[发明专利]一种构型可变的模拟太空碎片的立方星及其工作方法

说明书

本发明公开了一种构型可变的模拟太空碎片的立方星，包括立方星主单元结构(1)、太阳能帆板(2)、帆板驱动机构(3)、立方星平台系统(4)，立方星平台系统(4)设置于所述立方星主单元结构(1)内，太阳能帆板(2)设置于立方星主单元结构(1)的四周侧，立方星平台系统(4)用于实现与操纵星之间的通信、控制所述帆板驱动机构(3)驱动所述太阳能帆板(2)展开至预定角度、改变章进动运动形式。本发明通过控制立方星的太阳能帆板展开和收起，改变目标星的拓扑构型，从而训练操控星识别不同空间碎片外形的能力。本发明能够完成一星实现不同的目标星拓扑构型，同时具备模拟自旋、章动失稳目标的能力有较高的利用率和较好的可变性。

技术领域

本发明属于微小卫星技术领域，尤其涉及一种构型可变的模拟太空碎片的立方星及其工作方法。

背景技术

近年来，空间碎片的处理越来越成为一个亟待解决的问题，受到广泛关注的是一种利用机械臂来对太空碎片进行捕获的方法。该方法需要进行频繁的空间实验来训练操控星对目标星的外形和运动状况进行识别，因此研发周期短且发射频率高的立方体卫星就得到了大量应用，但是现阶段并无一种既可以实现与训练立方星通信又可以实现构型可变的目标星。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种构型可变的模拟太空碎片的立方星及其工作方法，通过可控帆板的形式来改变立方星的拓扑结构。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种构型可变的模拟太空碎片的立方星，包括立方星主单元结构、太阳能帆板、帆板驱动机构、立方星平台系统，所述立方星平台系统设置于所述立方星主单元结构内，所述太阳能帆板设置于立方星主单元结构的四周侧，所述立方星平台系统用于实现与操纵星之间的通信、控制所述帆板驱动机构驱动所述太阳能帆板展开至预定角度、改变章进动运动形式。

进一步地，所述立方星主单元结构包括主框架和体装板，所述体装板固定安装于主框架的四周侧。

进一步地，所述帆板驱动机构包括驱动电机、中心螺母和四组杠杆装置，所述驱动电机的输出轴与中心螺母的中心螺纹连接形成丝杠传动副连接形式，所述中心螺母的四周侧分别连接一组杠杆装置，每组杠杆装置包括拉杆、两个L形支架、U形合页、两个短销轴、长销轴，所述拉杆的一端通过一个销轴与中心螺母的周侧铰接、另一端通过另一个销轴与U形合页的一端铰接，U形合页的另一端两侧通过长销轴与两个L形支架的短边铰接，所述两个L形支架与对应的体装板固定连接，U形合页的外侧与对应的太阳能帆板固定连接，太阳能帆板位于对应的体装板的外侧。

进一步地，所述U形合页与对应的两个L形支架共面设置。

进一步地，所述立方星主单元结构还包括顶盖、支撑圆柱、上框架、主框架、底板和捕捉把手，所述主框架空间位置相对固定，主框架与上框架顶部平齐安装，上框架与顶盖之间通过支撑圆柱支撑，体装板安装于主框架周围四个面，捕捉把手安装于底板几何中心位置，底板与主框架底部平齐安装。

进一步地，所述中心螺母的中心具有一与所述驱动电机的输出轴配合的螺纹孔，所述驱动电机位于顶盖的外部。

进一步地，所述立方星平台系统包括帆板驱动模块、GNSS接收模块、姿态控制计算机、磁强计模块、动量轮模块、UV通信转发模块、星务计算机、能源控制模块、电源模块。

根据上述的构型可变的模拟太空碎片的立方星的工作方法，当操纵星捕捉到目标星的信号后，将帆板展开角度指令发送给目标星，然后目标星驱动电机通过丝杠传动副带动中心螺母向下运动，杠杆装置的拉杆向下运动带动U形合页向上运动带动太阳能帆板展开至预定角度，同时操纵星对目标星进行构型识别及抓取位置确定，进而对目标星进行运动抵近通过机械臂进行抓取试验的目标星，操纵星的机械臂捕获目标星底部的捕捉把手，完成抓捕实验与目标的识别。

本发明与现有技术相比，其显著优点在于：