[發明專利]主體著陸系統以及具有該系統的空間探測器

有效

• 申請號: 201080023301.6
• 申請日: 2010-05-28
• 公開（公告）號: CN102448825A
• 公開（公告）日: 2012-05-09
• 發明（設計）人: C·巴朗布瓦;M·金耐斯利;R·A·蓮恩;X·塞伯雷
• 申請（專利權）人: 阿斯特里姆有限公司
• 主分類號: B64G1/58
• 分類號: B64G1/58;B64G1/62
• 代理公司: 北京市浩天知識產權代理事務所 11276
• 代理人: 劉云貴;韓龍

技術領域

本發明涉及支撐地面上的主體的著陸系統。本發明還涉及具有該著陸系統以登陸天體進行探測的空間交通工具，例如空間探測器。

背景技術

用于空間探測器的著陸設備是已知的，其包括對稱設置的多條著陸腿，每條著陸腿在其末端具有腳墊。這些設備用于在探測器與地面接觸時適當地吸收空間探測器的余速，從而確保探測器的完好。

然而，對于空間探測器的著陸地點的情況，我們通常不清楚，或知之甚少。事實上，即使在具有現有讀數(例如探測器所要著陸的天體的圖像)的情況下，這些讀數通常是遠距離獲取的，使得不能對著陸地點的表面的起伏情況進行詳盡的評估。此外，由于力學環境條件(振動、沖擊等)，并且可能由于探測器在其朝著天體地表下落期間可能遇到的嚴格環境限制(保護殼的溫度)，空間探測器的著陸姿態不可能是精確的。

因此，在設計著陸腿的尺寸時，考慮到了空間探測器的兩種極端著陸情況。

首先，空間探測器的著陸可能按照單條著陸腿的方向發生。

因此，探測器的每條著陸腿的尺寸被設計成能夠單獨地承受探測器和天體地表之間的初始接觸沖擊。由此，每條著陸腿的尺寸設計使得其能夠單獨地吸收著陸的全部沖擊能量。

相反地，空間探測器的所有著陸腿可在著陸期間并行地運行。這些著陸腿以及其附屬的腳墊的長度相同，從而這些著陸腿同時與地表接觸。

因此，著陸腿的尺寸設計必須考慮到空間探測器在著陸時經受的峰值減速限制。

除了由于空間探測器運輸的負載之外，還由于著陸太快的原因，需要一直考慮到防止空間探測器的結構損壞，因此這種峰值減速限制是必要的。

最后，通過增加支撐探測器的著陸腿的數量來提升空間探測器在天體地表上的穩定性。因此，空間探測器具有大量的著陸腿。

然而，難于找到一種介于以下兩者之間的折衷方案：在單獨吸收著陸沖擊時每條著陸腿必須具有的初始高阻尼容量和在所有著陸腿同時與地面接觸時所有著陸腿需要的低級別總體剛度。

用于多接觸著陸的著陸腿的尺寸標準也導致著陸設備的質量以n^3/2的幅度增加，其中，n是著陸設備的著陸腿的數量。

因此，空間探測器的穩定性的提升與降低這些探測器的質量這兩種情況不能并存。

因此，提供一種能夠實現空間探測器在天體地表上的高穩定性同時最小化系統質量的增加(與著陸腿的數量的增加相關聯)的著陸系統，是令人關注的。

發明內容

因此，本發明的目的在于提供一種主體著陸系統，其設計和運行模式簡單、可靠、并確保在地表上對該主體的穩定支撐，而不增加可由該主體運輸的負載的限制。

本發明還涉及空間交通工具，例如具有這種著陸系統的用于探測的空間探測器，其著陸的天體具有承載表面，該承載表面可以是固態的。

出于該目的，本發明涉及主體著陸系統，包括著陸腿，每條著陸腿在其一端具有腳墊，腳墊用于當與地面接觸時抑制所述主體的著陸沖擊并在著陸之后在地面上支撐所述主體。

根據本發明的，所述腳墊不位于同一平面內。

因此，該著陸系統的所有腳墊或端部不位于同一平面內。

在該著陸系統的不同實施方式中，本發明還涉及下述特征，必須單獨地或根據任何技術上可行的組合來考慮這些特征：

-當所述著陸腿的數量大于或等于4時，所述著陸腿的腳墊限定了多個可能的與地面接觸的平面，每個平面包括最多三條著陸腿的腳墊，從而在主體的著陸期間能夠同時與地面接觸的著陸腿的數量最多在1到3之間。

“主體的著陸”意味著飛行體通過該著陸系統的一個或多條著陸腿以及其附屬的腳墊與地面接觸的階段，著陸系統的腳墊(如果有多個的話)同時與地面接觸，這些腳墊起飛行體的振動吸收器的作用。

限定的“與地面接觸的平面”表示在該著陸期間與地面接觸的所述著陸腿的腳墊的不同可能性。僅出于展示的目的，包含三條著陸腿的腳墊的可能平面的數量按如下公式變化：C_n3＝n！/3！x(n-3)！，其中，n是著陸系統的著陸腿的數量。

在著陸之后并根據地勢，主體能夠發現其自身處于不穩定位置并移動到穩定位置，在該穩定位置，與地面接觸的著陸腿的數量是不同的。

因此，設計每條著陸腿的尺寸以在著陸沖擊期間根據同時與地面接觸的著陸腿的數量最多為三條的假設來對主體進行減速。