时，返回时，采取了撕开蒙皮才勉强排出氦气，安全着陆地面进行了回收。据“圆梦号”的拥有者称，打算在2016年内用同样的二艘进行商业航空飞行。但是，目前为止，都没有收到过“圆梦号”巨大飞艇再次成功飞行的消息，据判断，其有4个根本原因导致该计划搁浅：

1、“圆梦号”是采用了充氦气来获取主要浮升力的飞艇，因为充氦气只有充氢气的同样容积的1/4的浮升力（根据化学元素周期表中的原子量来判断氢是1.0079，氦是4.00260）更是采用在硬壳气囊抽成真空的1/24左右的浮升力。

2、因“圆梦号”体积庞大，达到一万八千立方米，采用了昂贵的多层蒙皮，故其自重力也是巨大的，故只能产生其本身在二万米高空时悬停的约一半的浮升力。

3、“圆梦号”的另一半浮升力，来自采用6个巨大的电动螺旋桨产生来获得。

4、“圆梦号”是充入氦气后才产生主浮力的，故其蒙皮在其地面时，只受到的1/3个大气压强的压力，但当其升到2万米高空时，其蒙皮却是要承受1个加1/3的大气压强的压力，所以保证其在高空长时间悬停能不渗透是个重大难题。

能在大气圈中平流层中2～3万米高空的地球同步卫星，以下简称类同步卫星，其发展前途无量，比目前正在运行的各种类型的卫星都实用，都廉价，并具备其独特的优越性和更优越的性价比。

1、类同步卫星是最廉价，其因为没有要发射的各类发射卫星所需要的昂贵的火箭成本，所以变成了非常廉价。

2、类同步卫星，既可以自成体系组成网络，也可以加入三颗目前赤道同步卫星后，就可组成全球网络体系。

3、类同步卫星始终在某一同经度，纬度、高度上悬停，没有目前正在运行的各种类型的卫星存在着的时间间隔盲区，故能用类同步卫星来代替各种探空气象气球，和成为气象卫星和各地气象台的重要中继结点。能代替大部分北斗导航卫星，并成为其重要结点，并能提到一个几何级数的精确度，达到厘米级精度，并能在其范围内无盲区，尤其在预警管控区时，对各种天空、海面、地面上各种隐身性目标，也能一清二楚显示出来。能代替部分通讯卫星，成为廉价的海事电话、替代各地的电视的发射塔，成为卫星直播电视台。能成为无线互联网、手机4G、5G网络的重要节点，并能代替目前数量庞大繁杂的各种地面的转送高铁塔，并能容易做到无盲区和大客量。可以作为量子通讯的重要中转站，等，以及静候奖励发展其各种现在还未知的各种衍生功能。

技术实现要素：

为了克服现有技术中的不足，本发明提供一种能在大气圈内平流层中2～3万米高空中长时间悬停并能在地面上自由遥控，无数次连续往返

地球同步卫星平台。

本发明解决其技术问题的技术方案是：

一种在2～3万米高空的地球同步卫星平台，其特征在于：包括平台主体，所述的平台主体包括上下依次固定连接的主仓、辅仓和负载仓，所述的主仓、辅仓、负载仓均由厚度小于0.2mm的金属板材包裹成正六边形柱状，所述的主仓、辅仓上分别设置有第一抽气孔、第二抽气孔，所述的第一抽气孔上密封设置第一电磁阀，第二抽气孔上密封设置第二电磁阀，所述的主仓、辅仓分别通过第一电磁阀、第二电磁阀连接外接抽真空机抽成真空，所述的主仓上端表面设置有太阳能电池板，平台主体上设置有电连接太阳能电池板的蓄电池、以及连接蓄电池的控制装置，所述的第一电磁阀、第二电磁阀分别电连接所述的控制装置。

作为优选，蒙皮表面涂覆有厚度小于0.04mm的纳米级石墨烯。

作为优选，所述的蓄电池固定连接在辅仓与负载仓之间，蓄电池设置为六边形柱状，蓄电池中间设置有三通状喷管，喷管的三个管道内分别固定有风机，所述的电机分别电连接控制装置作为优选，还包括一遥控装置，所述的控制装置上设置有控制第一电磁阀、第二电磁阀开闭的电磁阀控制电路、以及连接电磁阀控制电路的无线接收模块，所述的无线接收模块接收遥控装置的控制信号。

作为优选，负载仓的下端固定连接有缓冲脚。

作为优选，平台主体上下串联或者横向并联或者混合联接拼接成一体。

平台主体为由主仓、辅仓、负载仓上下固定连接而成，且平台主体还可以上下串联或者横向并联或者混合连接，主仓、辅仓、负载仓均由厚度小于0.2mm的金属板材包裹成正六边形柱状，金属板材外涂覆有厚度小于0.04mm的石墨烯。

卫星平台升空前，在地面，先通过抽真空机分别对主仓、辅仓进行抽真空，抽成真空，卫星平台整体密度小于空气密度，产生浮升力，卫星平台上升，上升过程是一弱减速的运动轨迹，上升到2～3万米高空悬停。负载仓内的负载进行作业。需要回收时，通过遥控装置对辅仓上的第二电磁阀分别进行控制打开，则辅仓逐渐吸入空气，产生下降力，平安降落到地面。遥控时，可以打开辅仓的第二电磁阀，实现缓慢下降。为了给卫星整体提供电能，在辅仓与负载仓之间设置有蓄电池，为了能够调整卫星平台在悬停时的平移位置，在蓄电池的中间设置有三通状喷管，喷管的三个管道内分别连接风机，则可以根据需要开启其中一个或两个风机，实现位置的平移或者角度的旋转。整个卫星平台供电由蓄电池供电，蓄电池的后续能量由主仓上端的太阳能电池板吸收太阳能提供。

在本卫星平台从地面上升过程，可选择大气对流层最平静的时间窗口（如晚上20点至第二天的8点钟）。本卫星的悬停高度在2～3万米高空，既避开了繁忙民航8千～1.2万米的空中走廊，也避开了固定翼飞机的最高高度不足2万米的极限，故也是很安全的。

本卫星是地面遥控的，故没有人在高空必备的生命维持系统这个庞大而复杂系统，故是本卫星高效，低成本运行的必然结果。控制辅仓的电磁阀后，平台主体就会产生下降力。保证本卫星稳妥平安回到地面，安全地回到地面，并回收本卫星。

本卫星采用了通用化、标准化、系列化、模块化这四化设计原则来进行设计，采用正六边形柱状外形结构来保证，可任意串，并联，模块化，灵活地来组合成小，中，大，巨型的各种类的卫星平台，来满足各种客户的不同的需要。

本发明的有益效果在于： 本发明采用了六边形柱状的且可模块化拼接的平台主体，通过事先在地面抽成真空产生浮升力，悬停在在2～3万米高空，通过遥控电磁阀吸入空气进行安全着陆，并且无数次回收，具备其独特的优越性和更优越的性价比，可以替换现有很多类同步卫星，满足客户的不同需求。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图2是本发明的部分结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。

如图1、2所示，一种在2～3万米高空的地球同步卫星平台，包括平台主体，平台主体包括上下依次固定连接的主仓2、辅仓3和负载仓4，主仓、辅仓、负载仓均由厚度小于0.2mm的金属板材包裹成正六边形柱状，金属板材表面涂覆有厚度小于0.04mm的石墨烯。主仓、辅仓上分别设置有第一抽气孔、第二抽气孔，第一抽气孔上密封设置第一电磁阀5，第二抽气孔上密封设置第二电磁阀6，主仓、辅仓分别通过第一电磁阀、第二电磁阀连接外接抽真空机抽成真空，主仓上端表面设置有太阳能电池板1，在辅仓与负载仓之间设置有电连接太阳能电池板的蓄电池7、以及连接蓄电池的控制装置，第一电磁阀、第二电磁阀分别电连接所述的控制装置。在蓄电池中间设置有三通状的喷管10，喷管的三个管道内分别连接有风机11，只要开启其中一个或者两个风机，可以实现卫星的位置平移或者角度旋转。

还包括一遥控装置，控制装置上设置有控制第一电磁阀、第二电磁阀开闭的电磁阀控制电路、以及连接电磁阀控制电路的无线接收模块，所述的无线接收模块接收遥控装置的控制信号。负载仓的下端固定连接有缓冲脚8，便于着陆时更为稳固安全。

平台主体可以上下串联或者横向并联或者混合联接拼接成一体。

本发明中，平台主体为由主仓2、辅仓3、负载仓4上下固定连接而成，且平台主体还可以上下串联或者横向并联或者混合连接，主仓、辅仓、负载仓均由厚度小于0.2mm的金属板材包裹成正六边形柱状，金属板材外涂覆有厚度小于0.04mm的石墨烯。

卫星平台升空前，在地面，先通过抽真空机分别对主仓、辅仓进行抽真空，抽成真空，卫星平台整体密度小于空气密度，产生浮升力，卫星平台上升，上升过程是一弱减速的运动轨迹，上升到2～3万米高空悬停。负载仓内的负载进行作业。需要回收时，通过遥控装置对辅仓上的第二电磁阀6进行控制打开，则辅仓逐渐吸入空气，产生下降力，平安降落，实现缓慢下降到地面。为了给卫星整体提供电能，在辅仓与负载仓之间设置有蓄电池，为了能够调整卫星平台在悬停时的平移位置，在蓄电池的中间设置有三通状喷管，喷管的三个管道内分别连接风机，则可以根据需要开启其中一个或两个风机10，实现位置的平移或者角度的旋转。整个卫星平台供电由蓄电池供电，蓄电池的后续能量由主仓上端的太阳能电池板1吸收太阳能提供。

本发明具有以下特点：

1、随着国内外科技水平的不断提升，使以前被称为高科技的产品、工艺，已经称为市场上能够购到的一般产品，比如焊接0.2mm厚度的超薄材料、涂覆0.04mm的石墨烯，加固以及密封工艺材料，能抽高真空的抽气机，太阳能发电和锂蓄电池的高效最佳搭配、密封性能完美的电磁阀等，所以本申请的工艺材料都是可行的。在充氢气或氦气的气球中，越到高空，由于空气越是稀薄，约会产生气体泄露，而本申请中由于在低空中大气压强较大，需要承受较大的大气压，而到高空受压逐渐降低，反而更为安全。

2、在2～3万米高空的地球同步卫星平台，是根据公认的原理：在地球大气圈内，尤其在平流层中高度越高，空气密度越小，当有个容器的自重（包括其负载）和容积的比重和同等高度的空气的容积比重出现＜＝＞，这三种情况，就会表现在这个容器上，表现出浮升力，悬停，下降力这三种状态，可用容器的自重与负载加填充的氢气或氦气后，会产生上浮，悬停，下降三种结果被称谓1加1等于2的加法原则。如果，在硬壳气囊中抽去同量的空气后，也会产生上述三种上浮，悬停，下降的结果。也被称谓3减1等于2的减法法则公理。本发明的能在地球大气圈内平流层中2～3万米高空长时间悬停，亦能平稳，安全的无数次往返地面。地面到高空悬停。本申请这是应用了减法法则为依据。

3、采用地面抽真空机事先将主仓、辅仓抽成真空来产生本卫星的主浮升力，带动本卫星浮升到指定的悬停要求高度。当需要其下降回到地面时，只要遥控打开辅仓的电磁阀，使其吸入其周围的空气就会产生。

4、在本卫星运行程中，达到环保最高标准零污染零排放的要求。

5、本发明更加安全，本卫星是在从地面到高空悬停过程，因随着高度越高，空气密度越稀薄的制约因素。故本卫星上升过程是一弱减速的运动迹。而本卫星从悬停状态，依靠辅仓的电磁阀来控制来吸入附近的空气，也是一弱加速，近似匀速运动的运动轨迹。也就是说不会发生安全事故。既使在主仓、辅仓出现了意外，如和陨石和导弹贯穿时，也不会产生燃烧爆炸的可能性，是因为不具备燃烧的三大要素。燃烧物助燃物------氧气，高于燃点的温度，也能平安降落到地面来。

6、在本卫星从地面上升过程，可选择大气对流层最平静的时间窗口（如晚上20点至第二天的8点钟）。本卫星的悬停高度在2～3万米高空，既避开了繁忙民航8千～1.2万米的空中走廊，也避开了固定翼飞机的最高高度不足2万米的极限，故也是很安全的。

7、因主仓2和辅仓3的蒙皮是采用0.2毫米的金属薄板焊接而成。再涂上不足0.04毫米的纳米材料------石墨烯，故其蒙皮只有0.24毫米厚度，这就保证了主仓2，辅仓3的自重，达到最轻的极限，并获得最大的浮升力，且保证了结构强度。

8、本卫星是地面遥控的，故没有人在高空必备的生命维持系统这个庞大而复杂系统，故是本卫星高效，低成本运行的必然结果。就会产生下降力。保证本卫星稳妥平安回到地面，安全地回到地面，并回收本卫星。

9、为了保证本卫星能有足够的电能可用，可在地面时，上升前，可用地面的一般的充电椿，把蓄电池充足电能，在本卫星升到2～3万米高空悬停时，太阳发电且能在白天时，最能获得最大的电能。

10、为了保证本卫星在地球自转产生的轻微的滞后性的作用，故采用了三个小型风机安装在不同位置，微调本卫星的位移的位置。

11、由于平台主体采用六边形主体，本卫星可以任意组合，串联、并联或者串并联方式。

本卫星采用了通用化、标准化、系列化、模块化这四化设计原则来进行设计，采用正六边形柱状外形结构来保证，可任意串，并联，积木化，灵活地来组合成小，中，大，巨型的各种类的卫星平台，来满足各种客户的不同的需要。

本发明采用了六边形柱状的且可模块化拼接的平台主体，通过事先在地面抽成真空产生浮升力，悬停在在2～3万米高空，通过遥控电磁阀吸入空气进行安全着陆，并且无数次回收，具备其独特的优越性和更优越的性价比，可以替换现有很多类同步卫星，满足客户的不同需求。