[发明专利]基于太阳帆的空间碎片清理装置及方法

权利要求书

1.一种基于太阳帆的空间碎片清理方法，其特征在于，是通过基于太阳帆的空间碎片清理装置实现的，该清理装置包括太阳帆和轨道清理机构，其中：

所述太阳帆，包括至少三个支撑杆和载荷收纳仓，所述支撑杆采用双股伸展式结构，其上嵌套有调整太阳帆姿态的滑块，所述载荷收纳仓的内部安装有探测控制模块，用于定位目标碎片和生成控制指令；各支撑杆的一端分别与载荷收纳仓固定，形成平面放射状骨架，相邻支撑杆之间固定有帆面，该帆面上铺设有太阳能薄膜电池；

所述轨道清理机构，包括均为腔体结构且依次连接的吸纳器、粉碎腔、静电加速器和泡沫存储仓，所述吸纳器的腔体内部设置有电磁线圈，用于吸附磁性碎片；所述粉碎腔的腔体内设置有分解网和球磨机；所述静电加速器的腔体靠近入口位置处固定有放电装置，腔体内部设置有与放电装置连接的静电发生器，该静电加速器与粉碎腔的贯通处设置有隔离板；所述泡沫存储仓的顶部设置有顶盖，底部封闭，该泡沫存储仓与静电加速器之间的缓冲区侧壁上设置有喷枪管，用于向非磁性碎片喷射泡沫；

所述轨道清理机构的泡沫存储仓的底部与载荷收纳仓固定，且轨道清理机构的中心轴线与帆面垂直；

具体实现方法包括如下步骤：

(1)太阳帆展开：

(1a)空间站发射太阳帆空间碎片清理装置；

(1b)支撑杆根据探测控制模块预设的控制指令，由多个菱形杆架连接的双股状态伸展为单股状态，带动帆面展开；

(2)探测控制模块获取控制指令：

探测控制模块对目标碎片进行定位，根据定位获取的目标碎片相对于太阳帆的位置和速度信息，计算太阳帆到目标碎片运动轨迹的控制量，并根据控制量生成控制指令；

(3)太阳帆根据控制指令向目标碎片靠近：

根据控制指令，太阳帆在支撑杆上滑块滑动的带动下转动，通过改变太阳帆的帆面法线与太阳帆所在位置处的太阳光线之间的夹角，获得实时的光压推力和加速度，太阳光压推动太阳帆运动到目标碎片附近，且太阳帆与目标碎片之间无相对运动；

(4)吸纳器对磁性碎片进行吸附：

吸纳器通过腔体内利用太阳能薄膜电池提供的电能产生电磁场的电磁线圈，将磁性碎片吸入到粉碎腔内；

(5)粉碎腔对磁性碎片进行粉碎和研磨：

粉碎腔通过分解网对磁性碎片进行初步粉碎，并通过球磨机对粉碎后的磁性碎块进行研磨，得到磁性粉尘；

(6)静电加速器对磁性粉尘进行加速：

(6a)静电加速器腔体靠近入口位置处固定的放电装置释放电子束，对经过隔离板上的出尘孔进入腔体内的磁性粉尘充电；

(6b)静电加速器腔体内部设置的静电发生器为带电后的磁性粉尘提供高压静电场，使磁性粉尘加速进入缓冲区；

(7)喷枪管对非磁性碎片进行喷移：

(7a)泡沫存储仓顶部设置的顶盖上的排液孔打开，释放膨胀泡沫；

(7b)喷枪管向非磁性碎片喷射在缓冲区混合的膨胀泡沫和高速磁性粉尘，使非磁性碎片降轨；

(8)泡沫存储仓判断膨胀泡沫剩余量：

泡沫存储仓判断膨胀泡沫剩余量是否大于预设门限值，若是，执行步骤(2)，否则，太阳帆返回空间站补给膨胀泡沫，执行步骤(1)。