[發明專利]一種太空碎片回收航天器

在審

• 申請號: 202011541081.8
• 申請日: 2020-12-23
• 公開（公告）號: CN112441262A
• 公開（公告）日: 2021-03-05
• 發明（設計）人: 張書銘
• 申請（專利權）人: 張書銘
• 主分類號: B64G4/00
• 分類號: B64G4/00;B02C18/06;B02C18/12;B02C18/16;B02C18/22
• 代理公司: 揚州市錦江專利事務所 32106
• 代理人: 王曉青

一種太空碎片回收航天器，屬于航空航天技術領域。包括罩殼，罩殼上安裝有探測識別模塊、熱控系統、姿態控制系統和太陽能供電系統，探測識別模塊用于太空碎片的探測，姿態控制系統用于航天器的姿態調節控制，熱控系統用于航天器的散熱；罩殼內安裝有集料粉碎倉，集料粉碎倉包括從前向后依次設置的碎片捕捉倉、進料倉、粉碎倉、粉碎碎片儲倉，碎片捕捉倉與進料倉之間連接有用于流通非牛頓性磁流體的第一磁流體管道，進料倉與粉碎粉碎碎片儲倉之間連接有用于流通磁性流體的第二磁流體管道。本發明利用電磁體形成的傳送帶對非牛頓性磁流體的引導和約束，實現對捕獲碎片的輸送，克服了現有技術中太空碎片在太空環境下不易控制的問題。

技術領域

本發明屬于航空航天技術領域，具體為一種太空碎片回收航天器。

背景技術

隨著航天技術的廣泛應用，人類發射航天器的數量越來越多，1986 年后，隨著空間碎片數量劇增，空間碰撞事件頻發。據2010 年1月至2013年12月這4年內的記錄，共發生了10 次在軌衛星解體事件。2012 年全世界在軌衛星與空間碎片概率大于10-4的碰撞超過1039 次；距離小于100 m 的危險交會948 次，平均每天3 次左右。可以說，目前空間碰撞事件頻發，空間碎片已成為人類航天活動的公害，給人類航天活動的安全造成嚴重威脅。空間碎片與航天器碰撞時，衛星飛行任務短暫中斷或部分任務功能喪失，嚴重的會使航天器發生爆炸或擊碎整個結構。且由于在軌空間垃圾的影響，部分衛星軌道無法使用，失去了原有的商業價值。因此，清理太空垃圾勢在必行。

目前對于空間垃圾的回收，當前各國一致傾向于“捕獲＋離軌”式清除方案。該技術是由碎片清除器首先依靠跟蹤定位系統逐漸逼近失去姿控能力的目標碎片（非合作目標），進行捕獲，然后依靠軌道轉移（離軌）系統將目標拖入大氣層燒毀，碎片捕集器主要采用捕獲離軌清除技術，也就是在對空間碎片進行捕獲后，進行軌道轉移（離軌）系統將目標拖入大氣層燒毀。所以這意味著每清理一個可被其捕獲的空間碎片都要發射一個或一次性發射多個航天器。其成本很高，如2009年國際上每1千克有效載荷的發射價格約為2萬美元。然而據美國空間監視網估計，目前在軌的空間碎片中尺寸大于10cm 的約有20000~22000 個；尺寸大于1cm 的約有500000 個。所以目前的回收成本奇高無比。

發明內容

本發明的目的是提供一種太空垃圾回收裝置，能夠實現對太空垃圾的收集處理，并有效解決背景技術中的問題。

實現上述目的的技術方案是：一種太空碎片回收航天器，其特征在于：包括罩殼，罩殼上安裝有探測識別模塊、熱控系統、姿態控制系統和太陽能供電系統，探測識別模塊用于太空碎片的探測，姿態控制系統用于航天器的姿態調節控制，熱控系統用于航天器的散熱，太陽能供電系統用于為航天器供電；

罩殼內安裝有集料粉碎倉，集料粉碎倉包括從前向后依次設置的碎片捕捉倉、進料倉、粉碎倉、粉碎碎片儲倉，碎片捕捉倉、進料倉、粉碎倉、粉碎碎片儲倉的前后兩端均為開口，碎片捕捉倉的前端開口作為碎片進口，粉碎倉內安裝有垃圾粉碎機構，碎片捕捉倉和進料倉之間通過第一電控閥門連接為一體，進料倉和粉碎倉之間通過第二電控閥門連接為一體，粉碎倉和粉碎碎片儲倉之間通過第三電控閥門連接為一體，粉碎碎片儲倉的后端開口作為碎片出口、并連接有電控出料閥門；

碎片捕捉倉與進料倉之間連接有用于流通非牛頓性磁流體的第一磁流體管道，進料倉與粉碎粉碎碎片儲倉之間連接有用于流通磁性流體的第二磁流體管道；

第一磁流體管道與進料倉連接的一端、第二磁流體管道與粉碎粉碎碎片儲倉連接的一端分別設置有用于將碎片隔離在外的過濾裝置，第一磁流體管道和第二磁流體管道的外壁上連接有間隔布置的多圈第一電磁體，碎片捕捉倉、進料倉、粉碎倉、粉碎碎片儲倉的外壁上分別連接有間隔布置的多圈第二電磁體；

集料粉碎倉的兩側分別安裝有對稱布置在集料粉碎倉兩側的儲液倉，儲液倉包括上儲液腔和下儲液腔，上儲液腔與第一磁流體管道連接，上儲液腔用于儲存、并向第一磁流體管道輸入非牛頓性磁流體，下儲液腔與第二磁流體管道連接，下儲液腔用于儲存、并向第二磁流體管道輸入磁性流體，儲液倉的尾端連接有向外伸出罩殼的動力系統。