关于微卫星姿态控制手段的几点考虑

通过具体分析电推进、电阻加热式微喷和重力梯度等控制卫星姿态的手段 ,介绍卫星微型化后推进器设计会遇到的问题 ,供微型飞行器姿态控制的设计选择和研究参考。从微卫星 ( <2 0kg)的设计来看 ,由于微型化造成面积与体积之比增大 ,使得依赖于面积和体积的各种效应的相对重要性也产生变化。目前设计的一种电阻加热式微喷 ,也叫蒸汽微喷 ,设计尺寸缩小后 ,流动附面层变得很薄。同样温差下 ,壁面附近平均温度梯度增大 ,换热强度提高 ,使得小尺度下对流换热系数比常规条件时高 1～ 2个量级 ,造成向壁面所传热量大大提高 ,从而降低效率。因此蒸汽微喷提高比冲的关键是限制壁面导热 ;从可靠性、效率、比冲等多因素综合考虑 ,脉冲放电固体 (如Teflon)推进剂电磁推进器是一种比较理想的选择 ;如果微卫星作为一种专用廉价的卫星 ,其使用目的可以比较单一 ,所以其姿态要求固定 ,同时也不必改变轨道 ,甚至允许轨道有所下降。这种情况下可以考虑采用重力梯度稳定 ;因为重力梯度稳定的恢复力矩虽然很小 ,但是它不消耗推进剂 ,也不需要电力 ,是一种利用自然界本身特征自稳定的手段。