[發明專利]一種基于USB的便攜式太空教具

在審

• 申請號: 201710868593.7
• 申請日: 2017-09-22
• 公開（公告）號: CN107545820A
• 公開（公告）日: 2018-01-05
• 發明（設計）人: 楊芳;石光達;孟建民;曹子振
• 申請（專利權）人: 天津航天機電設備研究所
• 主分類號: G09B23/38
• 分類號: G09B23/38
• 代理公司: 天津濱海科緯知識產權代理有限公司12211
• 代理人: 楊慧玲

技術領域

本發明屬于航空航天技術領域，尤其是涉及一種于USB的便攜式太空教具。

背景技術

早在2000年，教育活動和推廣就已被列入“國際空間站”重要的新興應用領域之一；2013年6月，“神舟十號”航天員在離地面300多公里的太空艙中為我國青少年進行了首次太空授課，這次天地間的互動課堂系中國首創之舉，極大地激發了我國青少年對科學技術探索的熱情和勇氣；2000-2016年的16年間，“國際空間站”主導開展了大量的教育活動，旨在激發世界各地的孩子們學習科學、技術、工程和數學的熱情；其中，較為典型的教育項目如CSI系列的“太空生物課”教學活動，該項活動是在國際空間站中完成的，CSI系列活動持續數年，進行多種生物實驗(例如，蛋白質結晶、植物生成、細胞培養等)；通過國際空間站下傳數據和影像，作為素材被編入基礎課程教材，并鼓勵學生在教師里完成地面版的“太空生物課”實驗，比較自己的實驗結果和空間站宇航員的實驗結果之間的差異。

2017年，隨著我國空間實驗室任務的圓滿完成，我國載人空間站工程已全面啟動，并計劃到2022年前后完成在軌組裝并投入運營，開展大規模的空間科學實驗與技術試驗；2024年前后，在軌運營二十余年的“國際空間站”將面臨退役，屆時，我國空間站將成為全球唯一在軌運行的空間站，為全球科學愛好者開放空間實驗資源，也將成為青少年科技教育探索與改革的重要基地。

現有比較成功的太空探索型實驗教具主要是美國生物服務公司(BioServe)開發的商用生物實驗裝置(CGBA)。該裝置的外包絡尺寸為510mm×280mm×460mm，具有溫度可控范圍廣(4℃～37℃)、配有數據和圖像遙測系統可進行遙控操作，在該裝置中可放入不同的插件自動地的進行實驗；整個實驗裝置體積較大，需安置于空間站的實驗艙機柜內，成本較高，結構復雜。

發明內容

有鑒于此，本發明旨在提出一種基于USB的便攜式太空教具，以解決現有技術中試驗裝置體積大，占用實驗艙空間大，且成本高，結構復雜，不利于教學指導。

為達到上述目的，本發明的技術方案是這樣實現的：

一種基于USB的便攜式太空教具，包括外殼、封裝殼和蓋板，外殼為一端開口的空腔結構，蓋板可拆卸的封蓋在外殼的一開口端，封裝殼可拆卸設置在外殼內部；封裝殼的內空間為生長室，用作植物生長的空間；在外殼內部的封裝殼一側設有PCB板，PCB板通過USB接口與外置5V電源連接，在PCB板上布置有微型攝像頭和LED光照組件，在LED光照組件的中部設有微型攝像頭；在外殼內部的封裝殼的另一側設有微型水泵和水袋槽，水袋槽用于容放水袋，微型水泵的汲水端設置在水袋內，在外殼的殼壁上設有風扇，風扇用于交換封裝殼內外的氣體及熱量；在封裝殼上設有根基盤，根基盤上設有若干根基槽，根基槽內放置種子和栽培基質，微型水泵的出水端設置在根基槽內；微型攝像頭與根基槽對正設置，用于拍攝種子生長狀況；

進一步的，在封裝殼內還設有平面鏡，平面鏡傾斜設置在封裝殼內，且鏡面一側朝向根基槽，平面鏡用來觀察根基盤內植物的發芽情況以及植物后續的根部變化狀態；

進一步的，封裝殼采用透明有機玻璃材料制成，可減少熱量的傳遞，且方便對植物生長狀態進行觀察；

進一步的，外殼內設有PCB板安裝導槽，PCB板插放在PCB板安裝導槽內；

進一步的，外殼內設有封裝殼安裝導槽，封裝殼插放在兩組封裝殼安裝導槽之間；

進一步的，根基槽上設有管壁具有毛細孔結構的不銹鋼管，在不銹鋼管周圍填充具有毛細孔結構的多孔陶瓷；其中，栽培基質為泥碳蘚；

進一步的，在根基槽內的栽培基質上表面覆蓋一層聚乙烯醇縮甲醛樹脂材料，防止由于空間站的微重力環境造成栽培基質漂浮；

進一步的，外殼的外包絡尺寸不大于20cm×10cm×10cm，質量不大于2kg；

進一步的，外殼的風扇處設有的薄膜濾網，薄膜濾網上裝有有害氣體過濾器；薄膜濾網將植物生長室內的氣體與空間站中的氣體進行交換；