[发明专利]一种基于自锁定绳系结构的离轨球及其部署方法

说明书

本发明涉及空间碎片离轨技术领域，更具体的说是一种基于自锁定绳系结构的离轨球及其部署方法。一种基于自锁定绳系结构的离轨球，包括聚酰亚胺薄膜，所述聚酰亚胺薄膜由多片拼接成球形，置于离轨球最外层，可充气乳胶弹力球膜位于聚酰亚胺薄膜的内侧，可充气乳胶弹力球膜的内侧粘接有两个相对设置的连接块，两个连接块之间设置有多个支撑绳系结构。部署方法包括以下步骤：S1：离轨球可折叠置于航天器运动方向后端；S2：当航天器完成既定任务需再入大气层时，通过对离轨球底部导线通电，在可充气乳胶弹力球膜的张力作用下，内部支撑结构形成稳定状态，离轨球保持球体形状，发挥增阻离轨作用。其有益效果为使离轨球可控展开实现其气阻离轨作用。

技术领域

本发明涉及空间碎片离轨技术领域，更具体的说是一种基于自锁定绳系结构的离轨球及其部署方法。

背景技术

空间碎片，主要包括已完成任务的航天器本体、航天器的喷射物、在轨执行航天任务过程中的抛弃物以及空间物体之间碰撞产生的碎片等。空间碎片是空间环境的主要污染物，对在轨运行航天器的安全和可靠性造成严重危险。因此，清除空间碎片并使其离轨对保护空间环境具有重要意义。

目前，空间碎片主动离轨装置主要有：姿态轨道控制系统主动控制离轨、气阻离轨和电动力绳离轨。其中气阻离轨主要采用在轨展开薄膜结构以增大气阻截面的方式，从而利用大气阻力实现主动离轨。气阻离轨装置根据帆面形状主要分为平面帆和球帆两种类型。离轨球是一种配置在卫星或其他航天器上，可在太空中实现自主展开的球状薄膜装置。离轨球装置装配于航天器上并随其一同入轨，在航天器寿命结束后启动帆面解锁指令，展开球状薄膜帆面，利用增大的气动阻力，对航天器进行减速降轨，加速航天器轨道衰减，从而进入稠密大气层烧毁，达到空间碎片清除目的。离轨球具有成本低、轻量化、无需燃料等优点，且相对离轨帆装置结构更稳定，是一种便捷、经济的空间碎片清除方式，有望在未来的航天器主动离轨控制中发挥重要作用。

发明内容

为克服现有技术的不足，本发明提供一种基于自锁定绳系结构的离轨球及其部署方法，其有益效果为确保离轨球的变形、定形与保形功能，使离轨球可顺利展开实现其气阻离轨作用。

一种基于自锁定绳系结构的离轨球，包括聚酰亚胺薄膜，所述聚酰亚胺薄膜由多片拼接成球形，置于离轨球最外层，可充气乳胶弹力球膜位于聚酰亚胺薄膜的内侧，可充气乳胶弹力球膜的内侧粘接有两个相对设置的连接块，两个连接块之间设置有多个支撑绳系结构。

进一步，所述支撑绳系结构由多个棱台支撑块与聚酰亚胺胶带组成，多个棱台支撑块底面依次与聚酰亚胺胶带相粘接形成支撑绳系结构，多个支撑绳系结构的两端分别连接在两个连接块上，多个支撑绳系结构上的聚酰亚胺胶带粘接在可充气乳胶弹力球膜的内侧。

进一步，所述连接块为圆环结构，底部的连接块上固定有储粉盒，储粉盒内置可加热产生气体的固体粉末。

进一步，导线通过密封件连接到储粉盒内部，导线末端连接电加热丝，密封件与聚酰亚胺薄膜可充气乳胶弹力球膜连接并密封两者构成的密闭空间，密封件内部留有通道供导线通过，通过胶粘剂固定导线并起密封作用。

进一步，所述可充气乳胶弹力球膜为耐温乳胶球膜，可充气乳胶弹力球膜内侧与连接块经聚酰亚胺薄膜胶带固连。

进一步，所述棱台支撑块优选聚碳酸酯材料制成。

进一步，所述固体粉末优选为碳酸氢铵粉末。

进一步，所述储粉盒外壳优选为网密度大于1000目的铁丝网。

进一步，所述支撑绳系结构为单侧限制结构，该结构在聚酰亚胺胶带所在侧可弯曲以形成折展结构，而向无聚酰亚胺胶带一侧不可弯曲，形成支撑结构。

一种基于自锁定绳系结构的离轨球的部署方法，包括以下步骤：

S1：航天器发射及按既定任务工作时，离轨球可折叠置于航天器运动方向后端；