利用并聯氙氣瓶溫差補償航天器質心偏移的可行性研究

王玨，王敏，郭婷婷，仲小清，溫正，魏鑫

中國空間技術研究院 通信與導航衛星總體部，北京 100094

1 引言

航天器在使用運載火箭進行發射時，由于運載火箭的姿態控制、運載火箭與航天器安全分離等要求[1]，運載火箭均會對航天器的質心偏差有所要求和限制。以長征三號甲系列火箭為例，使用長三甲系列火箭發射時，航天器的橫向質心偏移不能超過10 mm[2]。此外，為了降低航天器姿態控制的難度、提高航天器姿態控制的準確性，也需要對航天器的質心偏移進行嚴格地控制，即通過在航天器結構上的特定位置安裝一定質量的配重，將航天器的質心以及轉動慣量和慣性積等調配到一定的目標范圍以內。

在航天器實際設計中，通常需要在航天器研制過程中對航天器的質量特性(包括質心位置、轉動慣量、慣性積等)進行測量，隨后根據航天器質量特性測量結果，考慮航天器實際可用的配重塊質量和航天器結構安裝位置等，對航天器配重的安裝數量和位置進行優化，最后在航天器出廠或發射前安裝配重塊并進行航天器質量特性的最終測量確認。根據質心優化目標和限制條件的不同，航天器實際安裝的配重可能達到幾十千克量級[3-4]。除調節航天器質心外，這一部分配重無法對航天器在軌工作提供其他幫助，其質量為航天器呆重，降低了航天器的有效承載能力。以發射質量約為5 t、工作壽命為15年的東方紅四號平臺地球同步軌道通信衛星來說，其有效載荷質量約為600 kg；……