一种清除空间碎片的装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种清除空间碎片的装置。所述装置包括卫星承载平台；卫星承载平台设置有清除空间碎片的电场装置或磁场装置或电场装置和磁场装置的结合。本实用新型专利技术无需对空间碎片位置探测的精度要求很高，可有效地清除微小空间碎片，可以充分利用太阳能发电，节约自带能源，可提前预测出空间碎片的运行状态，为实现清除空间碎片装置的自动控制提供了有利的条件，控制器可以根据空间碎片的位置和运行的方向改变电场的方向，还可以进一步地减轻操控平台充电装置持续承受高电压的负载；更有效地减缓高压电极对周围环境中等离子体的吸附作用，避免在其周围形成等离子体屏蔽，具有结构简单、制造成本低和脉冲作用效果更好的有益效果。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
一种清除空间碎片的装置
本技术属于航天
，尤其涉及一种清除空间碎片的装置。
技术介绍
空间碎片，专指人类在太空活动中产生的废弃物及其衍生物。空间碎片有多种来源。没人能够数清空间碎片的确切数目。人类目前只能对直径10厘米以上的碎片进行跟踪监测，截至2013年4月，这类碎片共有16649多个。其中，开展空间活动时间较长的美、俄两国，所产生的空间碎片约占总数的29.7%和37.6%，我国产生的约占22.5%。小于I厘米的碎片据估计有数千万乃至数亿，航天器已经根本无法避免与其相撞，只能通过加强自身的防护能力来应对。空间碎片特别是微小空间碎片(I厘米以下)由于数量众多、分布广泛，难以有效监测跟踪，其对空间环境造成的污染已威胁到在轨航天器的安全。如何有效减缓和清除微小空间碎片正成为当前国际上研究的热点和前沿领域。现有技术中清除空间碎片的方法和装置主要是通过脉冲式激光清除空间碎片。该技术的基本思想是利用高能脉冲激光束照射碎片表面，产生类似于火箭推进的“热物质射流”，为碎片提供一定的速度负增量来降低近地点高度，达到缩短碎片轨道寿命的目的。文献《强激光清除空间碎片的力学行为初探》(彭玉峰，盛朝霞等，应用激光，2004.24(1):24-26)对脉冲式激光清除空间碎片技术的理论进行了初步分析，计算了在理想情况下清除近地轨道(LEO)小于IOcm空间碎片所需的激光器参数。利用脉冲式激光的作用力改变空间碎片运行轨道；脉冲式激光清除碎片技术需要的是点对点的推力，这就意味着对碎片位置探测与瞄准发射的精度要求非常高，因此，对微小空间碎片(I厘米以下)几乎无法有效地清除。
技术实现思路
本技术要解决的技术问题是提供一种清除空间碎片的装置，该装置无需对空间碎片位置探测的精度要求很高，可有效地清除微小空间碎片(I厘米以下)。就清除空间碎片的方法而言，为解决上述技术问题，本技术提供了一种清除空间碎片的方法，对在原轨道运行的空间碎片施加电磁力；所述电磁力包括电场力或磁场力或电场力和磁场力的结合；所述电场力和磁场力的结合是先对空间碎片施加电场力再对空间碎片施加磁场力，或先对空间碎片施加磁场力再对空间碎片施加电场力，或对空间碎片施加电场力的同时还对空间碎片施加磁场力；空间碎片在电磁力的作用下速度的大小和/或方向发生改变；改变速度后的空间碎片在地球引力的作用下改在新轨道运行；空间碎片至少在新轨道的近地点高度比该空间碎片在原轨道的近地点高度低；在新轨道运行的空间碎片在大气阻力的作用下最终坠入地球稠密大气层。所述电场力的方向与空间碎片速度的方向之间的夹角大于或等于63.4°且小于或等于243.4°。所述电场力的方向与空间碎片速度的方向之间的夹角大于或等于150°且小于或等于160。。所述电磁力中的电场力是脉冲电场力。本技术清除空间碎片的方法相对于现有技术具有以下有益效果。1、本技术方案由于采用了对在原轨道运行的空间碎片施加电磁力的技术手段，空间碎片通常带有负电荷，所以，空间碎片在电磁力的作用下速度的大小和/或方向发生改变，改变速度后的空间碎片在地球引力的作用下改在新轨道运行；空间碎片至少在新轨道的近地点高度比该空间碎片在原轨道的近地点区高度低；在新轨道运行的空间碎片在大气阻力的作用下最终坠入地球大气层。又由于电磁力是通过电场和磁场实现的，而电场和磁场可在较大范围内产生，空间碎片与电场和磁场相比，好似一个小球体和一个大空间相比一样，因为空间碎片的数量很多，所以，空间碎片很容易进入电场和磁场的作用范围。使用该方法无需对空间碎片位置探测的精度要求很高，可有效地清除微小空间碎片(I厘米以下)。2、本技术方案由于米用了电场力的方向与空间碎片速度的方向之间的夹角大于或等于63.4°且小于或等于243.4°的技术手段，所以，可确保空间碎片向地心方向运行。3、本技术方案由于米用了电场力的方向与空间碎片速度的方向之间的夹角大于或等于150°且小于或等于160°的技术手段，所以，可确保空间碎片更显著地向地心方向运行。4、本技术方案由于采用了电磁力中的电场力是脉冲电场力的技术手段，脉冲电场力对空间碎片具有很大的冲击作用，所以，可进一步提高对空间碎片的作用效果。就清除空间碎片的装置而言，为解决上述技术问题，本技术提供了一种清除空间碎片的装置，包括卫星承载平台；所述卫星承载平台设置有清除空间碎片的电场装置或磁场装置或电场装置和磁场装置的结合。所述清除空间碎片的电场装置包括两个相互间隔一定距离、相面对且相互平行的网状电容板；所述两个网状电容板分别与直流电源的正极和负极电连接；所述清除空间碎片的磁场装置包括两个相互间隔一定距离、相面对且相互平行的板状磁铁；其中，一个板状磁铁的S极与另一个板状磁铁的N极相面对；所述清除空间碎片的电场装置和磁场装置的结合是:所述电场装置和所述磁场装置相并置，即所述磁场装置的两个板状磁铁位于所述电场装置的一个网状电容板的外侧，所述两个板状磁铁相互平行并垂直于所述网状电容板；所述电场装置中的电力线与所述磁场装置中的磁力线垂直；或者，所述电场装置和所述磁场装置相交置，即所述磁场装置的两个板状磁铁位于所述电场装置两个网状电容板之间的两侧，所述两个网状电容板分别垂直于所述两个板状磁铁；所述电场装置中的电力线与所述磁场装置中的磁力线垂直。所述两个网状电容板通过电场脉冲装置分别与直流电源的正极和负极电连接；所述磁场装置中的两个板状磁铁相背的面通过两端向内弯折的“U”形铁芯固定连接；所述“U”形铁芯上绕有线圈；所述线圈的两端分别与所述电源的正极和负极电连接；所述电源是太阳能电池或太阳能蓄电池。所述电场脉冲装置包括第一三极管和第二三极管；第一三极管的基极与第二三极管的集电极电连接；所述第二三极管的基极与电阻的一端和第一电容的一端电连接；所述电阻的另一端与第一三极管的发射极、第二电容的一端和电源的正极电连接；所述第二电容的另一端与电源的负极、第二三极管的发射极和升压变压器初极线圈的一端电连接；所述第一电容的另一端与第一三极管的集电极和升压变压器初极线圈的另一端电连接；所述升压变压器次极线圈的两端分别与所述两个网状电容板电连接。所述清除空间碎片的装置设置有控制器和空间碎片探测器；所述空间碎片探测器的信号输出端与所述控制器的信号输入端电连接；所述两个网状电容板之间通过短路开关电连接；所述短路开关的信号输入端与所述控制器的信号输出端电连接；所述两个网状电容板与所述电场脉冲装置之间通过第一电极切换开关装置电连接，或者，所述电场脉冲装置与电源之间通过第一电极切换开关装置电连接；所述第一电极切换开关装置的信号输入端与所述控制器的信号输出端电连接；所述两个板状磁铁和所述“U”形铁芯分别由软铁或硅钢材料制作而成；所述线圈两端通过第二电极切换开关装置分别与直流电源的正极和负极电连接；所述第二电极切换开关装置的信号输入端与所述控制器的信号输出端电连接。本技术清除空间碎片的装置相对于现有技术具有以下有益效果。1、本技术方案由于采用了卫星承载平台，卫星承载平台设置有清除空间碎片的电场装置或磁场装置或电场装置和磁场装置结合的技术手段，空间碎片通常带有负电荷，所以，空间碎片在电场装置和/或磁场装置的作用下速度的大小和/或方向发生改变，改变速度本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种清除空间碎片的装置，其特征在于：包括卫星承载平台；所述卫星承载平台设置有清除空间碎片的电场装置或磁场装置或电场装置和磁场装置的结合。

【技术特征摘要】
1.一种清除空间碎片的装置，其特征在于:包括卫星承载平台；所述卫星承载平台设置有清除空间碎片的电场装置或磁场装置或电场装置和磁场装置的结合。2.根据权利要求1所述清除空间碎片的装置，其特征在于:所述清除空间碎片的电场装置包括两个相互间隔一定距离、相面对且相互平行的网状电容板；所述两个网状电容板分别与直流电源的正极和负极电连接；所述清除空间碎片的磁场装置包括两个相互间隔一定距离、相面对且相互平行的板状磁铁；其中，一个板状磁铁的S极与另一个板状磁铁的N极相面对；所述清除空间碎片的电场装置和磁场装置的结合是:所述电场装置和所述磁场装置相并置，即所述磁场装置的两个板状磁铁位于所述电场装置的一个网状电容板的外侦牝所述两个板状磁铁相互平行并垂直于所述网状电容板；所述电场装置中的电力线与所述磁场装置中的磁力线垂直；或者，所述电场装置和所述磁场装置相交置，即所述磁场装置的两个板状磁铁位于所述电场装置两个网状电容板之间的两侧，所述两个网状电容板分别垂直于所述两个板状磁铁；所述电场装置中的电力线与所述磁场装置中的磁力线垂直。3.根据权利要求2所述清除空间碎片的装置，其特征在于:所述两个网状电容板通过电场脉冲装置分别与直流电源的正极和负极电连接；所述磁场装置中的两个板状磁铁相背的面通过两端向内弯折的“U”形铁芯固定连接；所述“U”形铁芯上绕有线圈；所述线圈的两端分别与所述电源的正极和负极电连接；所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：李怡勇，沈怀荣，李智，王卫杰，陈勇，邵琼玲，张雅声，王盛军，
申请(专利权)人：李怡勇，沈怀荣，李智，王卫杰，
类型：新型
国别省市：北京;11