納衛星電熱展開系統的制作方法
【技術領域】
[0001]本公開總體上涉及展開被裝載在非常小的衛星中或被裝載在非常小的衛星上的設備，并且更具體地，涉及被配置用于從這種衛星上的它們的發射固定(launch-secured)的裝載位置電熱展開設備(諸如太陽能電池板和天線)的裝置。
【背景技術】
[0002]具有濕質量(wet mass)在Ikg與1kg(2至221bs)之間的非常小的衛星通常被稱為“納衛星(nanosat，微納衛星)”。這類衛星可以像一條面包那么小或者比一條面包還小，其建造起來相對便宜，但通常結構非常精密。它們可以被配置為承載被適配為與通信系統接口連接的機載計算機，該通信系統被設計成不僅能夠控制包括軌道命令的方向穩定性，而且還能允許從它們的發射前的裝載狀態至它們在軌道衛星上的運行狀態中展開機載設備，諸如太陽能電池板和天線。
[0003]關于納衛星的設計與操作，重量管理是至關重要的。因而，諸如彈簧式鎖定件的標稱的固著于地面的結構和操作這類裝置的機動化的結構即使被小型化時，在考慮到用于納衛星時仍然過大。相反，常常開發可替換設計結構來管理納衛星功能。
[0004]例如，遠程拆開太陽能電池板或天線的陣列的簡單操作可能需要使用包括重量極輕的元件的電控結構。實現強度和輕量的充分結合是具有挑戰性的，尤其是在需要預測試協議以使各個部件具有可靠的可操作性的資格時。實際上，后面的協議可能會要求對于展開功能來說至關重要的一些部件可能要經歷幾個發射前準備周期來證明滿意度的重現性，即不止一次使用起作用且沒有故障，以便有發射準備的資格。
[0005]在現有納衛星結構中使用的一個已知的展開系統涉及使用薄型化盤繞鎳鉻線，該薄型化盤繞鎳鉻線被配置用于熔融被適配為釋放或展開諸如太陽能電池板和天線的展開設備的尼龍魚線(nylon fishing line)。關于線圈的問題，包括在將尼龍被充分加熱至其熔點之前而使它們過熱、溶解和/或破裂以及缺乏系統重現性的問題，已經產生了對更可靠的展開結構的需要。
[0006]因此，期望的是為納衛星提供一種改善的展開系統。

【發明內容】

[0007]根據本公開的一個方面，電熱系統配置為相對于小型衛星控制可展開設備的釋放。展開系統包括電源和與電源相通的熱能釋放裝置。
[0008]根據本公開的另一方面，電阻元件被配置為通過電源產生熱量以熔融熔線，該熔線被配置成一種作為單絲的形式，其附接至衛星的結構部件以釋放固定至衛星的至少一個可展開設備。
[0009]根據本公開的另一方面，該熔線被配置為與能量釋放裝置直接接觸，并且被能量釋放裝置產生的熱量熔融以用于展開設備。
[0010]根據本公開的另一方面，燃燒桿(burn bar)被適配于熔融熔線以使固定至小型衛星的設備展開。該燃燒桿包括被固定至衛星的基板主體，并且具有沉積在基板的外表面上的絕緣材料以及沉積在絕緣材料的部分上的一層導電材料。
[0011]根據本公開的另一方面，將熔線固定為抵靠(against)導電材料，并且加熱導電材料從而使熔線達到其熔點以釋放固定于熔線的設備。
[0012]根據本公開的另一方面，展開通過熔線而被固定至納衛星的設備的方法包括以下步驟:設置金屬基板、將基板固定至納衛星、在基板的外周表面上沉積絕緣材料以及在絕緣材料的部分上沉積一層導電材料。
[0013]根據本公開的另一方面，方法還包括在納衛星內設置電源；將導電材料連接至電源；在導電材料上使熔線呈線型(stringing);將熔線固定至納衛星并且將該熔線附接至將被釋放的設備。
[0014]根據本公開的另一方面，該方法還包括在張力作用下使熔線抵靠導電材料呈線型，提供來自電源的電流通過導電材料，該電流足以將熔線加熱至其熔點以釋放設備。
[0015]根據本公開的又一方面，該方法還包括激光蝕刻導電材料以形成電阻器，并且提供來自電源的電流通過電阻器，該電流足以將熔線加熱至其熔點。
[0016]本文中公開的特征、作用及優點可以獨立地在本文中描述的各種實施方式中實現或者可以被結合到其它實施方式中，參考以下說明和附圖可以更好地理解其細節。
【附圖說明】
[0017]圖1是結合了本公開的電熱展開系統的小型衛星的不完整的立體圖。
[0018]圖2是圖1的衛星的立體圖，但具有在展開位置中示出的太陽能電池板。
[0019]圖3是圖1和圖2的衛星內部的前向正視立體圖。
[0020]圖4是圖3的視圖的一部分的放大立體圖。
[0021]圖5A是本公開的電熱展開系統的第二實施方式的立體圖。
[0022]圖5B是本公開的電熱展開系統的第三實施方式的立體圖。
[0023]圖5C是本公開的電熱展開系統的第四實施方式的立體圖。
[0024]應當理解，附圖不是按比例繪制的并且僅示意性地示出所公開的實施方式。應當進一步理解以下【具體實施方式】僅是示例性的，因而并不旨在進行限制，為了方便說明，雖然僅在示例性實施方式中繪示和描述了本公開，但可以在許多額外的實施方式中實施本公開并且可以在本文中未示出或未描述的各種額外的系統和環境內實施本公開。
【具體實施方式】
[0025]以下【具體實施方式】旨在提供執行本公開的設備和方法這兩者。由所附權利要求所限定本公開的實際范圍。
[0026]對于參考在附圖中所繪示的元件，雖然用一百的倍數分離，但由于其被引入每個新實施方式，故與先前引入的實施方式中的元件相似的元件會共享相似的編號關系，除非另有描述并非如此。例如，在圖1中將展開裝置40的電阻元件(即，燃燒桿42)被繪示為元件42，在圖5A中被繪示為元件142以及在圖5B中被繪示為242等。
[0027]圖1示出了非常小的商用衛星，被稱為“納衛星”10，該納衛星結合了可展開面板
12。面板12結合面板釋放機構14，該面板釋放機構14可以固定如下所述的熔線。納衛星10結合包括元件16、18的結構框架，該結構框架被適配為支撐納衛星的包括通信設備、穩定器元件、天線等等的所有內含物。
[0028]現在參考圖2，構成圖1的可展開面板12的相對側的太陽能電池板20被示出為從(圖1的)其發射前位置或收起位置展開。在展開位置中，應注意的是太陽能電池板20已借助于面板釋放機構14被釋放，如下進一步所描述。還應當理解太陽能電池板20可被鉸接至結構框架元件18并且抵靠非可展開內側板22裝載，尤其用于確保在可展開發射模塊(未示出)內預裝載納衛星10的緊湊的外殼(envelop)。正常會在地球對軌道火箭上(未示出)攜帶這種發射模塊。雖然該實施方式可以將太陽能電池板20繪示成僅是包含太陽能電池(未示出)的面板，但本公開并不被解釋為限于此。例如，圖1的外部可展開面板12還可包含太陽能電池。
[0029]包括穩定器元件24的各種衛星部件都被包含在納衛星10的主體內，如所示出的。結構框架元件16、18通過結構化的支撐梁26、28、30而牢牢地固定在一起。在所描述的實施方式中，支撐梁30(僅示出了外部面)可以被配置為包含本公開的展開裝置。
[0030]因此，參考圖3，支撐梁30的內部面32包含展開裝置40，如所示。同樣參考圖4，展開裝置40包含電阻元件42，在本文中還被稱為燃燒桿42，被繪示為實心的圓柱體，但其還可以是管狀的或具有各種其他形狀，示出了它們中的一些并且如下描述為可替換的實施方式。在燃燒桿42的外表面上，可以用涂覆在燃燒桿42的外表面上的所涂覆的導電材料蝕刻電阻墊44。
[0031]燃燒桿42可以通過環氧樹脂附接至支撐梁30以避免傳統焊縫金屬的重量。在所描述的公開內容中，與簡式電阻平式燃燒桿(未示出)相比，實心圓柱體狀或管狀燃燒桿42能夠提供更堅固的散熱片。因而，對本領域中的技術人員顯而易見的是通過圓柱體狀或管狀燃燒桿基板可以更好地隔離從電阻墊44釋放的熱量以免傳遞到物理的納衛星結構中，即，支撐梁30。因而，所描述的配置展開所需電力更少，同時最小化不希望傳遞到相鄰結構的熱量。
[0032]如所示出的，電氣配線束(electrical wiring harness)48被固定至燃燒桿42。正極電引線50和負極電引線52的相應的末端54、56被固定至燃燒桿的相對側，更具體地固定于連接結構58。熔線60跨在燃燒桿42上被緊緊地固定，并且尤其是固定在使得與電阻墊44直接接觸的位置。如在本文中所示出和描述的恪線60是單股(single strand)或單絲(monofilament)。例如，在適當的情形下，例如在需要較高承重的情形下，這種恪線60可替換地由多股線組成。納衛星10中包含電源36