[发明专利]一种小行星探测器着陆减振附着机构

说明书

本发明属于深空探测小行星表面着陆领域，具体地说是一种小行星探测器着陆减振附着机构，适配器为一端开口、另一端封闭的桶状结构，开口端设有舱门，舱门的一侧通过平铰链与适配器的开口端铰接，另一侧在小卫星被释放前处于闭合状态；小卫星的外表面上安装有缓冲附着机构，小卫星与适配器封闭端的底板内表面之间设有弹簧，弹簧的一端固定在适配器上，另一端与小卫星或小卫星外侧表面安装的缓冲附着机构抵接，并由被释放前的小卫星压紧呈压缩状态。本发明能够为小卫星提供搭载和释放功能，能够确保搭载和释放的高可靠性；缓冲附着机构具有高吸收冲击能力，能实现任意方向和姿态下的着陆缓冲，能为小卫星探测器及其科学载荷起到有效的保护。

技术领域

本发明属于深空探测小行星表面着陆领域，具体地说是一种小行星探测器着陆减振附着机构。

背景技术

小行星通常指太阳系内环绕太阳或其他行星运动的天体，它们的体积和质量通常比行星小得多。迄今为止，人类在太阳系内共发现了超过100万颗小行星，实际的数量比发现的多很多。小行星通常被科学家认为是太阳系形成后原始太阳星云凝聚出的物质残余积聚而成的小天体，很可能保留着原始太阳系信息；开展小行星探测，能够推动太阳系起源和行星演化、生命起源等基础科学问题的突破，为人类研究太阳系和行星的演化过程和演化历史提供了宝贵的信息。

小卫星外形类似于长方体状，具有门槛低、成本低、扩展性强、制造与发射周期短等突出特点。当前，小卫星呈蓬勃发展之势，逐渐呈现出从对地观测向深空探测领域拓展的趋势，成为深空探测领域的一大亮点。国外高度重视小卫星在深空探测领域的应用潜力，既可作为二级飞行器飞行，也可部署在目的地执行任务并通过母舰或直接与地球通信，为科学家提供低成本探测的便利条件，还可以完成大型卫星无法实现的新应用。

中国将于2020年后首次进行469219kamo’oalewa(2016HO3)小行星探测，据观测，其直径仅有40m～100m。小行星由于其体积和质量小，其表面为弱引力(重力水平约10^-1g～10^-3g)，逃逸速度小，实现星体表面着陆非常困难。

小卫星通过适配器搭载于主探测器上，通过适配器提供在轨释放功能。附着机构主要作用是吸收小卫星探测器在小行星表面着陆冲击过程中所产生的冲击能量，确保附着器结构和携带仪器的过载系数减小到系统设计所要求的范围之内，防止在较高的冲击加速度下损坏；并且在附着过程中防止探测器反弹速度过大导致逃逸，确保探测器牢固附着在小行星表面。探测器以一定速度和姿态首次接触碰撞小行星，在弱引力环境下，探测器缓冲机构和小行星表面可能不会完全吸收冲击能量，因而碰撞之后可能从小行星上反弹，经过多次着陆反弹再碰撞后停止在小行星表面。因此，这就要求探测器能够满足以任意姿态被动缓冲着陆。以往的地外星球表面探测器的着陆方式主要采用主动式反推火箭或气囊缓冲装置、可展开或不可展开腿式等被动式附着机构，但由于质量和发射空间受限，小卫星着陆器无法采用传统的附着系统。

目前为止，国内外还没有利用小卫星进行地外星体表面软着陆的先例，因此也没有小卫星缓冲着陆附着机构应用的案例。

发明内容

为了解决小卫星在小行星上着陆的上述问题，本发明的目的在于提供一种小行星探测器着陆减振附着机构。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

本发明包括安装于主探测器上的适配器及位于该适配器内部的小卫星，所述适配器为一端开口、另一端封闭的桶状结构，开口端设有舱门，该舱门的一侧通过平铰链与所述适配器的开口端铰接，所述舱门的另一侧在小卫星被释放前处于闭合状态，所述平铰链在小卫星被释放时为舱门提供转动的支点和缓冲作用；所述小卫星的外表面上安装有缓冲附着机构，该小卫星与适配器封闭端的底板内表面之间设有弹簧，所述弹簧的一端固定在适配器封闭端的底板内表面上，另一端与所述小卫星或小卫星外侧表面安装的缓冲附着机构抵接，并由被释放前的所述小卫星压紧呈压缩状态，所述弹簧在小卫星被释放时由压缩状态复位，弹簧的弹性势能转化为小卫星的动能，为小卫星提供沿小卫星轴线方向的释放初速度。