[發明專利]一種對火星探測器太陽能帆板進行除塵的方法

在審

• 申請號: 202110831993.7
• 申請日: 2021-07-22
• 公開（公告）號: CN113650811A
• 公開（公告）日: 2021-11-16
• 發明（設計）人: 羅青;劉暢;周國華;段富強;聶云清;張涵;周利霖
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍國防科技大學
• 主分類號: B64G1/44
• 分類號: B64G1/44;B08B7/02
• 代理公司: 北京力量專利代理事務所(特殊普通合伙) 11504
• 代理人: 徐穎超

1.一種對火星探測器太陽能帆板進行除塵的方法，其特征在于：包括如下步驟：

1)在火星探測器上設置有檢測裝置，將除塵裝置安裝在火星探測器的太陽能帆板上，將除塵控制裝置安裝在火星探測器主體內部，除塵控制裝置用于控制除塵裝置對太陽能帆板除塵，太陽能帆板通過連接裝置與火星探測器主體相連；

2)檢測裝置中的光敏傳感器實時檢測太陽能帆板單位面積光能接收量，傳遞給除塵控制裝置的核心處理器，核心處理器計算得到太陽能帆板的落塵量和太陽能帆板的工作效率，太陽能帆板的工作效率：

其中，S1為太陽能帆板的總接光面積，S2是太陽能帆板上的落塵面積，S3為太陽能帆板的剩余接光面積；

3)如果太陽能帆板的工作效率低于50％，除塵控制裝置控制除塵裝置開始工作，此時太陽能帆板處于水平狀態，除塵裝置中的壓電聲波換能器產生高頻聲波作用于太陽能帆板，以聲表面波效應為作用原理，聲波直接作用于太陽能帆板上的火星塵顆粒，同時激勵太陽帆板的翼面板產生微振動，激勵落塵振動、飛揚，脫離太陽能帆板的翼面；

4)轉動太陽能帆板轉動軸使太陽能帆板處于垂直狀態，以聲波團聚效應為作用原理，在火星重力作用下促進塵翼分離；同時，啟動檢測裝置中的風速傳感器，當火星探測器附近的風速低于5m/s時，調整壓電聲波換能器的方向控制轉軸方向，使得壓電聲波換能器垂直于太陽能帆板的翼面，調整壓電聲波換能器的工作狀態，使其產生低頻聲波，作用于懸浮在太陽能帆板附近空氣中的塵埃，強聲場使太陽能帆板所處環境空氣中的火星塵氣溶膠細顆粒發生相對運動提升顆粒間的碰撞概率，顆粒碰撞后在范德華力和靜電力的作用下會凝結成更大尺度的顆粒，在短時間內進行高頻碰撞，顆粒粒徑不斷增大，最終經過重力沉降完成聲波團聚效應火星塵消散；

5)經過以上聲表面波和聲波團聚的作用，火星探測器的太陽能帆板完成除塵工作。

2.根據權利要求1所述的一種對火星探測器太陽能帆板進行除塵的方法，其特征在于：除塵裝置為壓電聲波換能器，壓電聲波換能器用于產生聲波，太陽能帆板兩側裝有壓電聲波換能器。

3.根據權利要求1所述的一種對火星探測器太陽能帆板進行除塵的方法，其特征在于：檢測裝置包括光敏傳感器和風速傳感器，光敏傳感器用于測量太陽能帆板接光性能和判斷太陽能帆板的翼面落塵程度，風速傳感器安裝在火星探測器主體外表面，太陽能帆板的下側裝有光敏傳感器。

4.根據權利要求1所述的一種對火星探測器太陽能帆板進行除塵的方法，其特征在于：所述連接裝置為太陽能帆板轉動軸，太陽能帆板通過太陽能帆板轉動軸進行方向調整。

5.根據權利要求1所述的一種對火星探測器太陽能帆板進行除塵的方法，其特征在于：除塵控制裝置包括控制模塊和核心處理器，控制模塊和核心處理器均安裝在火星探測器主體內部，核心處理器用于接受風速信息、聲波作用時間及太陽能帆板的轉動時機。

6.根據權利要求1-5中任一項所述的一種對火星探測器太陽能帆板進行除塵的方法，其特征在于：每塊太陽能帆板兩側分別裝有壓電聲波換能器3-4個，聲波換能器上裝有指向性號筒，在聲波換能器下方與太陽能帆板連接處裝有方向控制轉軸，方向控制轉軸在控制模塊作用下轉變角度。

7.根據權利要求1-5中任一項所述的一種對火星探測器太陽能帆板進行除塵的方法，其特征在于：火星探測器還包括機動系統，火星探測器主體下側連接機動系統，機動系統能實現火星探測器固定在地面或者機動行進。