[發明專利]一種空間碎片的捕獲及清除裝置及其方法

有效

• 申請號: 201710890821.0
• 申請日: 2017-09-27
• 公開（公告）號: CN107719708B
• 公開（公告）日: 2020-09-08
• 發明（設計）人: 袁建平;葛菊祥;車德佳;陳建林;代洪華
• 申請（專利權）人: 西北工業大學深圳研究院;西北工業大學
• 主分類號: B64G1/66
• 分類號: B64G1/66;B64G1/10;B64G1/24
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 徐文權

本發明公開了一種空間碎片的捕獲及清除裝置及其方法，包括衛星組，衛星組通過導電纜繩與捕獲網連接；所述衛星組包括多個小衛星，小衛星的纜繩收放裝置通過導電纜繩與捕獲網連接，衛星組通過導電纜繩帶動捕獲網和碎片一起旋轉；所述捕獲網包括上層網和下層網，其中下層網為底部封閉結構，上層網上設置有能夠收縮/張開的捕獲網入口，導電纜繩與下層網的底部連接。該裝置采用多個小衛星實現了空間碎片的捕獲和清除，其成本低，捕獲效率高，并且有效減少燃料消耗。

技術領域

本發明屬于航空航天領域，涉及一種空間碎片的捕獲及清除裝置；還涉及一種空間碎片的捕獲和清除方法。

背景技術

隨著人類探索太空的步伐不斷加快，空間任務的復雜性和多樣性也不斷提高，發射到太空的航天器數量日益增加，軌道上的航天器由于發生故障、燃料耗盡或發生碰撞而形成了越來越多的空間碎片。近年來空間碎片的數量更是以指數級增長，這些空間碎片長期占據著寶貴的軌道資源，不僅威脅到軌道上其他正常運行的航天器的安全，更給未來的太空任務的開展帶來巨大困難。

世界上各航天大國都逐漸意識到空間碎片的危害，并認為主動清除空間碎片是最為直接有效的方法。國外航天機構如NASA、ESA等早在20世紀80年代就開始了空間碎片清除技術的研究，提出了很多清除技術概念，主要有利用機械臂捕獲、利用激光燒蝕、飛網、電動力纜繩、增阻裝置和可附著離軌裝置等。目前，這些技術都尚處于概念提出或理論研究階段，還沒有進行工程實驗驗證。

近年來，小衛星技術得到了突飛猛進的發展。目前，小衛星主要應用于遙感、測量和編隊飛行等任務。其具有的低成本、研制周期短、工作方式靈活等優點使得小衛星的應用范圍越來越廣泛，未來將會有更多借助于小衛星平臺來完成的任務概念出現。

發明內容

本發明的目的在于提供一種空間碎片的捕獲及清除裝置，該裝置采用多個小衛星實現了空間碎片的捕獲和清除，其成本低，捕獲效率高，并且有效減少燃料消耗。

本發明還提供了一種空間碎片的捕獲及清除方法，該方法能夠實現對空間碎片的捕獲和清除，掃清空間軌道的空間碎片，為太空任務提供方便。

本發明的目的是通過以下技術方案來實現的：

這種空間碎片的捕獲及清除裝置，包括衛星組，衛星組通過導電纜繩與捕獲網連接；所述衛星組包括多個小衛星，小衛星的纜繩收放裝置通過導電纜繩與捕獲網連接，衛星組通過導電纜繩帶動捕獲網和碎片一起旋轉；所述捕獲網包括上層網和下層網，其中下層網為底部封閉結構，上層網上設置有能夠收縮/張開的捕獲網入口，導電纜繩通過牽引繩與下層網的底部連接。

更進一步的，本發明的特點還在于：

其中衛星組包括3個小衛星。

其中捕獲網入口上還均勻分布有多個單向過線器，導電纜繩穿過單向過線器。

其中下層網內設置有牽引繩，牽引繩與導電纜繩連接。

其中牽引繩張緊，單向過線器通過導電纜繩使捕獲網入口收緊。

其中小衛星還包括推力器、電子收發裝置。

本發明的另一技術方案是，一種空間碎片捕獲及清除方法，包括以下步驟：

步驟1，使用衛星組帶動捕獲網，使空間碎片進入捕獲網內；

步驟2，衛星組通過導電纜繩與空間碎片連接，并且帶動捕獲網和碎片一起旋轉；

步驟3，衛星組通過電子收發裝置使導電纜繩形成電流，使得導電纜繩切割地磁場；

步驟4，衛星組的軌道高度逐漸降低至300km以下；

步驟5，釋放捕獲網內的空間碎片。

更進一步的，本發明的特點還在于：