[发明专利]一种快速自旋小卫星着陆器及其着陆方法

说明书

本发明公开了一种快速自旋小卫星着陆器及其着陆方法，着陆器包括主承力框架结构以及位于主承力框架结构内的飞矛系统，飞矛系统包括系统壳体、位于系统壳体内的推进系统和至少一组飞矛组件和绳索组件，飞矛组件包括飞矛头部、飞矛主体，绳索组件包括走线筒、绳索和绳索卷筒机构，飞矛头部位于飞矛主体的前端，飞矛主体的外部设置有弹簧挡片，绳索储存于走线筒内，绳索的前端与飞矛主体连接、后端与绳索卷筒机构连接。本发明功能密度高，工作安全可靠，不会对主探测器构成安全隐患，能够独立自主地完成特定的科学任务，在小行星着陆探测领域具有一定的实用价值和指导意义。

技术领域

本发明属于小行星着陆探测技术领域，具体涉及一种快速自旋小卫星着陆器及其着陆方法。

背景技术

小行星是一种围绕太阳运动、体积与质量均小于行星的天体，其独特的物理、化学特性对于揭示太阳系的起源与演化有着重要的科学意义。自1989年10月美国NASA发射伽利略号以来，小行星探测方兴未艾，迅速发展成为深空探测的热点之一。我国于2016年12月发布的《2016中国的航天》白皮书显示，未来五年的深空探测任务明确提出要开展小行星探测活动。

与月球、火星等行星相比，小行星具有表面引力弱、介质特性未知等特点，因此小行星着陆器的技术攻关主要集中在解决微重力环境下的反弹、漂移和着陆较长时间后的飘走等问题。此外，小行星着陆器通常肩负着其他的科研功能，例如采样、探测等。

就目前而言，已设计出的着陆器多依靠小行星的重力场实现自由着陆，例如日本隼鸟2号的MSASCOT着陆器。然而快速自旋小行星的重力场十分微弱，不足以给小行星表面的自由物体提供向心加速度，此时如果采取类似MSASCOT着陆器那样的自由着陆方式，则着陆器会在下落到小行星表面后被地表弹离，难以或无法完成特定的科学任务。

哈尔滨工业大学的赵志军等人在《南京航空航天大学学报》上发表了一篇论文，介绍了一种小行星着陆器的锚系统，该锚系统采用链式锚固方式，由锚固单元、缠绕单元、解锁单元和线绳单元四个部分组成。当着陆器开始执行着陆时，锚系统检测到触发信号后点燃火工品，高速推出锚固单元中的锚体并打入小行星表面，同时缠绕单元收紧线绳单元中的线绳，实现着陆器在小行星表面的锚固。但当锚体偏离入射轨道时会对着陆器产生冲击，影响着陆稳定性，并且只能提供单一方向的锚固力，容易造成着陆器倾翻。

发明内容

本发明的目的在于提供一种快速自旋小卫星着陆器及其着陆方法，适用于自转速度快、重力场微弱而不足以给表面的自由物体提供向心加速度的小行星。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种快速自旋小卫星着陆器，包括主承力框架结构以及位于所述主承力框架结构内的飞矛系统，所述飞矛系统包括系统壳体、位于所述系统壳体内的推进系统和至少一组飞矛组件和绳索组件，所述飞矛组件包括飞矛头部、飞矛主体，所述绳索组件包括走线筒、绳索和绳索卷筒机构，所述飞矛头部位于飞矛主体的前端，所述飞矛主体的外部设置有弹簧挡片，所述绳索储存于走线筒内，绳索的前端与飞矛主体连接、后端与绳索卷筒机构连接。

进一步地，所述推进系统位于所述系统壳体内的中部，所述飞矛组件和绳索组件包括多组，多组所述飞矛组件和绳索组件围绕在所述推进系统的周围，每组飞矛组件位于所述系统壳体的飞矛发射筒内。

进一步地，所述飞矛组件和绳索组件包括三组，其中一组飞矛组件沿着陆器对地面正方向安装，另外两组飞矛组件与所述其中一组飞矛组件成一夹角安装。

进一步地，所述推进系统包括装药座、发射药、燃烧室、挡药板、拉瓦尔喷口、点火药、安全机构，所述装药座上安装有发射药、挡药板和拉瓦尔喷口，所述点火药与发射药之间连接有安全机构，所述挡药板设置于发射药与燃烧室之间，所述拉瓦尔喷口位于燃烧室的末端。

进一步地，所述主承力框架结构为八棱柱的结构形式，包括八边形的结构上主框、结构中主框、结构下主框以及八根将结构上主框、结构中主框、结构下主框互相连接的支撑杆。