[发明专利]主体着陆系统以及具有该系统的空间探测器

说明书

技术领域

本发明涉及支撑地面上的主体的着陆系统。本发明还涉及具有该着陆系统以登陆天体进行探测的空间交通工具，例如空间探测器。

背景技术

用于空间探测器的着陆设备是已知的，其包括对称设置的多条着陆腿，每条着陆腿在其末端具有脚垫。这些设备用于在探测器与地面接触时适当地吸收空间探测器的余速，从而确保探测器的完好。

然而，对于空间探测器的着陆地点的情况，我们通常不清楚，或知之甚少。事实上，即使在具有现有读数(例如探测器所要着陆的天体的图像)的情况下，这些读数通常是远距离获取的，使得不能对着陆地点的表面的起伏情况进行详尽的评估。此外，由于力学环境条件(振动、冲击等)，并且可能由于探测器在其朝着天体地表下落期间可能遇到的严格环境限制(保护壳的温度)，空间探测器的着陆姿态不可能是精确的。

因此，在设计着陆腿的尺寸时，考虑到了空间探测器的两种极端着陆情况。

首先，空间探测器的着陆可能按照单条着陆腿的方向发生。

因此，探测器的每条着陆腿的尺寸被设计成能够单独地承受探测器和天体地表之间的初始接触冲击。由此，每条着陆腿的尺寸设计使得其能够单独地吸收着陆的全部冲击能量。

相反地，空间探测器的所有着陆腿可在着陆期间并行地运行。这些着陆腿以及其附属的脚垫的长度相同，从而这些着陆腿同时与地表接触。

因此，着陆腿的尺寸设计必须考虑到空间探测器在着陆时经受的峰值减速限制。

除了由于空间探测器运输的负载之外，还由于着陆太快的原因，需要一直考虑到防止空间探测器的结构损坏，因此这种峰值减速限制是必要的。

最后，通过增加支撑探测器的着陆腿的数量来提升空间探测器在天体地表上的稳定性。因此，空间探测器具有大量的着陆腿。

然而，难于找到一种介于以下两者之间的折衷方案：在单独吸收着陆冲击时每条着陆腿必须具有的初始高阻尼容量和在所有着陆腿同时与地面接触时所有着陆腿需要的低级别总体刚度。

用于多接触着陆的着陆腿的尺寸标准也导致着陆设备的质量以n^3/2的幅度增加，其中，n是着陆设备的着陆腿的数量。

因此，空间探测器的稳定性的提升与降低这些探测器的质量这两种情况不能并存。

因此，提供一种能够实现空间探测器在天体地表上的高稳定性同时最小化系统质量的增加(与着陆腿的数量的增加相关联)的着陆系统，是令人关注的。

发明内容

因此，本发明的目的在于提供一种主体着陆系统，其设计和运行模式简单、可靠、并确保在地表上对该主体的稳定支撑，而不增加可由该主体运输的负载的限制。

本发明还涉及空间交通工具，例如具有这种着陆系统的用于探测的空间探测器，其着陆的天体具有承载表面，该承载表面可以是固态的。

出于该目的，本发明涉及主体着陆系统，包括着陆腿，每条着陆腿在其一端具有脚垫，脚垫用于当与地面接触时抑制所述主体的着陆冲击并在着陆之后在地面上支撑所述主体。

根据本发明的，所述脚垫不位于同一平面内。

因此，该着陆系统的所有脚垫或端部不位于同一平面内。

在该着陆系统的不同实施方式中，本发明还涉及下述特征，必须单独地或根据任何技术上可行的组合来考虑这些特征：

-当所述着陆腿的数量大于或等于4时，所述着陆腿的脚垫限定了多个可能的与地面接触的平面，每个平面包括最多三条着陆腿的脚垫，从而在主体的着陆期间能够同时与地面接触的着陆腿的数量最多在1到3之间。

“主体的着陆”意味着飞行体通过该着陆系统的一个或多条着陆腿以及其附属的脚垫与地面接触的阶段，着陆系统的脚垫(如果有多个的话)同时与地面接触，这些脚垫起飞行体的振动吸收器的作用。

限定的“与地面接触的平面”表示在该着陆期间与地面接触的所述着陆腿的脚垫的不同可能性。仅出于展示的目的，包含三条着陆腿的脚垫的可能平面的数量按如下公式变化：C_n3＝n！/3！x(n-3)！，其中，n是着陆系统的着陆腿的数量。

在着陆之后并根据地势，主体能够发现其自身处于不稳定位置并移动到稳定位置，在该稳定位置，与地面接触的着陆腿的数量是不同的。

因此，设计每条着陆腿的尺寸以在着陆冲击期间根据同时与地面接触的着陆腿的数量最多为三条的假设来对主体进行减速。