[发明专利]在轨充气展开并刚化的抗空间碎片和微流星体的防护系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种抗空间碎片和微流星体的防护系统。

背景技术

在卫星等航天器运行的轨道空间内存在着大量高速运动(速度≥8km/s)的微流星体和空间碎片，这些微流星体及空间碎片的撞击会使飞行器损伤、破坏甚至失效，同时也对航天员的生命安全构成严重威胁。对于1cm以上的空间碎片，可以通过在轨碎片监视器等给予预警，采取回避等主动防护措施；对于1cm以下的空间碎片，则只能采用被动防护措施。目前航天器的防护方案主要有固定式和机械式两种防护屏机构。航天器往往需要较大尺寸的防护区域，需要有大尺寸的防护屏。受发射体积及费用的限制，一次性发射或多次发射进行空间组装成大尺寸的防护屏费用较高，甚至难以实现；而采用机械式展开的防护屏则存在折叠效率低、展开可靠性低、展开后体积较小、难以构建三层以上或更多层数的多层防护等缺点。而现有的刚性防护屏还存在折叠体积较大、折叠方式不灵活、发射体积大及展开后体积小等问题。因此，设计出易于发射、发射费用较低、大尺寸、防护屏层数多、折叠体积较小、折叠方式灵活、发射体积小、展开后体积大的抗空间碎片和微流星体撞击的柔性防护机构，将对卫星、飞船等航天器空间碎片防护，对提高其工作可靠性和生存寿命起着至关重要的作用(引自：张伟，庞宝君，张泽华.航天器微流星体及空间碎片防护结构性能分析J.哈尔滨工业大学学报，2002，34(5):603.)。

发明内容

本发明的目的是为解决采用一次性发射或多次发射进行空间组装成大尺寸的防护屏存在费用高、难度大甚至难以实现及采用机械式展开的防护屏存在折叠效率低、展开可靠性低、展开后体积较小、难以构建三层以上或更多层数的多层防护的问题，以及解决现有的刚性防护屏存在折叠体积较大、折叠方式不灵活、发射体积大及展开后体积小等问题，进而提供一种在轨充气展开并刚化的抗空间碎片和微流星体的防护系统。

本发明为解决上述技术问题采取的技术方案是：本发明的防护系统包括二～二十层可刚化充气展开平面框架、二～二十个待刚化的防护屏、多根可刚化充气展开支撑立管总成、两个第一充气管、两个第二充气管、四个竖直充气管、四个水平充气控制阀和四个控制阀；所述二～二十层可刚化充气展开平面框架上下正对且平行设置，相邻两层可刚化充气展开平面框架的四个角端之间通过四根可刚化充气展开支撑立管总成连接构成密闭充气展开支撑框架，所述每层可刚化充气展开平面框架内设置有一个待刚化的防护屏，所述每个待刚化的防护屏与相对应的可刚化充气展开平面框架连接，位于最上层的可刚化充气展开平面框架的两个对角端上分别设置有一个第一充气管和一个第二充气管，所述每个第一充气管的一端与最上层的可刚化充气展开平面框架中的可刚化充气展开长支撑管连通，所述每个第二充气管的一端与最上层的可刚化充气展开平面框架中的可刚化充气展开短支撑管连通，位于最上层的可刚化充气展开平面框架的每个角端上设置有一个竖直充气管，所述每个竖直充气管的下端与相对应的可刚化充气展开支撑立管总成中的可刚化充气展开支撑立管连通，每个第一充气管和第二充气管上分别装有一个水平充气控制阀，每个竖直充气管上装有一个控制阀，相邻两层可刚化充气展开平面框架内的两个待刚化的防护屏之间的间距为5～100cm，每个待刚化的防护屏的厚度为0.1～5cm。