[发明专利]一种太空碎片回收航天器

说明书

一种太空碎片回收航天器，属于航空航天技术领域。包括罩壳，罩壳上安装有探测识别模块、热控系统、姿态控制系统和太阳能供电系统，探测识别模块用于太空碎片的探测，姿态控制系统用于航天器的姿态调节控制，热控系统用于航天器的散热；罩壳内安装有集料粉碎仓，集料粉碎仓包括从前向后依次设置的碎片捕捉仓、进料仓、粉碎仓、粉碎碎片储仓，碎片捕捉仓与进料仓之间连接有用于流通非牛顿性磁流体的第一磁流体管道，进料仓与粉碎粉碎碎片储仓之间连接有用于流通磁性流体的第二磁流体管道。本发明利用电磁体形成的传送带对非牛顿性磁流体的引导和约束，实现对捕获碎片的输送，克服了现有技术中太空碎片在太空环境下不易控制的问题。

技术领域

本发明属于航空航天技术领域，具体为一种太空碎片回收航天器。

背景技术

随着航天技术的广泛应用，人类发射航天器的数量越来越多，1986 年后，随着空间碎片数量剧增，空间碰撞事件频发。据2010 年1月至2013年12月这4年内的记录，共发生了10 次在轨卫星解体事件。2012 年全世界在轨卫星与空间碎片概率大于10-4的碰撞超过1039 次；距离小于100 m 的危险交会948 次，平均每天3 次左右。可以说，目前空间碰撞事件频发，空间碎片已成为人类航天活动的公害，给人类航天活动的安全造成严重威胁。空间碎片与航天器碰撞时，卫星飞行任务短暂中断或部分任务功能丧失，严重的会使航天器发生爆炸或击碎整个结构。且由于在轨空间垃圾的影响，部分卫星轨道无法使用，失去了原有的商业价值。因此，清理太空垃圾势在必行。

目前对于空间垃圾的回收，当前各国一致倾向于“捕获＋离轨”式清除方案。该技术是由碎片清除器首先依靠跟踪定位系统逐渐逼近失去姿控能力的目标碎片（非合作目标），进行捕获，然后依靠轨道转移（离轨）系统将目标拖入大气层烧毁，碎片捕集器主要采用捕获离轨清除技术，也就是在对空间碎片进行捕获后，进行轨道转移（离轨）系统将目标拖入大气层烧毁。所以这意味着每清理一个可被其捕获的空间碎片都要发射一个或一次性发射多个航天器。其成本很高，如2009年国际上每1千克有效载荷的发射价格约为2万美元。然而据美国空间监视网估计，目前在轨的空间碎片中尺寸大于10cm 的约有20000~22000 个；尺寸大于1cm 的约有500000 个。所以目前的回收成本奇高无比。

发明内容

本发明的目的是提供一种太空垃圾回收装置，能够实现对太空垃圾的收集处理，并有效解决背景技术中的问题。

实现上述目的的技术方案是：一种太空碎片回收航天器，其特征在于：包括罩壳，罩壳上安装有探测识别模块、热控系统、姿态控制系统和太阳能供电系统，探测识别模块用于太空碎片的探测，姿态控制系统用于航天器的姿态调节控制，热控系统用于航天器的散热，太阳能供电系统用于为航天器供电；

罩壳内安装有集料粉碎仓，集料粉碎仓包括从前向后依次设置的碎片捕捉仓、进料仓、粉碎仓、粉碎碎片储仓，碎片捕捉仓、进料仓、粉碎仓、粉碎碎片储仓的前后两端均为开口，碎片捕捉仓的前端开口作为碎片进口，粉碎仓内安装有垃圾粉碎机构，碎片捕捉仓和进料仓之间通过第一电控阀门连接为一体，进料仓和粉碎仓之间通过第二电控阀门连接为一体，粉碎仓和粉碎碎片储仓之间通过第三电控阀门连接为一体，粉碎碎片储仓的后端开口作为碎片出口、并连接有电控出料阀门；

碎片捕捉仓与进料仓之间连接有用于流通非牛顿性磁流体的第一磁流体管道，进料仓与粉碎粉碎碎片储仓之间连接有用于流通磁性流体的第二磁流体管道；

第一磁流体管道与进料仓连接的一端、第二磁流体管道与粉碎粉碎碎片储仓连接的一端分别设置有用于将碎片隔离在外的过滤装置，第一磁流体管道和第二磁流体管道的外壁上连接有间隔布置的多圈第一电磁体，碎片捕捉仓、进料仓、粉碎仓、粉碎碎片储仓的外壁上分别连接有间隔布置的多圈第二电磁体；

集料粉碎仓的两侧分别安装有对称布置在集料粉碎仓两侧的储液仓，储液仓包括上储液腔和下储液腔，上储液腔与第一磁流体管道连接，上储液腔用于储存、并向第一磁流体管道输入非牛顿性磁流体，下储液腔与第二磁流体管道连接，下储液腔用于储存、并向第二磁流体管道输入磁性流体，储液仓的尾端连接有向外伸出罩壳的动力系统。