不稳定空间碎片的稳定制造技术

在某些实施例中，本文揭示一种更改不稳定空间碎片的稳定性的方法。在一些实施例中，所述方法进一步包括改变所述不稳定空间碎片的轨道。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】

技术介绍
在围绕地球的轨道中当前正追踪到超过20，000件人造(人为引入的)空间碎片。一些空间碎片存在于近地轨道(LEO)(例如，在介于200km与2，OOOkm之间的高度处)中。一些空间碎片存在于中地轨道(MEO)(例如，在介于2，OOOkm与35，586km之间的高度处) 中。一些空间碎片存在于地球同步地球轨道(GEO)(例如，在35，786km±200km的高度处)中。一些空间碎片存在于超过GEO带的高度处。许多空间碎片(大约40% )集中于介于200km与2，OOOkm之间的稳定圆形或椭圆形轨道中。
技术实现思路
空间碎片是日益增长的问题，其威胁到在地球轨道中安全地运行空间飞行器的能力。由于空间碎片不受有效的强制控制，因此对于空间飞行器来说其代表着碰撞危险。当前，对空间飞行器进行作用(例如，经操纵以避免碰撞)。然而，操纵以避开碎片成本过高。此因耗用既定用于其它任务重要事件的燃料而人为地减少空间飞行器(例如，卫星或有效载荷)的有用寿命。或者，可对不稳定空间碎片进行作用-可将其从空间飞行器的轨道路径移除。尽管已证实与空间物体交会且在那些物体的附近进行接近操作的能力，但当前不存在使不稳定空间碎片稳定以便(a)可捕获所述不稳定空间碎片以用于降低轨道或(b)可改变所述碎片的轨道参数以将所述碎片操纵到安全轨道中或用于降低轨道的已证实手段。用以使零重力及零压力环境中的空间碎片稳定的安全技术是尚待空间研究界解决的技术挑战之一。因此，需要使不稳定空间碎片稳定的方法。在某些实施例中，本文揭示一种使不稳定空间碎片稳定的方法，其包括在所述不稳定空间碎片上的目标点处向所述不稳定空间碎片施加力，从而产生经稳定空间碎片；其中通过借助由邻近卫星施加的气体羽流对所述不稳定空间碎片的气动冲击来产生所述力；且其中所述力足以在所述不稳定空间碎片上产生将阻尼绕所述不稳定空间碎片的旋转轴中的一者或一者以上的旋转动量的扭矩。在一些实施例中，正施加到所述不稳定空间碎片的力的量为以下各项的函数所述不稳定空间碎片的运动、所述不稳定空间碎片的质心的状态向量、所述不稳定空间碎片的相互正交旋转轴、所述不稳定空间碎片的惯性矩、所述不稳定空间碎片的所述旋转动量、所述不稳定空间碎片的所述目标点，或其任何组合。在一些实施例中，正施加的力的所述量不损坏所述目标点。在一些实施例中，每一目标点(a)位于以所述质心为中心的所述三个相互正交旋转轴中的每一者上或附近，及(b)在结构上为足够刚性以吸收所述力而不受损害。在一些实施例中，所述不稳定空间碎片上的所述目标点为以下各项的函数所述质心、所述质心的速度向量的方向与量值、所述惯性矩及绕所述不稳定空间碎片的主体的所述相互正交旋转轴的所述旋转动量，或其任何组合。在一些实施例中，使以所述质心为中心的所述三个相互正交旋转轴中的一者稳定所需的所述气体羽流的脉冲的数目与使另两个旋转轴稳定所需的气体的脉冲的数目无关。在一些实施例中，所述气体羽流包括选自以下各项的气体氮气；氙气；氩气；氖气；来自氧化剂与推进剂的化学燃烧的高速残余汇流；来自单元推进剂依靠催化剂的放热化学分解的高速残余汇流；氢气；氦气；或其组合。在一些实施例中，所述气体羽流从选自以下各项的喷嘴发出扩散喷嘴、收缩喷嘴及准直喷嘴。在一些实施例中，所述气体羽流从邻近于至少一个目标点的喷嘴发出。在一些实施例中，所述气体羽流从邻近于所述不稳定空间碎片的所述旋转轴中的一者的喷嘴发出在一些实施例中，所述气体羽流从存在于可以机械方式展开的臂上的喷嘴发出。在一些实施例中，所述方法进一步包括捕获所述经稳定空间碎片。在一些实施例中，所述方法进一步包括改变改变所述经稳定空间碎片的轨道参数。 在某些实施例中，本文揭示一种用于使不稳定空间碎片稳定的卫星，其包括(a)用于所述卫星的操作的日常系统及子系统，及(b)用于产生并引导足以阻尼绕所述不稳定空间碎片的旋转轴中的一者或一者以上的旋转动量的气体羽流的构件。在一些实施例中，所述卫星进一步包括主动控制系统，所述主动控制系统用于在接近操作期间及在使用气体冲击系统使所述不稳定空间碎片稳定或改变所述不稳定空间碎片的轨道参数时维持所述卫星的位置及姿态。在一些实施例中，所述卫星进一步包括用于分析所述不稳定空间碎片的运动的构件。在一些实施例中，所述卫星进一步包括激光追踪系统、雷达(或其它射频)追踪系统、光学追踪系统，或其组合。在一些实施例中，所述卫星进一步包括激光或雷达追踪系统及光学追踪系统。在一些实施例中，所述卫星进一步包括用于计算所述气体羽流的脉冲的强度以及待施加到所述不稳定空间碎片的所述气体羽流的所述脉冲的数目、持续时间及定时的构件。在一些实施例中，所述卫星进一步包括经维护及补给燃料使得其可使多件空间碎片稳定、捕获多件空间碎片或改变多件空间碎片的轨道而不必降低自身轨道或不必向空间中发射新卫星的的构件。在某些实施例中，本文揭示使不稳定空间碎片稳定的方法，其包括向位于以所述不稳定空间碎片的质心(CM)为中心的相互正交轴上的一个或一个以上目标点施加力，其中所述力在所述不稳定空间碎片上产生足以阻尼绕所述不稳定空间碎片的旋转轴中的一者或一者以上的旋转动量的扭矩，且其中通过邻近卫星产生及施加所述力。在一些实施例中，施加力包括借助由所述邻近卫星产生的气体羽流冲击所述不稳定空间碎片。在一些实施例中，气体羽流的一个脉冲冲击于所述不稳定空间碎片上。在一些实施例中，气体羽流的多个脉冲冲击于所述不稳定空间碎片上。在一些实施例中，使所述不稳定空间碎片上的运动轴稳定所需的气体羽流的脉冲的数目与阻尼绕所述不稳定空间碎片的其它运动轴的惯性矩所需的气体羽流的脉冲的数目无关。在一些实施例中，所述气体羽流由以下各项组成氮气；氣气；気气；氖气；气态氨；氟利昂(freon)气体；来自氧化剂与推进剂的化学燃烧的高压残余汇流；来自单元推进剂(例如，联氨、单甲基联氨、其变化形式或过氧化氢)与催化剂之间的化学反应的高压残余汇流；氢气；氦气；电离铯；电离汞；由例如铁氟龙(teflon)的化合物产生的等离子；或其组合。在一些实施例中，通过压缩气体产生所述气体羽流。在一些实施例中，通过氧化剂与推进剂的燃烧产生所述气体羽流。在一些实施例中，通过与催化剂反应的单元推进剂的放热化学分解产生所述气体羽流。在一些实施例中，通过一种或一种以上准进剂的电热、静电或电磁加速来产生所述气体羽流。在一些实施例中，通过计算机分析、人类分析或其组合来确定不稳定空间碎片上的目标点。在一些实施例中，所述不稳定空间碎片上的目标点为以下各项的函数(a)所述质心，(b)绕所述不稳定空间碎片的主体的质心的旋转的方向与量值，及(C)所述不稳定空间碎片的主体的质心的速度向量的方向与量值。在一些实施例中，所述不稳定空间碎片上的目标点为以质心为中心的三个相互正交运动轴的函数。在一些实施例中，所述不稳定空间碎片上的目标点具有充足结构刚性以吸收所施加力而不受损害(即，损坏)。在一些实施例中，所述不稳定空间碎片上的目标点(a)在三个相互正交运动轴中的一者或一者上上或附近，及(b)具有充足结构刚性以吸收所施加力而不受损害(即，损坏)。在一些实施例中，施加到所述不稳定空间碎片的力的量为以下各项的函数(a)所述碎片的运动，(b)所述不稳定空间碎片的质心的状态本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2009.11.25 US 61/264,3861.一种使不稳定空间碎片稳定的方法，其包括在所述不稳定空间碎片上的目标点处向所述不稳定空间碎片施加力，从而产生经稳定空间碎片； 其中通过借助由邻近卫星施加的气体羽流对所述不稳定空间碎片的气动冲击来产生所述力；且 其中所述力足以在所述不稳定空间碎片上产生将阻尼绕所述不稳定空间碎片的旋转轴中的一者或一者以上的旋转动量的扭矩。2.根据权利要求I所述的方法，其中正施加到所述不稳定空间碎片的力的量为以下各项的函数所述不稳定空间碎片的运动、所述不稳定空间碎片的质心的状态向量、所述不稳定空间碎片的相互正交旋转轴、所述不稳定空间碎片的惯性矩、所述不稳定空间碎片的所述旋转动量、所述不稳定空间碎片的所述目标点，或其任何组合。3.根据权利要求I所述的方法，其中正施加的力的所述量不损坏所述目标点。4.根据权利要求I所述的方法，其中所述目标点位于以所述质心为中心的三个相互正交旋转轴中的每一者上或附近。5.根据权利要求I所述的方法，其中每一目标点(a)位于以所述质心为中心的所述三个相互正交旋转轴中的每一者上或附近，及(b)在结构上为足够刚性以吸收所述力而不受损害。6.根据权利要求I所述的方法，其中所述不稳定空间碎片上的所述目标点为以下各项的函数所述质心、所述质心的速度向量的方向与量值、所述惯性矩及绕所述不稳定空间碎片的主体的所述相互正交旋转轴的所述旋转动量，或其任何组合。7.根据权利要求I所述的方法，其中使以所述质心为中心的所述三个相互正交旋转轴中的一者稳定所需的所述气体羽流的脉冲的数目与使另两个旋转轴稳定所需的气体的脉冲的数目无关。8.根据权利要求I所述的方法，其中所述气体羽流包括选自以下各项的气体氮气；氣气；氩气；氖气；来自氧化剂与推进剂的化学燃烧的高速残余汇流；来自单元推进剂依靠催化剂的放热化学分解的高速残余汇流；氢气；氦气；或其组合。9.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：丹尼斯·普罗斯，
申请(专利权)人：普罗斯空气空间公司，
类型：发明
国别省市：