CN209142419U - 一种基于太空应用环境的迷你空间站 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于太空应用环境的迷你空间站，其包括：主体部分、第一功能组件、第二功能组件，载荷舱。主体部分选择火箭留轨末子级或上面级部分，第一功能组件包括热控部件、计算处理部件、数据传输部件、供电部件，第二功能组件包括照明部件、视频采集部件、显示部件、控制处理部件、功能执行部件。本实用新型通过利用末子级或上面级的仪器设备和能源，打造迷你空间站集群，开发标准太空试验及应用舱，构建数据采集、航天科普、太空育种、太空传媒、太空广告、太空公益、太空试验、太空新材料新技术验证、太空微型载荷等多功能应用平台的同时，不引入新的太空垃圾，绿色环保，实现了资源的再利用。

Description

一种基于太空应用环境的迷你空间站

技术领域

本实用新型涉及航天领域，特别涉及一种基于太空应用环境的迷你空间站。

背景技术

目前，运载火箭留轨末子级或上面级为运载火箭最后一级，是运载火箭各子级中承载并分离卫星的子级，卫星分离后成为了火箭产生的空间碎片，通常长期占据宝贵的轨道资源。且运载火箭上许多精密仪器设备都在末子级或上面级上，在把卫星送入轨道后，这些昂贵的设备就失去了价值，成为了太空垃圾。

国内相关学者提出了基于末子级的载荷构想，即利用末子级搭载广播通信载荷系统，来实现远距离广域通信功能。但是，末子级或上面级具备远超卫星的大体量承载能力和大面积展开空间，具备构建迷你空间站的先决条件，仅用来搭载通信载荷，没有最大化的实现资源的再利用；其次，末子级或上面级上的仪器舱配备有导航、能源、测控通信设备，具备为空间试验和商业应用重新利用的可能性。于是，在末子级或上面级舱内打造相应的空间实验设备，就将此末子级或上面级火箭重新构筑为了一颗迷你空间站将成为人们在航天工业方面的新的探索和尝试。

实用新型内容

本实用新型利用末子级或上面级的仪器设备和能源，打造迷你空间站集群，开发标准太空试验及应用舱，构建数据采集、航天科普、太空育种、太空传媒、太空广告、太空公益、太空试验、太空新材料新技术验证、太空微型载荷等多功能应用平台的同时，不引入新的太空垃圾，绿色环保，实现了资源的再利用。

本实用新型提供了一种基于太空应用环境的迷你空间站，所述迷你空间站包括：主体部分，所述主体部分选自火箭末子级部分或火箭上面级部分；第一功能组件，所述第一功能组件位于所述主体部件上，所述第一功能组件包括：热控部件，所述热控部件用于控制第一功能组件的温度；供电部件，所述供电部件用于为所述第一功能组件供电；计算处理部件，所述计算处理部件用于对所述第一功能组件产生的数据进行分析处理；数据传输部件，所述数据传输部件用于和地面基站进行数据传输；第二功能组件，所述第二功能组件包括：控制处理部件和功能执行部件，所述控制处理部件向所述功能执行部件发送指令并收集处理功能执行部件产生的数据和信息，所述功能执行部件执行所述控制处理部件的指令。

根据本实用新型的一个实施方式，所述的迷你空间站中所述主体部分为中空结构，包括第一部分和第二部分，其中所述第一部分外形为圆台形，所述第二部分外形为圆柱形，所述第一部分较大底面边缘与所述第二部分圆柱形的底面边缘相连接。

根据本实用新型的一个实施方式，所述的迷你空间站中所述第一功能组件和所述第二功能组件设置于所述主体部分的第一部分外壁上。

根据本实用新型的一个实施方式，所述的迷你空间站中所述迷你空间站还包括载荷舱，所述载荷舱与所述第一功能组件和所述第二功能组件中的至少之一相连。

根据本实用新型的一个实施方式，所述的迷你空间站中所述供电部件、计算处理部件层叠设置。

根据本实用新型的一个实施方式，任一所述的迷你空间站中所述第二功能组件包括：照明部件，所述照明部件用于为所述迷你空间站进行照明；视频采集部件，所述视频采集部件用于对所述迷你空间站进行视频采集。

根据本实用新型的一个实施方式，任一项所述的迷你空间站中所述第二功能组件还包括显示部件，所述显示部件用于显示所述计算处理部件存储的内容。

根据本实用新型的一个实施方式，所述的迷你空间站中所述功能执行部件选自如下的至少一种：太空数据采集装置、太空育种装置、材料测试装置。

根据本实用新型的一个实施方式，所述的迷你空间站，其中所述太空数据采集装置选自如下的至少一种：空间磁场测试仪、辐射测试仪、粒子流测试仪、用于地面微波窄带信号接收与数据采集的有效载荷。前述测试装置均为本领域通用装置。

根据本实用新型的一个实施方式，所述的迷你空间站中所述材料测试装置选自如下的至少一种：拉伸试验装置、扭转试验装置、压缩试验装置、冲击试验装置、硬度试验装置、应力松弛试验装置、疲劳试验装置、用于大分子材料合成试验的小型太空舱。前述材料测试装置均为本领域市售通用装置。

本实用新型根据运载火箭末子级或上面级的结构特点，功能组件采用扁平化布局设计，例如第一功能组件中的计算处理部件、热控部件、供电部件、数据传输部件采用层叠结构设置，以便于结构整合。另外，第二功能组件同样采用扁平化布局用于承载物理、化学、生物等各种空间试验以及空间数据采集、通信、太空娱乐、太空广告、太空传媒、太空教育、太空公益提供满足机、电、热、信息及空间辐照条件的标准太空舱，其从而便于设置在末子级或上面级的外表面。

根据本实用新型的一个实施方式，供电部件可包括太阳能电池板、锂电池模块、电源管理控制模块。

根据本实用新型的一个实施方式，计算处理部件可选用星载计算机系统。

根据本实用新型的一个实施方式，所述迷你空间站中所述主体部分还包括有通信设备。

根据本实用新型的一个实施方式，所述迷你空间站中所述第一功能组件中数据传输部件与所述主体部分通信设备电连接，通过主体部分通信设备实现与地面基站的数据传输。

根据本实用新型的一个实施方式，所述迷你空间站中所述第一功能组件中数据传输部件可包含通信设备，独立实现与地面基站的数据传输。

根据本实用新型的一个实施方式，所述迷你空间站中所述照明部件可选用高亮LED灯；所述视频采集部件可包括至少一个摄像设备或照相设备。

根据本实用新型的一个实施方式，所述迷你空间站包括一个结构分系统，所述结构分系统用于将功能部件进行组合连接，形成稳固的空间站形态。

根据本实用新型的一个实施方式，所述迷你空间站，采用模块化开放体系架构(MOSA)设计思想，将所述第一功能组件及第二功能组件分解为一系列标准化的软硬件模块，并结合软件定义卫星等新技术研究，可以通过对标准软硬模块不断升级和重组，逐步提升整个系统的效能。基于MOSA构架和软件定义的理念，不但便于引入新技术、升级改造，而且由于通过搭载验证构建的供应链体系可选择项较多，也可以控制和降低成本。

本实用新型有效利用运载火箭余量和末子级或上面级的剩余资源，不需要与末子级或上面级分离，节省了发射成本和分离成本，不额外增加太空垃圾，有利于空间轨道环境保护。空间站功能组件基于标准化接口和高等级器件研制，采用批量生产和质量控制，进一步增强了可靠性。通过剩余资源的合理利用，实现绿色节能环保的空间验证和应用服务。

我国长征系列运载火箭进入高密发射期，近年来年均20-30发，发射密度大，且各发均具备一定运载余量。高密度的发射活动，有效增加迷你空间站上天机会，大幅缩短等待周期。通过集中统筹优化火箭运载余量，迷你空间站舱内一次可搭载多个载荷；高密度的发射活动，可使在轨迷你空间站可形成迷你空间站集群，为搭载太空验证和各项商业应用提供了更多的可能。

附图说明

图1示出了本实用新型迷你空间站的结构示意图。

图2示出了本实用新型一种具体实施方式中第一功能组件、第二功能组件以及载荷仓的装配结构示意图。

图3示出了本实用新型迷你空间站的组成结构示意图。

附图标识

主体部分第一部分1 主体部分第二部分2 第一功能组件3

结构分系统301 显示部件302

摄像设备303 监视相机304

高亮LED 305 太阳电池片306

锂电池模块307 电源管理控制系统308

空间站计算机309 载荷舱310

具体实施方式

以下采用实施例和附图来详细说明本实用新型的实施方式，借此对本实用新型如何应用技术手段来解决技术问题，并达成技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。

实施例1

如图1所示，本实用新型的迷你空间站主体部分为中空结构，第一部分1外形为圆台形，第二部分2外形为圆柱形，第一部分1较大底面边缘与第二部分2圆柱形的底面边缘相连接，第一部分和第二部分二者中空联通。第一功能组件3和第二功能组件(未示出)设置于第一部分1的外壁上。如图2所示，空间站功能组件装配结构包括结构分系统301、显示部件302、摄像设备303、监视相机304、高亮LED305、太阳电池片306、锂电池模块307、电源管理控制系统308、空间站计算机309、载荷舱310，其中结构分系统301为立方体中空框架结构，为功能组件中的各功能部件提供稳固的连接框架，实现了各功能模块的集成安装。高亮LED305作为照明部件设置于结构分系统301外侧上平面，用于给迷你空间站提供照明；太阳能电池片306设置于结构分系统301外侧上平面，用于收集太阳光能源；锂电池模块307、空间站计算机309(计算处理部件)、电源管理控制系统308依次层叠设置于结构分系统301内侧上部；锂电池模块307位于太阳能电池片306下方，用于储存收集的太阳能电源；空间站计算机309位于锂电池模块307下方，用于空间站数据进行分析处理；电源管理控制系统308位于空间站计算机309下方，用于对管理和分配各部件的电源；结构分系统301内侧下部剩余空间则为载荷舱310，用于搭载太空测试及应用模块，结构分系统301内侧下平面安装有监控相机304(视频采集部件)，与载荷舱310相对，用于拍摄记录载荷舱内太空试验物品。显示部件302设置于结构分系统301外侧右平面后部，摄像设备303设置于结构分系统301外侧右平面前部，用于显示空间站计算机309分析处理的内容，摄像设备303(视频采集部件)与显示部件302相对，用于拍摄显示部件302所显示的内容。本实施方式中，载荷仓310为透明装置，其中承载育种土壤和埋入土壤中的植物种子。施肥浇水装置(未示出)接受控制处理部件(未示出)的指令，根据情况对载荷仓310中的土壤进行施肥和浇水。监控相机304每隔一个设定时间对载荷仓310中育种变化情况进行拍摄记录。

实施例2

如图3所示，迷你空间站由主体部分、第一功能组件、第二功能组件和载荷舱四部分组成，主体部分选自火箭末子级部分或火箭上面级部分，火箭末子级或火箭上面级与卫星分离后，其剩余部分与装载的能源系统、通信系统成为冗余资源，为迷你空间站搭载提供构建平台。载荷舱搭载待空间测试性能的材料。本实施方式中，可搭载杨氏模量测量仪及待测试金属材料，第二功能组件中的控制处理部件对杨氏模量测量仪(功能执行部件)发送拉伸指令，所述杨氏模量测量仪执行拉伸指令对待测金属材料进行拉伸，得到太空场景下的实验测试数据。控制处理部件收集杨氏模量测量仪获得的实验数据，对其进行分析记录。

所有上述的首要实施这一知识产权，并没有设定限制其他形式的实施这种新产品和/或新方法。本领域技术人员将利用这一重要信息，上述内容修改，以实现类似的执行情况。但是，所有修改或改造基于本实用新型新产品属于保留的权利。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非是对本实用新型作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本实用新型技术方案内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本实用新型技术方案的保护范围。

Claims (10)

1.一种迷你空间站，其特征在于：

所述迷你空间站包括：

主体部分，所述主体部分选自火箭末子级部分或火箭上面级部分；

第一功能组件，所述第一功能组件位于所述主体部分上，所述第一功能组件包括：热控部件，所述热控部件用于控制第一功能组件的温度；供电部件，所述供电部件用于为所述第一功能组件供电；计算处理部件，所述计算处理部件用于对所述第一功能组件产生的数据进行分析处理；数据传输部件，所述数据传输部件用于和地面基站进行数据传输；

第二功能组件，所述第二功能组件包括：控制处理部件和功能执行部件，所述控制处理部件向所述功能执行部件发送指令并收集处理功能执行部件产生的数据和信息，所述功能执行部件执行所述控制处理部件的指令。

2.根据权利要求1所述的迷你空间站，其中所述主体部分为中空结构，包括第一部分和第二部分，其中所述第一部分外形为圆台形，所述第二部分外形为圆柱形，所述第一部分较大底面边缘与所述第二部分圆柱形的底面边缘相连接。

3.根据权利要求2所述的迷你空间站，其中所述第一功能组件和所述第二功能组件设置于所述主体部分的第一部分外壁上。

4.根据权利要求1所述的迷你空间站，其中所述迷你空间站还包括载荷舱，所述载荷舱与所述第一功能组件和所述第二功能组件中的至少之一相连。

5.根据权利要求1所述的迷你空间站，其中所述供电部件、计算处理部件层叠设置。

6.根据权利要求1-5任一所述的迷你空间站，其中所述第二功能组件包括：照明部件，所述照明部件为所述迷你空间站进行照明；视频采集部件，所述视频采集部件对所述迷你空间站进行视频采集。

7.根据权利要求1-5任一项所述的迷你空间站，其中所述第二功能组件还包括显示部件，所述显示部件显示所述计算处理部件存储的内容。

8.根据权利要求1所述的迷你空间站，其中所述功能执行部件选自如下的至少一种：太空数据采集装置、太空育种装置、材料测试装置。

9.根据权利要求8所述的迷你空间站，其中所述太空数据采集装置选自如下的至少一种：用于地面微波窄带信号接收与数据采集的有效载荷、空间磁场测试仪、辐射测试仪、粒子流测试仪。

10.根据权利要求8所述的迷你空间站，其中所述材料测试装置选自如下的至少一种：拉伸试验装置、扭转试验装置、压缩试验装置、冲击试验装置、硬度试验装置、应力松弛试验装置、疲劳试验装置、用于大分子材料合成试验的小型太空舱。