[发明专利]超大型太空望远镜模块化子镜拼接方案及标准化接口

说明书

超大型太空望远镜模块化子镜拼接方案及标准化接口，属于航天器在轨服务技术领域。本发明为了解决现有运载火箭推进能力差无法满足超大型太空望远镜主镜部光学元件运载需求的问题、太空望远镜子镜模块化设计问题以及大型空间设备标准化接口设计问题。本发明通过将超大口径太空望远镜设计成标准的模块化形式，利用运载火箭将模块一次或分多次送入预定位置，利用空间机械臂系统夹持模块进行在轨装配操作，并利用模块上的标准化接口进行最后的锁紧，可以彻底突破运载工具的限制。本发明合理的标准化接口设计可以确保系统具备一定的刚度、强度、可靠性和抗干扰能力，使得大型、超大型空间设备在轨建造成为可能。

技术领域

本发明属于航天器在轨服务技术领域，具体涉及超大型太空望远镜模块化子镜拼接方案及标准化接口设计。

背景技术

大型太空望远镜相比于地面望远镜具备不受地球大气干扰、图像清晰度高等优势，可以被用作未知天体的观测、空间目标监视和地面环境监测，这对提高我国太空探索能力和空间对抗能力起到了关键的作用。太空望远镜的口径越大其分辨能力越高，目前最大的太空望远镜是2.4m的哈勃望远镜，但是其口径已经不能满足需求，所以如何在轨装配大口径的太空望远镜成为热点研究问题。

在传统的一体式发射方式中，航天器受到运载火箭推送能力以及整流罩体积约束限制，现有的运载火箭无法满足大型太空望远镜的运载需求。运载火箭推送能力限制给大型航天器的部署带来较大难度，严重制约我国空间技术的发展，而空间在轨装配技术的出现使得建造大型空间设备成为可能。大型太空望远镜主镜部由六边形的标准化子镜模块组成，随着望远镜口径变大，需要的标准化子镜数量增加，传统的利用空间机械臂将模块化子镜逐一装配的方法耗时长，且多次操作会影响主镜部的配合精度。为了解决在现有运载能力下建造大口径太空望远镜的难题，研发超大型太空望远镜模块化子镜拼接方案及标准化接口结构设计是非常必要的。

此外，大型太空望远镜在轨建造的第一步是需要望远进行模块化设计，其中模块化子镜的连接直接影响大型太空望远镜的镜面精度与机械臂的装配操作难度，需要设计具备机械与电气连接能力的标准化接口，同时标准化接口应具备可靠的解锁能力。而现有的标准化接口体积大，可靠性低，电气连接不可靠，连接形式复杂，这严重影响太空望远镜主镜部镜面拼接精度，给空间机械臂在轨装配带来难度，而且现有标准化接口往往不具备可靠的解锁能力，这给太空望远镜系统后续的维修与升级任务带来困难。

发明内容

本发明为了解决大型太空望远镜模块化子镜之间锁紧与解锁不可靠，拼接方案不成熟的现状，进而提供一种超大型太空望远镜模块化子镜拼接方案及标准化接口结构；

本发明所采取的技术方案是：

超大型太空望远镜模块化子镜拼接方案，包括以下步骤：

S1.通过运载火箭一次或分多次将模块化子镜送入预定轨道；

S2.利用可伸缩空间机械臂夹持模块化子镜进行在轨装配操作；

S3.利用模块化子镜上的标准化接口进行最后的锁紧；

S4.通过可再生多分支超冗余空间机器人可以实现超大口径太空望远镜模块化子镜的在轨更换与维护。

超大型太空望远镜模块化子镜的标准化接口，包括定位锥、定位孔、锁紧锥台、锁紧套筒、锁舌、电磁机构及电连接器；所述锁紧锥台底面安装在子镜单元支撑体上，锁紧锥台和锁紧套筒套装配合，所述锁紧套筒内腔上端向外连通延伸两个插筒，所述锁紧锥台上有环形槽，电磁机构与锁舌组合，所述锁舌、环形槽以及两个插筒位于锁紧套筒的同一径线上，安装在子镜单元支撑体上的大容差的电连接器可以保证模块化子镜与三镜模块、模块化子镜之间的电气连接。

本发明的有益效果在于：