[发明专利]基于一站两器的空间飞行器在轨服务与维护系统及方法

摘要

基于一站两器的空间飞行器在轨服务与维护系统及方法，包括共轨综合服务站、高轨轨道间飞行器、中轨轨道间飞行器、低轨轨道间飞行器、天地往返重复使用飞行器。服务时，高轨采用共轨综合服务站和高轨轨道间飞行器组合的方式，中轨采用中轨轨道间飞行器和导航卫星的组合方式，低轨采用低轨轨道间飞行器和天地往返重复使用飞行器的组合方式。本发明提出的由“一站两器”构成的空间飞行器在轨服务与维护系统及相应的服务与维护方法，能够满足对高、中、低在轨卫星的快速响应，执行服务与维护任务，以及对空间碎片抓捕清除的要求。

主权项

基于一站两器的空间飞行器在轨服务与维护系统，其特征在于：包括共轨综合服务站、高轨轨道间飞行器、中轨轨道间飞行器、低轨轨道间飞行器、天地往返重复使用飞行器，其中：共轨综合服务站：包括自由飞行机器人(1)、控制舱(2)、机电液气一体化对接接口(3)、中心桁架扩展级(4)、太阳翼(5)、电子舱(6)、能源舱(7)、中心桁架基础级(8)、舱段连接接口(9)和物资舱；中心桁架基础级(8)和中心桁架扩展级(4)固定连接构成完整的中心桁架，其中中心桁架基础级(8)为桁架式构型的单卫星平台，推进舱集成在所述单卫星平台内部，中心桁架扩展级(4)为横截面与所述单卫星平台横截面匹配的桁架式构型刚性结构，中心桁架扩展级(4)的左侧与中心桁架基础级(8)固连，中心桁架扩展级(4)的右侧安装用于桁架扩展，高轨轨道间飞行器对接或者天地往返重复使用飞行器对接的机电液气一体化对接接口(3)；中心桁架扩展级(4)的周围设置用于舱段更换或者扩展的舱段连接接口(9)，自由飞行机器人(1)、控制舱(2)、电子舱(6)、能源舱(7)、物资舱分别通过不同的舱段连接接口(9)固定连接在中心桁架扩展级(4)上，太阳翼(5)通过SADA与能源舱(7)连接；自由飞行机器人(1)通过空间机械臂对高轨轨道间飞行器或者高轨道服务对象实施在轨服务与维护操作；控制舱(2)内部设有用于在高轨轨道间飞行器接近过程中相对位姿测量的相对测量敏感器以及用于空间目标观测的观测相机；物资舱用于存储低轨轨道间飞行器运输来的在轨维修补给物资以及已使用的废弃物资；高轨轨道间飞行器：为包括服务舱、抓捕对接机构、机械臂、机电液气一体化对接接口(3)和舱段连接接口(9)的卫星平台，其中服务舱配置有用于对共轨综合服务站以及高轨被服务对象进行相对位姿测量和近距离成像的相对测量敏感器，以及用于空间目标观测的观测相机；高轨轨道间飞行器通过机电液气一体化对接接口(3)与共轨综合服务站对接，通过抓捕对接机构与被服务对象形成刚性连接，通过机械臂对高轨被服务对象实施在轨服务与维护操作；中轨轨道间飞行器：与高轨轨道间飞行器的结构相同，并通过舱段连接接口(9)携带一颗导航卫星形成组合体，当轨道上运行的导航卫星发生故障时，释放所携带的导航卫星替代故障导航卫星，同时抓捕故障导航卫星并对其进行在轨修复；低轨轨道间飞行器：与高轨轨道间飞行器的结构相同，当低轨道上的卫星发生故障时，通过舱段连接接口(9)与故障低轨道卫星形成组合体并对故障卫星进行在轨修复；通过舱段连接接口(9)与天地往返重复使用飞行器形成组合体，获取地面运输来的上行在轨维修补给物资，并通过舱段连接接口(9)与中轨轨道间飞行器或者共轨综合服务站形成组合体，将所述上行在轨维修补给物资转运至中轨轨道间飞行器或者共轨综合服务站，同时从中轨轨道间飞行器或者共轨综合服务站获取废弃物资，并将所述废弃物资转运至天地往返重复使用飞行器；天地往返重复使用飞行器：通过舱段连接接口(9)与低轨轨道间飞行器进行对接形成组合体，重复性的将地面的上行在轨维修补给物资转运至低轨轨道间飞行器，同时从低轨轨道间飞行器获取废弃物资并转运至地面。