[發明專利]一種構型可變的模擬太空碎片的立方星及其工作方法

有效

• 申請號: 202010772800.0
• 申請日: 2020-08-04
• 公開（公告）號: CN114056602B
• 公開（公告）日: 2023-02-28
• 發明（設計）人: 廖文和;安慶;孫彗芯;張翔;范書琿
• 申請（專利權）人: 南京理工大學
• 主分類號: B64G1/22
• 分類號: B64G1/22;B64G1/24;B64G1/10;B64G1/44;B64G4/00
• 代理公司: 南京理工大學專利中心 32203
• 代理人: 張祥

本發明公開了一種構型可變的模擬太空碎片的立方星，包括立方星主單元結構(1)、太陽能帆板(2)、帆板驅動機構(3)、立方星平臺系統(4)，立方星平臺系統(4)設置于所述立方星主單元結構(1)內，太陽能帆板(2)設置于立方星主單元結構(1)的四周側，立方星平臺系統(4)用于實現與操縱星之間的通信、控制所述帆板驅動機構(3)驅動所述太陽能帆板(2)展開至預定角度、改變章進動運動形式。本發明通過控制立方星的太陽能帆板展開和收起，改變目標星的拓撲構型，從而訓練操控星識別不同空間碎片外形的能力。本發明能夠完成一星實現不同的目標星拓撲構型，同時具備模擬自旋、章動失穩目標的能力有較高的利用率和較好的可變性。

技術領域

本發明屬于微小衛星技術領域，尤其涉及一種構型可變的模擬太空碎片的立方星及其工作方法。

背景技術

近年來，空間碎片的處理越來越成為一個亟待解決的問題，受到廣泛關注的是一種利用機械臂來對太空碎片進行捕獲的方法。該方法需要進行頻繁的空間實驗來訓練操控星對目標星的外形和運動狀況進行識別，因此研發周期短且發射頻率高的立方體衛星就得到了大量應用，但是現階段并無一種既可以實現與訓練立方星通信又可以實現構型可變的目標星。

發明內容

為了解決上述問題，本發明提供了一種構型可變的模擬太空碎片的立方星及其工作方法，通過可控帆板的形式來改變立方星的拓撲結構。

為了實現上述目的，本發明采用的技術方案如下：

一種構型可變的模擬太空碎片的立方星，包括立方星主單元結構、太陽能帆板、帆板驅動機構、立方星平臺系統，所述立方星平臺系統設置于所述立方星主單元結構內，所述太陽能帆板設置于立方星主單元結構的四周側，所述立方星平臺系統用于實現與操縱星之間的通信、控制所述帆板驅動機構驅動所述太陽能帆板展開至預定角度、改變章進動運動形式。

進一步地，所述立方星主單元結構包括主框架和體裝板，所述體裝板固定安裝于主框架的四周側。

進一步地，所述帆板驅動機構包括驅動電機、中心螺母和四組杠桿裝置，所述驅動電機的輸出軸與中心螺母的中心螺紋連接形成絲杠傳動副連接形式，所述中心螺母的四周側分別連接一組杠桿裝置，每組杠桿裝置包括拉桿、兩個L形支架、U形合頁、兩個短銷軸、長銷軸，所述拉桿的一端通過一個銷軸與中心螺母的周側鉸接、另一端通過另一個銷軸與U形合頁的一端鉸接，U形合頁的另一端兩側通過長銷軸與兩個L形支架的短邊鉸接，所述兩個L形支架與對應的體裝板固定連接，U形合頁的外側與對應的太陽能帆板固定連接，太陽能帆板位于對應的體裝板的外側。

進一步地，所述U形合頁與對應的兩個L形支架共面設置。

進一步地，所述立方星主單元結構還包括頂蓋、支撐圓柱、上框架、主框架、底板和捕捉把手，所述主框架空間位置相對固定，主框架與上框架頂部平齊安裝，上框架與頂蓋之間通過支撐圓柱支撐，體裝板安裝于主框架周圍四個面，捕捉把手安裝于底板幾何中心位置，底板與主框架底部平齊安裝。

進一步地，所述中心螺母的中心具有一與所述驅動電機的輸出軸配合的螺紋孔，所述驅動電機位于頂蓋的外部。

進一步地，所述立方星平臺系統包括帆板驅動模塊、GNSS接收模塊、姿態控制計算機、磁強計模塊、動量輪模塊、UV通信轉發模塊、星務計算機、能源控制模塊、電源模塊。

根據上述的構型可變的模擬太空碎片的立方星的工作方法，當操縱星捕捉到目標星的信號后，將帆板展開角度指令發送給目標星，然后目標星驅動電機通過絲杠傳動副帶動中心螺母向下運動，杠桿裝置的拉桿向下運動帶動U形合頁向上運動帶動太陽能帆板展開至預定角度，同時操縱星對目標星進行構型識別及抓取位置確定，進而對目標星進行運動抵近通過機械臂進行抓取試驗的目標星，操縱星的機械臂捕獲目標星底部的捕捉把手，完成抓捕實驗與目標的識別。

本發明與現有技術相比，其顯著優點在于：