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卫星设计寿命

  卫星设计寿命 design lifetime of satellite 根据研制任务书及合同规定而设计的卫星在运行轨道上应该达到的正常工作时间。

  这是卫星的主要技术指标之一,对它的要求在卫星研制任务书和合同中均要作明确的规定。卫星的设计寿命必须大干卫星在轨工作寿命。在卫星设计中,应充分采用经过飞行试验考验的成熟技术及其延伸技术,处理好采用成熟技术和采用新技术的关系。

  同时应开展可靠性设计,采用高可靠性的元器件,剔除早期失效的元器件;降额使用元器件,提高元器件的可靠性;采用冗余技术,防止单点失效造成整星故障。卫星的各类产品,必须按规定进行各种地面试验,将问题暴露在地面,使卫星不带问题上天。

  只有认真贯彻执行各种技术措施,方能保证卫星的设计寿命要求。目前,地球静止通信卫星的设计寿命一般可达8—10年,最高设计寿命已达15年。近地轨道对地观测卫星设计寿命一般为2~5年

  人造卫星的寿命取决于许多因素。

  第一大影响卫星寿命的因素是卫星本身。

  卫星正常功能的发挥,需要卫星本身各系统都能良好地工作,而卫星各部件都是有寿命的,一旦某一部件过了寿命期,它一出故障就会导致整个卫星失效。所以,人造卫星在设计研制过程中,都要分析各部件的寿命,对于一些寿命较短的部件,可以采取备份的方法提高其寿命,从而提高卫星整体的寿命。

  另外,由于生产制造可靠性的因素或空间环境的作用,一些部件在达到使用寿命之前也可以提前损坏,这就要求在地面上提高加工制造精度,并且对一些容易损坏的重要部件实行多余度备份。大型应用卫星需要不断地对轨道和姿态进行调整,以使之能正常使用。轨道调整和姿态保持主要靠火箭发动机,它在不断消耗推进剂。为此,通信卫星等应用卫星也就越来越大,以尽可能携带更多的推进剂,来延长其使用寿命。

  第二大影响卫星寿命的因素是空间环境。

  人造卫星在运动过程中要受到各种外力的作用,包括地球非球形的形状摄动,大气阻力摄动,太阳光压摄动,日、月引力摄动等。这些摄动的影响常常导致人造卫星的轨道形状和大小都发生变化,对卫星的运动轨道在空间的位置和寿命的长短都起着重要作用。此外,空间的重粒子事件也会对卫星部件产生不利作用,会导致某些部件失效,为此,必须对一些易受影响的部件进行防护。

  第三大影响卫星寿命的因素是轨道因素。

  一般低轨道卫星寿命都比较短,高轨道卫星寿命相对较长,这主要是因为轨道高度不同,大气产生的阻力不同。提高卫星的寿命,可以产生很大的效益,因此在卫星设计制造阶段,要综合考虑影响卫星寿命的种种因素,并事先想办法尽可能消除或削弱不利因素,提高其使用寿命。

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