[發明專利]一種深空小行星樣品采集探測器

有效

• 申請號: 201210364719.4
• 申請日: 2012-09-26
• 公開（公告）號: CN102879219A
• 公開（公告）日: 2013-01-16
• 發明（設計）人: 張斌;俞敏;胡成楠;楊華勇
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: G01N1/04
• 分類號: G01N1/04
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 周烽

技術領域

本發明涉及航天探測技術領域，具體來說，涉及一種深空小行星樣品采集探測器。

背景技術

小行星是圍繞太陽運行的巖石或金屬天體，它們的體積相當小，絕大多數分布在火星和木星軌道之間。小行星深空探測是空間探測活動新的發展方向，是科學家了解太陽系的起源、進化和生命原材料物質的重要研究領域。

小行星所處的環境和地球所處的環境有很大的差別，環境重力幾乎為零，所以不能把在地球上所用的挖掘機械和采樣機械完全運用到小行星上。同時，以現在人類所擁有的技術，不能把大量的樣本帶到地球上進行分析，所能做的是帶回微量樣本返回地球，或者是直接在小行星上對其進行分析。日本的隼鳥號于2003年發射升空，在小行星25143上進行采樣，是第一個在小行星上成功采集樣品并成功返回的國家，但是在執行任務過程中發生多次故障，與地面失去聯系，在可靠性上需要進一步改善。本發明通過簡單有效、并且利于自動化實現的各部分裝置集成，保證小行星深空探測器執行任務的可靠性。

發明內容

本發明的目的在于針對現有技術的不足，提供一種深空小行星樣品采集探測器。

本發明采用的技術方案是：一種深空小行星樣品采集探測器，由探測器殼體、采樣裝置、保護裝置、回收裝置、隔熱材料和控制單元組成。所述探測器殼體構成整個采集探測器的主體框架，兩塊太陽能電池板固定于探測器殼體的兩翼；保護裝置固定于探測器殼體底部，保護裝置的伸展方向垂直于探測器殼體的底面；采樣裝置固定于探測器殼體底部和保護裝置之間，采樣裝置的彈射球體發射端口回轉中心線朝下，與保護裝置的回轉中心線平行，但不重合，彈射球體的運動軌跡包絡在保護裝置的輸送管道之中；回收裝置固定于探測器殼體的內部，并且與保護裝置相連接，回收裝置最左端相連的探測器殼體外部安裝有隔熱材料，隔熱材料與回收裝置均為回轉體，兩者旋轉中心線重合；控制單元置于探測器殼體內部，連接圖像采集裝置及紅外傳感器、采樣裝置、保護裝置和回收裝置，控制它們的運動動作。

上述采樣裝置包括：彈射端口、外殼、彈射球體存儲管、驅動電機、氣閥外殼、活塞、凸輪、扳機、扳機回復彈簧、底座伸出桿、底座活塞連接彈簧、底座、閥體、閥芯控制彈簧、閥芯、阻擋塊、彈射球體、拱形桿和活塞O形密封圈等；所述彈射端口嵌套在外殼前端，彈射端口的內徑與彈射球體相同，且經過拋光處理，使彈射球體在發射時受到較小的阻力；彈射端口垂直于外部探測器殼體底面，這樣在發射時能夠使彈射球體垂直撞擊在小行星表面，產生出最大的沖擊力；驅動電機、氣閥外殼、活塞、凸輪、扳機、扳機回復彈簧、底座伸出桿、底座活塞連接、底座、閥體、閥芯控制彈簧、閥芯、阻擋塊、彈射球體、拱形桿和活塞O形密封圈均固定在外殼內，凸輪與驅動電機的輸出軸連接，扳機的一端與凸輪接觸，扳機另一端的下部通過扳機回復彈簧連接外殼的內壁，扳機回復彈簧為扳機提供回復力；扳機另一端的上部與活塞下部的小槽相扣合，活塞的后部通過底座活塞連接彈簧與底座相連，活塞在氣閥外殼內做直線往復運動，活塞前端溝槽安裝有活塞O形密封圈，起氣閥外殼和活塞之間的密封作用；閥體固定在氣閥外殼內，閥體兩側各加工有溝槽，用于高壓氣體的通過；閥芯置于閥體內，一端由閥芯控制彈簧支撐，另一端穿過閥體；壓縮液體存儲罐固定于外殼下部，通過氣閥外殼的底部開口與閥體相連接，提供高壓氣體源；拱形桿與活塞固定連接，彈射球體由阻擋塊和拱形桿共同限位。

上述保護裝置包括：漏斗構件、兩個絲杠驅動電機、伸長機構安裝底座、兩個伸長絲杠副、保護管、仿生機械爪、底座、柔性輸送管、緩沖彈簧和機械爪驅動電機等；所述伸長機構安裝底座的上端與整個小行星探測器固連，下端對稱安裝有兩個絲杠驅動電機，每個絲杠驅動電機的電機輸出軸連接一伸長絲杠副，兩個伸長絲杠副均由四節絲杠通過螺紋副串聯連接而成，在兩個絲杠電機的驅動下進行伸縮運動；第四節絲杠與緩沖彈簧的上端相連接，緩沖彈簧的下端與底座相連接；柔性輸送管置于保護管內，柔性輸送管的下端與底座（33）相連，漏斗構件與保護管固連，漏斗構件和伸長機構安裝底座均通過螺釘固定與外部探測器；漏斗構件上端出口處通向探測器的回收裝置，用于引導樣品的回收；四個仿生機械爪周向均勻分布安裝在底座上。