Brevet FR2485275A1 — publié le 19811224

l 2485275 La présente invention se rapporte à l'orientation des antennes sur un satellite. Il s'agit d'antennes composées d'un cornet fixe sur le corps du satellite et monté en général sur une tour et d'un réflecteur mobile, monté sur le corps du satellite, par l'intermédiaire dtune plateforme orientable par exemple comme exposé par la Demanderesse dans sa demande de brevet français 79 - 05283. Pour orienter une telle antenne avec une bonne pré- cision, on fait en général appel à undétecteur radio=fréquence 10. qui délivre un signal d'erreur proportionnel à l'écart de poin- tage par rapport à une balise au sol. Ce signal peut être utilisé pour piloter la plateforme orientable comme par exemple exposé dans la demande de brevet français précitée. L'avantage impor- tant-dudétecteurradio-fréquence estd'utiliser un faisceau qui suit un chemin électromagnétique aussi proche que possible de celui qui est suivi par le faisceau de la mission. En particu- lier, l'antenne étant un ensemble déformable, cornet plus ré- flecteur, il est essentiel que ledétecteur.utilisela réflexion sur une surface liée au réflecteur. Un inconvénient dudétecteur radio-fréquence est sa complexité qui se traduit par une fiabili- té assez basse. Une solution pourrait être de doubler ou même tri- pler les électroniques correspondantes mais il en résulterait une augmentation de la masse. Lesdétecteurs terrestres infra-roues; au nomhre de deux habituellement pour des raisons de fiabilité sur les satel- lites géostationnaires, visent le centre de la terre vu du satel- lite. Ils sont utilisés, pour l'acquisition de la terre et pour la stabilisation du.satelllite en orbite géosynchrone. Le corps du satellite avec une ou deux ou plusieurs roues à inertie ou roues à réaction suivant configurations clas- siques peut être stabilisé vers le centre de la terre à.l'aide des signaux dudétecteur terrestre etl'antenne mobile peut être montée sur ce satellite par l'intermédiaire d'une platerorme orientable pilotée, indépendemment, vers un point quelconque de la terre matérialisé par une balise, à l'aide des signaux du détecteur radio-fréquence. Lorsque le satellite se dépointe par rapport à la terre d'un angle Q suivant un axe, la plateforme de l'antenne pi- vote sensiblement de 9/2 par rapport au satellite pour assurer * 2 2485275 ile pointage du faisceau en annulant le signal d'erreur du détecteur radio-fréquence. La présente invention entend piloter le corps du satellite lui-m9me pour limiter les débattements de la plate- forme et utilise, comme signal d'erreur pour piloter le corps du satellite, tout signal caractérisant le pivotement de la plateforme suivant deux axes, Le courant de commande du pivotement de la plateforme orientable lequel peut itre-sensiblement proportionnel -à 1'angle - de pivotement de la plateforme, comme exposé dans la demande-de brevet français précitée, est mis -à profit à cet.effet. La plateforme, utilisée pour détecter la position du satellite dans l'espace, est donc conformément à l'invention, considérée comme un détecteur particulièrement simple et fiable. Plus précisément, la présente invention vise un pro- cédé de pilotage d'orientation d'antenne sur-un satellite possé- dant au moins une antenne comprenant un cornet lié rigidement au corps du satellite, un réflecteur mobile monté sur une plate- forme orientable et au moins un détecteur radio-fréquence utili- sant cette antenne pour piloter l'orientation dudit réflecteur, caractérisé en ce qu'il consiste: - -- utiliser un signal caractérisant le-pivotement de la plateforme orientable par rapport au corps du satellite pour orienter ledit satellite de façon correcte par rapport au rélfec- teur, afin de limiter le pivotement de ladite plateforme orienta- ble, et - à utiliser les signaux d'au moins un détecteur terrestre au m"me titre que les signaux du détecteur radio- fréquence pour piloter ledit réflecteur, de façon à orienter le faisceau vers le point visé sur la terre. L'invention vise également une configuration de détec- teurs sur un-satellite mettant en oeuvre le procédé ci-dessus et permettant d'utiliser ledétecteur terrestre infra-rouge en redondance du détecteur radio-fréquence pour piloter l'antenne tandis que le corps du satellite est piloté uniquement avec le signal de position de la plateforme, orientable elle-même, par rapport au satellite. D'autres-caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront de la description qui va suivre faite en regard des dessins annexés sur lesquels: - la figure 1 estI; un schéma représentatif du procédé conforme à l'invention de pilotage d'orientation deantenne sur un satellite; - les figures 2 à 5 sont des schémas analogues montrant des modes de secours possibles, offerts par l'invention; - les figures 6 à 8 représentent trois formes de réalis sation différentes de configuration de détecteurs sur un satellite mettant enoeuvre- le procdé selon l'invention, La configuration générale à laquelle s'applique la présente invention comprendo d'une part, une électronique (EoSo) de pilotage du corps d'un Satellite (S) en liaison avec des tuyères (J) et au moins une roue cinétique(K) etD d'autre parts une électronique (E.Po.) de commande d'une plateforme orientable (P) portant une antenne (A)o L.électronique OS) ie pilotage du corps du satellite reçoit normalement un sig l (S1) de stabilisation dudit corps vers le centre (C) de la -erre (T) lequel signal est délivré par un détecteur terrestre infrarouge (IR) qui vise le- centre de la terre, vu du satellite. L'électronique (EoP) de commande de la plateforme reçoit normalement un signal d'erreur (S2) proportionnel à l'écart de pointage par rapport à une balise (B) au solv lequel signal est délivré par un détecteur radiofréquence (R.F)o Conformément à l'invention le signal (S1) du détecteur (IR) est également délivre à l'électronique (EP) de commande de la plateforme orientable ( par pivotement autour d'un point(O) suivant deux axes) et le courant de commande (i) de la position de la plateforme est'également délivré à l'électr6nique (ES) de pilotage du corps du satellite, le détecteur (IR) étant utilisé en redondance du détecteur (RF) pour piloter lPantenne (A) et la plateforme (P) étant elle-même considérée comme un détecteur en soi pour détecter la position du satellite dans l'espace. Il doit etre remarqué que dans la nouvelle configura- tion de détecteurs sur un satellite conforme à l'invention l'antenne est asservie sur un point de la terre défini par la balise (B) du détecteur radio-fréquence (RF) et le satellite est piloté uni- quement pour limiter les débattements en pivotement de la plate- forme orientable (P) suivant deux axes, à des valeurs choisies en fonctiqn de la mission. On peut laisser par exemple le corps du A - satellite atteindre des mouvements d'amplitude de o,30 ou 0,5 ou toute autre valeur, avant que le pilotage du satel- lite intervienne; il s'agit là d'un pilotage à l'intérieur d'un cylce limite. La nouvelle configuration selon l'invention de détec- teurs sur un satellite offre de nombreuses possibilités de mode de secours pour pallier un grand nombre de pannes. Des modes de fonctionnement en opération sur orbitre géostationnaire sont considérés ci-après: En cas de panne (Figo2) du détecteur infra-rouge (IR) le courant de commande (i) de la position de la plateforme (P) qui est sensiblement proportionnel à l'angle de pivotement de cette plateforme, est utilisé comme signal d'erreur pour piloter le corps du satellite (S). En cas de panne (Fig 3) du détecteur radio-fréquence (RF) le courant de commande (i) de la position de la plateforme (P) qui est sensiblement proportionnel à l'angle de pivotement de cette plateforme, est-utilisé comme signal d'erreur pour piloter le corps du satellite (S) Ces deux premiers modes de fonctionnement (Fig 2 et ) permettent de conduire à des précisions de pointages en accord avec les spécification courantes. Sur les figures 4 et 5 la référence (F) indiquant un double trait symbolise une panne de la plateforme orientable qui devient liée rigidement au corps du satellite. En cas de panne (Fig 4) simultanée de la plateforme orientable (P) dans une position quèlconQue et du détecteur infra- rouge (IR) le détecteur radio-fréquence (RF) par une liaison (L Fig.l) établie entre ce détecteuret l'électronique (ES) permet encore de piloter le corps du satellite (S) et le réflecteur bloqué dans cette position quelconque. En cas de panne (Fig. 5) simultanée de la plateforme orientable (P) dans une position quelconque etdu détecteurradio- fréquence (RF) le détecteur terrestre (IR) peutencore &tre utiliser pour piloter le corps du-satellite (S) et le réflecteur bloqué dans cette position quelconque. La précision est bien sdr dégradée mais le faisceau est effectivement orienté dans la direction voulue. La réflexion radio-fréquence se fait sur un réflecteur parabolique (l) monté sur une partie mobile (2) de la plateforme SP) le détectelr r.zdiofréquence (RF) étant disposé sur une tour (3) fixée au corps du satellite. La réflexion infrarouge se fait sur la partie mobile (2) supportant le réflecteur (1) et le détecteur infrarouge (IR) vise le centre (C) de la terre vu du satellite, le chemin optique de l'image de la terre étant choisi le plus proche possible de celui du faisceau à pointer. Le ou les détecteurs terrestres conservent leurs rôles propres pendant l'orbite de transfert et l'orbite de dérive ainsi que pour l'acquisition de la terre et éventuellement les réacquisitions sur llorbite géostationnaire. Diverses formes de réalisation sont exposées ci- après, dans le cadre de la présente invention, pour obtenir ces deux types de réflexion sur une mme partie mobile (2) Dans la forme de réalisation de la figure 6 un miroir (4) solidaire de la partie mobile (2) de la plateforme orientable est placé sous le réflecteur (1). Un trou (5) est aménagé dans le réflecteur et le détecteur terrestre (IR) est placé de façon fixe sur le corps du satellite, soit directement sur la plateforme supérieure, soit sur la tour (3) de telle façon que l'image de la terre vienne se former sur le détecteur. Les tailles du trou et du miroir sont compatibles avec les dés- battements maximum prévus. Le trou (5) dans le réflecteur (1) est comblé par une grille (6) dont la maille est fonction de la longueur d'onde utilisée, par exemple 1/8 ou 1/16 en fonction des pertes que l'on peut accepter. Le contrSle thermique de cette grille est de plus étudié avec soin.. Dans la forme de réalisation de la figure 7 le miroir (4) est disposé dans le réflecteur (1) et renvoit l'image de la terre vers le détecteur (IR) monté sur la tour (3) plus près du cornet (RF) que dans la solution précédente. Le principe est le même et on évite ainsi de faire un trou dans le réflecteur. Il peut en résulter cependant une faible perturbation de la réflexion des faisceaux radio-électriques Dans la forme de réalisation de la figure 8 le miroir (4) est relié par un bras support (7) à la partie mobile (2) de la plateforme orientable (P) l'extérieur du réflecteur (1). Cette disposition a l'avantage de réduire 6 2485275 jles perturbations des faisceaux radio-électriques. En revan- che- la masse est augmentée et l'on peut assister à des dé- formations thermiques du bras support susceptibles de réduire la précision. Dans le cas o plusieurs antennes coexistent avec chacune sa plateforme orientable sur le même satellite, le pilotage du corps du satellite tient, bien entendu, compte des débattements de l'ensemble des plateformes orientables pour décider quand le seuil est atteint et le moment o le pilotage du corps du satellite doit intervenir pour réduire ces débattements. La complexité n'est qu'apparente puisque les ro- tations des plateformes orientables, dues à la rotation du corps du satellite dans l'espace, sont toutes sensiblement iden- tiques aux erreurs d'alignement près. La première plateforme orientable atteignant le débattement maximal choisi, peut donc déclencher l'intervention du pilotage du corps du satellite; ou encore la plateforme sur laquelle est montée le miroir de renvoi de l'image de la terre sur le détecteur terrestre. L'invention concerne d'une façon générale la détec- tion de signaux d'erreur ou d'écart de position et elle est donc compatible avec tout système, dispositif ou principe de pilo- tage de satellite sur orbite -géosynchrone utilisant des signaux d'erreur de roulis et de tangage. Le courant de commande (i) est un signal analogique qui est utilisé directement pour le pilotage du satellite. Si les axes de l'antenne et/ou de la plateforme ne correspondent pas aux axes roulis et tangage du satellite, un simple résolveur peut permettre d'assurer la combinaison des signaux d'erreur nécessaire pour effectuer le changement d'axe. Avant que la plateforme orientable ne soit déblonuée, - le détecteur terrestre (IR) fonctionne tout à fait normalement; il voit la terre et peut donc être utilisé, comme habituellement en orbite de transfert pour piloter la satellite. De même, il peut être utilisé tout aussi normalement pour l'acquisition de la terre. En revanche, lorsqu'on est en opération normale en orbite synchrone, le signal d'erreur de pointage délivré par le détecteur terrestre (IR) est utilisé de la même façon que celui du détecteur radio-fréquence -(RF) pourpiloter le réflecteur et assurer le pointage du faisceau. Il faut noter que si le détecteur 7 2485275 radio-frequence délivre sn signal d'erreur pD: rZ pput au poênl tage en direction de la balise (B) qui est proche, sinon confon- due avec la direction centrale du faisceaule détecteur terrestre donne une indication moins favorable puisqu'il donne les erreurs par rapport au centre du disque terrestre vu du satellite. Il y a donc entre ces deux directions un angle constant, connu inis tialement, et dont il est tenu compte lors de l'alignement relatif des équipements pendant les opérations d'intégration du satel- lite. Cet angle peut d'ailleurs être ajusté en début de vieq par calibration er vol, c'est à dire comparaison entre les données télémesures du détecteur radio-fréquence et celles du détecteur ter- restre. Les signaux d'erreurs délivrés par ie détecteur terrestre sont alors corrigées, avant utilisation, daune certaine valieur que l'on charge à bord dans un registre par télécommande. Même si les précisions de mesure au niveau détecteur seuls étaient comparables, le'1 pointage obtenu avec le détecteur infrarouge serait moins précis; en effet le pointage du faisceau est affecie d'une erreur provenant de l'écart de position sur l'orbite et de l'effet du lacet, ces deux types d'erreurs n'existant pas dans le cas de l'utilisation du détecteur radio-fréquenceo I1 est bien-entendu que la presea u invention n'a été décrite et représentée qu'à titre d'exemple préférentiel et qu'on pourra apporter des équivalences dans ses;éléments constir tutifs sans, pour autantD sortir du cadre de l'invention qui est défini dans les revendications qui suivento REVENDICATIONS 1 - Procédé de pilotage d'orientation d'antenne sur un satellite possédant au moins une antenne comprenant un cornet lié rigidement au corps, un réflecteur mobile monté sur une plateforme orientable et au moins un détecteur radio-fréquence utilisant cette antenne pour piloter l'orientation dudit réflecteur, caractérisé en ce qu'il consiste: - à utiliser un signal caractérisant le pivotement de la plateforme orientable par rapport au corps du satellite pour orienter ledit satellite de façon correcte par rapport au réflec- teur afin de limiter le pivotement de ladite plateforme orienta- ble et; - à utiliser les signaux.d'au moins un détecteur terrestre, au même titre que les signaux du détecteur radio- fréquence, pour piloter le réflecteur, de façon à orienter le faisceau vers le point visé sur la térre. 2 - Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'il consiste à former l'image de la terre sur le détecteur terrestre considéré après réflexion sur une surface réfléchis- sante liée rigidement au réflecteur de l'antenne.- 3- Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 et 2 caractérisé en ce que: des'signaux.caractérisant l'écart-angw- laire-de l'axe de visée par rapport-à la direction locale du centre de la terre sont délivres par le détecteurterrestre considéré. 4 - Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3 caractérisé en ce que le pilotage de l'orientation de la plateforme orientable, à laquelle est lié rigidement le réflec- teur, est effectué en utilisant, indifféremment,les signaux du ou des détecteurs radio-fréquence, et les signaux du ou des détecteurs terrestres. 5 - Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 'à 4 caractérisé en ce que le signal caractérisant le pivote- ment de la plateforme orientable est le courant de commande de pivotement délivré par l'électronique d'asservissement. 6 - Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5 caractérisé en ce que les signaux caractérisant le pivo- tement de la plateforme suivant deux axes sont combinés entre eux et utilisés par le pilotage du corps du satellite pour réduire l'amplitude de pivotement de ladite plateforme, ces signaux étant donc utilisés pour piloter le satellite en roulis de tangage. 7. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'en cas de non fonctionnement de la plateforme orientable et quelle que soit sa position d'arrêt, les signaux de détecteurs radio-fréquence ou terrestre sont utilisés pour le pilotage du corps du satellite, l'antenne étant encore, dans ce cas, orientée dans la direction du point visé sur la terre. 8. Configuration de détecteurs sur un satellite mettant en oeuvre le procédé selon l'une quelconque des revend dications 1 à 7, caractérisée en ce qu'elle comprend un miroir placé derrière le réflecteur par rapport à la terre, avec une ouverture dans le réflecteur de façon que les rayons émis de la terre passent à travers le réflecteur avant de se réfléchir sur le miroir et de former l'image de la terre dans le détecteur terrestre. 9.. Configuration de détecteurs sur un satellite selon la revendication 8; caractérisée en ce que l'ouverture pratiquée dans le réflecteur est obturée par une grille laissant passer au maximum les rayons de longueur d'onde utilisé dans le détecteur terrestre et réfléchissant au maximum les longueurs d'ondes des faisceaux radio électriques utilisés par l'antenne. 10. Configuration de détecteurs sur un satellite mettant en oeuvre le procédé selon l'une quelconque des reven- dications 1 à 7, caractérisée en ce qu'elle comprend un miroir disposé dans le réflecteur et renvoyant-l'image de la terre vers le détecteur terrestre. - 11. Configuration de détecteurs sur un satellite mettant en oeuvre le procédé selon l'une quelconque des reven- dications 1 à 7, caractérisée en ce qu'elle comprend un miroir lié rigidement au réflecteur de l'antenne et déporté à l'ex- térieur du réflecteur.de façon que les rayons émis de la terre se réfléchissent sur le miroir avant de former l'image de la terre sur le détecteur terrestre, sans traverser le réflecteur.