[發明專利]空間碎片清除裝置、方法及空間碎片維護方法

有效

• 申請號: 201910603574.0
• 申請日: 2019-07-05
• 公開（公告）號: CN110254755B
• 公開（公告）日: 2020-10-27
• 發明（設計）人: 趙勇;白玉鑄;胡星志;張翔;陳小前;袁建平;庹洲慧
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍國防科技大學
• 主分類號: B64G1/66
• 分類號: B64G1/66;B64G4/00
• 代理公司: 北京奧文知識產權代理事務所(普通合伙) 11534
• 代理人: 張文;苗麗娟

本發明公開了一種空間碎片清除裝置、方法及空間碎片維護方法，該裝置包括：運載機構、伸縮機構、同步轉盤和柔性抓捕機構；運載機構，用于機動至與目標碎片軌道同步；伸縮機構的一端插入并限位于運載機構內，且可轉動設置，另一端與柔性抓捕機構連接；同步轉盤可轉動地設置在運載機構的一側面上，且同步轉盤套裝在伸縮機構上用于帶動伸縮機構轉動；柔性抓捕機構用于抓捕目標碎片，且與目標碎片之間為柔性接觸。本發明的空間碎片清除裝置、方法及空間碎片維護方法，可以帶動柔性抓捕機構與目標碎片的同步轉動，便于捕獲旋轉中的空間碎片。可以對不同外形的空間碎片進行捕獲，且不易產生碰撞，適用范圍較廣，穩定性和安全性較高。

技術領域

本發明涉及航天技術領域，尤其涉及一種空間碎片清除裝置、方法及空間碎片維護方法。

背景技術

空間碎片是人類進行太空活動留下的產物，其范圍包括廢棄的人造衛星、燃料箱爆炸或撞擊產生的碎片、運載火箭的末級、在執行航天任務過程中的拋棄物等。空間碎片對航天器與航天員安全存在極大的潛在威脅，空間碎片清理已經成為航天界亟待解決的重要問題。

美國、日本和西歐等各航天大國正在競相開發空間碎片清理的新技術，我國已經將“空間碎片清理技術”列為重大科技專項。空間碎片一般為非合作對象，在太空微重力環境下對其進行捕捉時易因動量的轉移引起較大擾動。此外如果實施剛性捕捉，可能會因為碰撞而產生次生碎片。因此，提供一種空間碎片清除裝置及方法以適用于多種碎片(不同外形、材質與不同旋轉狀態)清理要求，具有重要理論與現實意義，應用價值巨大。

發明內容

為解決上述現有技術中存在的技術問題，本發明提供了一種空間碎片清除裝置、方法及空間碎片維護方法。具體技術方案如下：

第一方面，提供了一種空間碎片清除裝置，所述裝置包括：運載機構、伸縮機構、同步轉盤和柔性抓捕機構；所述運載機構，用于機動至與目標碎片軌道同步；所述伸縮機構的一端插入并限位于所述運載機構內，且轉動設置，另一端與所述柔性抓捕機構連接；所述同步轉盤轉動地設置在所述運載機構的一側面上，且所述同步轉盤套裝在所述伸縮機構上用于帶動所述伸縮機構轉動；所述柔性抓捕機構用于抓捕目標碎片，且與目標碎片之間為柔性接觸。

在一種可能的設計中，所述柔性抓捕機構包括：基板、柔性腕足；所述伸縮機構的另一端與所述基板的一側面連接，多個所述柔性腕足連接在所述基板的另一側面上；所述柔性腕足為形狀記憶合金材質，所述柔性腕足被設置為加熱后沿弧形伸出，且所述柔性腕足的延伸方向指向所述基板的軸線方向，用于包裹目標碎片。

在一種可能的設計中，所述柔性抓捕機構為捕獲刷，所述捕獲刷用于與目標碎片接觸的一側面設置有刷毛。

在一種可能的設計中，所述運載機構包括：用于調整所述運載機構姿態和軌道的姿軌控模塊；用于控制所述伸縮機構、所述同步轉盤和所述柔性抓捕機構動作的星務與數管模塊；用于進行數據收發的星間通信模塊；用于供電的電源模塊。

在一種可能的設計中，所述裝置還包括視頻偵察模塊，所述視頻偵察模塊與所述星務與數管模塊連接，用于獲取目標碎片的視頻信息并發送給所述星務與數管模塊，所述星務與數管模塊根據視頻信息控制所述伸縮機構、所述同步轉盤和所述柔性抓捕機構動作。

在一種可能的設計中，所述裝置還包括用于消旋的磁力矩器。

第二方面，提供了一種利用上述任一項的空間碎片清除裝置進行空間碎片清除的方法，所述方法包括：

準備階段：運載機構機動至與目標碎片軌道同步，伸縮機構動作，將柔性抓捕機構移動至抓捕位置；

捕獲階段：若目標碎片旋轉，啟動同步轉盤，通過所述伸縮機構帶動所述柔性抓捕機構與目標碎片同步轉動，然后啟動所述柔性抓捕機構，進行捕獲；

操作階段：所述運載機構機動至較低軌道或者回收平臺；