DE3516811C2 - Geostationärer Nachrichtensatellit - Google Patents

Abstract

Es wird ein geostationärer sonnenorientierter Nachrichtensatellit vorgestellt, der einen sich gegenüber dem Betriebsmodul mit einer Umdrehung pro Tag drehenden Nutzlastträger aufweist, der eine aufklappbare Antennenanordnung trägt, bei welcher komplizierte Entfaltungsmechanismen vermieden werden.

Description

• Die Erfindung betrifft einen geostationären Nachrichtensatelliten, bestehend aus einem in Betriebsstellung auf die Sonne ausgerichteten Betriebsmodul mit entfaltbaren Solarzellenarrays und einem dazu drehbar gelagerten auf die Erde ausgerichteten Nutzlastträger, der eine Antennenanordnung mit einem klappbaren Reflektor trägt.
• Aus einer Veröffentlichung über sonnenorientierte Nachrichtensatelliten (ESA-Bulletin 38; Mai 1984; S. 12-16; U. Renner, J. Nauck: "A Sun-Pointing Communications Satellite") ist es bekannt, auf der bezüglich des Satellitenkörpers drehbar gelagerten Nutzlastplattform eine Richtfunkantennenanordnung anzubringen, deren Reflektor klappbar gelagert ist. Diese einfachere Bauform einer Offsetantenne weist jedoch gerade bei der Anwendung als Multispotbeamantenne den Nachteil relativ großer Deformationen (insbesondere Nebenzipfelanhebung) der äußeren Spotbeams auf, die das Auftreten relativ hoher kreuzpolarer Wellenanteile einschließt.
• Es ist aus der Hochfrequenztechnik (The Bell System Technical Journal, Vol. 57, No. 7, Sept. 1978, S. 2663-2684; C. Dragone: Offset Multireflector Antennas with Perfect Pattern Symmetry and Polarisation Discrimination) eine Offsetantenne bekannt geworden, die die Forderung nach einer ebenen abgestrahlten Wellenfront und damit nach äußerst geringen kreuzpolaren Wellenanteilen erfüllt und die vorgenannten Nachteile weitgehend vermeidet. Sie weist jedoch den Nachteil auf, daß ihr Subreflektor annähernd die Größe des Hauptreflektors annehmen kann. Deshalb wurden bisher nur Antennenanlagen mit einem Subreflektor, der erheblich kleiner ist als der Hauptreflektor, auf Nachrichtensatelliten angeordnet. Trotzdem überwiegen die genannten elektrischen Vorteile.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen geostationären sonnenorientierten Nachrichtensatelliten mit einer derartigen Antennenanordnung zu schaffen, die die Verwendung einer Multispotbeam-Reflektoranordnung mit äußerst geringen kreuzpolaren Wellenanteilen und sonstigen geringen Spotbeam-Degradationen gestattet und komplizierte Entfaltungsmechanismen derart vermeidet, daß für den Haupt- und den Subreflektor jeweils nur ein einfaches Klappen um eine Achse notwendig ist und komplizierte translatorische Bewegungen vermieden werden.
• Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß eine an sich bekannte Antennenanordnung - bestehend aus einem Hauptreflektor, einem Subreflektor, der annähernd die Größe des Hauptreflektors aufweisen kann, und zumindest einem Primärstrahler - derart auf dem Nutzlastträger angebracht ist, daß in der Betriebsstellung die durch die Hauptstrahlen der Primärstrahler, des klappbaren Subreflektors und des klappbaren Hauptreflektors der Antennenanordnung aufgespannte Symmetrieebene in einem Winkel zur Bezugsebene des Nutzlastträgers liegt.
• Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltungsform sind der Hauptreflektor und der Subreflektor an dem Nutzlastträger mittels einachsiger Schwenklager angebracht, deren Schwenkachsen etwa parallel zur Ebene der Nutzlastträger angeordnet sind.
• Entsprechend einer bevorzugten Ausgestaltungsform sind der Subreflektor und der Hauptreflektor während der Unterbringung in der Rakete übereinanderliegend auf den Nutzlastträger geklappt und werden zur Erlangung der Betriebsstellung nacheinander aufgeklappt.
• Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigt die einzige Figur der Zeichnung die Antennenanordnung auf dem Nutzlastträger eines sonnenorientierten geostationären Nachrichtensatelliten.
• Der Satellit selbst besteht aus einem Betriebsmodul 10, an dem die aufklappbaren Solarzellenarrays 11 a, 11 b angebracht sind. Diese sind zusammen mit dem Betriebsmodul 10 während des Betriebes im geostationären Orbit immer auf die Sonne ausgerichtet. Auf dem Satellitenbetriebsmodul 10 ist der drehbare Nutzlastträger 1 montiert. Mittels der Drehmechanik kann eine auf dem Nutzlastträger 1 befestigte Richtantenne 2 immer ortsfest auf die Erde ausgerichtet werden. Dazu dreht sich der Nutzlastträger 1 mit der Antenne innerhalb 24 Stunden um eine volle Umdrehung bezüglich des Betriebsmoduls 10.
• Auf dem hier gezeigten sonnenorientierten Nachrichtensatelliten ist eine Antennenanordnung 2 errichtet, die aus einem Hauptreflektor 3, einem bezüglich des Hauptreflektors relativ großen Subreflektor 4 und dem Primärstrahlerarray für die Multispotbeamerzeugung besteht. Die Hauptachsen A, B, C der Strahlen des Speisesystems und der Reflektoren liegen in einer Ebene. Diese Symmetrieebene ist um den Winkel α zu der von dem Nutzlastträger 1 gebildeten Bezugsebene geneigt, wodurch die Antennenanordnung 2 sehr kompakt aufgebaut werden kann, da die Primärstrahler nur eine sehr kurze Zuleitung benötigen und die Reflektoren 3, 4 an relativ kurzen Tragarmen aufgehängt sind.
• Der Winkel α wird hierbei dahingehend optimiert, daß einerseits die Primärstrahler 5 möglichst nahe am Nutzlastträger 1 angeordnet werden und andererseits der an einem Tragarm befestigte Subreflektor 4 so ausgelegt wird, daß er in der Transportstellung nicht über den Nutzlastträger hinausragt.
• Die Reflektoren 3, 4 können mit Hilfe der Schwenklager 6 a, 6 b auf den Nutzlastträger 1 geklappt werden. In dieser Form wird der Satellit gestartet und erst nach Abwurf der Raketenhülle werden die Reflektoren 3, 4 in ihre Betriebsstellung aufgeklappt.
• Eine derartige Antennenanordnung weist den Vorteil auf, daß je nach Anwendungsfall ein einzelner Primärstrahler 5 oder auch ein Array mehrerer Strahler eingesetzt werden können, um die hervorragenden Eigenschaften eines solchen Reflektorsystems zu nutzen. Insbesondere durch die einachsige Lagerung der Reflektoren wird gegenüber der mehrachsigen Lagerung, die translatorische Ausfahrmechanismen einschließt, ein hoher Grad der Zuverlässigkeit erreicht. Solche komplizierten Ausfahrmechanismen ergeben sich bei den bisher bekannten Anordnungen insbesondere dann, wenn der Satellit bei einem Doppelstart in der unteren Position transportiert werden soll und daher der Stauraum über dem Satelliten sehr begrenzt ist.
• Bei dem erfindungsgemäßen Satelliten hingegen genügt ein sehr niedriger Stauraum über dem Satelliten, ohne daß komplexe Mechanismen benötigt würden.

Claims (3)

1. Geostationärer Nachrichtensatellit, bestehend aus einem in Betriebsstellung auf die Sonne ausgerichteten Betriebsmodul mit entfaltbaren Solarzellenarrays und einem dazu drehbar gelagerten auf die Erde ausgerichteten Nutzlastträger, der eine Antennenanordnung mit einem klappbaren Reflektor trägt, dadurch gekennzeichnet, daß eine an sich bekannte Antennenanordnung (2) - bestehend aus einem Hauptreflektor, einem Subreflektor, der annähernd die Größe des Hauptreflektors aufweisen kann, und zumindest einem Primärstrahler - derart auf dem Nutzlastträger (1) angebracht ist, daß in der Betriebsstellung die durch die Hauptstrahlen (A, B, C) der Primärstrahler (5), des klappbaren Subreflektors (4) und des klappbaren Hauptreflektors (3) der Antennenanordnung (2) aufgespannte Symmetrieebene in einem Winkel (α) zur Bezugsebene des Nutzlastträgers (1) liegt.

2. Geostationärer Nachrichtensatellit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Subreflektor (4) und der Hauptreflektor (3) am Nutzlastträger (1) mittels einachsiger Schwenklager (6 a, 6 b) angebracht sind, deren Schwenkachsen etwa parallel zur Ebene des Nutzlastträgers (1) angeordnet sind.

3. Geostationärer Nachrichtensatellit nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Subreflektor (4) und der Hauptreflektor (3) in der Transportstellung übereinanderliegend auf den Nutzlastträger (1) geklappt sind und zur Erlangung der Betriebsstellung nacheinander aufgeklappt werden.