[发明专利]一种基于低轨卫星的空间碎片批量清除系统

权利要求书

1.一种基于低轨卫星的空间碎片批量清除系统，其特征在于：包括低轨卫星以及碎片清除机构，所述碎片清除机构包括总控制系统、投放装置、跟瞄装置以及多个不同类型的捕获装置，所述碎片清除机构安装在所述低轨卫星的搭载平台上，所述低轨卫星装载所述碎片清除机构进入轨道，所述捕获装置包括网捕组件、降轨组件以及能控制网捕组件和降轨组件运行的捕获控制系统，所述跟瞄装置包括能实现对空间碎片持续跟踪探测的探测设备，所述跟瞄装置获取目标碎片的位置参数并传输至总控制系统，总控制系统根据预设程序进行计算并输出控制指令至投放装置以及捕获控制系统，所述捕获装置安装于投放装置上，投放装置根据控制指令推射捕获装置进入不同空间碎片的转移轨道；

所述预设程序用于计算目标碎片对应的清除参数；

所述清除参数包括最优的捕获装置推射时刻、推射初速度以及捕获时刻；

计算确定最优的捕获装置推射时刻和捕获装置捕获时刻的方法包括以下步骤：

步骤a，设推射捕获装置时刻t₁＝n(s),n为大于0小于86400的任意整数,捕获装置捕获时刻t₂＝m(s),m为大于0的任意整数，且t₂大于t₁，选取X组(t₁，t₂)，X的取值范围是1至86400；

步骤b，根据二体轨道初值理论以及拉格朗日系数的真近点角差值得到捕获装置在转移轨道初始时刻速度v₁关于变量t₁、t₂的表达式，

上式(x)中，μ为万有引力常数，Δf为在t₁时刻转移轨道的初始点的真近点角和t₂时刻转移轨道的终止点的真近点角之间的角差，r₁为在t₁时刻转移轨道的初始点的位置矢量，r₂为在t₂时刻转移轨道的终止点的位置矢量，p为转移轨道半通径，F、G为拉格朗日函数；

步骤c，根据投放时刻的速度增量Δv的计算公式，Δv＝v₁-v₁₀ (y)，式(y)中v₁₀为投放平台在t₁时刻的速度矢量，再结合式(x)，继而可得到速度增量Δv关于t₁、t₂的计算公式；

步骤d，将X组(t₁，t₂)代入步骤c中的投放时刻的速度增量Δv关于t₁、t₂的计算公式中，确定得到X个投放时刻的速度增量Δv，然后通过粒子群优化算法迭代搜索，得到使得推射速度增量Δv最小时所对应的推射捕获装置时刻t₁和捕获装置捕获时刻t₂。

2.根据权利要求1所述的一种基于低轨卫星的空间碎片批量清除系统，其特征在于：所述投放装置设置为电磁推射机构，其采用电磁推射方式推射捕获装置进入转移轨道。

3.根据权利要求1所述的一种基于低轨卫星的空间碎片批量清除系统，其特征在于：所述网捕组件设置为柔性网捕组件。