[發明專利]一種對空間非磁化金屬碎片進行消旋的方法

有效

• 申請號: 201610813774.5
• 申請日: 2016-09-09
• 公開（公告）號: CN106394941B
• 公開（公告）日: 2019-11-22
• 發明（設計）人: 駱光照;徐永強;孫楚昕;岳曉奎;宋受俊
• 申請（專利權）人: 西北工業大學
• 主分類號: B64G4/00
• 分類號: B64G4/00;H01F7/02
• 代理公司: 61204 西北工業大學專利中心
• 代理人: 王鮮凱<國際申請>=<國際公布>=<進入

本發明涉及一種對空間非磁化金屬碎片進行消旋的方法，利用旋轉磁場與碎片之間的相對運動速度，加速碎片切割磁力線，產生渦流轉矩，提高渦流轉矩的作用效果，縮短碎片消旋時間。本發明方法同現有研究相比具有以下優點：通過建立的與碎片運動方向相反的旋轉磁場，增加了旋轉磁場與碎片之間運動的相對速度，增大了碎片切割磁力線產生的渦流，從而增強了消旋轉矩，減小了消旋的時間。

技術領域

本發明屬于對空間非磁化金屬碎片進行消旋的旋轉磁場技術，涉及一種對空間非磁化金屬碎片進行消旋的方法。是一種利用旋轉磁場與導體之間的相對運動，加速導體切割磁力線，形成消旋轉矩的消旋磁場設置方法，屬于空間碎片清理技術領域。

背景技術

“空間碎片”是指位于地球軌道上或者再入大氣層的非功能性的人造物體，包括其碎片和部件。隨著人類航天活動的日益頻繁，空間碎片的數量呈級數增長趨勢，且集中于高度為800-1000km的區域，受空間攝動力影響，這些碎片常處于高速自旋的運動狀態。這給空間碎片的捕捉和清理工作帶來了極大的困難。對空間碎片進行消旋是捕捉和清理的首要任務。目前主要有接觸式消旋和非接觸式消旋。基于磁場的空間碎片渦流消旋技術屬于非接觸式消旋，該項研究尚處于起始階段，現有研究主要集中于恒定磁場下的消旋方法。

在《ACTA ASTRONAUTICA》2012年第76卷145-153頁刊登的“Study on the eddycurrent damping of the spin dynamics of space debris from the Ariane launcherupper stages”一文(作者Praly,N.等)，討論了由阿麗亞娜火箭上面級產生的空間碎片在地球磁場作用下的渦流效應，得出在地磁場作用下，空間在碎片會逐漸停止自旋的結論。從理論上說明了恒定磁場作用會對空間碎片的旋轉運動起到阻尼作用。這種被動的消旋方式時間較長，通常在半年左右。

在《ACTA ASTRONAUTICA》2015年第114卷34-53頁刊登的“Eddy currents appliedto de-tumbling of space debris:Analysis and validation of approximateproposed methods”一文(作者Gomez,Natalia Ortiz等)，提出了通過線圈建立恒定磁場，利用渦流轉矩的主動消旋技術。該方法通過主動構建定向磁場來實現空間碎片的消旋，研究了渦流轉矩的大小和消旋的時間。該技術僅依靠單組線圈建立恒定磁場，靠碎片運動切割磁力線產生渦流，生成消旋轉矩。但由于碎片運動速度并不高，渦流的大小受限，消旋轉矩較小。

2013年申請的國家發明專利《一種清除空間碎片的方法和裝置》，專利申請公布號CN103434658A，發明人：李怡勇等，提出了通過電場力、磁場力或電磁場力相結合，改變空間碎片的運動速度和運動方向，使碎片偏離固定軌道的一種清除空間碎片的方法。該技術未談及碎片的旋轉運動及消旋問題。

現有技術分析了渦流轉矩產生機理和實現方法，所采用的磁場均為恒定磁場，僅依靠碎片自身的旋轉運動產生的渦流轉矩，空間碎片旋轉的速度相對較慢，一般小于60deg/s，消旋轉矩的量值較小，消旋時間較長。

發明內容

要解決的技術問題

為了避免現有技術的不足之處，本發明提出一種對空間非磁化金屬碎片進行消旋的方法，利用旋轉磁場與碎片之間的相對運動速度，加速碎片切割磁力線，產生渦流轉矩，提高渦流轉矩的作用效果，縮短碎片消旋時間。

技術方案

一種對空間非磁化金屬碎片進行消旋的方法，其特征在于：將旋轉磁場施加在空間非磁化金屬碎片四周，旋轉磁場的旋轉運動的主軸與碎片旋轉運動的主軸重合，旋轉磁場的旋轉方向與碎片旋轉方向相反；所述旋轉磁場的磁場強度幅值恒定。