一种抓捕并移除低轨废弃卫星的捕获系统及收纳方法

本发明涉及在轨抓捕移除废弃卫星，具体是一种抓捕并移除低轨废弃卫星的捕获系统及收纳方法，适用于低轨废弃卫星的抓捕和移除。

背景技术：

1、人类对太空的探索活动大多集中在低轨领域，因此，绝大部分在轨航天器分布在低轨区域。随着时间的发展，越来越多的在轨航天器发生失效并废弃，但废弃的卫星依然占据了宝贵的轨道资源，并可能与其他航天器发生高速碰撞产生大量碎片，从而导致太空环境进一步恶化。因此，低轨区域的废弃卫星及大型碎片的抓捕移除较为迫切。

2、柔性网在轨抓捕技术利用拖船将收纳在一定体积网仓内的柔性网进行发射展开，展开后的柔性网具有较大的拦截面积，同时柔性网是一种多孔结构，通过与卫星天线、接收器等构件的缠绕和钩挂，提高了对废弃卫星、大型碎片等非合作目标的容错抓捕能力。但常规的柔性网在轨抓捕技术大多都是将废弃卫星、大型碎片等非合作目标进行抓捕后再通过轨道转移飞行器进行统一处理，导致能够抓捕并移除废弃卫星、大型碎片等非合作目标的数量以及效率都十分有限。

技术实现思路

1、针对上述现有技术中低轨废弃卫星抓捕移除效率低下的问题，本发明提供一种抓捕并移除低轨废弃卫星的捕获系统及收纳方法，适用于低轨废弃卫星的抓捕和移除，利用柔性网对废弃卫星进行容错抓捕，利用柔性伞的大气阻力达到废弃卫星快速移除的目的，并基于网-伞机构进行折叠收纳设计，网-伞机构收纳后占据体积小，一次任务可携带多个载荷进行多次目标抓捕移除，成本低，在在轨抓捕移除废弃卫星或大型碎片领域具有极大的应用潜力和发展前景。

2、为实现上述目的，本发明提供一种抓捕并移除低轨废弃卫星的捕获系统，包括网-伞机构，所述网-伞机构包括柔性网、柔性伞与连接组件，所述连接组件包括第二系绳与多个第三系绳；

3、所述柔性网的外轮廓上通过第一系绳连接有若干质量块，且各所述第一系绳沿所述柔性网周向等间隔分布；

4、各所述第三系绳的第一端沿周向等间隔连接在所述柔性伞的外轮廓上，各所述第三系绳的第二端均与所述第二系绳的第一端相连，所述第二系绳的第二端与所述柔性网的中心节点相连。

5、在其中一个实施例，所述连接组件还包括转动关节；

6、各所述第三系绳的第一端与所述转动关节的第一端相连，所述第二系绳的第一端与所述转动关节的第二端相连。

7、在其中一个实施例，所述连接组件包括支撑环；

8、各所述第三系绳靠近第二端的位置均与所述支撑环固定相连，且各第三系绳与所述支撑环之间的连接在所述支撑环上等间隔分布。

9、在其中一个实施例，所述柔性伞包括膜布、第一气囊与气体发生器；

10、所述第一气囊为环状结构，且所述第一气囊固定设在所述膜布的外轮廓上，所述气体发生器设在所述第一气囊上；

11、其中一所述第三系绳的第一端连接在所述气体发生器上，剩余所述第三系绳的第一端连接在所述第一气囊或所述膜布的外轮廓上。

12、在其中一个实施例，所述柔性伞还包括若干柱状结构的第二气囊；

13、各所述第二气囊均固定连接在所述膜布的端面上，各所述第二气囊的第一端沿周向等间隔连接在所述第一气囊上，且各所述第二气囊均与所述第一气囊连通；

14、各所述第二气囊的第二端在所述膜布的端面中心汇聚且连通。

15、在其中一个实施例，抓捕并移除低轨废弃卫星的捕获系统还包括发射机构；

16、所述发射机构包括底座与发射筒，所述发射筒的数量为多个且与所述质量块一一对应，各所述发射筒的第一端沿周向等间隔固定设在所述底座上；

17、所述底座中心位置的内部设有装药室，且所述装药室通过导流通道与所述发射筒的第一端连通；

18、所述网-伞机构折叠收纳后设在所述底座上且位于各所述发射筒之间，且各所述质量块嵌入对应所述发射筒的第二端。

19、在其中一个实施例，所述柔性网与所述柔性伞为边数相等的正多边形结构。

20、为实现上述目的，本发明还提供一种上述抓捕并移除低轨废弃卫星的捕获系统的收纳方法

21、步骤1，将柔性网和柔性伞完全展开，然后将柔性网平铺至柔性伞上方，使柔性网与柔性伞重合，并将第三系绳牵引至网-伞机构外围；

22、步骤2，将平铺重合的网-伞机构从边缘拉起并将其成束状吊挂在托架上，其中，柔性伞面在外侧，柔性网在内侧；

23、步骤3，将舱体放置在网-伞机构正下方，然后将第一层收纳套筒放置舱体正中心，利用撑杆将网-伞机构中心压入第一层收纳套筒；

24、步骤4，将下一层收纳套筒由舱体底部套入上一层收纳套筒并与上一层收纳套筒之间围成收纳腔，再利用撑杆将后续部分网-伞机构压入收纳腔；

25、步骤5，重复步骤4直至将网-伞机构全部收纳至舱体后，将收纳套筒依次从舱体底部抽出，其中，收纳后的柔性伞充当柔性网的隔离结构，减少柔性网网线之间的接触缠绕、穿过和打结现象；

26、步骤6，将牵引至网-伞机构外围的第三系绳呈“s”形收纳至系绳收纳包内，再将系绳收纳包固定在舱体的内壁上。

27、与现有技术相比，本发明具有如下有益技术效果：

28、1.本发明通过结合柔性网对废弃卫星或大型碎片的容错可靠抓捕和柔性伞的大气阻力，可通过增大废弃卫星或大型碎片的阻力，加快其降轨过程并再入大气层烧毁，从而达到抓捕移除的效果；

29、2.本发明中的网-伞机构收纳后占据体积小，一次任务可携带多个载荷进行多次目标抓捕移除，成本低，在在轨抓捕移除废弃卫星或大型碎片领域具有极大的应用潜力和发展前景。

技术特征：

1.一种抓捕并移除低轨废弃卫星的捕获系统，其特征在于，包括网-伞机构，所述网-伞机构包括柔性网、柔性伞与连接组件，所述连接组件包括第二系绳与多个第三系绳；

2.根据权利要求1所述的抓捕并移除低轨废弃卫星的捕获系统，其特征在于，所述连接组件还包括转动关节；

3.根据权利要求1所述的抓捕并移除低轨废弃卫星的捕获系统，其特征在于，所述连接组件包括支撑环；

4.根据权利要求1或2或3所述的抓捕并移除低轨废弃卫星的捕获系统，其特征在于，所述柔性伞包括膜布、第一气囊与气体发生器；

5.根据权利要求4所述的抓捕并移除低轨废弃卫星的捕获系统，其特征在于，所述柔性伞还包括若干柱状结构的第二气囊；

6.根据权利要求1或2或3所述的抓捕并移除低轨废弃卫星的捕获系统，其特征在于，还包括发射机构；

7.根据权利要求1或2或3所述的抓捕并移除低轨废弃卫星的捕获系统，其特征在于，所述柔性网与所述柔性伞为边数相等的正多边形结构。

8.一种权利要求1至7任一项所述抓捕并移除低轨废弃卫星的捕获系统的收纳方法

技术总结
本发明公开了一种抓捕并移除低轨废弃卫星的捕获系统及收纳方法，该捕获系统包括网‑伞机构，网‑伞机构包括柔性网、柔性伞与连接组件，连接组件包括第二系绳与多个第三系绳；柔性网的外轮廓上通过第一系绳连接有若干质量块，且各第一系绳沿柔性网周向等间隔分布；各第三系绳的第一端沿周向等间隔连接在柔性伞的外轮廓上，各第三系绳的第二端均与第二系绳的第一端相连，第二系绳的第二端与柔性网的中心节点相连。本发明应用于在轨抓捕移除废弃卫星领域，通过增大废弃卫星或大型碎片的阻力，加快其降轨过程并再入大气层烧毁，从而达到抓捕移除的效果，在在轨抓捕移除废弃卫星或大型碎片领域具有极大的应用潜力和发展前景。

技术研发人员：甄明,杨乐平,王文凯,朱彦伟,黄涣,张元文,蔡伟伟,胡佳鑫
受保护的技术使用者：中国人民解放军国防科技大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14