專利名稱：一種航天器空間牢固對接方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種微小航天器空間對接方法。
背景技術：
空間交會對接是兩個或兩個以上航天器在空間進行的一項極其復雜的空間操作?？臻g交會對接是當前世界航天領域中一項十分復雜和困難的技術，各個航天國家都在不斷投入大量的人力、物力和財力進行積極的探索和研究。目前主要的對接方式為機械式對接，通過軌道參數(shù)協(xié)調(diào)，讓兩個或兩個以上的航天器在同一時間到達太空同一位置，再通過專門的對接機構將其連為一個整體。但是兩個航天器必須在高速飛行的狀態(tài)下，在同一時間到達太空同一位置，如失誤則有相撞的風險。因此空間交會對接是當前世界航天領域中一項十分復雜和困難的技術，對控制、導航和測控覆蓋支持等都提出了相當高的要求，而如何提高對接的靈活性、可靠性和成功率，以及降低對接方式的難度具有非常大的政治意義。

發(fā)明內(nèi)容
為了提高航天器對接的靈活性、可靠性和成功率，以及降低對接方式的難度，本發(fā)明提供了一種新型的微小航天器空間牢固對接方法。本發(fā)明的航天器空間牢固對接方法步驟如下
(1)在柔性展開裝置的表面涂覆上包覆有可反應性膠的微型反應器； (2)然后將上述柔性展開裝置以折疊的形式在發(fā)射時密閉儲存在航天器發(fā)射艙里，進入預定軌道后，打開密閉裝置，伸出折疊的柔性展開裝置，同時慢速展開，當柔性展開裝置碰觸到另一航天器時通過微型反應器破裂釋放的可反應性膠實現(xiàn)永久牢固粘接(圖I)。本發(fā)明采用柔性慢速展開裝置緩沖飛行速度和對接力，采用可反應性膠粘劑空間在軌反應將兩個航天器牢固粘接連為一個整體，進而實現(xiàn)兩個航天器間的永久空間對接，能夠提高航天器對接的靈活性、可靠性和成功率，以及降低對接方式的難度。


圖I為本發(fā)明的空間對接的過程；
圖2為柔性展開裝置儲存于航天器中的結構示意 圖3為柔性展開裝置展開結構示意 圖4為兩個航天器實現(xiàn)對接的結構示意 圖5為具體實施方式
三中兩個航天器實現(xiàn)對接的結構示意圖。
具體實施例方式下面結合附圖對本發(fā)明作進一步詳細說明，凡是對本發(fā)明技術方案進行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術方案的精神和范圍，均應涵蓋在本發(fā)明的保護范圍中。
具體實施方式
一本實施方式采用反應膠實現(xiàn)微小航天器間的對接，如圖2-4所示，具體步驟如下
I、在柔性展開裝置的表面涂覆反應膠，所述反應膠采用雙組分膠粘劑，將兩個組分分別封入微型反應器內(nèi)(微型反應器為球形，其尺寸為2 200 μ m，囊壁厚10 20 μπι)，兩個組分隔離，不發(fā)生反應。2、將上述柔性展開裝置以折疊的形式在發(fā)射時密閉儲存在航天器發(fā)射艙里(圖2)，進入預定軌道后，打開密閉裝置，伸出折疊的柔性展開裝置(圖3)，暴露于真空中，微型反應器破裂，雙組份膠粘劑的兩個組分混合，固化反應迅速發(fā)生，實現(xiàn)與目標的永久牢固粘接(圖4)。 本實施方式中，可通過選擇不同的膠黏劑實現(xiàn)不同的固化速度，也就是對接速度，如可以采用雙組份環(huán)氧膠黏劑，雙組份厭氧膠黏劑、雙組份聚氨酯膠黏劑、有機硅膠黏劑等，也可以采用瞬干膠如502膠黏劑，將主劑和促進劑水分別包裝在兩個反應器中。微型反應器的破裂可以通過兩個航天器相互接觸式的壓力，通過施加壓力破裂；也可以通過真空負壓破裂，在柔性展開裝置展開前，整個裝置密閉于航天器中，此時周圍有空氣存在。在柔性展開裝置展開后，整個裝置暴露于真空中，微型反應器內(nèi)外壓力不同，就會瞬間破裂。可反應性對接裝置也可以攜帶加熱層，從而通過加熱來控制膠黏劑的固化速度。本實施方式中，柔性展開裝置的展開方式可以是如下三種方式
I、充氣展開，此時可以采用橡膠復合材料制備柔性展開裝置。橡膠復合材料中的纖維可以是芳纟侖纖維(Kevlar)、PBO纖維、Vectran纖維、玻璃纖維等,橡膠采用氯丁橡膠、娃橡膠等。充氣起源可以選擇航天器自帶小壓縮氣瓶或化學反應充氣。柔性展開裝置可以采用Z型折疊或卷曲折疊在航天器發(fā)射艙里，當需要展開時，啟動充氣裝置，向柔性展開裝置內(nèi)部充氣，展開裝置就實現(xiàn)慢速展開。2、形狀記憶展開，此時可以采用形狀記憶復合材料制備柔性展開裝置。形狀記憶復合材料的纖維為碳纖維，基體采用形狀記憶環(huán)氧材料。柔性展開裝置可以采用Z型折疊或卷曲折疊在航天器發(fā)射艙里，當需要展開時，啟動電源，通過碳纖維導電加熱，達到形狀記憶復合材料的形狀記憶恢復溫度時，形狀記憶復合材料恢復展開形狀，展開裝置就實現(xiàn)慢速展開。3、機械展開，此時可以采用橡膠材料制備柔性展開裝置。機械展開裝置設置于橡膠材料層的后面，柔性展開裝置可以貯存于在航天器發(fā)射艙里，當需要展開時，機械展開裝置伸長，橡膠緩沖層緩慢向前推移，展開裝置就實現(xiàn)慢速展開。
具體實施方式
二 本實施方式與具體實施方式
一不同的是，考慮到不同膠黏劑的反應速度，可以將反應性膠黏劑和壓敏膠黏劑組合使用。在柔性展開裝置的表面涂覆上述兩種膠黏劑獲得可反應性對接裝置，將反應性膠黏劑和壓敏膠黏劑均封入微型反應器中，破裂后，壓敏膠黏劑會迅速實現(xiàn)粘接，起到固定兩個航天器的對接的作用；反應型膠黏劑經(jīng)過一定的時間(如1-60分鐘)，實現(xiàn)牢固粘接，這樣兩個航天器對接后，就會有牢固的粘接強度。壓敏膠黏 劑可以選用如丙烯酸酯壓敏膠粘劑，有機硅及其他樹脂型壓敏膠粘劑，天然橡膠壓敏膠等。
具體實施方式
三本實施方式與具體實施方式
一、二不同的是，將可反應性對接裝置以折疊的形式 在發(fā)射時同時密閉儲存在需要對接的兩個航天器發(fā)射艙里(圖5)。
權利要求
1.一種航天器空間牢固對接方法，其特征在于所述對接方法步驟如下 (1)在柔性展開裝置的表面涂覆上包覆有可反應性膠的微型反應器； (2)然后將上述柔性展開裝置以折疊的形式在發(fā)射時密閉儲存在航天器發(fā)射艙里，進入預定軌道后，打開密閉裝置，伸出折疊的柔性展開裝置，同時慢速展開，當柔性展開裝置碰觸到另一航天器時通過微型反應器破裂釋放的可反應性膠實現(xiàn)永久牢固粘接。
2.根據(jù)權利要求I所述的航天器空間牢固對接方法，其特征在于所述可反應性膠為反應性膠黏劑，或將反應性膠黏劑和壓敏膠黏劑的組合使用。
3.根據(jù)權利要求2所述的航天器空間牢固對接方法，其特征在于所述反應性膠黏劑為雙組份環(huán)氧膠黏劑、雙組份厭氧膠黏劑、雙組份聚氨酯膠黏劑、有機硅膠黏劑或瞬干膠。
4.根據(jù)權利要求2所述的航天器空間牢固對接方法，其特征在于所述壓敏膠黏劑為丙烯酸酯壓敏膠粘劑、有機硅及其他樹脂型壓敏膠粘劑或天然橡膠壓敏膠。
5.根據(jù)權利要求I所述的航天器空間牢固對接方法，其特征在于所述微型反應器為球形，其尺寸為2 200 μ m，囊壁厚10 20 μ m。
6.根據(jù)權利要求I所述的航天器空間可反應性對接方法，其特征在于所述柔性展開裝置的展開方式為充氣展開、形狀記憶展開或機械展開。
7.根據(jù)權利要求6所述的航天器空間牢固對接方法，其特征在于所述柔性展開裝置的展開方式為充氣展開時，采用橡膠復合材料制備柔性展開裝置，橡膠復合材料中的纖維為芳綸纖維、PBO纖維、Vectran纖維或玻璃纖維，橡膠采用氯丁橡膠或硅橡膠；充氣起源選擇航天器自帶小壓縮氣瓶或化學反應充氣。
8.根據(jù)權利要求6所述的航天器空間牢固對接方法，其特征在于所述柔性展開裝置的展開方式為形狀記憶展開時，采用形狀記憶復合材料制備柔性展開裝置，形狀記憶復合材料的纖維為碳纖維，基體采用形狀記憶環(huán)氧材料。
9.根據(jù)權利要求6所述的航天器空間牢固對接方法，其特征在于所述柔性展開裝置的展開方式為機械展開時，采用橡膠材料制備柔性展開裝置。
10.根據(jù)權利要求7或8所述的航天器空間牢固對接方法，其特征在于所述柔性展開裝置采用Z型折疊或卷曲折疊在航天器發(fā)射艙里。
全文摘要
一種航天器空間牢固對接方法，涉及一種微小航天器空間對接方法。本發(fā)明在柔性展開裝置的表面涂覆上包覆有可反應性膠的微型反應器；然后將上述柔性展開裝置以折疊的形式在發(fā)射時密閉儲存在航天器發(fā)射艙里，進入預定軌道后，打開密閉裝置，伸出折疊的柔性展開裝置，同時慢速展開，當柔性展開裝置碰觸到另一航天器時通過微型反應器破裂釋放的可反應性膠實現(xiàn)永久牢固粘接。本發(fā)明采用柔性慢速展開裝置緩沖飛行速度和對接力，采用可反應性膠粘劑空間在軌反應將兩個航天器牢固粘接連為一個整體，進而實現(xiàn)兩個航天器間的永久空間對接，能夠提高航天器對接的靈活性、可靠性和成功率，以及降低對接方式的難度。
文檔編號B64G1/64GK103241393SQ201310182679
公開日2013年8月14日 申請日期2013年5月17日 優(yōu)先權日2013年5月17日
發(fā)明者劉宇艷, 劉羽熙, 吳松全, 荊祥海, 譚惠豐 申請人:哈爾濱工業(yè)大學