[发明专利]实现表层块状样品抓取采样的小行星探测器

说明书

一种实现表层块状样品抓取采样的小行星探测器，包括轨控发动机喷嘴、探测器主体、若干圆形太阳翼、若干着陆腿、采样机械臂和样品返回舱；轨控发动机喷嘴固定在探测器主体顶面中心，为探测器提供推力；圆形太阳翼在探测器主体上部边缘沿圆周方向均匀布置，着陆腿在探测器主体底面外缘沿圆周方向均匀布置，采样机械臂安装在探测器主体底面，样品返回舱固定在探测器主体底部中心且开口位于探测器主体外部。本发明可在小行星表面实现可靠的多次附着，科研探测时间充分、探测区域大；并且可拾取小行星表层块状物质并返回地球，样品所含信息丰富完整、样品量多，地面研究对样品的利用程度充分。

技术领域

本发明涉及小行星探测器，具体的说，是涉及一种采集小行星表层块状样品的探测器。

背景技术

小行星作为太阳系形成时的物质残留，是一类重要的地外天体；同时，随着深空探测技术的发展，小行星探测已成为热点研究问题。小行星探测的方式有多种，其中采样返回探测是现阶段最有效、最直接、获得信息最全面的探测方式；在采样返回探测中，探测器可着陆到小行星表面进行短暂或长时间的停留以开展包括采样操作在内的诸多探测任务，并且将所获采集的样品送回地球。目前，世界各国及地区已成功完成了小行星采样返回探测任务的仅有日本的隼鸟号探测器，在小行星表面微重力的环境下，该探测器是通过腹部伸出的带有喇叭状末端的样品捕捉器与小行星表面“一触即走”，在触碰的过程中样品捕捉器内发射高速金属球撞击星表并吸取飞溅的星壤完成采样，“一触即走”方式中探测器在星表停留时间极短，探测器所采集的样品量少且多为小尺寸的尘土颗粒，其科研价值有限。此外，欧空局的罗塞塔-菲莱号探测器也曾进行过采样返回任务的尝试，该探测器计划利用附着方式在小行星表面着陆缓冲并锚固以达到在星表长时间停留的目的，在停留过程中依靠锚固力的支撑进行钻取采样，但实际操作中附着过程失败从而影响采样的实施，同时钻取采样所需锚固力大，对锚固机构要求高。因此，小行星采样返回探测技术现仍处于起步阶段，该方面成果不足。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：为推动小行星采样返回探测任务的顺利实施，提供一种实现表层块状样品抓取采样的小行星探测器，该探测器可抓取小行星表层多区域的块状物质并送回地球，所获样品中蕴含的科研信息极为丰富。

本发明所采用的技术方案是：一种实现表层块状样品抓取采样的小行星探测器，包括轨控发动机喷嘴、探测器主体、若干圆形太阳翼、若干着陆腿、采样机械臂和样品返回舱；轨控发动机喷嘴固定在探测器主体顶面中心，为探测器提供推力；圆形太阳翼在探测器主体上部边缘沿圆周方向均匀布置，着陆腿在探测器主体底面外缘沿圆周方向均匀布置，采样机械臂安装在探测器主体底面，样品返回舱固定在探测器主体底部中心且开口位于探测器主体外部。

所述探测器主体为承重筒结构，搭载有效载荷并安装主推力发动机和多个姿控发动机。

所述采样机械臂包括基座、RR关节、第Ⅰ杆件、第Ⅲ关节、第Ⅱ杆件、第Ⅳ关节、指状手爪；RR关节为两转动自由度关节，第Ⅲ关节、第Ⅳ关节分别为单转动自由度关节，基座与第Ⅰ杆件通过RR关节连接，第Ⅰ杆件与第Ⅱ杆件通过第Ⅲ关节连接，第Ⅱ杆件与指状手爪通过第Ⅳ关节连接，指状手爪用于拾取小行星表层块状样品；基座安装在探测器主体底面。