[发明专利]用于空间碎片去除的不同尺寸拖曳帆的空间制造机制

说明书

本发明用于空间碎片去除的不同尺寸拖曳帆的空间制造机制，属于空间碎片去除的拖曳帆空间制造技术领域。包括空间子系统以及捕获目标碎片并释放拖曳帆的方法两部分；空间子系统包含机械容器和以及辅助子系统和原料容器；机械容器空又包含拖曳帆制造机构；辅助子系统和原料容器用于操作机械机构所需子系统和用于制造拖曳帆所需的材料；机械容器包括两个L形支撑结构、两个圆柱形杆、两个挤出机、两个压实器、两个输送臂和拖曳帆；辅助子系统和原料容器包括用于制造不同阻力帆尺寸的层压辊，还包括操作该机构所需的其他子系统和单元，如动力单元和热控制子系统。所提机制允许在空间中自动地制造几个拖曳帆且可根据需要改变。

技术领域

本发明涉及用于空间碎片去除的不同尺寸拖曳帆的空间制造机制，属于空间制造领域以及空间碎片去除的拖曳轨道空间制造技术领域。

背景技术

所有发送到太空的航天器都具有有限的活跃使用寿命，在其活跃寿命之后，航天器和卫星变得无用并且在空间中积累，增加了碎片的量。除非它们在大气中被拆除或烧毁，否则航天器和卫星保持在其轨道上，并且随着碎片数量的增加，它们之间的碰撞成为可能导致产生更多碎片，而这一现象也将变得越来越普遍。

目前，有几种方法可以使生命周期结束的航天器脱轨。所有方法的目的是将近地点高度降低到空气动力足够大至其重新进入轨道，此时施加到航天器或卫星的空气动力加热和压力将足够大，航天器或卫星将在大气中被大部分破坏。

现有的主要脱轨策略包括使用小火箭发动机，电动系绳或空气动力学阻力增强来强制再进入，再破坏目标碎片。

微小的火箭发动机可用于以特定的角度和速度将卫星推向地球，以便在重新进入时确保破坏。火箭发动机可用于降低卫星的速度，引起其坠落并在大气中燃烧。火箭发动机得益于采用了已达商业水准的导弹技术。火箭的主要优点是通过精确的角度射击来控制拆卸过程。然而，火箭技术是非常昂贵的，非常重的，技术上复杂的，例如火箭燃料在使用之前需处于压力下长达10年。

电动系绳是在脱轨航天器和部署的端部质量之间延伸一段距离，有可能长达数公里，以下的导电带。系绳技术因此涉及通过地球磁场部署和牵引来自卫星的导电线。系绳和地球磁场之间的相互作用产生推进力用于升高和降低卫星高度轨道。通常，系绳系统的部署单元在其所附接的主机航天器活动寿命期间将大多处于休眠状态。当需要脱轨时，系统将部署端质量以开始脱轨过程。电动系绳具有潜力，但是在部署时和在脱轨过程本身期间需要高度的主动控制。

气动拖曳增强与空气阻力增加有关。空气阻力或拖曳随着大气高度增加，大气逐渐变薄而减小。这种解脱策略仅限于低轨卫星(LEO)。在该区域中的卫星经历相当有限的气动阻力，并且由于空气阻力减小导致卫星速度也非常小。能够增强空气动力拖曳的系统增加空气阻力将使得卫星速度能在期望的时间内降低。

在阻力增强系统中，拖曳帆得到了特别关注。到目前为止，所提出的概念包括由航天器运输到接近目标碎片位置，然后紧凑拖曳帆连接到目标碎片，最后扩展到其最终表面。假定拖曳帆必须以紧凑模式被加载到航天器中，即使拖曳帆的包装效率高，可携带的装置的数量也是有限的。

考虑到未来有大量碎屑要被去除，能够在空间中制造阻力帆的机构将是有利的，特别是可以制造不同尺寸的阻力帆机构，允许不同尺寸的脱轨碎屑。此外，将保留在空间中并且可以利用原材料和必要元件在空间中再充填以制造阻力帆的机构将是有利的。

总之，空间制造技术在过去几年中经历了快速发展。大量新的概念和想法被提出，这些概念和想法基本上涉及空间中建立一种结构和装载必要材料的机制。这些机构承载在不同方向上挤出梁，其后再通过不同方法结合在一起产生网格结构，网格结构的空间通过不同的方法用面板或层压板覆盖。

到目前为止，对在轨空间制造的研究集中在大型结构的发展，例如太阳能8电池板阵列的制造。虽然大结构空间内制造机制具有良好的前景，但是聚焦于可以在空间中制造并释放多个较小结构，例如阻力帆机构，也将是有意义的。

发明内容