[发明专利]太空垃圾清理卫星装置

说明书

本发明公开了一种太空垃圾清理卫星装置，包括卫星本体和任务执行模块，卫星本体包括第一结构箱、置于第一结构箱内部的电源模块、导航模块、轨道控制模块、飞行控制模块和无线通信模块、太阳能电池阵列，第一结构箱为立方体，箱体各面通过机械结构固定；任务执行模块包括第二结构箱、置于第二结构箱内部的任务控制模块、探测识别模块、捕获模块、粉碎模块、运送模块和激光烧蚀模块，第二结构箱为立方体，其左侧面为固定面与卫星本体机械锁紧，其余五个面为变形结构，能够在‑60～60°范围内展开和合拢。该装置能够捕获和清理尺寸较小的太空垃圾，并且能够对含导电材料的太空垃圾经过激光烧蚀模块烧蚀后，能够二次利用，为激光烧蚀模块提供能量。

技术领域

本发明属于卫星本体控制技术研究领域，具体涉及太空垃圾清理卫星装置。

背景技术

太空垃圾也称为空间碎片，来源多种多样。例如各种已经失效的人造卫星，废弃的火箭推进器残骸，各种卫星本体爆炸或者碰撞形成的碎片，微小的机械零部件，甚至是航天员在太空作业时不小心留下的垃圾等等。太空垃圾按照直径可分为三类：10厘米以上的太空垃圾可通过仪器监测到，它们的数量在1.9万块左右；介于1厘米到10厘米之间的垃圾，仪器无法跟踪，据估计在20万块左右，可造成内部敏感元件的感应放电，甚至导致卫星本体结构性损坏；而直径小于1厘米的太空垃圾会造成卫星本体表面坑坑洼洼、伤痕累累，其数量在以千万计。

这些垃圾大多处于低轨道，会随着阻力的作用不断的下降，直至进入大气层烧毁，但是却需要长时间的作用。高层轨道的太空垃圾，则能在轨道上留存数万年甚至是数百万年。太空垃圾的飞行速度可高达每小时4万公里，如此高的速度，就算一块小的油漆碎片都会毁坏其他卫星和太空设备及卫星本体-甚至是国际太空站。太空垃圾的数量以每年5％的速度不断增加，近几年更是以每年40％的速度递增，随着太空垃圾数量不断增多，这些碎片之间的碰撞几率也不断增加，从而产生雪崩效应，当碎片的数量累积到一定程度，将会使航天活动无法进行，近地空间则完全失去使用价值。

现有技术中公开了利用绳系空间机器人清理太空垃圾的方法，但是这种方法存在以下缺点：一是只能捕获大尺寸太空垃圾，不能捕获较小尺寸碎片；二是只能捕获太空垃圾，没有清理太空垃圾的功能。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提出一种太空垃圾清理卫星装置，利用可变形的箱体结构、太空垃圾增压装置、两级清理结构、以及光电检测模块实现对太空垃圾的准确定位和有效清理。

本发明公开了一种太空垃圾清理卫星装置，所述卫星装置包括卫星本体和任务执行模块，所述卫星本体包括第一结构箱、太阳能电池阵列、置于所述第一结构箱内部的电源模块、导航模块、轨道控制模块、飞行控制模块和无线通信模块，所述第一结构箱为立方体，箱体各面通过机械结构固定，太阳能电池阵列置于第一结构箱顶面的外部，所述电源模块、导航模块、轨道控制模块、飞行控制模块和无线通信模块多层垂直叠放，所述任务执行模块包括第二结构箱、置于第二结构箱内部的任务控制模块、探测识别模块、捕获模块、粉碎模块、运送模块和激光烧蚀模块，所述第二结构箱为立方体，其中第二结构箱左侧面为固定面，与第一结构箱的右侧面机械锁紧，其余五个面能够在60～60°范围内展开和合拢，所述第二结构箱箱体各面通过直流电机推杆连接，其中，任务控制模块固定在所述第二结构箱左侧面、所述探测识别模块置于第二结构箱顶面的内部；在第二结构箱顶面、第二结构箱底面的内侧四角分别安装一个增压装置；探测识别状态下所述第二结构箱展开，捕获状态下所述第二结构箱合拢；任务控制模块与轨道控制模块直接通信，控制任务执行模块内各子模块开展工作。

优选地，所述第一结构箱左侧面为拓展面，用于拓展同样规格的任务执行模块。

优选地，所述第一结构箱和/或第二结构箱六个面均为铝合金结构板，其内部空间与铝合金结构板之间安装玻璃纤维垫片。

优选地，所述电源模块包括电源控制器、锂离子电池组、多个太阳敏感器、以及多个温度传感器阵列；所述电源控制器包括采样阵列、充放电管理模块和配电管理模块。