月球探测器表面月尘光电清除系统的制造方法与工艺

本发明涉及在太空中清除月面探测器表面粘附月尘的系统，属于月尘清除技术领域。

背景技术：
月尘粒度较细，极易带电，且具有粘性和研磨性，容易积累在敏感的电力部件(诸如光电阵列)和散热器的表面，降低其性能。目前，清除累积月尘的措施主要是依靠特制的刷子，以及真空清洁器等。由于大多数方法清除效果有限，如何有效防止月尘在敏感表面的沉积成为解决粉尘干扰问题的重要手段。目前国内外学者在众多方案中比较推荐的方法是电帘除尘。采用电帘除尘主要存在以下问题：1、采用电帘除尘需将电帘平铺在除尘表面上，当将电帘应用到太阳电池翼或光学镜头上时，电帘的透光性是一个问题。Rajesh的试验结果表明，利用ITO电帘后太阳电池的短路电流和最大功率都下降了15％左右。2、电帘需航天器的太阳电池供电，并附加增压设备。3、电帘除尘的效率受电压幅值和频率、电极宽度和间距以及月尘累积质量等很多因素的影响，因此电帘工作的最佳条件需依赖地面的试验结果，很难做到实时调节。

技术实现要素：
本发明为解决传统设备清除月尘效果差以及采用电帘除尘存在透光性差、需附加增压设备，电帘除尘的效率受限的问题，进而提供一种月球探测器表面月尘光电清除系统。本发明为解决上述问题而采用的技术方案是：本发明的月球探测器表面月尘光电清除系统包括月面紫外日光提取装置、铁电陶瓷光电发生器、除尘电极运动机构和除尘电极；月面紫外日光提取装置与月球探测器连接，月面紫外日光提取装置包括螺纹透镜和紫外透过滤光片；螺纹透镜、紫外透过滤光片和铁电陶瓷光电发生器顺着光射方向依次设置；除尘电极运动机构的输出端连接除尘电极，除尘电极位于月球探测器的上方，铁电陶瓷光电发生器通过导线与除尘电极连接，铁电陶瓷光电发生器通过导线与月球探测器表面镀有的导电薄膜连接，除尘电极运动机构能控制除尘电极在月球探测器上方实现X轴、y轴和z轴方向运动；除尘电极运动机构包括基座、基板、第一电机、第二电机、第三电机、第四电机、第五电机、第六电机、第一带传动机构、第二带传动机构、第一连杆、第二连杆、第一支架和第二支架；基座的上部设置有第一带传动机构，第一带传动机构的一个带轮与安装在基座上的第一电机的输出轴连接，第一带传动机构的另一个带轮上固装有基板，基板上相对设置有第二电机和第三电机；第二电机的输出轴连接第一连杆的一端，第一连杆的另一端连接第一支架，第二带传动机构的一个带轮与第三电机的输出轴连接，第二带传动机构的另一个带轮的轮轴与第一支架连接；第一支架上安装有第四电机，第四电机的输出轴连接第二连杆，第四电机的轴向与第二连杆的长度方向平行，第二连杆连接第五电机，第五电机的输出轴连接直角减速器的输入端，直角减速器的输出端连接第二支架，第二支架上固装有第六电机，第六电机的输出轴连接除尘电极；除尘电极为矩形板、棒或空心壳体。本发明的有益效果是：本发明提出以太阳光中分离出的紫外光为触发，利用铁电陶瓷光电发生器的反常光生伏打效应主动清除粘附月尘的新技术，其能源动力来自于月面太阳能，不需附加增压设备，铁电陶瓷光电发生器本身体积小、质量轻，符合航空、航天轻质化的要求。本发明系统利用月面阳光中的紫外光触发铁电陶瓷光电发生器光电压发生器产生光电压，对月尘颗粒施加电场力以克服月尘颗粒与探测器表面间的粘附力及月尘重力，达到清除月尘的目的。该系统直接利用月面阳光中分离出的紫外光触发铁电陶瓷制成的电极板产生高压，无需附加升压设备，且除尘效率高。除尘效率可高达95％以上。附图说明图1为本发明的整体结构示意图；图2为从月球探测器方向看的除尘电极运动机构结构示意图；图3为从基座方向看的除尘电极运动机构结构示意图；图4为镧改性锆钛酸铅陶瓷光电发生器极化处理后得到矩形平板结构示意图；图5为月尘颗粒在除尘电极和月球探测器之间受力分析图；图6为本发明光电清除系统等效电路图。具体实施方式具体实施方式一：结合图1-图6说明，本实施方式的月球探测器表面月尘光电清除系统，它包括月面紫外日光提取装置、铁电陶瓷光电发生器2、除尘电极运动机构3和除尘电极4；月面紫外日光提取装置与月球探测器5连接，月面紫外日光提取装置包括螺纹透镜1-1和紫外透过滤光片1-2；螺纹透镜1-1、紫外透过滤光片1-2和铁电陶瓷光电发生器2顺着光射方向依次设置；除尘电极运动机构3的输出端连接除尘电极4，除尘电极4位于月球探测器5的上方，铁电陶瓷光电发生器2通过导线6与除尘电极4连接，铁电陶瓷光电发生器2通过导线6与月球探测器5表面镀有的导电薄膜连接，除尘电极运动机构3能控制除尘电极4在月球探测器5上方实现X轴、y轴和z轴方向运动。本实施方式的螺纹透镜为菲涅尔透镜。铁电陶瓷光电发生器2的正极通过导线6与除尘电极4或月球探测器5表面镀有的导电薄膜连接，铁电陶瓷光电发生器2的负极通过导线6与月球探测器5表面镀有的导电薄膜或除尘电极4连接。图1中箭头方向表示光射方向。除尘电极4与月球探测器5表面有一定间距以构成电容器。具体实施方式二：本实施方式的紫外透过滤光片1-2为紫外光波长为365±20nm的窄带滤光片。本实施方式采用菲涅尔透镜对太阳光进行聚焦，再利用365nm±20nm的窄带滤光片获得铁电陶瓷光电方法生器的触发光源。光斑半径为21mm,紫外光波长为365nm±20nm，光斑光照强度为300mW/cm2-600mW/cm2。根据ASTM的太空环境数据，光照度为Eλ＝1.152W/m2×nm-1；接受器为面积为SP＝π×212mm2,其目标照度为Ep＝6kW/m2。设聚光器口径面积为Sc，光源宽度为Δλ，聚光器转换效率为T，由入射能量与出射能量守恒可得：Eλ×Δλ×Sc×T＝E×SP；在这里设365光源透过宽度为Δλ＝40nm，转换效率为0.81，代入数据可得：菲涅尔透镜面积Sc＝0.257m2，则半径r＝0.286m。具体实施方式三：结合图4说明，本实施方式的铁电陶瓷光电发生器2的铁电陶瓷采用镧改性锆钛酸铅陶瓷(PLZT)；铁电陶瓷光电发生器2是由镧改性锆钛酸铅陶瓷经高温高压极化后切割成的沿长度方向极化并沿极化方向两端面镀铜制作而成的矩形平板。如此设置，镧改性锆钛酸铅陶瓷具有反常光生伏打效应，能主动清除粘附的月尘。其能源动力来自于月面太阳能，不需附加增压设备。图4中竖向箭头表示高能紫外...