CN105444811B - 可分离式小行星探测器 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种可分离式小行星探测器，包括上升器、采样驻留器和样品返回器；所述样品返回器设置在所述上升器侧面；所述采样驻留器可分离连接所述上升器的底面；所述采样驻留器用于样品的采集；所述样品返回器用于样品的存储；所述上升器用于携带样品返回器返回地球。本发明中上升器和采样驻留器可分离，节省了燃料，降低了探测器总重；本发明中采样驻留器配置附着装置、采样装置和微型机器人，实现了对小行星附着、取样、巡视和驻留多种探测方式。

Description

可分离式小行星探测器
技术领域
本发明涉及天体探测器，具体地，涉及一种可分离式小行星探测器。
背景技术
小行星是探索太阳系起源的重要研究领域，并蕴藏着丰富的矿产资源，且近地小行星对地球存在着潜在的撞击威胁。在我国未来的深空探测中，将实施近地小行星取样返回任务，在技术上实现智能化、小型化，并通过对目标小行星的伴飞、附着和采样返回等多种探测方式，获取其运行轨道及其变化、表面形貌、物理特征、物质成分等探测数据，评估小行星撞击地球的可能性，探索太阳系的早期演化历史和行星形成过程。因此，需要开展小行星探测器的设计，满足后续我国首次近地小行星取样返回探测任务的需求。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种可分离式小行星探测器。
根据本发明提供的可分离式小行星探测器，包括上升器、采样驻留器和样品返回器；
所述样品返回器设置在所述上升器侧面；所述采样驻留器可分离连接所述上升器的底面；
所述采样驻留器用于样品的采集；所述样品返回器用于样品的存储；所述上升器用于携带样品返回器返回地球。
优选地，所述上升器包括上升器顶板、承力筒、上升器侧板、上升器底板和上升器中间组合隔板；
其中，所述上升器侧板的数量为多个，相邻所述上升器侧板的侧边顺次相连构成承力筒安装腔；所述上升器中间组合隔板沿所述承力筒的周向分布；所述上升器中间组合隔板和所述承力筒设置在所述承力筒安装腔内；
所述上升器顶板的下表面连接所述上升器侧板和所述承力筒的顶端；所述上升器底板的上表面连接所述上升器侧板和所述承力筒的底端。
优选地，所述采样驻留器包括采样驻留器本体，所述采样驻留器本体包括采样驻留器顶板、采样驻留器中间组合隔板、采样驻留器侧板和采样驻留器底板；
其中，相邻所述采样驻留器侧板的侧边顺次相连构成组合隔板安装腔；所述采样驻留器中间组合隔板设置在所述组合隔板安装腔内，多个所述采样驻留器中间组合隔板的侧边相连将所述组合隔板安装腔分为多个存储空间；
所述采样驻留器顶板的下表面连接所述侧板和所述中间组合隔板的顶端；所述采样驻留器底板的上表面连接所述采样驻留器侧板的底端。
优选地，所述样品返回器包括背罩和防热底；
所述背罩用于与防热底共同形成高超声速气动优化外形，从而为降落伞打开提供通道；
所述防热底用于承受地球再入过程中的气动力、热环境，保护内部器件与样品。
优选地，所述采样驻留器还包括附着装置、采样装置和微型机器人；
所述附着装置连接在所述采样驻留器本体的侧面，用于将所述采样驻留器本体附着于小行星表面；
所述采样装置用于样品收集；所述微型机器人用于在小行星表面移动，对小行星进行巡视探测。
优选地，所述上升器呈六面体形；所述采样驻留器呈三棱柱形；所述防热底呈球锥形，所述背罩构型呈倒锥形。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
1、本发明的总重约800公斤，包络尺寸为Ф2752mm×2475mm，实现了探测器小型化；
2、本发明中上升器和采样驻留器可分离，节省了燃料，降低了探测器总重；
3、本发明中采样驻留器配置附着装置、采样装置和微型机器人，实现了对小行星附着、取样、巡视和驻留多种探测方式；
4、本发明中附着装置能够辅助探测器安全平稳的附着于小行星表面；采样装置能够实现了对小行星的样品收集；微型机器人在小行星表面移动，对小行星开展巡视探测；
5、本发明中采样驻留器和上升器分离后，永久留在小行星上后，实现了精测小行星轨道，更准确的评估了小行星撞地球的风险性；
6、本发明中能够满足穿透雷达、贮箱、氙气瓶等部件的安装和使用要求，整体构型设计紧凑、稳定性好、纵向质心低，适应未来近地小行星取样返回探测的研究需求。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为本发明发射状态的结构示意图；
图2为本发明附着于小行星表面时的结构示意图；
图3为本发明中上升器的结构爆炸图；
图4为本发明中采样驻留器的结构爆炸图；
图5为本发明中样品返回器的结构示意图；
图6为本发明中的微型机器人结构示意图。
图中：
1 为上升器；
2 为采样驻留器；
3 为样品返回器；
4 为附着装置；
5 为采样装置；
6 为微型机器人；
11 为上升器顶板；
12 为承力筒；
13 为上升器侧板；
14 为上升器底板；
15 为上升器中间组合隔板；
21 为采样驻留器顶板；
22 为采样驻留器中间组合隔；
23 为采样驻留器侧板；
24 为采样驻留器底板；
31 为背罩；
32 为防热底。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。
在本实施例中，本发明提供的可分离式小行星探测器，包括上升器1、采样驻留器2和样品返回器3；
所述样品返回器3设置在所述上升器1侧面；所述采样驻留器2可分离连接所述上升器1的底面；所述采样驻留器2用于样品的采集；所述样品返回器3用于样品的存储；所述上升器1用于携带样品返回器3返回地球。
所述上升器1包括上升器顶板11、承力筒12、上升器侧板13、上升器底板14和上升器中间组合隔板15；其中，所述上升器侧板13的数量为多个，相邻所述上升器侧板13的侧边顺次相连构成承力筒安装腔；所述上升器中间组合隔板15沿所述承力筒12的周向分布；所述上升器中间组合隔板15和所述承力筒12设置在所述承力筒安装腔内；所述上升器顶板11的下表面连接所述上升器侧板13和所述承力筒12的顶端；所述上升器底板14的上表面连接所述上升器侧板13和所述承力筒12的底端。
所述采样驻留器2包括采样驻留器本体，所述采样驻留器本体包括采样驻留器顶板21、采样驻留器中间组合隔板22、采样驻留器侧板23和采样驻留器底板；其中，相邻所述采样驻留器侧板23的侧边顺次相连构成组合隔板安装腔；所述采样驻留器中间组合隔板22设置在所述组合隔板安装腔内，多个所述采样驻留器中间组合隔板22的侧边相连将所述组合隔板安装腔分为多个存储空间；所述采样驻留器顶板21的下表面连接所述侧板和所述中间组合隔板的顶端；所述采样驻留器底板的上表面连接所述采样驻留器侧板23的底端。
所述样品返回器3包括背罩31和防热底32；所述背罩31用于与防热底32共同形成高超声速气动优化外形，从而为降落伞打开提供通道；所述防热底32用于承受地球再入过程中的气动力、热环境，保护内部器件与样品。
所述采样驻留器2还包括附着装置4、采样装置5和微型机器人6；所述附着装置4连接在所述采样驻留器本体的侧面，用于将所述采样驻留器本体附着于小行星表面；所述采样装置5用于样品收集；所述微型机器人6用于在小行星表面移动，对小行星进行巡视探测。所述上升器1呈六面体形；所述采样驻留器呈三棱柱形；所述防热底32呈球锥形，所述背罩31构型呈倒锥形。
本发明中采样驻留器配备附着装置、采样装置和微型机器人，实现了对小行星附着、取样、巡视和驻留多种探测方式。附着装置辅助探测器安全平稳的附着于小行星表面后，采样装置对小行星进行样品收集；微型机器人在小行星表面移动，对小行星开展巡视探测；采样结束后，将样品转运至样品返回器，采样驻留器和上升器分离后，采样驻留器永久留在小行星上后，实现精测小行星轨道，更准确的评估小行星撞地球的风险性；上升器携带样品返回器返回地球。
小行星探测器形式多样，国外已有小行星伴飞、附着、取样返回等成功经验。但目前尚无在单次探测任务中，一次完成附着+采样+返回+巡视+驻留的先例。本发明的难点在于，在单颗飞行器中集成了上述多种探测功能，具有小型化、智能化的特点，在国内外属首创。
本发明采用多级可分离的设计思想，赋予不同舱段以不同功能。同时携带微型机器人，独立完成表面巡视功能。驻留器与上升器分离后，不再返回地球，一方面减轻了返回飞行器的质量，同时实现了长期驻留的功能。通过紧凑的构型设计，达到了多功能、小型化的目标。
本发明需要满足小行星探测任务的功能需求。发明中包含的上升器、采样驻留器、样品返回器、微型机器人的分离界面、分离顺序、工作模式等均与小行星采样返回任务的飞行过程相匹配。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。

Claims (5)

1.一种可分离式小行星探测器，其特征在于，包括上升器、采样驻留器和样品返回器；
所述样品返回器设置在所述上升器侧面；所述采样驻留器可分离连接所述上升器的底面；
所述采样驻留器用于样品的采集；所述样品返回器用于样品的存储；所述上升器用于携带样品返回器返回地球；
所述上升器包括上升器顶板、承力筒、上升器侧板、上升器底板和上升器中间组合隔板；
其中，所述上升器侧板的数量为多个，相邻所述上升器侧板的侧边顺次相连构成承力筒安装腔；所述上升器中间组合隔板沿所述承力筒的周向分布；所述上升器中间组合隔板和所述承力筒设置在所述承力筒安装腔内；
所述上升器顶板的下表面连接所述上升器侧板和所述承力筒的顶端；所述上升器底板的上表面连接所述上升器侧板和所述承力筒的底端。
2.根据权利要求1所述的可分离式小行星探测器，其特征在于，所述采样驻留器包括采样驻留器本体，所述采样驻留器本体包括采样驻留器顶板、采样驻留器中间组合隔板、采样驻留器侧板和采样驻留器底板；
其中，相邻所述采样驻留器侧板的侧边顺次相连构成组合隔板安装腔；所述采样驻留器中间组合隔板设置在所述组合隔板安装腔内，多个所述采样驻留器中间组合隔板的侧边相连将所述组合隔板安装腔分为多个存储空间；
所述采样驻留器顶板的下表面连接所述侧板和所述中间组合隔板的顶端；所述采样驻留器底板的上表面连接所述采样驻留器侧板的底端。
3.根据权利要求1所述的可分离式小行星探测器，其特征在于，所述样品返回器包括背罩和防热底；
所述背罩用于与防热底共同形成高超声速气动优化外形，从而为降落伞打开提供通道；
所述防热底用于承受地球再入过程中的气动力、热环境，保护内部器件与样品。
4.根据权利要求1所述的可分离式小行星探测器，其特征在于，所述采样驻留器还包括附着装置、采样装置和微型机器人；
所述附着装置连接在所述采样驻留器本体的侧面，用于将所述采样驻留器本体附着于小行星表面；
所述采样装置用于样品收集；所述微型机器人用于在小行星表面移动，对小行星进行巡视探测。
5.根据权利要求3所述的可分离式小行星探测器，其特征在于，所述上升器呈六面体形；所述采样驻留器呈三棱柱形；所述防热底呈球锥形，所述背罩构型呈倒锥形。
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