[發明專利]一種空間螺旋展開暴露平臺

有效

• 申請號: 202011098978.8
• 申請日: 2020-10-14
• 公開（公告）號: CN112298624B
• 公開（公告）日: 2021-09-07
• 發明（設計）人: 趙海峰;賈晨雪;袁子豪;穆瑞楠;王珂;盛強
• 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: B64G4/00
• 分類號: B64G4/00
• 代理公司: 北京輕創知識產權代理有限公司 11212
• 代理人: 吳佳

本發明涉及一種空間螺旋展開暴露平臺，包括伸縮驅動裝置、第一伸縮柱、空心軸電機、導軌驅動裝置、螺旋導軌和樣品托盤，伸縮驅動裝置的驅動端連接并驅動第一伸縮柱伸縮，第一伸縮柱的每節伸縮段上分別安裝有空心軸電機，空心軸電機上連接有樣品托盤并驅動樣品托盤繞第一伸縮柱周向轉動；螺旋導軌環繞在樣品托盤外周側，導軌驅動裝置與螺旋導軌連接并驅動螺旋導軌展開或收回；其中，伸縮驅動裝置驅動第一伸縮柱縮回時，每節伸縮段上的樣品托盤圍繞第一伸縮柱周向排布成圓柱型結構。本發明的暴露平臺利用升降結構將圓柱形結構的各個樣品托盤瓣片進行升降，使暴露平臺的樣品托盤在展開階段實現螺線形狀排列，保證充足的暴露空間。

技術領域

本發明涉及行星科學采樣返回技術領域，具體涉及一種具有螺旋展開功能的空間暴露平臺。

背景技術

行星際塵粒收集是空間采樣返回任務的重要組成部分，行星際塵粒的采集過程本質上就是獲得不同星體樣品的過程，是深空采樣返回任務的重要拓展和相互補充。各國在空間探測領域都進行了行星際塵粒采樣平臺建設，建成了各類行星際塵粒采樣平臺。行星際塵粒采樣平臺的重大成果體現在返回的塵粒樣品，以及行星科學家們對這些樣品的提取分析工作所得出的科學研究成果。空間微粒樣品的收集和研究工作開始于20世紀80年代。通過分析Solar Maximum衛星回收的熱控板和COMET-1的高純金屬收集板上撞擊留下的殘留物，發現了微隕石和太空碎片。距今，空間收集星際塵粒近40年，收集方式主要有二種，一是來自于航天器表面撞擊的殘留物，包括LDEF(1984-1990，NASA/ESA)、EuReCa(1992-1993，ESA)，HST(1989-1993，NASA/ESA)和SFU(1995-1996，JAXA)；二是利用微粒收集裝置被動接收塵粒，有Euro-Mir(1996-1997，ESA)、ODC(1997-1998，NASA)以及MPACSEED(2002-2005，JAXA)。2012年，NASA執行的Stardust計劃采集了81P/Wild2彗星的彗尾樣品。

星塵號是美國宇航局于1999年發射的太空探測器，主要任務是從慧星懷爾德2號的彗發收集塵埃樣本，并帶回地球進行分析。2014年8月14日，科學家宣布發現了2006年返回地球的“星塵號”太空艙可能存在的星際塵埃顆粒。氣凝膠塵收集器是兩個網球拍形狀的收集器，能夠從航天器中伸縮。進行分析的星塵樣本收集托盤中存放著高透光率、低密度的氣凝膠物質，星塵樣本被收集在超低密度的氣凝膠中。覆蓋在收集器上的氣凝膠使灰塵顆粒從高速減速到完全停止時保持原始狀態。這個網球拍大小的收集托盤包含了90塊氣凝膠，提供了超過1000平方厘米的表面積來捕捉彗星和星際塵埃顆粒。收集器的一邊從Wild2收集物質，另一邊則對星塵號在太空旅行時遇到的物質進行采樣。

氣凝膠可以在不破壞顆粒的情況下收集行星際塵粒，是一種多孔的、類似海綿結構的硅基固體，其中99.8％的體積是空的，氣凝膠的密度是玻璃的1/1000，當粒子撞擊氣凝膠時，它會被埋在物質中，形成一條長長的軌跡，其長度可達本身尺寸長度的200倍。氣凝膠完成塵粒樣本收集后，塵粒收集板在將折疊在返回艙內返回地球，回收艙在2006年航天器通過地球時從航天器中釋放出來。

2006年返回艙回收后，鑲嵌有氣凝膠的樣本收集裝置被帶到潔凈系數為醫院手術室100倍的潔凈室，以確保行星際塵粒不被污染。初步估計表明，氣凝膠收集器中至少有100萬個微塵粒。其中10個粒子的直徑至少為100微米(0.1毫米)，最大的大約為1000微米(1毫米)。在彗星塵埃收集器背面的樣品收集器上也發現了大約45個行星際塵粒撞擊痕跡。

收集器在回收艙中折疊時所占的表面積與展開后表面積一致，折疊結構沒有起到增加暴露面積的作用，返回時折疊整個收集板，收集板及其伸展裝置所占空間較大，增加發射成本。

收集板在收集暴露過程中，如果需要進行姿態調整，就需要使得整個航天器進行姿態調整，不能保證收集平面在行星際塵粒通量最大的角度收集塵埃顆粒。

收集板各個收集單元間整體固連，各個收集單元之間沒有角度差異，因此無法統計因角度不同造成的行星際塵粒通量差異。

發明內容