[发明专利]用于小行星着陆器探测的锚定位系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种着陆器探测的锚定位系统，属于深空探测定位系统技术领 域。

背景技术

空间技术的发展使得人类有可能向太阳系的某些星球发射探测器，并在某 些星球表面着陆取回土壤和岩石样本，通过科学实验认识和利用星球。到目前 为止，人类已实现了在月球和火星表面着陆，并成功地取回月面土壤及岩石样 本。除月球和火星外，人类还向金星、木星以及小行星、彗星发射了着陆器。 随着21世纪的到来，深空探测技术作为人类保护地球、进入宇宙和寻找新的 生活家园的一个重要手段，引起了世界各个国家的高度关注。深空探测将是人 类在新世纪进行空间资源研究开发和利用、空间科学研究与技术创新的重要途 径，将为人类离开地球去其他星球生活开创一个崭新的纪元。

小行星探测属于深空探测，近年来世界范围内掀起了小行星探测的热潮。 小行星形成于46亿年前太阳系产生初期，含有太阳系形成初期的物质和元素， 通过对小行星的探测，可以增进对太阳系的了解，探索太阳系的起源和生命起 源。到目前为止，人类对小天体(包括小行星、彗星等)的探测由简单到复杂， 由远距离观测到近距离观测，再到着陆小天体表面对其取样研究，这个过程是 循序渐进、逐步深入的。在小天体的着陆器探测中，小天体的表面引力特别小， 着陆器在其表面着陆后容易在外力作用下飘走，所以在着陆器上安装有锚定位 系统，此锚定位系统在着陆器着陆的瞬间，在着陆器和小天体之间建立机械连 接，将着陆器牢牢的固定在小行星表面。

现有的将着陆器固定在小行星表面的锚定位方式有许多种，其中包括：

一、钻孔固定

原理：利用一个或两个钻头在小行星表面钻孔来固定着陆器，有两个钻头 时它们转动方向相反，以减小由于钻头转动引起的着陆器转动。

优点：低速钻孔对表面区域产生较小的温度影响。

缺点：(1)钻孔所需时间较长且钻孔时所需施加的反作用力较大，时间越 长燃料消耗越大，这就要求增加发射时燃料的携带量；(2)这种方法对表面硬 度较低的小行星实现起来方便，而对于表面硬度较高的小行星，钻孔时间和所 需反作用力会增大很多，甚至不能钻孔。

二、熔化成孔固定

原理：通过熔化装置在小行星表面形成孔，进而对着陆器进行固定。

优点：熔化装置运动部件少，减小了质量，提高了可靠性。

缺点：高温熔化能量高度集中，所需能量大，同时熔化时间也较长；在熔 化过程中着陆器停留在空中，增加了着陆器上仪器翻倒的危险；如果星体表面 成分不可熔化，着陆器将无法成功固定。

三、伸缩套管连接定位

美国的ST4/Champollion也曾计划进行Temple1彗星的着陆探测，该计划 后来被取消，其锚定位系统采用的是火工品驱动的伸缩套管结构。

原理：不同直径的刚性管同心地套接在一起，锚尖和直径小的刚性管套接， 在驱动装置作用下锚尖带动套管射入星体表面，达到固定着陆器的目的。

优点：着陆点和着陆器之间是刚性连接，着陆器不会有水平方向的飘动； 在着陆器定位过程中没有姿态保持，燃料消耗少。

缺点：由于小行星表面介质的各向异性，锚尖入射过程中会发生倾斜，会 有很大的横向冲击载荷作用到着陆器上，对着陆器内部仪器造成损坏；在入射 过程中伸缩套管运动部分质量会发生变化，给估算初始发射能量带来困难。

发明内容

本发明的目的是为了解决伸缩套管连接定位系统存在的锚尖入射时发生 倾斜，横向冲击载荷作用在着陆器上，对着陆器内部仪器造成损坏；并且在入 射过程中伸缩套管运动部分质量发生变化，给估算初始发射能量带来困难的问 题，进而提供一种用于小行星着陆器探测的锚定位系统。

本发明的技术方案是：用于小行星着陆器探测的锚定位系统由推进机构、 缠绕机构、锁紧解锁机构、线缆箱体、电气接口、连接线绳和两根导线组成；