[發明專利]基于模塊化設計的多功能載人月面著陸器

在審

• 申請號: 201610531837.8
• 申請日: 2016-07-06
• 公開（公告）號: CN107585330A
• 公開（公告）日: 2018-01-16
• 發明（設計）人: 梁魯;楊雷;田林;果琳麗;彭坤;王平
• 申請（專利權）人: 北京空間技術研制試驗中心
• 主分類號: B64G1/60
• 分類號: B64G1/60;B64G1/62
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種新型的基于模塊化設計的多功能載人月面著陸器，用于載人登月任務中將航天員安全送至月球表面，并在航天員結束月面活動之后將航天員安全送回月球軌道。

背景技術

載人月面著陸器是一種將航天員運往月球表面，并從月球表面起飛上升返回環月軌道的航天器。月面著陸器具備與載人飛船或其他載人飛行器實施交會對接的功能，航天員可從其它飛行器轉移至月面著陸器，通過月面著陸器完成月球表面軟著陸，并通過月面著陸器起飛，離開月球。

迄今為止，全世界只有美國在上世紀六十年代末成功實現了載人登月任務。所使用的“阿波羅”登月艙采用兩級構型，上升級配有密封艙，是整個登月艙的控制中心，為航天員提供生活和工作空間；下降級負責在近月制動和月面下降過程中提供制動和機動動力，配備相應推進系統以及著陸緩沖裝置，并攜帶有科學探測儀器以及月球車等。“阿波羅”登月艙著陸月面并在月面工作期間，上升、下降兩級連接在一起；從月面起飛返回月球軌道時，僅有上升級起飛，下降級作為支撐平臺留在月球表面。

二十一世紀初，美國啟動了旨在重返月球的“星座”計劃，提出了適用于短期載人登月、月球基地以及月球貨運等多種任務的月面著陸器方案。其中，“牽牛星”載人月面著陸器采用分級式構型，由上升級、下降級組成，其中下降級包含單獨氣閘艙。

然而，“阿波羅”登月艙、“牽牛星”月面著陸器以及其它各種載人月面著陸器存在以下幾個共同點：

1)均為一次性使用，即只能搭乘有限數量航天員完成一次載人月面著陸起飛任務；

2)均采用上升級、下降級兩級構型設計，整體著陸后上升級單獨起飛，下降級作為起飛支撐平臺；

3)均配備集中式密封艙，為航天員提供工作和生活環境，具備維持適當載人環境的功能，并提供對空間碎片、微流星以及月面附近沙塵的防護能力；

4)配備單獨氣閘艙(或密封艙兼做氣閘艙)，航天員通過氣閘艙進出密封艙；以及

5)配備單獨著陸緩沖機構，以減緩月面著陸時對月面著陸器結構和航天員的沖擊過載。

發明內容

為了解決現有技術中存在的問題，本發明提出了一種新型的載人月面著陸器設計方案，可搭載多名航天員執行著陸月球表面并起飛返回月球軌道的飛行任務。與以往載人月面著陸器不同，本發明采用模塊化和整體著陸起飛設計，使其可多次重復使用，并具備面向多種任務的擴展應用能力。

本發明提供了一種基于模塊化設計的多功能載人月面著陸器，用于采用模塊化和整體著陸起飛的設計方式，實現多次重復使用和多任務應用。該裝置包括：居住艙，采用多功能集中式，位于裝置上部分，用于建立與其它飛行器之間的密封連接、為航天員提供生活和工作環境、和支持航天員進出艙；以及著陸艙，用于推進系統、電子設備和著陸緩沖機構的安放，從而為著陸起飛提供支撐平臺以及緩沖吸能支持，其中，居住艙和著陸艙均采用模塊化的設計方式，從而通過不同模塊的組合來執行不同任務。

具體地，居住艙至少包括：主結構部分，用于承受各種力學環境下的載荷、保持形狀、以及為居住艙內各設備提供安裝空間和支撐平臺；密封通道，用于支持航天員和物資在飛行器之間的轉移；對接機構，用于與其它飛行器之間的對接、密封、形成剛性連接；以及設備艙，位于雙側，采用桁架式結構與主結構部分連接，其橫截面形狀為矩形，并且頂端安裝有交會對接敏感器和對接機構。

其中，主結構部分采用蒙皮加筋的形式，并且居住艙按位置分為：位于前端的控制區和中間的生活區，它們之間連同且均為密封艙；位于后端的出艙區，與控制區和生活區相互隔離并設置有出艙通道；以及開在控制區前側的大視場舷窗，用于在著陸和起飛過程中為航天員提供視野來觀察艙外環境和選擇著陸區域，從而提高載人著陸起飛的安全性。

另外，出艙區中布置有：兩套出艙服，用于當航天員出艙時從密封艙內直接穿著，其中，出艙區與控制區和生活區隔離的方式包括低氣壓或非密封艙隔離設計。

在本發明中，著陸艙至少包括：主結構，用于承受各種力學環境下的載荷、以及著陸艙內各設備的安裝；推進系統，重量大且推進劑貯箱放置位置低，有利于降低整個月面著陸器的質心，從而提高載人著陸起飛的安全性，并且至少包括主發動機、姿控發動機、和推進劑貯箱；以及著陸緩沖機構，采用非結構壓潰吸能的緩沖方式，用于在壓力撤消后恢復原狀，從而具備可多次重復使用性。

額外地，推進系統還可以包括：高壓氣瓶和控制器，其中，推進劑貯箱與主結構一體化設計，具備承受著陸和月面起飛時沖擊過載的能力，以分擔著陸緩沖機構的結構過載，從而減輕整個月面著陸器重量和提高結構承載效率。