CN104199170A - 一种月球极地明暗界线光能定向传输装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种月球极地明暗界线光能定向传输装置，由具有一定机动能力的移动平台，可绕水平轴、竖直轴小幅偏转的第二反射面，和可绕水平轴小幅偏转、竖直轴360°旋转的第一反射面构成。其中，第二反射面通过一组依次串联连接的水平旋转驱动机构和竖直旋转驱动机构与移动平台连接，第一反射面通过另一组依次串联连接的水平旋转驱动机构和竖直旋转驱动机构与第一连杆连接，再通过相互连接的第一连杆和第二连杆与第二反射面连接。本发明装置采用多个水平旋转驱动机构和竖直旋转驱动机构，可自由调整第一反射面和第二反射面的角度，实现精确对日定向而提高光能传输效率，同时两块反射面可预先折叠使用时展开，从而减小发射时装置所占空间。

Description

一种月球极地明暗界线光能定向传输装置
技术领域
本发明涉及光能传输技术领域，特别涉及一种月球极地明暗界线光能定向传输装置。
背景技术
月球极轴与黄道极轴之间的倾角很小，约为1.54°，太阳总处在靠近月平线的位置上，日照时间特别长，山顶局部地区几乎终年处在照射之下。月球两极存在多个年平均光照时间超过90%的地点，而南极点处的萨克雷顿(Shackleton)撞击坑边缘的大部分区域的年平均光照率在80%以上。
同时，由于月球极地区域太阳升起的最大高度角1.54°，且月球没有大气，光线不会折射，使得极地许多低洼处与月坑底部永远见不到阳光而成为常年低温的永久阴影区。初步估计月球南极有6000多平方千米的永久阴影区，北极有500多平方千米的永久阴影区。这些永久阴影区温度极低，在这种极端的温度下，月壤中有可能含有水冰成分，是月球水冰的潜在储藏地点。月球水冰开采出来后可用作制造氧气、氢燃料和饮用水，以保障载人月球基地的正常运行。
最后，由于永久阴影区不受到太阳风、太阳宇宙射线（即太阳耀斑相关粒子）的直接照射，辐射总剂量效应小，引发单粒子事件概率较低，从而大大降低月面人员、设备和工程的辐射防护要求。
综上所述，结合月面常年光照区能量丰富和永久阴影区低辐射、温度波动小等特点，将常年光照区的太阳能投射至邻近的永久阴影区指定点，并通过温度调节而可在永久阴影区局域建立一个适宜生命存在的温暖、低辐射环境。
目前没有发现将月球极地山顶常年光照区的太阳能定向传输至附近撞击坑永久阴影区的装置的相关文献资料。
发明内容
本发明目的在于提供一种月球极地明暗界线光能定向传输装置，以解决将月球两极山顶常年光照区丰富的太阳能定向传输至附近撞击坑永久阴影区的问题。
为了实现上述目的，本发明提供一种月球极地明暗界线光能定向传输装置，具体实现如下：包括移动平台、第一反射面、第二反射面、第一连杆、第二连杆、若干水平旋转驱动机构以及若干竖直旋转驱动机构；其中，所述第二反射面通过一组依次串联连接的水平旋转驱动机构和竖直旋转驱动机构与所述移动平台连接，所述第二连杆通过一水平旋转驱动与所述第二反射面的上表面的中心位置连接，所述第一连杆与所述第二连杆连接，所述第一反射面的下表面中心通过另一组依次串联连接的水平旋转驱动机构和竖直旋转驱动机构与所述第二连杆连接。
较佳地，所述的第一反射面是高反射平面，为固定形状的镜面或可折叠展开的薄膜。
较佳地，所述的第二反射面是高反射平面或凹面，为固定形状的镜面或可折叠展开的薄膜。
较佳地，所述第一反射面与所述第二反射面为矩形、圆形或椭圆形。
较佳地，所述水平旋转驱动机构与所述竖直旋转驱动机构均为双向转动的旋转驱动机构。
较佳地，所述的第一连杆与第二连杆通过一所述水平旋转驱动机构连接。
较佳地，所述的第一连杆与第二连杆通过一铰链连接，所述的第一连杆与第二连杆折叠时铰链由一盘状扭簧预紧锁定，展开时由火工品爆炸解锁并在扭簧预应力作用下张开至180度后锁定。
本发明提供的月球极地明暗界线光能定向传输装置，通过将两个可自由转动的发射面设置于一个具有一定机动能力的移动平台上，实现在月球两极地平线处将太阳光线反射至阴影区，通过采用多个水平旋转驱动和竖直旋转驱动，实现精确对日定向而提高光能传输效率，从而建立一个适宜生命存在的温暖、低辐射环境。同时，该装置上的反射面及连接杆实现了可在移动平台上折叠展开，减少了发送该装置的设备所需的空间，从而便于将其发送至月球所需位置。
附图说明
图1是本发明装置在月球上进行光传输工作示意图；
图2本发明实施例一的光能定向传输装置展开时的侧视图；
图3是本发明将不同入射方位的太阳光传输至预定空间的示意图；
图4是本发明折叠时的侧视图；
图5是本发明第二实施例展开时的侧视图；
标号说明：1-移动平台，2-第二反射面，3-第一反射面，41-水平旋转驱动机构，42-水平旋转驱动机构，43-水平旋转驱动机构，44-水平旋转驱动机构，51-竖直旋转驱动机构，52-竖直旋转驱动机构，6-第一连杆，7-第二连杆。
具体实施方式
下面结合附图1至5进一步详细说明本发明的优选实施例。
如图1所示，本发明提供的光能定向传输装置工作时，移动平台1可自主在月球表面的极低山顶处移动，当其位置位于跨明暗界限处时，可自动展开第一反射面3和第二反射面2。其中，本发明装置可在地面控制下，或自主调节第一反射面3和第二反射面2的角度，实现光能从极低山顶光照充足区域到阴影区的定向传输。
实施例1
如图2所示，本发明第一实施例所提供的装置包括：移动平台1，竖直旋转驱动机构5，水平旋转驱动机构4，第二反射面2，第二连杆7，第一连杆6，以及第一反射面3。
其中，水平旋转驱动机构41与竖直旋转驱动机构51依次串联连接，第二反射面2下端中心位置处通过该串联结构安装在移动平台1顶面的一条边上，第二反射面2的上表面中心位置处与水平旋转驱动机构43连接，水平旋转驱动机构43与第二连杆7连接，第一连杆6通过一水平旋转驱动机构44与第二连杆7连接，第一反射面3的下表面中心位置通过依次串联连接的水平旋转驱动机构42与竖直旋转驱动机构52与第一连杆相连。
本发明装置中的移动平台1具有一定的星表移动、转向、制动定位能力。该装置展开时第二反射面2可绕水平轴、竖直轴小幅偏转，第一反射面3可绕水平轴小幅偏转、竖直轴360°旋转，第一反射面3与第二反射面2是高反射平面，为固定形状的镜面或可折叠展开的薄膜。其中第一反射面3为矩形或椭圆形平面，相应地第二反射面2也为矩形或椭圆形平面。
如图3(a)所示，当需要将左侧的水平入射太阳光传输至右下方的预定区域时，本发明装置可通过调整第一反射面3使其面向光线入射方向并转至一定倾角（如45°），从而将水平光反射为竖直向下的光束。该光束再通一定角度的第二反射面2进行二次反射而从向右下方出射，其中第一反射面3和第二反射面2均可根据不同的入射光角度绕水平轴、竖直轴偏转调节，实现了将太阳光准确传输至预定区域的目的。
如图3(b)所示，当需要将右侧水平入射太阳光传输至右下方的预定区域时，与图3(a)相比，本发明装置的第一反射面3在竖直旋转驱动52的作用下旋转180°而面向右边的太阳，并将右侧水平入射光反射为竖直向下的光束，该光束再由第二反射面2进行二次反射从而反射至右下方的指定区域。
如图4所示，本发明装置在需要折叠时，第二反射面2在水平旋转驱动机构51的作用下向下偏转至水平位置，第一反射面3在水平旋转驱动机构42、水平旋转驱动机构43、水平旋转驱动机构44以及第一连杆6、第二连杆7的作用下向下折叠收拢至紧贴第二反射面2，从而大大减小所占体积，便于地面设备将其运输与发射到月球表面上。
本实施例中的第一连杆6与第二连杆7通过水平旋转驱动机构44连接，但并不以此为限，第一连杆6与第二连杆7也可通过一根带有预紧扭簧的销轴连接，折叠时两根连杆对折至最小夹角并通过火工品锁定，展开时火工品引爆解锁，第一连杆6在扭簧预应力作用下旋转至与第二连杆7同一直线并锁定即可。
实施例2
如图5所示，本实施例中所发明装置的第二反射面2为凹形反射面，除此之外，其余部件及组成结构均与具体实施例1中的装置相同。第二反射面2通过采用凹形反射面可以便于其聚焦光束，提高光能密度，比如在月球的永久阴影区中需要更多光能的时候使用更为适合。
    本技术领域的技术人员应当理解，本发明可以以许多其他具体形式实现而不脱离本发明的精神或范围。尽管业已描述了本发明的实施例，应理解本发明不应限制为这些实施例，本技术领域的技术人员可如所附权利要求书界定的本发明精神和范围之内作出变化和修改。 

Claims (7)

1.一种月球极地明暗界线光能定向传输装置，其特征在于：包括移动平台、第一反射面、第二反射面、第一连杆、第二连杆、若干水平旋转驱动机构以及若干竖直旋转驱动机构；
其中，所述第二反射面通过一组依次串联连接的水平旋转驱动机构和竖直旋转驱动机构与所述移动平台连接，所述第二连杆通过一水平旋转驱动与所述第二反射面的上表面的中心位置连接，所述第一连杆与所述第二连杆连接，所述第一反射面的下表面中心通过另一组依次串联连接的水平旋转驱动机构和竖直旋转驱动机构与所述第二连杆连接。
2.根据权利要求1所述的月球极地明暗界线光能定向传输装置，其特征在于：所述的第一反射面是高反射平面，为固定形状的镜面或可折叠展开的薄膜。
3.根据权利要求1所述的月球极地明暗界线光能定向传输装置，其特征在于：所述的第二反射面是高反射平面或凹面，为固定形状的镜面或可折叠展开的薄膜。
4.根据权利要求1所述的月球极地明暗界线光能定向传输装置，其特征在于：所述第一反射面与所述第二反射面为矩形、圆形或椭圆形。
5.根据权利要求1所述的月球极地明暗界线光能定向传输装置，其特征在于：所述水平旋转驱动机构与所述竖直旋转驱动机构均为双向转动的旋转驱动机构。
6.根据权利要求1所述的月球极地明暗界线光能定向传输装置，其特征在于：所述的第一连杆与第二连杆通过一所述水平旋转驱动机构连接。
7.根据权利要求1所述的月球极地明暗界线光能定向传输装置，其特征在于：所述的第一连杆与第二连杆通过一铰链连接，所述的第一连杆与第二连杆折叠时铰链由一盘状扭簧预紧锁定，展开时由火工品爆炸解锁并在扭簧预应力作用下张开至180度后锁定。
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