CN103241393B - 一种航天器空间牢固对接方法 - Google Patents

Abstract

一种航天器空间牢固对接方法，涉及一种微小航天器空间对接方法。本发明在柔性展开装置的表面涂覆上包覆有可反应性胶的微型反应器；然后将上述柔性展开装置以折叠的形式在发射时密闭储存在航天器发射舱里，进入预定轨道后，打开密闭装置，伸出折叠的柔性展开装置，同时慢速展开，当柔性展开装置碰触到另一航天器时通过微型反应器破裂释放的可反应性胶实现永久牢固粘接。本发明采用柔性慢速展开装置缓冲飞行速度和对接力，采用可反应性胶粘剂空间在轨反应将两个航天器牢固粘接连为一个整体，进而实现两个航天器间的永久空间对接，能够提高航天器对接的灵活性、可靠性和成功率，以及降低对接方式的难度。

Description

一种航天器空间牢固对接方法

技术领域

本发明涉及一种微小航天器空间对接方法。

背景技术

空间交会对接是两个或两个以上航天器在空间进行的一项极其复杂的空间操作。空间交会对接是当前世界航天领域中一项十分复杂和困难的技术，各个航天国家都在不断投入大量的人力、物力和财力进行积极的探索和研究。

目前主要的对接方式为机械式对接，通过轨道参数协调，让两个或两个以上的航天器在同一时间到达太空同一位置，再通过专门的对接机构将其连为一个整体。但是两个航天器必须在高速飞行的状态下，在同一时间到达太空同一位置，如失误则有相撞的风险。因此空间交会对接是当前世界航天领域中一项十分复杂和困难的技术，对控制、导航和测控覆盖支持等都提出了相当高的要求，而如何提高对接的灵活性、可靠性和成功率，以及降低对接方式的难度具有非常大的政治意义。

发明内容

为了提高航天器对接的灵活性、可靠性和成功率，以及降低对接方式的难度，本发明提供了一种新型的微小航天器空间牢固对接方法。

本发明的航天器空间牢固对接方法步骤如下：

（1）在柔性展开装置的表面涂覆上包覆有可反应性胶的微型反应器；

（2）然后将上述柔性展开装置以折叠的形式在发射时密闭储存在航天器发射舱里，进入预定轨道后，打开密闭装置，伸出折叠的柔性展开装置，同时慢速展开，当柔性展开装置碰触到另一航天器时通过微型反应器破裂释放的可反应性胶实现永久牢固粘接（图1）。

本发明采用柔性慢速展开装置缓冲飞行速度和对接力，采用可反应性胶粘剂空间在轨反应将两个航天器牢固粘接连为一个整体，进而实现两个航天器间的永久空间对接，能够提高航天器对接的灵活性、可靠性和成功率，以及降低对接方式的难度。

附图说明

图1为本发明的空间对接的过程；

图2为柔性展开装置储存于航天器中的结构示意图；

图3为柔性展开装置展开结构示意图；

图4为两个航天器实现对接的结构示意图；

图5为具体实施方式三中两个航天器实现对接的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细说明，凡是对本发明技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的保护范围中。

具体实施方式一：本实施方式采用反应胶实现微小航天器间的对接，如图2-4所示，具体步骤如下：

1、在柔性展开装置的表面涂覆反应胶，所述反应胶采用双组分胶粘剂，将两个组分分别封入微型反应器内（微型反应器为球形，其尺寸为2～200 μm，囊壁厚10～20 μm），两个组分隔离，不发生反应。

2、将上述柔性展开装置以折叠的形式在发射时密闭储存在航天器发射舱里（图2），进入预定轨道后，打开密闭装置，伸出折叠的柔性展开装置（图3），暴露于真空中，微型反应器破裂，双组份胶粘剂的两个组分混合，固化反应迅速发生，实现与目标的永久牢固粘接（图4）。

本实施方式中，可通过选择不同的胶黏剂实现不同的固化速度，也就是对接速度，如可以采用双组份环氧胶黏剂，双组份厌氧胶黏剂、双组份聚氨酯胶黏剂、有机硅胶黏剂等，也可以采用瞬干胶如502胶黏剂，将主剂和促进剂水分别包装在两个反应器中。

微型反应器的破裂可以通过两个航天器相互接触式的压力，通过施加压力破裂；也可以通过真空负压破裂，在柔性展开装置展开前，整个装置密闭于航天器中，此时周围有空气存在。在柔性展开装置展开后，整个装置暴露于真空中，微型反应器内外压力不同，就会瞬间破裂。可反应性对接装置也可以携带加热层，从而通过加热来控制胶黏剂的固化速度。

本实施方式中，柔性展开装置的展开方式可以是如下三种方式：

1、充气展开，此时可以采用橡胶复合材料制备柔性展开装置。橡胶复合材料中的纤维可以是芳纶纤维（Kevlar）、PBO纤维、Vectran纤维、玻璃纤维等，橡胶采用氯丁橡胶、硅橡胶等。充气起源可以选择航天器自带小压缩气瓶或化学反应充气。柔性展开装置可以采用Z型折叠或卷曲折叠在航天器发射舱里，当需要展开时，启动充气装置，向柔性展开装置内部充气，展开装置就实现慢速展开。

2、形状记忆展开，此时可以采用形状记忆复合材料制备柔性展开装置。形状记忆复合材料的纤维为碳纤维，基体采用形状记忆环氧材料。柔性展开装置可以采用Z型折叠或卷曲折叠在航天器发射舱里，当需要展开时，启动电源，通过碳纤维导电加热，达到形状记忆复合材料的形状记忆恢复温度时，形状记忆复合材料恢复展开形状，展开装置就实现慢速展开。

3、机械展开，此时可以采用橡胶材料制备柔性展开装置。机械展开装置设置于橡胶材料层的后面，柔性展开装置可以贮存于在航天器发射舱里，当需要展开时，机械展开装置伸长，橡胶缓冲层缓慢向前推移，展开装置就实现慢速展开。

具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是，考虑到不同胶黏剂的反应速度，可以将反应性胶黏剂和压敏胶黏剂组合使用。

在柔性展开装置的表面涂覆上述两种胶黏剂获得可反应性对接装置，将反应性胶黏剂和压敏胶黏剂均封入微型反应器中，破裂后，压敏胶黏剂会迅速实现粘接，起到固定两个航天器的对接的作用；反应型胶黏剂经过一定的时间（如1-60分钟），实现牢固粘接，这样两个航天器对接后，就会有牢固的粘接强度。

压敏胶黏剂可以选用如丙烯酸酯压敏胶粘剂，有机硅及其他树脂型压敏胶粘剂，天然橡胶压敏胶等。

具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一、二不同的是，将可反应性对接装置以折叠的形式在发射时同时密闭储存在需要对接的两个航天器发射舱里（图5）。

Claims (9)

1.一种航天器空间牢固对接方法，其特征在于所述对接方法步骤如下：

(1)在柔性展开装置的表面涂覆上包覆有可反应性胶的微型反应器；

(2)然后将上述柔性展开装置以折叠的形式在发射时密闭储存在航天器发射舱里，进入预定轨道后，打开密闭装置，伸出折叠的柔性展开装置，同时慢速展开，当柔性展开装置碰触到另一航天器时通过微型反应器破裂释放的可反应性胶实现永久牢固粘接。

2.根据权利要求1所述的航天器空间牢固对接方法，其特征在于所述可反应性胶为反应性胶黏剂，或将反应性胶黏剂和压敏胶黏剂的组合使用。

3.根据权利要求2所述的航天器空间牢固对接方法，其特征在于所述反应性胶黏剂为双组份环氧胶黏剂、双组份厌氧胶黏剂、双组份聚氨酯胶黏剂、有机硅胶黏剂或瞬干胶。

4.根据权利要求2所述的航天器空间牢固对接方法，其特征在于所述压敏胶黏剂为丙烯酸酯压敏胶黏剂或天然橡胶压敏胶黏剂。

5.根据权利要求1所述的航天器空间牢固对接方法，其特征在于所述柔性展开装置的展开方式为充气展开、形状记忆展开或机械展开。

6.根据权利要求5所述的航天器空间牢固对接方法，其特征在于所述柔性展开装置的展开方式为充气展开时，采用橡胶复合材料制备柔性展开装置，橡胶复合材料中的纤维为芳纶纤维、PBO纤维、Vectran纤维或玻璃纤维，橡胶采用氯丁橡胶或硅橡胶；充气气源选择航天器自带小压缩气瓶或化学反应充气。

7.根据权利要求5所述的航天器空间牢固对接方法，其特征在于所述柔性展开装置的展开方式为形状记忆展开时，采用形状记忆复合材料制备柔性展开装置，形状记忆复合材料的纤维为碳纤维，基体采用形状记忆环氧材料。

8.根据权利要求5所述的航天器空间牢固对接方法，其特征在于所述柔性展开装置的展开方式为机械展开时，采用橡胶材料制备柔性展开装置。

9.根据权利要求6或7所述的航天器空间牢固对接方法，其特征在于所述柔性展开装置采用Z型折叠或卷曲折叠在航天器发射舱里。