[发明专利]一种空间柔性捕获装置以及其捕获方法

说明书

技术领域

本发明涉及空间捕获技术领域，具体的涉及一种空间柔性捕获装置以及其捕获方法。

背景技术

随着空间技术的发展，空间垃圾数量急剧增加，为了进一步开发空间资源需对现存于空间轨道的各种空间碎片、废弃卫星等非合作目标实施在轨抓捕。

目前在轨空间非合作目标的抓捕方式：

1.以机械臂为代表的抓捕方式：机械臂抓捕通过末端执行机构，抓捕目标的特定部位(如喷管、对接环、星箭对接口等)。该类装置的代表有美国的FREND(“近期能演示验证的空间机器人技术”)，它针对航天器上通用的星箭对接口进行抓捕，该项抓捕技术对星载计算机视觉处理性能要求较高，且难以用于对有自转角速度的目标进行抓捕。此外，采用机械臂抓捕还受限于抓捕距离，需要抓捕的卫星与目标之间需要达到很近的停泊距离才能实施抓捕。轨道调整时间长，抓捕周期也因此延长。

2.以绳网为代表的柔性抓捕方式：柔性抓捕主要通过绳网、口袋、鱼叉等装置实现对目标的抓捕，不需要考虑特定的抓捕位置，可适应不同形状和尺寸的目标抓捕。代表性的项目有欧洲航天局的ROGER(“机器人地球静止轨道复位器项目”)，分为飞网型和飞爪型。飞爪型抓捕需要较高标准的测量系统和姿态稳定控制系统，而飞网型抓捕方式虽然测量系统的要求低，但由于飞网面积大，极容易对抗方拦截，不适用于抓捕对抗。

发明内容

本发明的目的在于提供一种空间柔性捕获装置以及其捕获方法，该发明解决了现有柔性捕获方法所用飞网展开面积大，飞爪对测量和姿态控制稳定性检测装置要求高的技术问题。

本发明提供一种空间柔性捕获装置包括用于回收所述空间柔性捕获装置的系绳、用于缠绕捕获目标物的甩绳、用于甩出所述甩绳的两根甩杆和用于收纳所述甩杆的机架，所述机架的第一端设置用于驱动所述甩杆转动的电机，第二端通过所述系绳与抓捕卫星相连接，所述机架的第二端面上设置用于将所述空间柔性捕获装置推离抓捕卫星的推进器；

所述甩杆容纳于所述机架的两相对侧，所述甩杆的一端与所述电机的输出端相连接，另一端与所述甩绳相连接；

所述甩绳的另一端为自由端，所述甩绳的外表面设置黏贴部。

进一步地，机架的中部侧面设置用于收纳所述甩杆的通槽。

进一步地，甩杆与所述甩绳铰接；所述系绳与所述机架铰接。

进一步地，甩杆包括第一甩杆和第二甩杆，所述第一甩杆与所述甩绳通过第一球铰接相连接；所述第二甩杆与所述甩绳通过第二球铰接相连接。

进一步地，系绳上间隔套设多个用于固定所述甩绳的压扣，所述压扣中心处设置用于所述系绳通过的通孔，所述压扣的两相对端面上设置用于容纳甩绳的扣槽。

进一步地，甩绳中心为加强材料层；

所述黏贴部包括分设于所述甩绳的两相对面上的魔术贴正面和魔术贴反面。

本发明的另一方面还提供了一种空间柔性捕获卫星，包括如上述空间柔性捕获装置。

进一步地，表面设置用于容纳如上述空间柔性捕获装置的凹槽。

一种用于如上述空间柔性捕获装置的捕获方法，包括以下步骤：

步骤S100：抓捕卫星进入抓捕目标所在轨道，并进入所述抓捕目标的捕获范围；

步骤S200：所述抓捕卫星向所述抓捕目标发射所述空间柔性捕获装置，所述空间柔性捕获装置运动至系绳拉直后，启动电机展开甩杆并将甩绳甩向所述抓捕目标并缠绕所述抓捕目标；

步骤S300：所述抓捕卫星通过系绳将所述空间柔性捕获装置及所述抓捕目标拖至坟墓轨道后，切断系绳。

本发明的技术效果：

本发明提供的空间柔性捕获装置，仅采用2根具有黏贴部的甩绳缠绕目标物，从而实现对在轨目标物的捕获。与现有机械臂抓捕方式相比，该抓捕方式操作距离较远，适用对象较广，在抓捕过程中对测量系统和轨控精度要求低。

本发明提供的空间柔性捕获装置，通过推进器将该装置发射至目标附件实施抓捕，并通过与卫星相连接的系绳实现对目标的回收。与飞网抓捕方式相比，该装置的操作距离更远，还能有效避免现有飞网在撒网过程中被对抗方拦截的问题。

本发明提供的抓捕卫星，具有在轨抓捕功能，抓捕卫星整体质量较小，有利于降低发射成本。

本发明提供的空间柔性捕获装置捕获方法，抓捕过程高效简洁，降低在空间对抗中被对抗方破坏的可能。

具体请参考根据本发明的空间柔性捕获装置以及其捕获方法提出的各种实施例的如下描述，将使得本发明的上述和其他方面显而易见。

附图说明