[实用新型]一种用于空间微小碎片探测的卫星探测装置

说明书

本实用新型涉及一种用于空间微小碎片探测的卫星探测装置，至少包括安装在卫星主体上的载荷舱，所述载荷舱内设置有与所述卫星主体连通的充气重力梯度杆以及与所述充气重力梯度杆连接的用于探测空间微小碎片的探测气囊，在所述探测气囊充气展开后，所述探测气囊按照能够形成至少一个向所述探测气囊的内部凹陷的曲面以在增加与空间微小碎片的接触面积的同时至少部分捕获微小碎片的方式设置。本实用新型提供的用于空间微小碎片探测的卫星探测装置通过设置凹陷的曲面，增加了探测气囊与空间微小碎片的接触面积，提高了探测气囊探测到空间微小碎片的机会，而且，至少能够部分的捕获空间微小碎片，保证卫星主体不会与空间微小碎片碰撞。

技术领域

本实用新型涉及航空航天技术领域，尤其涉及一种用于空间微小碎片探测的卫星探测装置。

背景技术

随着人类空间探索活动增多，太空中由于人类的空间探索活动造成的空间碎片也日渐增多。这些空间碎片分布在太阳同步轨道、地球同步轨道以及近地轨道等轨道上，已经成为卫星、飞船、空间站等在轨安全运行的一大威胁。近地空间中，毫米级以上不同尺度的碎片数以亿计。更为紧迫的是，今年来，空间碎片正快速增长，空间碎片撞击占空间环境引发各类卫星失效时间的比例也逐步增高。目前，在轨卫星对于空间碎片的规避主要采取机动变轨或者姿态调整的方式进行碎片规避。

在卫星规避之前需要对空间碎片进行探测，对于直径小于1mm的空间碎片无法通过地基雷达和望远镜等观测。国际上主要采用天基探测器对空间碎片进行探测，通过监测空间碎片与探测器的撞击来获取空间碎片的质量、速度、轨道以及通量等信息。SPADUS探测器搭载在ARGOS卫星上，其结构形式采用双排平行阵列式，每排阵列上有16片聚偏二氟乙烯压电薄膜(PVDF)传感器，每片传感器面积为36cm²。聚偏二氟乙烯压电薄膜(PVDF)传感器是一种新型高分子聚合物压电材料，兼具耐冲击、不易受水和化学药品的污染、重量轻、柔软不脆等特点，可以分割成各种形状的大面积传感器封装在曲面或脆性材料的表面。PVDF传感器受到空间碎片撞击后会产生电荷信号，该电荷信号经过放大、滤波、模数转换等功能模块后，将采集的电荷信号转换为数字信号。星上载荷对采集的数据进行分析，不仅能够探测空间碎片，还可以反演出碎片的基本性质。

中国专利(公开号为CN207120903U)公开了一种模块化卫星，包括三个以上功能模块，所述三个以上功能模块对接形成所述模块化卫星，并且所述三个以上功能模块围绕所述模块化卫星的周向分布，并且相邻两个所述功能模块之间通过伸缩机构连接，探测器设置于其中一个所述功能模块上，用于探测空间碎片，控制器，设置于其中一个所述功能模块上，根据探测器探测的结果控制所述伸缩机构。该专利提供的模块化卫星不需要改变卫星的运行轨道，只需要通过调整伸缩机构来增大功能模块之间的距离，并且只需要利用太阳能即可实现规避空间碎片，节省推进剂。但是，一方面该专利公开的模块化卫星的探测器的探测目标是对于直径较大的空间碎片的探测，可以通过调整伸缩机构规避空间碎片，但这种规避方法对极大地限制了卫星的结构。现有卫星结构的主流趋势是小型化、集成化，模块化的拼装也是为了后续卫星安装过程的方便。而卫星在轨工作期间通过调整伸缩机构来增大功能模块之间的距离，必然会产生扰动，影响卫星有效载荷的工作；其次，卫星各个模块的分离也增加了卫星姿态管理的复杂度；最后，对于直径小于1mm的空间碎片可能无法完全破坏飞行器，但对于卫星表面的各种传感器、太阳能帆板，特别是一些光学设备可能受到空间碎片的沙蚀，甚至完全失效。