[发明专利]空间碎片清除装置、方法及空间碎片维护方法

说明书

本发明公开了一种空间碎片清除装置、方法及空间碎片维护方法，该装置包括：运载机构、伸缩机构、同步转盘和柔性抓捕机构；运载机构，用于机动至与目标碎片轨道同步；伸缩机构的一端插入并限位于运载机构内，且可转动设置，另一端与柔性抓捕机构连接；同步转盘可转动地设置在运载机构的一侧面上，且同步转盘套装在伸缩机构上用于带动伸缩机构转动；柔性抓捕机构用于抓捕目标碎片，且与目标碎片之间为柔性接触。本发明的空间碎片清除装置、方法及空间碎片维护方法，可以带动柔性抓捕机构与目标碎片的同步转动，便于捕获旋转中的空间碎片。可以对不同外形的空间碎片进行捕获，且不易产生碰撞，适用范围较广，稳定性和安全性较高。

技术领域

本发明涉及航天技术领域，尤其涉及一种空间碎片清除装置、方法及空间碎片维护方法。

背景技术

空间碎片是人类进行太空活动留下的产物，其范围包括废弃的人造卫星、燃料箱爆炸或撞击产生的碎片、运载火箭的末级、在执行航天任务过程中的抛弃物等。空间碎片对航天器与航天员安全存在极大的潜在威胁，空间碎片清理已经成为航天界亟待解决的重要问题。

美国、日本和西欧等各航天大国正在竞相开发空间碎片清理的新技术，我国已经将“空间碎片清理技术”列为重大科技专项。空间碎片一般为非合作对象，在太空微重力环境下对其进行捕捉时易因动量的转移引起较大扰动。此外如果实施刚性捕捉，可能会因为碰撞而产生次生碎片。因此，提供一种空间碎片清除装置及方法以适用于多种碎片(不同外形、材质与不同旋转状态)清理要求，具有重要理论与现实意义，应用价值巨大。

发明内容

为解决上述现有技术中存在的技术问题，本发明提供了一种空间碎片清除装置、方法及空间碎片维护方法。具体技术方案如下：

第一方面，提供了一种空间碎片清除装置，所述装置包括：运载机构、伸缩机构、同步转盘和柔性抓捕机构；所述运载机构，用于机动至与目标碎片轨道同步；所述伸缩机构的一端插入并限位于所述运载机构内，且转动设置，另一端与所述柔性抓捕机构连接；所述同步转盘转动地设置在所述运载机构的一侧面上，且所述同步转盘套装在所述伸缩机构上用于带动所述伸缩机构转动；所述柔性抓捕机构用于抓捕目标碎片，且与目标碎片之间为柔性接触。

在一种可能的设计中，所述柔性抓捕机构包括：基板、柔性腕足；所述伸缩机构的另一端与所述基板的一侧面连接，多个所述柔性腕足连接在所述基板的另一侧面上；所述柔性腕足为形状记忆合金材质，所述柔性腕足被设置为加热后沿弧形伸出，且所述柔性腕足的延伸方向指向所述基板的轴线方向，用于包裹目标碎片。

在一种可能的设计中，所述柔性抓捕机构为捕获刷，所述捕获刷用于与目标碎片接触的一侧面设置有刷毛。

在一种可能的设计中，所述运载机构包括：用于调整所述运载机构姿态和轨道的姿轨控模块；用于控制所述伸缩机构、所述同步转盘和所述柔性抓捕机构动作的星务与数管模块；用于进行数据收发的星间通信模块；用于供电的电源模块。

在一种可能的设计中，所述装置还包括视频侦察模块，所述视频侦察模块与所述星务与数管模块连接，用于获取目标碎片的视频信息并发送给所述星务与数管模块，所述星务与数管模块根据视频信息控制所述伸缩机构、所述同步转盘和所述柔性抓捕机构动作。

在一种可能的设计中，所述装置还包括用于消旋的磁力矩器。

第二方面，提供了一种利用上述任一项的空间碎片清除装置进行空间碎片清除的方法，所述方法包括：

准备阶段：运载机构机动至与目标碎片轨道同步，伸缩机构动作，将柔性抓捕机构移动至抓捕位置；

捕获阶段：若目标碎片旋转，启动同步转盘，通过所述伸缩机构带动所述柔性抓捕机构与目标碎片同步转动，然后启动所述柔性抓捕机构，进行捕获；

操作阶段：所述运载机构机动至较低轨道或者回收平台；