[实用新型]空间对接航天器组

说明书

本实用新型公开了一种空间对接航天器组，包括需要对接的第一航天器和第二航天器，所述第一航天器上设有插座，所述第二航天器上设有插头，航天器对接时，所述插座与插头相对接，所述第一航天器上设有第一基座，所述插座固定安装在第一基座上；所述插座外圆柱面上从前端向后开设有导向槽；所述插座上还设有电磁铁；所述第二航天器上设有第二基座，所述插头通过弹性装置安装在第二基座上。本实用新型提供了一种结构简单、成本较低的机构，在无需提高现有航天器之间的对接精度的情况下，降低插头插座之间的磨损，避免对接失败。

技术领域

本实用新型涉及一种空间对接航天器组。

背景技术

纵观历史，人类对太空的探索从未停止。1609年伽利略发明望远镜，1957年苏联发射第一颗卫星斯普特尼克1号，使利用卫星进行天文观测成为可能。1960年6月美国发射了第一颗天文卫星“太阳辐射监测卫星”(Solar Radiation Monitoring Satellite)，之后几十年发射了多个谱段数十个天文卫星。1961年4月12日，苏联发射第一艘载人飞船东方一号(Vostok1)，将加加林送入近地轨道，为航天员在轨服务开创了契机，载人或无人飞船成为空间天文观测的重要平台。1971年4月，苏联发射第一个载人空间站礼炮1号(Salyut1)，并与联盟号飞船对接成组合体，实现航天员短期在轨驻留(返回失败)，其上搭载了天文望远镜，由航天员操作。1972年阿波罗16号航天员第一次在月面安装天文望远镜，开启了月基天文观测的新窗口。

21世纪后，国际空间站大规模组合体长期在轨运行，成为高能天体物理探测的理想场所，开展了阿尔法磁谱仪、X射线和伽玛射线、紫外等多个探测项目，并且后续仍在规划多个载荷。

中国载人航天工程发展较欧美俄等航天强国起步较晚，神舟二号高能天文探测开启我国航天领域空间天文新方向，天宫二号首次开展高能偏振探测，未来将继续引领我国空间天文技术发展，争取在宇宙起源与演化、暗物质和暗能量等前沿方向取得成果。

航天技术是一个国家科技水平和综合国力的重要体现。世界航天大国和工作者高度关注和发展以自由进入空间、增强空间控制、进行天地往返等先进技术。各种先进技术的研究规划、新规格航天飞行器已被各世界大国列入重要规划，并已经取得了重要进展。

为完成复杂的太空任务，空间对接航天器取得了飞速的发展。航天器交会对接技术是指宇宙飞船、航天飞机等航天器在轨会合，并在结构上连成一个整体的技术。美国20世纪60 年代初的双子星座计划主要是依靠航天员的视觉观测来确定航天器之间的相对位置和姿态，该方法简陋，难以满足精度要求。俄罗斯的交会对接测量系统采用微波雷达技术。欧空局从20 世纪80 年代初期就开始研究交会对接测量技术及敏感器。我国的航天器对接技术也取得了阶段性成果。2011 年11月3 日凌晨，我国神舟八号飞船与天宫一号实现交会对接，中国载人航天首次空间交会对接试验获得成功。2012 年4 月，我国的天宫一号与神舟九号载人交会对接任务已经进入全面实施阶段。

在航天器交会对接中，确定六个自由度的相对位姿信息是一个非常重要的问题。经典的卫星姿态描述方法有欧拉角法、四元数法等。欧拉角是由坐标系经过三次旋转得到的三参数描述方法；四参数的四元数通过绕旋转轴一次旋转得到，可以避免欧拉角在大角度时“奇异”以及复杂的三角函数运算，但是，该方法是将位置和姿态分开来测量的，普吕克直线的方法则可以使航天器的位置和姿态统一起来测量。

在航天器交会对接中，基于双目视觉的方法主要是通过射影几何、齐次坐标等数学工具描述图像的成像原理。较传统的方法是在追踪航天器上安装两个CCD 传感器，通过对特征点在CCD 上成像的分析和计算来确定追踪航天器和目标航天器之间的相对位置和姿态。而申请号为CN201210111347的发明专利《一种航天器交会对接相对位姿测量方法》提供了一种新的测量方法，选取目标航天器上的两条非共面直线在CCD 上的成像分析来计算两个航天器相对位姿的方法则更加简便。