[發明專利]一種適用于月面自動采樣返回的月球探測器

在審

• 申請號: 202110217422.4
• 申請日: 2021-02-26
• 公開（公告）號: CN113104236A
• 公開（公告）日: 2021-07-13
• 發明（設計）人: 楊孟飛;張高;張伍;彭兢;阮劍華;杜穎;張正峰;舒燕;黃昊;任德鵬;孟占峰;陳春亮
• 申請（專利權）人: 北京空間飛行器總體設計部
• 主分類號: B64G1/22
• 分類號: B64G1/22;B64G1/10
• 代理公司: 北京理工大學專利中心 11120
• 代理人: 梁倩;廖輝

本發明公開了一種適用于月面自動采樣返回的月球探測器，包括：軌道器、返回器、著陸器和上升器；所述軌道器、著陸器、上升器按順序從下至上串聯連接；所述返回器位于軌道器內部；所述軌道器包括：推進儀器艙、對接艙及支撐艙；所述推進儀器艙的頂部與支撐艙的底部同軸對接；所述對接艙位于支撐艙內；所述軌道器位于所述月球探測器的最下端，軌道器的推進儀器艙的底部與運載火箭對接；所述返回器的下部通過返回器轉接環安裝在軌道器內，且返回器的上部位于軌道器的對接艙內；所述著陸器的底部與所述軌道器的支撐艙頂部同軸對接；所述上升器通過上升器支架安裝在著陸器頂部；本發明能夠實現月球表面無人自動采樣，并攜帶月球樣品返回地球。

技術領域

本發明屬于月球探測器技術領域，具體涉及一種適用于月面自動采樣返回的月球探測器。

背景技術

人類的月球探測器對月球的探測方式主要包括飛掠、環繞、撞擊、軟著陸、巡視和采樣返回等，其中采樣返回是現階段最有效、最直接、獲得信息最全面的探測方式；在采樣返回探測中，探測器首先要通過月面軟著陸的方式著陸到月球表面，開展包括采樣封裝在內的諸多月面探測任務，并通在月面起飛，將所獲采集的樣品送回地球。月面采樣返回包括載人和無人兩種方式，載人登月探測器規模龐大，任務成本高，研制周期長，經濟性較差，相比而言，無人自動采樣返回任務規模較小，任務成本較低，能夠以更小的代價達到月面采樣返回的目的。俄羅斯的Lunar探測器和我國的嫦娥五號探測器采用了無人自動采樣返回的方式，但俄羅斯的Lunar僅采用了鉆取采樣的方式，采樣方式單一且受到月球表面環境的影響較大，可靠性差，另外Lunar探測器未采用月球軌道交會對接的方式，返回艙同樣需要月面著陸和起飛上升，額外產生了較多的推進劑消耗，任務方案不夠優化。

發明內容

有鑒于此，本發明提供了一種適用于月面自動采樣返回的月球探測器，能夠實現月球表面無人自動采樣，并攜帶月球樣品返回地球。

本發明是通過下述技術方案實現的：

一種適用于月面自動采樣返回的月球探測器，包括：軌道器、返回器、著陸器和上升器；所述軌道器、著陸器、上升器按順序從下至上串聯連接；所述返回器位于軌道器內部；

所述軌道器包括：推進儀器艙、對接艙及支撐艙，所述推進儀器艙為圓筒狀結構，支撐艙為圓臺狀結構；所述推進儀器艙的頂部與支撐艙的大徑端同軸對接；所述對接艙位于支撐艙內，且對接艙的底部安裝在推進儀器艙的頂部；

所述返回器的上部為鐘罩形，下部為球冠形；

所述著陸器和上升器均為八棱柱式構型，為以十字隔板為主傳力結構的艙板式結構；

其中，所述軌道器、返回器和上升器內均設有蓄電池；所述著陸器和上升器的外部均設有太陽翼，即太陽電池陣，處于展開狀態的太陽翼用于將太陽能轉化為電能；處于折疊狀態的太陽翼不工作；

所述月球探測器的整體連接關系如下：

所述軌道器位于所述月球探測器的最下端，軌道器的推進儀器艙的底部與運載火箭對接；

所述返回器的下部通過返回器轉接環安裝在軌道器內，且返回器的上部位于軌道器的對接艙內；

所述著陸器的底部與所述軌道器的支撐艙小徑端同軸對接；

所述上升器通過上升器支架安裝在著陸器頂部。

進一步的，所述月球探測器進行五次分離和一次對接：第一次分離為軌道器與著陸器分離，所述軌道器和返回器組成軌返組合體，所述著陸器和上升器組成著陸上升組合體；第二次分離為著陸上升組合體的著陸器與上升器分離；第三次分離為軌道器的推進儀器艙和支撐艙分離；第四次分離為軌道器推進儀器艙和對接艙分離，第五次分離為軌返組合體的軌道器的推進儀器艙和返回器分離；一次對接發生在第三次分離和第四次分離之間，為軌道器的對接艙和上升器對接。

進一步的，所述月球探測器為整體結構，未發生分離時：