Dispositivo de protección de un instrumento óptico multi-haz.

Dispositivo de protección que tiene por objeto proteger un instrumento óptico de un satélite que comprende uncuerpo (200) sobre el que se monta el instrumento óptico,

incluyendo el instrumento óptico un espejo principalsituado en el instrumento óptico, un espejo secundario central colocado enfrente del espejo principal y variosespejos periféricos que reflejan la luz hacia el espejo secundario central, incluyendo dicho dispositivo de protecciónuna posición replegada y de una posición desplegada, comprendiendo el dispositivo una serie de paneles (201, 203)rígidos, caracterizado porque, en posición desplegada, el dispositivo forma una estructura con celdillas que incluyeun tubo para cada espejo periférico, siendo la sección de los tubos un polígono, disponiéndose los tubos de formaque protejan los espejos periféricos contra una iluminación parásita, y en posición replegada, estando dichospaneles destinados a mantenerse contra el cuerpo (200) del satélite

Dispositivo de protección de un instrumento óptico multi-haz

La invención se refiere al campo de los dispositivos de protección de instrumentos ópticos de los satélites, y en particular, de los instrumentos ópticos multi-haz.

Los instrumentos ópticos mult-haz en general incluyen un espejo principal situado en el instrumento óptico, un espejo secundario central colocado enfrente del espejo principal y varios espejos periféricos que reflejan la luz hacia el espejo secundario central. Cada uno de estos espejos periféricos precisa protección contra las entradas solares directas. Las protecciones evitan perturbaciones ópticas y permiten regular la temperatura en las inmediaciones de los planos focales. Esta protección garantiza las prestaciones ópticas de los instrumentos.

Estos instrumentos montados sobre satélites se ponen en órbita a través de lanzaderas. El escaso volumen disponible bajo la cubierta de la lanzadera hace imposible tener un dispositivo de protección fijo dispuesto delante del instrumento óptico. Es por tanto necesario desplegar esta protección durante el vuelo, antes de la fase operativa.

Los problemas técnicos experimentados en el caso del despliegue de grandes estructuras son principalmente:

En su configuración de almacenamiento: volumen restringido para el almacenamiento de la estructura, mantenimiento de la integridad de esta estructura en configuración replegada, frente a las agresiones mecánicas y térmicas debidas al lanzamiento del ingenio espacial, (en concreto la no degradación de los elementos de protección térmica, muy frágiles) .

Durante el despliegue: el control del despliegue en términos cinemáticos, la regulación de la velocidad a fin de evitar colisiones al final del despliegue.

En configuración desplegada: asegurar la estabilidad y rigidez en vuelo con el fin de garantizar la maniobrabilidad del ingenio, y garantizar una buena colocación de la estructura para garantizar que se limitan las entradas solares y que el campo de visión no se obtura.

La figura 1 representa un dispositivo de protección de un instrumento óptico de un satélite, según la técnica conocida. Este dispositivo comprende una pantalla 101 solar, plana, colocada a cierta distancia del satélite 100 de manera que proteja al instrumento óptico de la luz parásita procedente del sol 103. La utilización de una pantalla plana implica, en ciertas misiones, tener un elemento giratorio (la pantalla solar) de grandes dimensiones. Esta solución plantea problemas adicionales: de fiabilidad, de perturbaciones AOCS (acrónimo de la expresión anglosajona Attitude Orbit Control System, Sistema de Control de Actitud y Órbita ) , de perturbaciones a nivel de las mediciones ópticas y de duración de vida, que se deben a los elementos mecánicos aplicados.

Además, con el fin de evitar las entradas solares durante ciertos periodos, son necesarios unos giros complementarios de la pantalla solar, lo que vuelve más complejo aún este tipo de solución.

De este modo, una protección cerca de los haces ópticos es una solución más eficaz, al estar desprovista de movimiento durante toda la fase operativa.

Para realizar este tipo de protección envolvente, es posible utilizar varias tecnologías basadas sobre una estructura portante desplegable, que asegura el mantenimiento y colocación de un sustrato flexible.

La estructura portante puede ser hinchable y rigidificable en vuelo, pero el control del despliegue es complejo ya que resulta difícil realizar un modelo basado en los cálculos y complejo de probar. Además, los procedimientos de rigidificación son irreversibles y por tanto no permiten probar en el suelo un modelo destinado a volar.

Se conocen ya dispositivos de protección flexibles basados en la utilización de un forro con forma cilíndrica flexible, compuestos de hojas de protección térmica. Este elemento está plegado sobre sí mismo durante la fase de almacenamiento y después se despliega y se tensa. Esta solución presenta varios inconvenientes. Para empezar durante el almacenamiento, es difícil evitar la degradación de las membranas que constituyen el colchón de protección térmica. Estas son muy frágiles y sensibles a las agresiones mecánicas. La membrana degradada produce polvo que durante el despliegue, se dispersa sobre el instrumento y degrada estas prestaciones ópticas. Además, para obtener un almacenamiento compacto, es necesario plegar los elementos flexibles, este plegado es en general irreversible y vuelve frágil la membrana. Finalmente, la energía necesaria para el tensado del elemento flexible, con el fin de asegurar una buena colocación final del mismo, resulta difícil de calcular ya que el despliegue es entonces poco reproducible. El resultado es una sobre-valoración de la energía necesaria para el tensado del elemento flexible, con el fin de asegurarle una buena colocación final, lo que puede engendrar degradaciones sobre ciertos componentes y sobre la membrana. A modo de ejemplo, también pueden consultarse las patentes y solicitudes de patente con la referencia US 7557995, EP2151704, EP1873061, US 7631839 y US2004/051878.

La invención busca paliar los problemas citados anteriormente proponiendo un dispositivo de protección de un instrumento óptico de un satélite lo suficientemente compacto, en posición de almacenamiento, como para permitir la disposición del satélite bajo la cubierta de una lanzadera, que permita un despliegue controlado y regulado, y que

una vez desplegado, ofrezca una protección eficaz contra entradas solares parásitas y que disponga de rigidez suficiente para permitir el control del satélite.

A estos efectos, la invención tiene por objeto un dispositivo de protección de un instrumento óptico de un satélite, que comprende un cuerpo sobre el que se monta el instrumento óptico, incluyendo el instrumento óptico un espejo principal situado en el instrumento óptico, un espejo secundario central colocado enfrente del espejo principal y varios espejos periféricos que reflejan la luz hacia el espejo secundario central, incluyendo dicho dispositivo de protección una posición replegada y de una posición desplegada, caracterizado porque comprende una serie de paneles rígidos en posición desplegada, formando el dispositivo una estructura con celdillas que incluye un tubo para cada espejo periférico, siendo la sección de los tubos un polígono, disponiéndose los tubos de forma que protejan los espejos periféricos contra una iluminación parásita, y en posición replegada, manteniéndose dichos paneles contra el cuerpo del satélite.

Ventajosamente, el dispositivo de protección comprende además unos medios para mantener los paneles en posición replegada.

Ventajosamente, los medios de mantenimiento comprenden unos tirantes pasantes, dispuestos, para cada una de las celdillas, sobre uno de los paneles de la celdilla y unos pies de apilado dispuestos sobre el cuerpo del satélite de manera que retengan los tirantes en posición replegada.

Ventajosamente, el dispositivo de protección además comprende unos paneles solares que se fijan a los paneles mediante articulaciones, para mantenerlos contra los paneles en posición replegada y que queden perpendiculares al eje longitudinal del tubo en posición desplegada.

Según un modo de realización, los paneles están llenos.

Según otro modo de realización, los paneles incluyen un marco rígido sobre el que se fija una membrana tensada.

Ventajosamente, los paneles de protección comprenden unos elementos de control activo y pasivo, colocados directamente sobre su superficie, desempeñando el dispositivo una función de regulador térmico.

La solución de la invención utiliza unos elementos rígidos cuyas características técnicas resultan perfectamente conocidas, controladas y reproducibles. Esta solución permite almacenar de manera compacta y rígida un dispositivo con forma poligonal, desplegable, que puede alcanzar varias decenas de metros de longitud.

La invención se comprenderá mejor y otras ventajas se pondrán de manifiesto tras la lectura de la descripción detallada que se proporciona a modo de ejemplo no limitativo y con la ayuda de las figuras, entre las que:

la figura 1, ya presentada, representa un dispositivo de protección según la técnica conocida; las figuras 2a a 2e representan las etapas de despliegue de un ejemplo de realización de un dispositivo según la invención; la figura 3 representa la situación de los medios de mantenimiento de los paneles en el ejemplo de realización de la invención; la figura 4 representa una variante de realización del dispositivo de protección según la invención, que incluye generadores... [Seguir leyendo]

1. Dispositivo de protección que tiene por objeto proteger un instrumento óptico de un satélite que comprende un cuerpo (200) sobre el que se monta el instrumento óptico, incluyendo el instrumento óptico un espejo principal situado en el instrumento óptico, un espejo secundario central colocado enfrente del espejo principal y varios 5 espejos periféricos que reflejan la luz hacia el espejo secundario central, incluyendo dicho dispositivo de protección una posición replegada y de una posición desplegada, comprendiendo el dispositivo una serie de paneles (201, 203) rígidos, caracterizado porque, en posición desplegada, el dispositivo forma una estructura con celdillas que incluye un tubo para cada espejo periférico, siendo la sección de los tubos un polígono, disponiéndose los tubos de forma que protejan los espejos periféricos contra una iluminación parásita, y en posición replegada, estando dichos paneles destinados a mantenerse contra el cuerpo (200) del satélite.

2. Dispositivo de protección según la reivindicación 1, que comprende además unos medios para mantener los paneles en posición replegada.

3. Dispositivo de protección según una de las reivindicaciones anteriores, en el que los medios de sujeción comprenden unos tirantes (300) pasantes dispuestos para cada una de las celdillas sobre uno de los paneles de la

celdilla, y unos pies de apilamiento destinados a disponerse sobre el cuerpo del satélite de manera que retengan los tirantes en posición replegada.

4. Dispositivo de protección según una de las reivindicaciones anteriores, que incluye además unos paneles (401) solares fijados a los paneles mediante articulaciones, de forma que se mantengan contra los paneles en posición replegada y que queden perpendiculares al eje longitudinal del tubo en posición desplegada.

5. Dispositivo de protección según una de las reivindicaciones anteriores, en el que los paneles están llenos.

6. Dispositivo de protección según una de las reivindicaciones 1 a 5, en el que los paneles incluyen un marco rígido sobre el que está fija una membrana tensada.

7. Dispositivo de protección según una de las reivindicaciones anteriores, en el que los paneles de protección

comprenden unos elementos de control activo y pasivo colocados directamente sobre su superficie, garantizando el 25 dispositivo una función de regulador térmico.