[實用新型]一種清除空間碎片的裝置

有效

• 申請號: 201320528508.X
• 申請日: 2013-08-28
• 公開（公告）號: CN203819503U
• 公開（公告）日: 2014-09-10
• 發明（設計）人: 李怡勇;沈懷榮;李智;王衛杰;陳勇;邵瓊玲;張雅聲;王盛軍
• 申請（專利權）人: 李怡勇;沈懷榮;李智;王衛杰
• 主分類號: B64G1/10
• 分類號: B64G1/10;B64G1/66
• 代理公司: 北京國林貿知識產權代理有限公司 11001
• 代理人: 李桂玲;王敬智

技術領域

本實用新型屬于航天技術領域，尤其涉及一種清除空間碎片的裝置。

背景技術

空間碎片，專指人類在太空活動中產生的廢棄物及其衍生物。空間碎片有多種來源。沒人能夠數清空間碎片的確切數目。人類目前只能對直徑10厘米以上的碎片進行跟蹤監測，截至2013年4月，這類碎片共有16649多個。其中，開展空間活動時間較長的美、俄兩國，所產生的空間碎片約占總數的29.7%和37.6%，我國產生的約占22.5%。小于1厘米的碎片據估計有數千萬乃至數億，航天器已經根本無法避免與其相撞，只能通過加強自身的防護能力來應對。

空間碎片特別是微小空間碎片（1厘米以下）由于數量眾多、分布廣泛，難以有效監測跟蹤，其對空間環境造成的污染已威脅到在軌航天器的安全。如何有效減緩和清除微小空間碎片正成為當前國際上研究的熱點和前沿領域。

現有技術中清除空間碎片的方法和裝置主要是通過脈沖式激光清除空間碎片。該技術的基本思想是利用高能脈沖激光束照射碎片表面，產生類似于火箭推進的“熱物質射流”，為碎片提供一定的速度負增量來降低近地點高度，達到縮短碎片軌道壽命的目的。文獻《強激光清除空間碎片的力學行為初探》（彭玉峰,盛朝霞等，應用激光，2004.24(1)：24-26）對脈沖式激光清除空間碎片技術的理論進行了初步分析，計算了在理想情況下清除近地軌道（LEO）小于10cm空間碎片所需的激光器參數。利用脈沖式激光的作用力改變空間碎片運行軌道；脈沖式激光清除碎片技術需要的是點對點的推力，這就意味著對碎片位置探測與瞄準發射的精度要求非常高，因此，對微小空間碎片（1厘米以下）幾乎無法有效地清除。

實用新型內容

本實用新型要解決的技術問題是提供一種清除空間碎片的裝置，該裝置無需對空間碎片位置探測的精度要求很高，可有效地清除微小空間碎片（1厘米以下）。

就清除空間碎片的方法而言，為解決上述技術問題，本實用新型提供了一種清除空間碎片的方法，對在原軌道運行的空間碎片施加電磁力；所述電磁力包括電場力或磁場力或電場力和磁場力的結合；所述電場力和磁場力的結合是先對空間碎片施加電場力再對空間碎片施加磁場力，或先對空間碎片施加磁場力再對空間碎片施加電場力，或對空間碎片施加電場力的同時還對空間碎片施加磁場力；空間碎片在電磁力的作用下速度的大小和/或方向發生改變；改變速度后的空間碎片在地球引力的作用下改在新軌道運行；空間碎片至少在新軌道的近地點高度比該空間碎片在原軌道的近地點高度低；在新軌道運行的空間碎片在大氣阻力的作用下最終墜入地球稠密大氣層。

所述電場力的方向與空間碎片速度的方向之間的夾角大于或等于63.4°且小于或等于243.4°。

所述電場力的方向與空間碎片速度的方向之間的夾角大于或等于150°且小于或等于160°。

所述電磁力中的電場力是脈沖電場力。

本實用新型清除空間碎片的方法相對于現有技術具有以下有益效果。

1、本技術方案由于采用了對在原軌道運行的空間碎片施加電磁力的技術手段，空間碎片通常帶有負電荷，所以，空間碎片在電磁力的作用下速度的大小和/或方向發生改變，改變速度后的空間碎片在地球引力的作用下改在新軌道運行；空間碎片至少在新軌道的近地點高度比該空間碎片在原軌道的近地點區高度低；在新軌道運行的空間碎片在大氣阻力的作用下最終墜入地球大氣層。又由于電磁力是通過電場和磁場實現的，而電場和磁場可在較大范圍內產生，空間碎片與電場和磁場相比，好似一個小球體和一個大空間相比一樣，因為空間碎片的數量很多，所以，空間碎片很容易進入電場和磁場的作用范圍。使用該方法無需對空間碎片位置探測的精度要求很高，可有效地清除微小空間碎片（1厘米以下）。

2、本技術方案由于采用了電場力的方向與空間碎片速度的方向之間的夾角大于或等于63.4°且小于或等于243.4°的技術手段，所以，可確保空間碎片向地心方向運行。

3、本技術方案由于采用了電場力的方向與空間碎片速度的方向之間的夾角大于或等于150°且小于或等于160°的技術手段，所以，可確保空間碎片更顯著地向地心方向運行。

4、本技術方案由于采用了電磁力中的電場力是脈沖電場力的技術手段，脈沖電場力對空間碎片具有很大的沖擊作用，所以，可進一步提高對空間碎片的作用效果。

就清除空間碎片的裝置而言，為解決上述技術問題，本實用新型提供了一種清除空間碎片的裝置，包括衛星承載平臺；所述衛星承載平臺設置有清除空間碎片的電場裝置或磁場裝置或電場裝置和磁場裝置的結合。