Устройство ориентации космического аппарата по звездам Российский патент 2019 года по МПК G01C21/24 G12B15/06 

Изобретение относится к космической навигации и может быть использовано для оперативного точного определения ориентации космического аппарата относительно неподвижной системы координат.

Известно своим практическим применением устройство [1]. Принцип работы данного устройства основан использовании комплекса блоков обработки данных.

Недостатками данного устройства являются большие габариты из-за наличия нескольких блоков и плохой отвод тепла.

Наиболее близким по технической сущности является устройство [2], принцип работы которого основан на использовании колодезной компановки датчика, в которой оптическая система и бленда объединены в центральный модуль, а также на использовании термоэлектрического охладителя Пельтье.

Применение подобных приборов ограничивается:

- относительно не высоким качеством требуемых сигналов с матричного приемника излучения, отсутствия возможности проведения в реальном времени измерений интенсивности электромагнитного излучения в терагерцовой области с пространственным разрешением как в односпектральном, так и в многоспектральном режимах, а также с поляризационным разрешением.

Задачей изобретения является создание устройства, обеспечивающего возможность устойчивой работы бленды, получения качественных требуемых сигналов приема-передачи, проведения в реальном времени измерений интенсивности электромагнитного излучения в терагерцовой области. Это представляется возможным с введением в схему устройства неохлаждаемого матричного приемника ИК-излучения на основе термопневматического микромеханического преобразователя с оптоэлектронной системой считывания и матричного приемника терагерцового излучения [3, 4].

Требуемый технический результат достигается тем, что предлагаемое устройство содержит корпус, оптическую систему (объектив), бленду, неохлаждаемый матричный приемник ИК-излучения на основе термопневматического микромеханического преобразователя с оптоэлектронной системой считывания, центральный модуль, электронную единую плату, гибкие участки электронной единой платы, термоэлектрический охладитель Пельтье, пластину, выполняющую функцию крышки корпуса и матричный приемник терагерцового излучения.

На фиг. 1 показан возможный вариант предлагаемого устройства, который содержит:

1 - корпус

2 - оптическую систему (объектив)

3 - бленду

4 - неохлаждаемый матричный приемник ИК-излучения на основе термопневматического микромеханического преобразователя с оптоэлектронной системой считывания

5 - центральный модуль

6 - электронная единая плата

7 - гибкие участки электронной единой платы

8 - термоэлектрический охладитель Пельтье

9 - пластина, выполняющую функцию крышки корпуса

10 - матричный приемник терагерцового излучения.

Устройство ориентации космического аппарата по звездам работает следующим образом:

Оптическая система 2 и бленда 3 объединены в центральный модуль 5, вставленный внутрь корпуса 1. Центральный модуль 5 можно разбить на 2 части: первую - выступает за пределы корпуса 1 и включает в свой состав верхнюю часть бленды 3 и вторую- расположенную внутри корпуса 1 и содержащую нижнюю часть бленды 3 и оптическую систему (объектив) 2. При этом бленда 3 является держателем оптической системы 2. Между первой и второй частями имеется пластина 9, перпендикулярная оси датчика, выполняющая функцию крышки корпуса 9. Единая электронная плата 6, соединена перемычками из гибких верхних слоев 7 по которым передается сигнал. Наличие гибких перемычек 7 на электронной единой плате 6 позволяет принимать ей объемную форму. Единая электронная плата 6 размещена вокруг центрального модуля 5 и закреплена к боковым стенкам и основанию корпуса винтами. Плата включает гибкие участки, по которым она изогнута таким образом, что основные тепловыделяющие элементы прижаты к боковым стенкам корпуса, а неохлаждаемый матричный приемник ИК-излучения на основе термопневматического микромеханического преобразователя с оптоэлектронной системой считывания 4 и матричный приемник терагерцового излучения 10 - к основанию корпуса.

Общий рост теплового тока и связанных с ним шумов, вызываемый воздействием энергичных космических частиц на неохлаждаемый матричный приемник ИК-излучения основе термопневматического микромеханического преобразователя с оптоэлектронной системой считывания 4 и матричный приемник терагерцового излучения 10 уменьшается путем охлаждения. Охлаждение осуществляется с помощью термоэлектрического охладителя Пельтье 8, установленных снизу неохлаждаемого матричного приемника ИК-излучения на основе термопневматического микромеханического преобразователя с оптоэлектронной системой считывания 4 и матричного приемника терагерцового излучения 10.

Часть гибкой платы на которой расположены неохлаждаемый матричный приемник ИК-излучения на основе термопневматического микромеханического преобразователя с оптоэлектронной системой считывания 4 и матричного приемника терагерцового излучения 10 расположена у основания корпуса и имеет наилучшие условия для отвода тепла. На неохлаждаемом матричном приемнике ИК-излучения на основе термопневматического микромеханического преобразователя с оптоэлектронной системой считывания 4 и матричном приемнике терагерцового излучения 10 снизу установлен термоэлектрический охладитель Пельтье 8, контактирующие через теплопроводящую пасту или прокладку с приемником и основанием.

Для оптимального охлаждения остальных тепловыделяющих элементов микросхем они размещаются на объемно-сложенной единой электронной плате 6, вставленной в корпус 1 датчика так, чтобы иметь контакт с боковыми стенками корпуса. Гибкие перемычки платы 7 позволяют перемещаться ее основным частям в необходимых пределах для надежного контакта с теплоотводящими стенками и основанием. Неохлаждаемый матричный приемник ИК-излучения на основе термопневматического микромеханического преобразователя с оптоэлектронной системой считывания 4 и матричный приемник терагерцового излучения 10 позволяют улучшить качество требуемых сигналов приема-передачи, и обеспечить проведение в реальном времени измерений интенсивности электромагнитного излучения в терагерцовой области, чем обеспечивают стабильную работу устройства в целом, а термоэлектрический охладитель Пельтье 8 позволяет достичь оптимального охлаждения тепловыделяющих элементов платы в целом. Матричный приемник ИК-излучения на основе термопневматического микромеханического преобразователя с оптоэлектронной системой считывания 4 и матричный приемник терагерцового излучения 10, соединены прямой связью между собой.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. Ru 111280, 2011 г.

2. Ru 2577558, 2015 г.

3. Elibrary.ru/item.asp

4. Ru 2414688, 2010 г.

Изобретение относится к области космической навигации и касается устройства ориентации космического аппарата по звездам. Устройство включает в себя корпус, объектив, центральный модуль, электронную единую плату, гибкие участки электронной единой платы, термоэлектрический охладитель Пельтье, пластину, выполняющую функцию крышки корпуса, бленду, неохлаждаемый матричный приемник ИК-излучения на основе термопневматического микромеханического преобразователя с оптоэлектронной системой считывания и матричный приемник терагерцового излучения. Неохлаждаемый матричный приемник ИК-излучения соединен прямой связью с матричным приемником терагерцового излучения. Неохлаждаемый матричный приемник ИК-излучения и матричный приемник терагерцового излучения прижаты к основанию корпуса. Технический результат заключается в улучшении качества сигналов, повышении стабильности работы устройства и обеспечении возможности проведения измерений в реальном времени в терагерцовой области спектра. 1 ил.

Устройство ориентации космического аппарата по звездам, состоящее из корпуса, оптической системы (объектива), центрального модуля, электронной единой платы, гибких участков электронной единой платы, термоэлектрического охладителя Пельтье, пластины, выполняющей функцию крышки корпуса, бленды, отличающееся тем, что в него дополнительно введены неохлаждаемый матричный приемник ИК-излучения на основе термопневматического микромеханического преобразователя с оптоэлектронной системой считывания и матричный приемник терагерцового излучения, причем неохлаждаемый матричный приемник ИК-излучения на основе термопневматического микромеханического преобразователя с оптоэлектронной системой считывания соединен прямой связью с матричным приемником терагерцового излучения, при этом неохлаждаемый матричный приемник ИК-излучения на основе термопневматического микромеханического преобразователя с оптоэлектронной системой считывания и матричный приемник терагерцового излучения прижаты к основанию корпуса.