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(<20kg)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。