[發明專利]一種地基周期性傾斜軌道低重力環境模擬設施

有效

• 申請號: 202110333490.7
• 申請日: 2021-03-29
• 公開（公告）號: CN112977898B
• 公開（公告）日: 2023-05-26
• 發明（設計）人: 康琦
• 申請（專利權）人: 中國科學院力學研究所
• 主分類號: B64G7/00
• 分類號: B64G7/00;G09B9/00
• 代理公司: 北京和信華成知識產權代理事務所(普通合伙) 11390
• 代理人: 胡劍輝

本發明提供一種地基周期性傾斜軌道低重力環境模擬設施，包括，模擬器，用于模擬安置在火星表面或月球表面的低重力實驗艙；運行軌道，用于供模擬器滑行，包括兩個傾斜斜面和一個內弧形段，兩個傾斜斜面上部向外，底部向內且與內弧形段相切連接。本發明能夠對月球、火星等低重力進行長時周期性模擬，用于開展地基長時間低重力(包括月球重力、火星重力等)科學實驗和環境模擬試驗，滿足微重力科學及空間生命科學等領域的前沿科學探索需求，滿足星際宇航(多重力環境)、月球及火星探測(約1g/6、1g/3重力環境)條件下我國深空探測器的研發、測試需求，為國家深空探測重大工程提供關鍵實驗和試驗平臺支撐。

技術領域

本發明涉及太空環境模擬領域，特別涉及一種通過斜面滑行來實現地基周期性傾斜軌道低重力環境模擬設施。

背景技術

隨著我國航天技術的迅猛發展，近地軌道的載人航天飛行與空間站建設、探月工程的基本實現和火星等其他深空探測項目的逐步開展，對地基長時各種類型的科學實驗和空間應用技術驗證試驗提出了迫切需求。如航天科技集團在位于河北省懷來縣建設了“地外天體著陸綜合試驗場”，搭建了80米高度的大型火星重力模擬設施，通過對模擬器繩索懸掛，模擬飛行器火星著落過程。

繩索懸掛結構模擬火星重力實現的基本原理是利用繩系的合拉力直接在地球重力方向抵消部分重力作用，使模擬器以加速度a(a＝g₀+g_Mars，約6.09m/s²)垂直下落，在模擬器中形成大小等于3.72m/s²的殘余加速度(g₀-a＝9.81-6.09＝3.72m/s²)，模擬火星表面的重力加速度g_Mars(3.72m/s²)，如圖1所示，其中，a為模擬器受力分析圖，b為模擬器殘余加速度矢量。

該方式雖然能夠實現模擬效果，但使用繩系提拉模擬器需要穩定的拉力及較大的動力，同時也帶來控制及擾動問題，由此造成能源的消耗以及低重力水平噪聲的波動。此外，這類裝置只能在下降過程實現火星重力模擬，上升過程完全是超重狀態。

發明內容

本發明的目的是提供一種通過斜面滑行來實現地基周期性低重力環境模擬。

具體地，本發明提供一種地基周期性傾斜軌道低重力環境模擬設施，包括，

模擬器，用于模擬安置在火星表面或月球表面的低重力實驗艙；

運行軌道，用于供模擬器滑行，包括兩個傾斜斜面和一個內弧形段，兩個傾斜斜面上部向外，底部向內且與內弧形段相切連接。

本發明能夠對月球、火星等低重力進行長時周期性模擬，用于開展地基長時間低重力(包括月球重力、火星重力等)科學實驗和環境模擬試驗，滿足微重力科學及空間生命科學等領域的前沿科學探索需求，滿足星際宇航(多重力環境)、月球及火星探測(約1g/6、1g/3重力環境)條件下我國深空探測器的研發、測試需求，為國家深空探測重大工程提供關鍵實驗和試驗平臺支撐。

附圖說明

圖1是現有技術中繩系結構的火星重力模擬示意圖，其中，a為模擬器受力分析圖，b為模擬器殘余加速度矢量；

圖2是本發明一個實施方式的斜面結構火星重力模擬原理圖，其中，a為模擬器受力分析圖，b為模擬器殘余加速度矢量；

圖3是本發明一個實施方式的低重力模擬設施結構示意圖，其中，a為殘余加速度矢量與斜面角度的關系，b為月球、火星、地球重力加速度關系，c為模擬器在重力模擬軌道上的滑行狀態示意圖。

具體實施方式

以下通過具體實施例和附圖對本方案的具體結構和實施過程進行詳細說明。

如圖2、3所示，在本發明的一個實施方式中，公開一種地基周期性傾斜軌道低重力環境模擬設施，包括，模擬器1和運行軌道2。