CN106428652A - 被动式空间碎片回收装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了被动式空间碎片回收装置，包括可折叠收拢的记忆合金笼，记忆合金笼的前端为敞口状，其前端一周设置有可折叠的边沿，以形成开口端大后端小的漏斗状的开口，边沿的内壁用于与空间碎片相撞击；记忆合金笼及其边沿在由航天器携带发射和改变轨道进入空间碎片密集的预定轨道时，为折叠收拢状态；在脱离航天器后，在太阳辐射下，由折叠收拢状态展开成笼状，以捕捉收集与边沿内壁相撞击的空间碎片；记忆合金笼的后端依次连接有主控制板和主发动机。该被动式空间碎片回收装置技术流程简单、成本低、且适用于捕捉回收中小型空间碎片。

Description

被动式空间碎片回收装置
技术领域
本发明属于航空宇航科学技术领域，具体涉及一种被动式空间碎片回收装置。
背景技术
随着空间非合作目标的增多和对非合作目标清理工作的开展，一种利用航天器携带飞网并在捕获时释放飞网最终捕获目标的柔性飞网捕捉技术被提出。柔性飞网捕捉技术是一种新型的非合作目标捕捉装置，现有技术中，多使用柔性飞网，采用主动方式捕捉空间碎片，技术流程复杂、过程中捕捉困难，且复杂的技术流程带来巨大的成本；较多的被设想应用于大型空间碎片的回收(如废弃卫星)，难以实现对数量众多中小型空间碎片的回收工作。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供一种技术流程简单、成本低、且适用于捕捉回收中小型空间碎片的被动式空间碎片回收装置。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是，被动式空间碎片回收装置，包括可折叠收拢的记忆合金笼，记忆合金笼的前端为敞口状，其前端一周设置有可折叠的边沿，以形成开口端大后端小的漏斗状的开口，边沿的内壁用于与空间碎片相撞击；记忆合金笼及其边沿在由航天器携带发射和改变轨道进入空间碎片密集的预定轨道时，为折叠收拢状态；在脱离航天器后，在太阳辐射下，由折叠收拢状态展开成笼状，以捕捉收集与边沿内壁相撞击的空间碎片；记忆合金笼的后端依次连接有主控制板和主发动机，主控制板用于：调整该被动式空间碎片回收装置的飞行姿态，还用于发出及接收工作指令，控制主发动机的启动；主发动机用于：当记忆合金龙内收集的空间碎片达到预设的数量时，在主控制板的控制下点火，将收集有空间碎片的该被动式空间碎片回收装置带入大气层坠毁。
进一步地，该记忆合金笼内、且与边沿的连接处设置有朝向其内部打开的多个单向开闭活动板，以在空间碎片撞击单向开闭活动板时，形成空间碎片进入其内部的通道，并阻止空间碎片的逸出。
进一步地，该边沿的内壁由前到后光滑过渡。
进一步地，该主控制板上设置有MEMS发动机、陀螺仪和信号接收器，陀螺仪用于感知该被动式空间碎片回收装置的平衡状态，MEMS发动机用于调整该被动式空间碎片回收装置的飞行姿态。
本发明还公开了上述被动式空间碎片回收装置的回收方法，该方法如下：
步骤一、航天器携带该被动式空间碎片回收装置进入预定的工作轨道，记忆合金笼及其边沿为折叠收拢状态；
步骤二、在太阳辐射下，折叠收拢状态的记忆合金笼及其边沿展开成前端敞口的笼状，进入工作状态；
步骤三、轨道上与该被动式空间碎片回收装置相向飞行的空间碎片与边沿的内壁撞击，撞击后滑入记忆合金笼内；撞击后，该被动式空间碎片回收装置由主控制板调整其飞行姿态，并继续飞行工作；
步骤四、主控制板发出停止工作的指令，并控制主发动机启动点火，主发动机带动收集有空间碎片的该被动式空间碎片回收装置进入大气层坠毁。
本发明被动式空间碎片回收装置及回收方法具有如下优点：通过较为简单的技术流程，可以实现在太空中空间碎片较为密集轨道(LEO，GEO等)上低成本的对空间碎片清除的工作，可以极大的减少空间碎片清除工作带来的人力物力的耗费。
附图说明
图1是本发明被动式空间碎片回收装置的结构示意图；
图2是本发明中被动式空间碎片回收装置的漏斗状开口的结构示意图；
其中：1.记忆合金笼；2.边沿；3.主控制板；4.主发动机；5.单向开闭活动板。
具体实施方式
本发明被动式空间碎片回收装置，如图1所示，被动式空间碎片回收装置，包括可折叠收拢的记忆合金笼1，记忆合金笼1的前端为敞口状，其前端一周一体或者焊接连接有可折叠的边沿2，以形成开口端大后端小的漏斗状的开口，边沿2的内壁用于与空间碎片相撞击；记忆合金笼1及其边沿2在由航天器携带发射和改变轨道进入空间碎片密集的预定轨道时，为折叠收拢状态；在脱离航天器后，在太阳辐射下，由折叠收拢状态展开成笼状，以捕捉收集与边沿2内壁相撞击的空间碎片；记忆合金笼1的后端依次连接有主控制板3和主发动机4，主控制板3用于：调整该被动式空间碎片回收装置的飞行姿态，还用于发出及接收工作指令，控制主发动机4的启动；主发动机4用于：当记忆合金龙1内收集的空间碎片达到预设的数量时，在主控制板3的控制下点火，将收集有空间碎片的该被动式空间碎片回收装置带入大气层坠毁。
该主控制板3上设置有MEMS发动机、陀螺仪和信号接收器，陀螺仪用于感知该被动式空间碎片回收装置的平衡状态，MEMS发动机用于调整该被动式空间碎片回收装置的飞行姿态。主控制板3与记忆合金笼1均焊接连接。
本发明中的记忆合金笼1借鉴渔业捕捞过程中使用的折叠鱼笼，降低了技术难度，其前端的边沿2形成开口端大后端小的漏斗状的开口，提高了被动捕获空间碎片的几率。
如图2所示，该记忆合金笼1内、且与边沿2的连接处设置有朝向其内部打开的多个单向开闭活动板5，以在空间碎片撞击单向开闭活动板5时，形成空间碎片进入其内部的通道，并阻止空间碎片的逸出。单向开闭活动板5与记忆合金笼1内壁通过铰链相连接，也可以采用现有的能实现上述开闭方式的其他的连接方式。边沿2的内壁由前到后光滑过渡。
本发明中上述的被动式空间碎片回收装置的回收方法如下：
步骤一、航天器携带该被动式空间碎片回收装置进入预定的工作轨道，所述记忆合金笼1及其边沿2为折叠收拢状态；
步骤二、在太阳辐射下，折叠收拢状态的记忆合金笼1及其边沿2展开成前端敞口的笼状，进入工作状态；
步骤三、轨道上与该被动式空间碎片回收装置相向飞行的空间碎片与边沿1的内壁撞击，撞击后滑入记忆合金笼1内；撞击后，该被动式空间碎片回收装置由主控制板3调整其飞行姿态，并继续飞行工作；
步骤四、主控制板3发出停止工作的指令，并控制主发动机4启动点火，主发动机4带动收集有空间碎片的该被动式空间碎片回收装置进入大气层坠毁。
本发明中的被动式空间碎片回收装置的回收方法，被动捕捉技术是通过空间碎片撞击捕捉装置对碎片进行捕捉，不同于主动捕捉中装置使用飞网等非合作目标捕捉装置捕捉空间碎片的技术。

Claims (5)

1.被动式空间碎片回收装置，其特征在于，包括可折叠收拢的记忆合金笼(1)，所述记忆合金笼(1)的前端为敞口状，其前端一周设置有可折叠的边沿(2)，以形成开口端大后端小的漏斗状的开口，所述边沿(2)的内壁用于与空间碎片相撞击；
所述记忆合金笼(1)及其边沿(2)在由航天器携带发射和改变轨道进入空间碎片密集的预定轨道时，为折叠收拢状态；在脱离航天器后，在太阳辐射下，由折叠收拢状态展开成笼状，以捕捉收集与边沿(2)内壁相撞击的空间碎片；
所述记忆合金笼(1)的后端依次连接有主控制板(3)和主发动机(4)，所述主控制板(3)用于：调整该被动式空间碎片回收装置的飞行姿态，还用于发出及接收工作指令，控制所述主发动机(4)的启动；
所述主发动机(4)用于：当记忆合金龙(1)内收集的空间碎片达到预设的数量时，在所述主控制板(3)的控制下点火，将收集有空间碎片的该被动式空间碎片回收装置带入大气层坠毁。
2.按照权利要求1所述的被动式空间碎片回收装置，其特征在于，所述记忆合金笼(1)内、且与边沿(2)的连接处设置有朝向其内部打开的多个单向开闭活动板(5)，以在空间碎片撞击单向开闭活动板(5)时，形成空间碎片进入其内部的通道，并阻止空间碎片的逸出。
3.按照权利要求1或2所述的被动式空间碎片回收装置，其特征在于，所述边沿(2)的内壁由前到后光滑过渡。
4.按照权利要求3所述的被动式空间碎片回收装置，其特征在于，所述主控制板(3)上设置有MEMS发动机、陀螺仪和信号接收器，所述陀螺仪用于感知该被动式空间碎片回收装置的平衡状态，所述MEMS发动机用于调整该被动式空间碎片回收装置的飞行姿态。
5.如权利要求1～4中任一项所述的被动式空间碎片回收装置的回收方法，其特征在于，该方法如下：
步骤一、航天器携带该被动式空间碎片回收装置进入预定的工作轨道，所述记忆合金笼(1)及其边沿(2)为折叠收拢状态；
步骤二、在太阳辐射下，折叠收拢状态的记忆合金笼(1)及其边沿(2)展开成前端敞口的笼状，进入工作状态；
步骤三、轨道上与该被动式空间碎片回收装置相向飞行的空间碎片与边沿(1)的内壁撞击，撞击后滑入记忆合金笼(1)内；撞击后，该被动式空间碎片回收装置由主控制板(3)调整其飞行姿态，并继续飞行工作；
步骤四、主控制板(3)发出停止工作的指令，并控制主发动机(4)启动点火，主发动机(4)带动收集有空间碎片的该被动式空间碎片回收装置进入大气层坠毁。
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