[發明專利]一種基于繩系可回收的無人機空間微重力控制系統和方法

有效

• 申請號: 201810962035.1
• 申請日: 2018-08-22
• 公開（公告）號: CN108820268B
• 公開（公告）日: 2020-08-18
• 發明（設計）人: 張永康;呂世猛;董文博
• 申請（專利權）人: 中國科學院空間應用工程與技術中心
• 主分類號: B64G7/00
• 分類號: B64G7/00
• 代理公司: 北京輕創知識產權代理有限公司 11212
• 代理人: 楊立;徐蘇明

本發明涉及一種基于繩系可回收的無人機空間微重力控制系統和方法，該系統包括無人機、繩系可回收裝置、載荷艙和控制中心，所述無人機下方連接所述繩系可回收裝置，所述繩系可回收裝置下方連接所述載荷艙；所述控制中心，用于分別向所述無人機、所述繩系可回收裝置和所述載荷艙發送控制指令；所述無人機，用于根據所述控制指令將所述繩系可回收裝置和所述載荷艙提升至預定高度；所述繩系可回收裝置，用于根據所述控制指令向下釋放所述載荷艙；所述載荷艙，用于根據所述控制指令在下降過程中生成微重力實驗數據，并將所述微重力實驗數據傳輸至所述控制中心。本發明提供的技術方案可以廣泛應用于空間微重力實驗領域。

技術領域

本發明涉及空間應用技術領域，尤其涉及一種基于繩系可回收的無人機空間微重力控制系統和方法。

背景技術

半個世紀以來，全球空間科學與應用取得了巨大成就，其中空間微重力科學更是帶動了多學科的跨越發展。探空火箭、失重飛機和落塔/落管(井)等微重力實驗設施是微重力實驗驗證的主要手段。這幾種類型的微重力設施各有優缺點，其中，探空火箭能夠提供較長的微重力水平時間，可以達到幾百秒，微重力水平可以達到10^-4～10^-5g量級，但發射成本太高，一次需數百萬元，不亞于微重力衛星；失重飛機能提供20秒以上微重力時間，可以攜帶較大體積的載荷，但產生的微重力水平有限，只在10^-3g量級，且運行成本昂貴，往往一次實驗需要上千萬元；落塔/落管(井)運行簡便、成本較低，如果采用雙艙方式，可以達到10^-5～10^-6g量級，但微重力時間較短，目前落塔/落管(井)微重力時間一般小于10秒。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明提供一種基于繩系可回收的無人機空間微重力控制系統和方法。

一方面，本發明提供一種基于繩系可回收的無人機空間微重力控制系統，該系統包括無人機、繩系可回收裝置、載荷艙和控制中心，所述無人機下方連接所述繩系可回收裝置，所述繩系可回收裝置下方連接所述載荷艙。

所述控制中心，用于分別向所述無人機、所述繩系可回收裝置和所述載荷艙發送控制指令。

所述無人機，用于根據所述控制指令將所述繩系可回收裝置和所述載荷艙提升至預定高度。

所述繩系可回收裝置，用于根據所述控制指令向下釋放所述載荷艙。

所述載荷艙，用于根據所述控制指令在下降過程中生成微重力實驗數據，并將所述微重力實驗數據傳輸至所述控制中心。

另一方面，本發明還提供一種基于繩系可回收的無人機空間微重力控制方法，應用于上述系統，該方法包括：

步驟1，無人機將繩系可回收裝置和載荷艙提升至預定高度。

步驟2，繩系可回收裝置向下釋放載荷艙。

步驟3，載荷艙在下降過程中產生微重力環境，得到微重力實驗數據，并將所述微重力實驗數據傳輸至控制中心。

本發明提供的基于繩系可回收的無人機空間微重力控制系統和方法的有益效果是，利用無人機將通過繩系可回收裝置連接的載荷艙提升至距離地面一定高度，并基于自由落體運動的原理向下釋放載荷艙以在載荷艙內產生微重力環境并得到相應的微重力實驗數據，載荷艙內的微重力水平和持續時間可通過調整無人機和繩系可回收裝置的運動狀態進行調整，由例如位于地面的遠程控制中心獲得相應的微重力實驗數據，以進行應用于微重力空間實驗的地面驗證。本發明的技術方案不受周圍空間限制，載荷所受加速度過載可控，微重力時間長，且實驗準備時間短，可大幅度提高微重力實驗頻率，因此在建造和發射成本等方面具有較大優勢，可廣泛應用于空間微重力實驗領域。

附圖說明