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鹊桥二号中继星热控设计特点与飞行验证

杨昌鹏 任红艳 孙腾飞 周强 黄兴 张立华 熊亮 孙骥 程文龙

杨昌鹏,任红艳,孙腾飞,等. 鹊桥二号中继星热控设计特点与飞行验证[J]. 北京航空航天大学学报,2026,52(6):2054-2063
引用本文: 杨昌鹏,任红艳,孙腾飞,等. 鹊桥二号中继星热控设计特点与飞行验证[J]. 北京航空航天大学学报,2026,52(6):2054-2063
YANG C P,REN H Y,SUN T F,et al. Thermal control design features and flight validation of Queqiao-2 satellite[J]. Journal of Beijing University of Aeronautics and Astronautics,2026,52(6):2054-2063 (in Chinese)
Citation: YANG C P,REN H Y,SUN T F,et al. Thermal control design features and flight validation of Queqiao-2 satellite[J]. Journal of Beijing University of Aeronautics and Astronautics,2026,52(6):2054-2063 (in Chinese)

鹊桥二号中继星热控设计特点与飞行验证

doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2025.0059
基金项目: 

国家重点研发计划(2022YFC2204400);中国探月工程四期

详细信息
    通讯作者:

    E-mail:yangchangpeng501@163.com

  • 中图分类号: V221+.3; TB553

Thermal control design features and flight validation of Queqiao-2 satellite

Funds: 

National Key Research and Development Program of China (2022YFC2204400); Fourth Phase of Lunar Exploration Program of China

More Information
  • 摘要:

    鹊桥二号中继星是探月工程四期任务的重要组成部分。相比嫦娥四号鹊桥中继星,鹊桥二号中继星运行轨道由地月拉格朗日L2点的Halo轨道变成环月大椭圆轨道,中继通信载荷和科学载荷配置均有较大变化。基于此,分析环月大椭圆轨道太阳热流、月球红外热流随轨道变化的规律,为鹊桥二号中继星热控系统设计提供了依据。为满足鹊桥二号中继星多任务模式、轨道姿态约束下的控温需求,热控系统采用基于环路热管技术散热能力可调节的设计方案,同时,设计搭载正温度系数(PTC)自控温加热器,并成功在轨应用。鹊桥二号中继星发射入轨后,各飞行阶段设备温控水平良好。嫦娥六号任务期间,鹊桥二号中继星前向X固放等大功率中继载荷温度控制在22~28 ℃之间,有力保障了人类首次月背采样中继通信任务,可为深空探测器高适应能力热控系统设计提供参考。

     

  • 图 1  鹊桥二号中继星示意图

    Figure 1.  Queqiao-2 satellite diagram

    图 2  鹊桥二号中继星飞行轨道

    Figure 2.  Queqiao-2 satellite flight orbit

    图 3  鹊桥二号中继星对月中继跟踪姿态示意图

    Figure 3.  Schematic diagram of Queqiao-2 satellite’s lunar relay tracking attitude

    图 4  鹊桥二号中继星环月大椭圆轨道示意图

    Figure 4.  Schematic diagram of the Queqiao-2 satellite ringing the Moon in a highly elliptical orbit

    图 5  鹊桥二号中继星环月大椭圆轨道各面到达外热流曲线

    Figure 5.  Arrival heat flow curves of each side of the large elliptical orbit around the Moon of Queqiao-2 satellite

    图 6  鹊桥二号中继星散热面与多层隔热组件

    Figure 6.  Queqiao-2 satellite radiator surface and multi-layer insulation component

    图 7  鹊桥二号中继星热管布局示意图

    Figure 7.  Queqiao-2 satellite heat pipe layout diagram

    图 8  基于环路热管可调控散热设计原理

    Figure 8.  Principle of controllable heat dissipation design based on loop heat pipe

    图 9  基于环路热管可调控散热设计三维模型

    Figure 9.  3D model of a controllable heat dissipation design based on loop heat pipe

    图 10  PTC自控温加热器典型阻温曲线

    Figure 10.  Typical resistance temperature curve of PTC heater

    图 11  鹊桥二号中继星搭载的PTC自控温加热器产品

    Figure 11.  PTC heater products carried on Queqiao-2 satellite

    图 12  PTC自控温加热器功率随温度的变化曲线

    Figure 12.  Power versus temperature curve of the PTC heater

    图 13  PTC自控温加热器星上安装照片

    Figure 13.  Photo of onboard installation of the PTC heater

    图 14  鹊桥二号中继星地月转移段典型设备温度曲线

    Figure 14.  Typical equipment temperature curves of satellite on the Earth-Moon transfer section

    图 15  鹊桥二号中继星24 h中继使命轨道典型设备温度曲线

    Figure 15.  Typical equipment temperature curves on 24 hour relay mission orbit of Queqiao-2 satellite

    图 16  嫦娥六号任务期间环路热管A工作温度曲线

    Figure 16.  Loop heat pipe-A working temperature curves during the Chang’e 6 mission

    图 17  嫦娥六号任务期间环路热管B工作温度曲线

    Figure 17.  Loop heat pipe-B working temperature curves during the Chang’e 6 mission

    图 18  PTC自控温加热器在轨测试温度曲线

    Figure 18.  PTC heater temperature curves during the orbit test

    表  1  鹊桥二号中继星热控设计输入基线变化

    Table  1.   Input baseline changes of Queqiao-2 satellite thermal control design

    中继星 轨道 构型尺寸/(mm×mm×mm) 质量/kg 整星功耗/W 寿命/a
    嫦娥四号鹊桥中继星 环地月L2点Halo轨道 箱板式构型
    1400×1400×850
    425 长阴影模式146.6,
    中继通信模式最大610
    3
    鹊桥二号中继星 环月大椭圆轨道(24 h、12 h) 承力筒构型
    1850×1850×1172
    1200 长阴影模式554,
    中继通信模式最大1233
    8
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出版历程
  • 收稿日期:  2025-01-22
  • 录用日期:  2025-04-11
  • 网络出版日期:  2025-04-17
  • 整期出版日期:  2026-06-30

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