本發(fā)明涉及空間碎片抓捕與回收技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種用于空間碎片抓捕的繩系納星系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

隨著航天事業(yè)的發(fā)展，空間中航天器的數(shù)量也越來越多，隨之而來的，失效或故障航天器的數(shù)量也越來越多。這些航天器占據(jù)了寶貴的軌道資源，對正常航天器的運行產(chǎn)生威脅；同時這些航天器上的非故障部件具有十分重要的經(jīng)濟價值，這使得對于這些失效或者故障航天器的回收工作變得特別有意義。由于空間碎片清理的難度較高，目前對于空間碎片的清理處于概念設(shè)計階段，包括飛網(wǎng)抓捕、機械臂抓捕等方式。

考慮到空間碎片多為報廢航天器、故障航天器、自由運動的隕石等，對于抓捕航天器來說屬于非合作目標。對于非合作目標的抓捕，飛網(wǎng)抓捕、機械臂抓捕等傳統(tǒng)方法面臨抓捕時的碰撞與能量交換問題，容易造成抓捕航天器或者抓捕機構(gòu)的損傷，從而導致抓捕任務(wù)失敗。

采用繩系納星實現(xiàn)空間碎片的抓捕，納星本體的體積小，結(jié)構(gòu)簡單，表面涂有一層緩沖材料，與空間碎片碰撞不會造成納星損傷；系繩屬于彈性材料，與空間碎片接觸時產(chǎn)生的碰撞與能量交換不會損壞系繩，對于抓捕任務(wù)更加容易實現(xiàn)；另外納星星體質(zhì)量小，作用單一，造價便宜，近幾年得到了很大發(fā)展，采用納星作為抓捕載體，在完成任務(wù)的基礎(chǔ)上能極大的節(jié)省回收成本，獲得更大的經(jīng)濟效益。

隨著航天事業(yè)的發(fā)展，空間中航天器的數(shù)量也越來越多，隨之而來的，失效或故障航天器的數(shù)量也越來越多。這些航天器占據(jù)了寶貴的軌道資源，對正常航天器的運行產(chǎn)生威脅；同時這些航天器上的非故障部件具有十分重要的經(jīng)濟價值，這使得對于這些失效或者故障航天器的回收工作變得特別有意義。納星由于星體質(zhì)量小，作用單一，造價便宜，近幾年得到了很大發(fā)展，采用納星作為抓捕載體，在完成任務(wù)的基礎(chǔ)上能極大的節(jié)省回收成本，獲得更大的經(jīng)濟效益。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種用于空間碎片抓捕的繩系納星系統(tǒng)，其采用繩系納星系統(tǒng)抓捕目標，通過柔性系繩，可以對任意形狀的目標進行抓捕；且納星上設(shè)置有緩沖材料，可以避免納星與目標發(fā)生碰撞造成納星和目標損壞；系繩具有粘扣功能、磁吸功能、記憶形狀功能以及自動收緊功能，可防止目標逃脫；繩系納星抓捕系統(tǒng)相對于其他抓捕方式而言經(jīng)濟效益更高。

為了達到上述目的，本發(fā)明通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)：

一種用于空間碎片抓捕的繩系納星系統(tǒng)，其特征是，包含：

發(fā)射平臺，用于搭載兩顆納星，并在抓捕空間碎片時向空間碎片發(fā)射該兩顆納星；

兩顆納星，每顆納星表面分別附著緩沖材料；

系繩，其兩端分別與兩顆納星連接；兩顆納星發(fā)射前系繩處于收納狀于發(fā)射平臺中，兩顆納星發(fā)射后系繩展開并在納星牽引下纏繞或包攏空間碎片以抓捕空間碎片。

上述的用于空間碎片抓捕的繩系納星系統(tǒng)，其中：

所述系繩具有粘扣功能或磁吸功能或形狀記憶功能。

上述的用于空間碎片抓捕的繩系納星系統(tǒng)，其中：

所述系繩具有粘扣功能，在系繩的正反兩面分別粘貼正反雙面帶狀粘扣；系繩處于收納狀態(tài)時，粘扣同面相接觸，不發(fā)生粘接，當系繩完成對空間碎片的纏繞后，系繩的正面粘扣和反面粘扣相互接觸并搭接。

上述的用于空間碎片抓捕的繩系納星系統(tǒng)，其中：

所述系繩具有磁吸功能，系繩采用經(jīng)編的空芯系繩，繩長方向?qū)Π?，一半?nèi)置鐵磁性芯線，另一半內(nèi)置耐高溫釹鐵硼磁珠，釹鐵硼磁珠之間同名磁極相向；系繩處于收納狀態(tài)時，釹鐵硼磁珠之間同名磁極相斥，避免發(fā)生相吸，當系繩完成對空間碎片的纏繞后，系繩的鐵磁性芯線段和釹鐵硼磁珠段相互吸引并搭接。

上述的用于空間碎片抓捕的繩系納星系統(tǒng)，其中：

所述系繩具有形狀記憶功能，系繩采用超彈性材料制成，使其在自由態(tài)時形成曲率半徑的螺旋包攏結(jié)構(gòu)；當系繩完成對空間碎片的纏繞后，憑借系繩的曲率半徑的螺旋包攏結(jié)構(gòu)的抱持力包攏空間碎片。

上述的用于空間碎片抓捕的繩系納星系統(tǒng)，其中：

納星發(fā)射前系繩被收納于納星端部。

上述的用于空間碎片抓捕的繩系納星系統(tǒng)，其中：

所述超彈性材料為類鈹青銅或碳纖維。

上述的用于空間碎片抓捕的繩系納星系統(tǒng)，其中，還包含：

彈性系繩收緊器，配置在每顆納星與系繩的連接部，用于將系繩收緊，確保系繩緊緊纏繞空間碎片。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點：其采用繩系納星系統(tǒng)抓捕目標，通過柔性系繩，可以對任意形狀的目標進行抓捕；且納星上設(shè)置有緩沖材料，可以避免納星與目標發(fā)生碰撞造成納星和目標損壞；系繩具有粘扣功能、磁吸功能、記憶形狀功能以及自動收緊功能，可防止目標逃脫；繩系納星抓捕系統(tǒng)相對于其他抓捕方式而言經(jīng)濟效益更高。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的系統(tǒng)捕捉目標示意圖；

圖2為本發(fā)明的納星表面吸附緩沖材料示意圖；

圖3為本發(fā)明的粘扣功能系繩與納星的連接結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為發(fā)射后粘扣功能系繩在納星牽引下纏繞目標的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5為本發(fā)明的磁吸功能系繩與納星的連接結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6為發(fā)射后磁吸功能系繩在納星牽引下纏繞目標的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖7為本發(fā)明形狀記憶功能系繩的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖8為本發(fā)明的形狀記憶功能系繩與納星的連接結(jié)構(gòu)示意圖；

圖9為發(fā)射后形狀記憶功能系繩在納星牽引下纏繞目標的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖10為本發(fā)明中彈性系繩收緊器的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

以下結(jié)合附圖，通過詳細說明一個較佳的具體實施例，對本發(fā)明做進一步闡述。

如圖1所示，本發(fā)明公開了一種用于空間碎片抓捕的繩系納星系統(tǒng)，其包含：發(fā)射平臺1，用于搭載兩顆納星2，并在抓捕空間碎片4時向空間碎片4發(fā)射該兩顆納星22；兩顆納星2，如圖2所示，每顆納星2表面可分別附著緩沖材料21，以避免納星2與目標（即空間碎片4）發(fā)生碰撞造成納星2和目標損壞；系繩3，其兩端分別與兩顆納星2連接；兩顆納星2發(fā)射前系繩收納狀于發(fā)射平臺1中，兩顆納星2發(fā)射后系繩3展開并在納星2牽引下纏繞或包攏空間碎片4以抓捕空間碎片4。所述系繩3可以是具有粘扣功能或磁吸功能或形狀記憶功能的系繩，其具有柔性，可以對任意形狀的目標進行抓捕。

本發(fā)明的一實施例中，系繩3具有自動收緊功能，確保抓捕任務(wù)完成，如圖10所示，其實現(xiàn)方法是，在每顆納星2與系繩3的連接部配置一彈性系繩收緊器5，彈性系繩收緊器5為納星2的一部分，用于將系繩3收緊，確保系繩3緊緊纏繞空間碎片4，將松弛的系繩3收緊，避免其飄飛。彈性系繩收緊器5具體可以由殼體51、扭簧52、鎖扣53、收線裝置54組成，本實施例中，使用前扭簧52處于扭緊狀態(tài)，且由鎖扣53鎖緊，在納星2與目標空間碎片4表面粘合之后，鎖扣52打開，扭簧52帶動收線裝置53轉(zhuǎn)動，收回外部松弛段系繩3，提供系繩3一定張力，確保系繩3緊緊纏繞于目標空間碎片4表面。彈性系繩收緊器5由納星2控制，在納星2與目標空間碎片4表面粘合之后，納星2發(fā)出控制指令，彈性系繩收緊器5鎖扣打開，扭簧52帶動收線裝置53運動。

本發(fā)明的工作原理是，當發(fā)射平臺1發(fā)現(xiàn)并接近抓捕目標時，對其發(fā)射兩顆納星2，同時發(fā)射平臺1釋放系繩3以解鎖系繩3，在納星2的拖拽下，系繩3自然展開，并對抓捕目標形成纏繞，通過系繩3的吸附和收緊，實現(xiàn)對目標的抓捕任務(wù)。

實施例一

如圖3所示，是一種具有粘扣功能的系繩3，在系繩3的正反兩面分別粘貼正反雙面帶狀粘扣；系繩3處于收納狀態(tài)時，粘扣同面相接觸，不發(fā)生粘接，如圖4所示，當系繩3完成對空間碎片4的纏繞后，系繩3的正面粘扣和反面粘扣相互接觸并搭接。粘接強度與粘接材料及扣結(jié)構(gòu)、粘接時壓緊程度、粘接區(qū)域面積相關(guān)。

實施例二

如圖5所示，是一種具有磁吸功能的系繩3，系繩3采用經(jīng)編的空芯系繩，繩長方向?qū)Π?，一半?nèi)置鐵磁性芯線31，另一半內(nèi)置耐高溫釹鐵硼磁珠32，釹鐵硼磁珠32之間同名磁極相向（圖中黑白為兩個磁極），較佳的，繩子的中段33保留空心，以免收納時鐵磁性芯線31與耐高溫釹鐵硼磁珠32發(fā)生纏繞；系繩3處于收納狀態(tài)時，釹鐵硼磁珠32之間同名磁極相斥，避免發(fā)生相吸，如圖6所示，當系繩3完成對空間碎片4的纏繞后，系繩3的鐵磁性芯線段31和釹鐵硼磁珠32段提供了繩間吸合力相互吸引并搭接。

實施例三

如圖7、8所示，是一種具有形狀記憶功能的系繩3，系繩3采用超彈性材料制成，超彈性材料可以是類鈹青銅或碳纖維，使其在自由態(tài)時形成曲率半徑的螺旋包攏結(jié)構(gòu)；如圖9所示，當系繩3完成對空間碎片4的纏繞后，憑借系繩3的曲率半徑的螺旋包攏結(jié)構(gòu)的抱持力包攏空間碎片4。納星2發(fā)射前系繩3被收納于納星2端部。

盡管本發(fā)明的內(nèi)容已經(jīng)通過上述優(yōu)選實施例作了詳細介紹，但應(yīng)當認識到上述的描述不應(yīng)被認為是對本發(fā)明的限制。在本領(lǐng)域技術(shù)人員閱讀了上述內(nèi)容后，對于本發(fā)明的多種修改和替代都將是顯而易見的。因此，本發(fā)明的保護范圍應(yīng)由所附的權(quán)利要求來限定。