[發明專利]利用運載火箭發射搭載的近地空間大氣環境原位探測器

在審

• 申請號: 202010697294.3
• 申請日: 2020-07-20
• 公開（公告）號: CN111874263A
• 公開（公告）日: 2020-11-03
• 發明（設計）人: 周建華;茍永杰;李永平;唐明亮;江煒;胡勵;嚴立;李立春;熊懷;涂翠
• 申請（專利權）人: 上海宇航系統工程研究所
• 主分類號: B64G1/10
• 分類號: B64G1/10;B64G1/50;B64G1/28;B64G1/36;B64G1/24
• 代理公司: 上海航天局專利中心 31107
• 代理人: 孫瑜

本發明實施例提供了一種利用運載火箭搭載的近地空間大氣環境原位探測器，其特征在于，包括：電源模塊、無線通信模塊、防護殼、中心控制模塊、熱控模塊以及位姿測量模塊；防護殼為空心球體，由兩個半圓殼體組成球形密閉艙體，艙體內用于放置上述模塊；熱控模塊用于采集及調節艙體溫度，保證艙體內溫度在任務期間平穩可控；位姿測量模塊用于實時獲取探測器的位置、加速度、角速度等姿態信息；無線通信模塊，用于將探測器采集的溫度、位姿測量以及內部各種采集的信息，通過內置天線，發送向地面進行接收和解析處理；電源模塊為探測器中其他各模塊供電；中心控制模塊用于整合其他各模塊的數據，完成對探測信息的收集、分發、故障診斷、數據處理功能。

技術領域

本發明屬于近地空間(高度20-150km)應用的探測技術領域，涉及一種利用運載火箭發射搭載的近地空間大氣環境原位探測器。

背景技術

近地空間(高度20-150km)是航空和航天業務區域的過渡區域，該區域的大氣環境的研究對于軍事、通信、氣候演變等研究都有極大的價值，近年逐步成為目前國內外環境研究的焦點，目前能夠開展該區域大氣環境原位探測的手段在應用上還存在以下不足，主要表現在：

1.現有常規探測方案難以滿足要求。目前地基雷達開展近地空間環境探測的手段中，光學手段易受天氣環境的影響，無線電觀測要素也僅限風場，且只能開展定點區域探測；天基衛星開展遙感探測，主要利用掩星技術開展探測，無法定點探測，探測有效高度范圍較低，且要素受限。兩種探測方式目前都難以滿足科學研究要求；

2.探測空間不覆蓋。目前近地空間(高度20-150km)的大氣環境原位探測能力上：30km之下的大氣原位探測手段可利用氣球、飛機、飛艇等搭載多種手段，通過常規探空儀開展探測；30-60km可以利用膨脹落球、降落傘探空儀等多種設備開展探測；60-100km可以利用膨脹落球開展探測，100km-150km乃至覆蓋整個高度20-150km高度范圍的原位探測裝備目前還不具備；

3.發射搭載手段有限。目前近地空間(高度20-150km)的大氣環境原位探測，基本都是利用探空火箭搭載探測裝置開展探測；而利用運載火箭開展原位探測，運載火箭的速度相比探空火箭手段速度要快很多，探測器從火箭上分離后的速度遠遠超過探空火箭分離時的速度，對于探測裝置自身的氣動熱設計防護能力要求較高，目前的探測裝置基本都不具備運載火箭搭載發射開展探測需要的防護能力；

4.現有原位探測成本較高。對于30km高度之下的探測可以利用低成本的探空氣球之外，30km高度之上的大氣原位探測目前都依賴于探空火箭搭載發射，單次探測成本較高；

現有近地空間大氣環境探測技術，存在覆蓋范圍小，測量空間、時間、要素等受限等不足，而現有的原位探測裝備也存在探測成本高、探測空間范圍小等不足，且目前還沒有利用運載火箭開展高度20-150km高度大氣環境原位探測的探測裝置。

發明內容

本發明的目的在于提供一種利用運載火箭搭載的近地空間大氣環境原位探測器，其特征在于，包括：電源模塊1、無線通信模塊2、防護殼3、中心控制模塊6、熱控模塊5以及位姿測量組合；其中，

所述防護殼3為空心球體，由兩個半圓殼體組成了球形密閉艙體，艙體用于放置上述各模塊；

所述熱控模塊5用于采集及調節艙體溫度，保證艙體內溫度在任務期間平穩可控；

所述位姿測量組合(三軸加速度計4、GNSS定位導航單元7、陀螺儀8)用于實時獲取探測器的位置、姿態信息；

所述無線通信模塊，用于將熱控模塊、位姿測量模塊獲取的信息通過內置天線，發送向地面進行接收和解析處理；

所述電源模塊為探測器中其他各模塊供電；

所述中心控制模塊6用于整合其他各模塊的數據，完成對探測信息的收集、分發、故障診斷、數據處理功能。