[发明专利]空间绳系可展开遮蔽面系统

说明书

技术领域

本发明属于航天技术领域，具体是一个空间绳系可展开遮蔽面系统，可用于空间遮阳罩、空间遮蔽面、空间反射镜、空间太阳能站等空间大型可展开系统。

背景技术

地球外太空为人类新的科技发展和技术进步带来了巨大的机遇与挑战。随着人类航天运载能力的不断增强和航天技术的不断发展，空间超大型可展开结构的应用逐渐提上日程。空间超大型可展开结构在空间通信领域有着直接的应用前景，并且已经产生了巨大的经济和社会效益。空间超大型可展开结构在其它领域也有着诱人的应用前景，如空间太阳光反射镜、太阳能轨道站、太空电梯、太空轨道转移器等。由于人类运载火箭容纳尺寸、运载能力的限制，航天应用高成本、高风险的特点，地面研制环境与太空工作环境的显著差异，使得空间超大型可展开结构的设计成为未来航天应用的关键技术之一。

全球气候系统变暖已是毋庸置疑的事实，减缓全球气候变暖正逐渐变得迫不及待。地球工程是近年来一些科研人员为减缓全球气候变暖而提出的巨型人工气候改造规划。众多规划中，相比而言，空间反射镜是见效较快、副作用较小的优选规划之一。

针对空间反射镜规划，科研人员也提出了多种实施方案构想。方案之一是在近地轨道放置太阳光反射面。美国国家科学学会在1992年提出在近地随机轨道上放置55,000面单个面积为100平方米的反射镜；也有人提出用轻便卫星在近地轨道生成类似土星环的反射环带，其总质量达20亿吨。方案之二是在地球和太阳之间、距地球150万公里的拉格朗日点附近放置众多太阳光反射面,其总质量超过2千万吨。由于这些方案技术难度太大、成本太高、周期太长，难免被人们理解为是科学幻想。

空间超大型可展开结构由于其超轻超薄结构特点和超大尺寸，有着许多独特的特点和面临许多新的挑战。首先是展开成型问题，其次是稳定性控制问题。

相对而言，国内外目前已有的、相对可行的各种空间大型可展开结构方案，其展开尺寸都小于100米，用于空间遮蔽面系统都太渺小，功效甚微。由于其面密度大，如果其尺寸扩大，在长时间内人类的运载工具都难以承载其巨大质量。在现有文献中，目前已知的空间最轻的大型可展开结构是美国的20米见方的薄膜太阳帆板，其薄膜厚度4微米，面密度为87.5g/m²。但对于口径1000米的空间超大型遮蔽面系统而言，其面密度依然太大。日本提出了用多颗卫星牵扯薄膜四周，构建空间巨型表面的概念，列举了用四颗各1吨的卫星，牵扯尺寸500米见方的薄膜，薄膜厚度为5微米，质量为2.5吨，并进行了动态控制的仿真分析，然而这种方式的成型与控制，其技术难度大，可行性差。

发明内容

本发明的目的在于针对上述已有技术的不足，提供一种空间绳系可展开遮蔽面系统，通过应用重力梯度效应，以实现空间大型绳系可展开遮蔽面的有效展开成型，提高轨道姿态的自主稳定性。

为实现上述目的，本发明给出如下三种技术方案：

技术方案1，包括：N根柔性牵引索1、6X个开孔的折叠环4、3X个连接关节5和牵引索控制机构3，每两个折叠式环杆4通过一个连接关节5连接，形成M个可展开刚性结构，其特征在于：

牵引索控制机构3由电机301和N个转盘302组成，每个转盘上缠绕柔性牵引索，通过电机301控制N个转盘302的转动方向，使N根柔性牵引索1伸缩，3≤N≤192；

在每个可展开刚性结构上绑定有柔性丝网8，构成M个可展开遮蔽面2，将组成可展开遮蔽面2的折叠环4划分为n等份，在等分处折叠环的开孔上穿过柔性牵引索1的一端，并打死结，柔性牵引索1的另一端缠绕在牵引索控制机构的转盘上，形成Y个圆锥状空间结构；

每两个圆锥状空间结构共用一个牵引索控制机构3，即两个圆锥状空间结构中的各柔性牵引索1，分别缠绕在同一个牵引索控制机构3的各转盘上，形成由Y/2个牵引索控制机构和Y个圆锥状空间结构组成的整体，其中，2≤M≤18，Y≥M，3≤N≤192，3≤n≤720，X≥1。

作为优选，所述的连接关节5由一对圆锥齿轮501，502和一对夹板503，504组成，圆锥齿轮上设有导槽509，圆锥齿轮通过齿轮轴505与一对夹板503，504固定，每个圆锥齿轮两端的腔臂上设有螺纹孔508，折叠环4通过该螺纹孔与圆锥齿轮连接。

作为优选，所述的折叠环4的空腔中放有牵引索7和拉簧6，牵引索7与拉簧6打死结连接，通过拉簧6的伸缩，牵引索7带动连接关节5运动；

当收拢时，拉簧6处于拉伸状态，拉簧6与连接关节5的腔臂在竖直方向平行，牵引索7绕在一对齿轮上的长度为两齿轮中心距与1/2齿顶圆周长之和；