[发明专利]一种用于空间碎片清理的纳星结构

说明书

本发明涉及一种用于空间碎片清理的纳星结构，包括推力分系统、承力结构分系统、对接分系统、缓冲固连分系统以及信标分系统；承力结构分系统包括框架和架板，架板安装在框架的各个面上；推力分系统设置在承力结构分系统内部；缓冲固连分系统包括用于对空间碎片进行刚性连接的固连装置和用于减小空间碎片冲击力的缓冲装置，固连装置、缓冲装置均设置在框架的顶部，固连装置设置在缓冲装置中部；对接分系统包括用于和母星的对接机构完成起旋并弹射向空间碎片的对接装置，对接装置设置在框架的底部；所述的信标分系统包括用于提供电能的太阳能电池片，太阳能电池片设置在架板上。本发明用于满足失效空间碎片的附着及后续操作的需求。

技术领域

本发明涉及空间碎片清理技术领域，特别涉及一种用于空间碎片清理的纳星结构。

背景技术

随着空间技术的飞速发展，空间系统在人类日常生活中的作用越来越突出，当前空间技术的研究态势已经从探索、利用空间逐步拓展到探索、利用和控制空间。一方面随着人类对空间研究、开发与应用能力的不断提高，越来越多的空间飞行器被发射入轨，空间日趋拥挤，近地轨道上残留了大量的废弃卫星、火箭末子级、碰撞产生的二次碎片等空间碎片(环地轨道上的空间垃圾碎片达50万个)。若不采取措施，空间碎片将以每年5％的速度递增，近地轨道上的空间碎片已经对航天活动构成了严重威胁，正常工作的飞行器与太空碎片碰撞可能性正逐年增加。同时，运行于不同轨道的在轨飞行体相撞击时撞击速度达每秒数千米以上，撞击后产生的大量碎片对空间环境的二次污染将更加严重，分布的碎片云逐步对运行轨道起到封锁效应，从而使航天器进入空间的通道日益受限。空间碎片不仅占用了宝贵的轨道资源，也给航天器的发射及在轨运行带来了巨大的安全隐患。控制和减少空间碎片，净化空间环境，已成为世界各国的共同愿望，国际上已全面开展了空间碎片减缓工作，制定了减缓设计标准并得到贯彻实施，以抑制空间碎片的增长。

目前多采用两种方法控制碎片的进一步增长。

一种是有效地遵守国际协商的减缓条例。对新发射的航天器执行寿命末期的离轨操作，高轨卫星通过抬升轨道高度进入坟墓轨道，低轨卫星则通过降低轨道高度进入大气层烧毁。航天器在坟墓轨道上不影响正常的卫星轨道，由此避免成为可能会和未来有用目标相撞的碎片，同时驻留在坟墓轨道，也可以等到未来技术成熟时对这类飞行器进行空间操作，有可能焕发这些航天器的第二春，重新恢复它们的一些功能；低轨卫星则通过降低轨道高度进入大气层烧毁。进入大气层可以通过大气摩擦产生燃烧彻底销毁失效卫星。

另一种方法则是对目前失去机动能力的空间碎片采取积极的主动清理技术(ActiveDebrisRemoval-ADR)。应用ADR技术并不是要去清理空间所有的碎片，而是有所针对性的针对特定航天器开展必要的操作。

空间碎片主动清理技术已是空间技术领域一个重要研究方向和研究热点。目前学者们已提出基于机械臂抓捕、鱼叉、飞网捕获、粒子波束作用推离、电动阻力等多种方式的空间碎片清理方法。这些方法要么通过机械物理接触(机械臂、鱼叉、网)，建立服务航天器与碎片的机械连接清理碎片；要么通过非物理接触式(电子介质接触、波束推离)，利用服务航天器和碎片之间的相互作用力牵引或者推移碎片；或者通过导线实现服务航天器与碎片目标的空间连接，通过空间环境产生的阻力降低轨道高度，实现目标碎片消除。

空间失控卫星、空间残留碎片等空间垃圾已经越来越严重的影响到了航天器及宇航员的生命安全；人类针对失控的卫星及空间垃圾问题展开了激烈的讨论和研究。目前，国际空间组织已经就空间垃圾如何处理问题开展了多项专题研讨会，各航天大国都对日益严重的空间垃圾问题给予了高度重视，我国也已启动了空间碎片减缓及清理专项计划，旨在研究如何处理空间垃圾问题。空间碎片主动清理技术已是空间技术领域一个重要研究方向和研究热点。