專利名稱：用于航天器的設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及對于航天器針對碎片的保護，在優(yōu)選實施形態(tài)中，涉及提供防護結(jié)構(gòu)以及用于監(jiān)測空間碎片對防護結(jié)構(gòu)的撞擊。本發(fā)明還涉及離軌裝置領(lǐng)域，在優(yōu)選實施形態(tài)中，為大氣阻力式離軌裝置。本發(fā)明還涉及優(yōu)選用于從空間環(huán)境中移除碎片的碎片清掃設(shè)備。
背景技術(shù)：
近地軌道(LEO)中的典型航天器，由于受到大于Imm的軌道碎片群的干擾，會具有高達5%的全壽命撞擊引發(fā)故障率(through-life impact-induced probability offailure)。在常規(guī)的航天器可靠性設(shè)定中，對撞擊保護的需求是重要的并要凸顯該需求。在航天器(例如EURECA，LDEF，及哈勃空間望遠鏡)上觀測到的飛行中撞擊損壞數(shù)據(jù)使該需求更具說服力。 機構(gòu)間空間碎片協(xié)調(diào)委員會(IADC)將空間碎片定義為“在地球軌道中或重返大氣層中的無功能人造物體，包括其碎塊和組件”?？偟膩碚f，有三個碎片來源與發(fā)射和航天任務(wù)相關(guān)的物體(LMR0)，爆炸和碰撞碎塊，以及非碎塊式碎片。目前，在眾多在軌碎片中LMRO占據(jù)多數(shù)。這些物體中的大部分由維護物體及其相關(guān)軌道的編目的美國空間監(jiān)視網(wǎng)(SSN)觀測和跟蹤。SSN定期監(jiān)測在近地軌道中大于IOcm的物體及在地球同步軌道高度(GEO)上大于Im的物體。根據(jù)歐洲空間局空間碎片處的負責(zé)人H. Klinkrad博士所述，當(dāng)通過物體類別分類時，2005年編目物體中的31. 8%是有效載荷(其中6%至7%是有源衛(wèi)星)，17. 6%是已燃火箭上面級和助推器，10. 5%是與航天任務(wù)相關(guān)的物體，且剩余約39. 9%是主要來自于碎裂事件(28. 4%由上面級造成，而11.5%由衛(wèi)星造成)的碎片。當(dāng)根據(jù)軌道制度分類時，編目物體中的69. 2%是在高度低于2000km的近地軌道中，9. 3%是在地球同步圓環(huán)附近，9. 7%是在包括GEO轉(zhuǎn)移軌道(GTO)的高偏心軌道(HEO)上，3. 9%是在LEO與GEO之間的中地球軌道(MEO)中，且近7. 8%是在GEO區(qū)域的外側(cè)。約160的小部分物體投入到地球脫離軌道中。此外，在不可跟蹤的尺寸范圍內(nèi)，估計Imm尺寸碎片中的10%和IOcm尺寸碎片中的74%是由爆炸或碰撞的航天器和火箭主體造成的碎塊。亞厘米碎片的另ー主要來源是實質(zhì)上非碎裂。從固體燃料火箭發(fā)動機點火釋放的產(chǎn)物是該類別的主要貢獻者。在航天器與可跟蹤碎片物體之間的第一次記錄的碰撞發(fā)生在1996年，當(dāng)Cerise衛(wèi)星受到來自于十年前爆炸Ariane火箭級的碎塊撞擊吋。該碰撞切斷了使衛(wèi)星快速翻轉(zhuǎn)的重力梯度穩(wěn)定桿。最近，在2009年，銥(Iridium) 33衛(wèi)星和過期的COSMOS 2251衛(wèi)星之間的碰撞摧毀了這兩個衛(wèi)星，并產(chǎn)生了將在軌道中保留多年的數(shù)百個碎片碎塊，從而増加了環(huán)繞地球的軌道中的碎片的增長量。幸運的是，由于地球軌道中的可跟蹤物體(包括碎片)的數(shù)量仍然較小(即、截止至2009年7月，大約15000編目物體)，這種戲劇性事件很稀少。然而，對于較小的、不可跟蹤的碎片卻不是如此。據(jù)估計，數(shù)千萬毫米尺寸的碎片繞地球作軌道運行，因此，這些物體撞擊航天器的可能性較高。證據(jù)證實航天器經(jīng)常受到小尺寸碎片和流星體的撞擊。對例如航天飛機和國際空間站(ISS)的載人航天器以及例如EURECA，LDEF,及哈勃空間望遠鏡(HST)的不載人航天器的表面的檢查掲示了各種撞擊損壞。在這些航天器的外表面上以及其外部安裝裝備上觀測到坑和洞。
對航天器撞擊的后果取決于撞擊物的特性(例如質(zhì)量和速度)、撞擊的位置以及航天器的設(shè)計。因此，可以預(yù)料各種損壞效果，從可忽略不計的到航天任務(wù)終止的。流星體會以l-72km/s范圍內(nèi)的速度撞擊航天器。對于軌道碎片，在近地軌道(LEO)中的撞擊速度會高達16km/s，然而在GEO上，相対速度低于lkm/s。這些速度，可以近似方式使撞擊物尺寸與損壞效果相關(guān)。例如，Imm尺寸的碎片顆粒會產(chǎn)生直徑大至Icm的坑或洞，且具有足夠的能量以穿透典型的航天器夾心板或外部裝備。來自Icm顆粒的損壞會穿透深入不載人航天器的內(nèi)部，導(dǎo)致大范圍的內(nèi)部損壞和航天任務(wù)的潛在損失。即使載人航天器上的專用多層防護物也只能抵御Icm的顆粒。IOcm的碎片撞擊物最有可能造成航天器的損毀。典型的航天器面板，防護物以及例如電氣盒、電線、電池、太陽能電池和推進劑箱的裝備零件的撞擊響應(yīng)由其弾道性能經(jīng)實驗量化。重要的參數(shù)是弾道限度，其是當(dāng)撞擊結(jié)構(gòu)時故障發(fā)生的閾值。對于給定的撞擊速度，這是使結(jié)構(gòu)故障所需的顆粒的最小尺寸，其中故障通常定義為穿透。此外，對于給定的顆粒尺寸，這是使顆粒穿透結(jié)構(gòu)所要求的速度?？偟膩碚f，有兩種不同且有區(qū)別的方法可考慮用于降低航天器的撞擊易損性1)根據(jù)裝備的布局修改其結(jié)構(gòu)，或2)增加防護。已知，一種對不載人航天器增強保護的方法是增加多層防護塊至蜂窩板和多層絕緣(MLI)。經(jīng)證明，這可以使弾道限度從約0. 7mm増加至Imm以上。雖然這種改進是有用的，但是即使采用這種形式的增強，航天器的故障率仍然相當(dāng)高(幾個百分點)。目前，多層防護物是抵御尺寸大至I厘米的顆粒最有效的防護。一個例子是填充式Whipple防護物?，F(xiàn)有技術(shù)中已知的這種類型的撞擊防護物如圖I所示，其中犧牲撞擊物干擾層(sacrificialimpactor disrupting layer)101設(shè)置在主間_層102的上方。這種配置保持在蓋104和基體105之間，并固定至航天器結(jié)構(gòu)103。使撞擊云(impact cloud)消散的位于干擾層與航天器結(jié)構(gòu)之間的間隔由間隔層102表示。其他已知的裝置包括在WO 00/35753中公開的裝置，其中記載了多層超高速撞擊防護物。這些防護物體積龐大且重量費用大，而且通常用于載人航天器上。航天器可分為載人航天器或不載人航天器。載人航天任務(wù)的損失風(fēng)險證明需提供大范圍的防護。目前，很少有乘載宇航員的航天器。在地球軌道中，絕大多數(shù)的航天器是不載人航天器。這些不載人航天器可根據(jù)其功能分類；通信衛(wèi)星是尤為常見的，且通常用于從地球表面上的一個點向另ー個點中繼無線信號。地球觀測衛(wèi)星也是常見類型的航天器，且出于以下種種理由對地球的陸地、海洋和大氣層進行觀測，包括科學(xué)研究、資源監(jiān)測和管理、氣象(即、用干天氣預(yù)報)、大地測量、及偵察和預(yù)警(用于軍事和情報目的)。導(dǎo)航衛(wèi)星的數(shù)目在過去的二十年中顯著增長。這使得能對地球上的任何位置進行測定。另ー種對航天器分類的方式是根據(jù)它們的質(zhì)量。這是有用的，因為衛(wèi)星的尺寸直接與其發(fā)射的成本有夫。衛(wèi)星質(zhì)量范圍從非常小(小于0. Ikg)到非常大(大于1000kg)。不載人航天器上的問題是對于空間碎片損失航天任務(wù)的風(fēng)險與提供高水平防護在重量方面的成本之間的平衡。
由于航天器上的各子系統(tǒng)的質(zhì)量受到仔細控制，因此任何額外的質(zhì)量，例如防護，必須合理。由于其運行利益和獨特的性質(zhì)，GEO和LEO區(qū)域被認為是關(guān)于空間碎片的保護區(qū)域，以確保其安全和將來的可持續(xù)使用。由IADC定義的GEO保護區(qū)是具有以下特征的球殼段
a)下高度=地球同步高度減去200km,
b)上高度=地球同步高度加上200km，且
c)緯度區(qū)段=南緯15°<緯度<北緯15°，
其中，地球同步高度約35786km，即、具有6378km赤道半徑的球形地球上方的地球同步軌道的高度。地球同步軌道是具有近似24小時周期的正轉(zhuǎn)、零傾斜、零偏心軌道。當(dāng)從地球觀看時，在這樣的軌道中的航天器看起來似乎靜止。因此，該軌道對于某種類型的通信衛(wèi)星和氣象衛(wèi)星是理想的。由IADC定義的LEO保護區(qū)域是從具有6378km赤道半徑的球形地球的表面延伸至高達2000km的高度的殼體。根據(jù)該定義，任何在該區(qū)域內(nèi)作軌道運行的航天器稱為在近地軌道(LEO)中。中地球軌道(MEO)是位于以上定義的LEO和GEO區(qū)域之間的區(qū)域。GEO轉(zhuǎn)移軌道(GTO)是具有約37000km的遠地點和數(shù)百千米的近地點的特殊類型的高偏心(即、高度橢圓形)軌道(HE0)。預(yù)定在GEO中運行的航天器最初發(fā)射至GTO中。LEO中的兩個高度尤其普遍用于航天器運行。這兩個高度是在地球表面上方約800km和1400km?？上У氖?，這些高度也是軌道碎片最密集的高度。在這些有價值區(qū)域中的碎片數(shù)量長期增長的預(yù)期表明，由于碰撞危害，很快將不能再進行常規(guī)航天器運行。在這種背景下，公開了一系列空間碎片減緩指南。特別重要的是需要航天器設(shè)計者和操作者在航天任務(wù)結(jié)束的25年內(nèi)將航天器從LEO區(qū)域清除，并且越快越理想。通過包括受控的推進策略的方式或通過部署軌道衰減增大裝置可實現(xiàn)航天器的移除。在航天器壽命終止時增加航天器的表面積相對于重量的比率逐漸使航天器減速，這主要是由于航天器與地球大氣層(其高度延伸高至數(shù)百千米)的相互作用。US2009/0218448記載了ー種衛(wèi)星空氣制動翼結(jié)構(gòu)。離軌裝置理想地應(yīng)盡快使航天器從軌道降落下來，以最小化與產(chǎn)生許多危險碎片碎塊的其他大物體的災(zāi)難性碰撞的風(fēng)險。因此，大表面積是理想的。然而，產(chǎn)生大表面積會出現(xiàn)重量費用的問題，出于成本的原因，該問題必須保持在最小。減輕空間碎片的風(fēng)險的其他方法是通過將碎片從空間環(huán)境中移除。已知提供專用于碎片移除的航天器，例如通過沿軌道路徑“掃掠”大面板以吸收或粉碎碎片顆粒。US4991799記載了ー種軌道碎片清掃機。這些系統(tǒng)的缺點是提供專用清掃車是非常昂貴的。改進航天器相對于碎片撞擊的耐受性的措施的實施是于1999年公布的UNC0PU0S(聯(lián)合國和平利用外層空間委員會)的科學(xué)技術(shù)委員會對于空間碎片的技術(shù)報告的建議。做到這個的最常用的方法之一是通過加強航天器結(jié)構(gòu)，例如増加防護
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明g在提供改進的航天器設(shè)備。根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供了一種航天器的碎片防護設(shè)備，包括包含用于阻礙入射的碎片的防護表面的防護單元，用于將所述防護単元安裝至航天器主體的安裝裝置，及用于使所述防護単元相對于所述航天器主體定位的驅(qū)動設(shè)備，其中，所述驅(qū)動設(shè)備能使所述防護単元在第一收起位置和第二展開位置之間運動，且在所述第二展開位置中所述防護単元的防護表面的平面相對于所述航天器主體呈ー角度。所述防護単元的邊緣優(yōu)選地通過可驅(qū)動接頭，例如鉸鏈，連接至所述安裝裝置，以使所述防護単元在收起位置和防護位置之間運動。也可以是，所述防護単元通過機構(gòu)，例如桿，連接至所述航天器，該機構(gòu)可以具有一個或多個可驅(qū)動端部接頭(未圖示)。諸如此種配置產(chǎn)生了防護單元與航天器之間的離開距離(stand-off distance),從而允許防護單元通過面板面或邊緣連接。防護設(shè)備可以在彈道限度上實現(xiàn)重大改進，而不會產(chǎn)生與典型的載人航天器防護物相關(guān)的費用。這以兩種方式實現(xiàn)。第一種方式是通過提供如下所述防護単元，該防護單 元在發(fā)射時靠著航天器主體儲存，而在航天器從發(fā)射器釋放后展開至相對于航天器主體呈一角度的位置以提供大的離開距離。第二種方式是通過取決于入射的碎片流的入射的期望角而選擇防護物與航天器之間的角度。碎片會從任何方向撞擊防護物，盡管對于特別的軌道或軌跡，碎片將從優(yōu)先的方向撞擊。例如，對于800km高度處的極地軌道航天器、太陽同步LEO航天器的面向前方的表面上的碎片撞擊更有可能發(fā)生在相對于運行方向的約+45度與約ー 45度之間的方位角處。因此，為了優(yōu)化保護，防護物相對于航天器主體的角度可與峰值碎片流或平均碎片流的入射角有夫。防護單元可由單個防護層或多個防護層形成，其中該防護層或各防護層由防護材料制成。多個防護層彼此樞轉(zhuǎn)連接并樞轉(zhuǎn)連接至驅(qū)動裝置，以可通過所述驅(qū)動裝置使所述防護層展開至第三位置，從而進一步增加所述防護単元的表面積以提供増加的大氣阻力。以此方式，多層碎片防護物具有雙重功能和三重功能，從而當(dāng)航天器航天任務(wù)完成時，碎片防護物可展開成離軌裝置。有利地，防護物的多個層樞轉(zhuǎn)連接以使其展開從而增加航天器的有效表面積并產(chǎn)生阻力。大表面積的第二個有利效果是展開的面板可用于從空間環(huán)境中清掃碎片。通過將這種多重功能結(jié)合至單個設(shè)備，可降低重量費用并可增強防護保護。驅(qū)動裝置可與用于驅(qū)動防護層的驅(qū)動設(shè)備相同，或?qū)Ω鞣雷o層提供単獨的驅(qū)動裝置。多個防護層可包括具有通過可驅(qū)動接頭，例如鉸鏈，連接至所述安裝裝置的邊緣的第一防護層，和可通過鉸鏈或具有垂直于防護表面的旋轉(zhuǎn)軸的樞軸樞轉(zhuǎn)連接至該第一防護層的附加防護層。也可以是，所述附加防護層中的每個以如下配置樞轉(zhuǎn)連接，其中第二防護層連接至第一防護層，且第三防護層連接至第二防護層，等等，以使后續(xù)的防護層連接至在前的防護層。在第三位置中的防護層的配置和定向可使航天器進入穩(wěn)定的翻轉(zhuǎn)或自旋運動，從而使面向給定方向的層的表面積最大化。在第三位置中的防護層的配置和定向可使面向運動的方向的層的表面積最大化以最大化大氣阻力，或在第三位置中的防護層的配置和定向可使面向最大入射碎片流的方向的層的表面積最大化。在第三位置中的防護層的配置和定向可使面向運動的方向的層的表面積和面向入射碎片流的方向的層的表面積兩者優(yōu)化，以最大化大氣阻力和與碎片流的作用。防護層的材料從Nextel 、Kevlar 、貝塔布、Spectra、CFRP, GFRP、鋁片和鋁網(wǎng)的列表中選擇。也可以使用其他合適的材料。用于展開防護層的驅(qū)動設(shè)備可以是電動馬達，或者是具有受控閂的例如彈簧的弾性元件。碎片防護設(shè)備可設(shè)有檢測來自空間的碎片的撞擊的至少ー個傳感器。防護層設(shè)有用于識別入射的碎片顆粒的撞擊點和能量的多個撞擊傳感器，且多個撞擊傳感器設(shè)置在選擇的防護層上，例如外防護層和內(nèi)防護層以確定入射的碎片顆粒的速度和軌跡?？纱鎯?或傳輸來自所述撞擊傳感器的數(shù)據(jù)。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供ー種包括至少ー個碎片防護設(shè)備的航天器。
根據(jù)本發(fā)明的又一方面，提供一種航天器的離軌設(shè)備，包括各自包含用于產(chǎn)生大氣阻カ的表面的多個面板，用于將所述多個面板安裝至航天器主體的安裝裝置，及用于使所述面板相對于所述航天器主體定位的驅(qū)動設(shè)備，其中，所述面板彼此樞轉(zhuǎn)連接并樞轉(zhuǎn)連接至所述驅(qū)動設(shè)備，以使所述面板在所述面板層疊的第一收起位置和所述面板并排且離開所述航天器的主體延伸的第二展開位置之間運動。離軌裝置的面板由防護材料制成，且因此在所述第一收起位置中時對所述航天器具有防護效果。該面板能運動至所述面板層疊且相對于安裝有所述面板的航天器表面呈ー角度定向的中間位置。在所述第二展開位置中的所述面板可從空間環(huán)境中清掃碎片。本發(fā)明的另一方面，提供一種航天器的碎片清掃設(shè)備，包括各自包含用于收集空間碎片、或阻礙空間碎片的通路的表面的多個面板，用于將所述多個面板安裝至航天器主體的安裝裝置，及用于使所述面板相對于所述航天器主體定位的驅(qū)動設(shè)備，其中，所述面板彼此樞轉(zhuǎn)連接并樞轉(zhuǎn)連接至所述驅(qū)動設(shè)備，以使所述面板在所述面板層疊的第一收起位置和所述面板并排且離開所述航天器的主體延伸的第二展開位置之間運動。面板由防護材料制成，且在所述第一收起位置中時對所述航天器具有防護效果。面板能運動至所述面板層疊且相對于安裝有所述面板的航天器表面呈ー角度定向的中間位置。在所述第二展開位置中的所述面板可產(chǎn)生用于使所述航天器離軌的大氣阻力。本發(fā)明的又一方面，提供ー種操作本文所教導(dǎo)的類型的碎片防護設(shè)備的方法，所述方法包括使防護單元在第一收起位置與相對于所述航天器呈一角度傾斜的第二展開位置之間運動。在第一位置中，防護單元可相對于航天器齊平，或可離開航天器以容納航天器的表面上的零件；該第一收起位置是防護単元和航天器所占據(jù)的空間最小的位置。所述方法還可包括使所述防護単元的多個防護層從層疊配置運動至并排配置。本發(fā)明可用于地球軌道中的不載人航天器，或地球軌道中的載人航天器，或行星際航天器。


以下參考附圖，描述本發(fā)明的僅作為示例的實施形態(tài)，其中
圖I是現(xiàn)有技術(shù)中已知的防護結(jié)構(gòu)的剖視圖；圖2是示出防護面板及相關(guān)附件和驅(qū)動機構(gòu)的本發(fā)明的實施形態(tài)的俯視 圖3a是面板形式的防護層的立體 圖3b是復(fù)合的防護層面板的立體 圖3c是由固定至支持框架的柔性材料形成的防護層的立體 圖4是示出防護單元的防護層組成的本發(fā)明的實施形態(tài)的 剖視 圖5a是處于運載火箭的有效載重艙內(nèi)適當(dāng)位置處的根據(jù)本發(fā)明的實施形態(tài)的具有處于收起位置的ー組防護設(shè)備的長方體形航天器的剖視 圖5b是具有處于展開防護位置的ー組防護設(shè)備的長方體形航天器的剖視 圖6a是具有以收起位置示出的以第二配置設(shè)置的ー組防護設(shè)備的長方體形航天器的首1J視圖;
圖6b是具有以展開防護位置示出的以第二配置設(shè)置的ー組防護設(shè)備的長方體形航天器的剖視 圖7是說明射入到防護層上的碎片顆粒的效果的具有ー組防護設(shè)備的長方體形航天器的剖視 圖8a是具有撞擊傳感器的防護單元的俯視 圖8b是具有撞擊傳感器的防護單元的剖視 圖9a是出于離軌和碎片清掃的目的展開至面板呈線性排列的防護單元的側(cè)視 圖9b是具有一組防護設(shè)備的航天器的剖視圖，其中防護單元展開至出于離軌和碎片清掃的目的的位置；
圖IOa是根據(jù)另ー實施形態(tài)的具有ー組防護設(shè)備的長方體形航天器的剖視圖；其中防護單元展開至出于離軌和碎片清掃的目的的位置；
圖IOb是防護単元的防護層設(shè)置為以花形排列打開的實施形態(tài)的立體 圖IOc是防護単元的防護層設(shè)置為以扇形排列打開的實施形態(tài)的立體圖。
具體實施例方式本文的教導(dǎo)提供了一種可向航天器提供以下功能組合的可展開的多功能裝置i)抵御來自空間碎片和流星體的撞擊的防護，ii)原位檢測空間碎片和流星體撞擊，iii)對LEO中的航天器進行壽命終止離軌，iv)通過作為“清掃機”從空間環(huán)境中移除小尺寸碎片。該防護配置以經(jīng)濟有效的方式對典型的LEO航天器在撞擊保護方面提供重大改迸。撞擊探測器提供對于空間碎片環(huán)境監(jiān)測的數(shù)據(jù)，從而増加了對碎片環(huán)境模型的認知，向航天器操作者提供實時信息，并提高了對碎片撞擊問題的認識。增加航天器的表面積的能力有助于在LEO中進行壽命終止航天器離軌，從而提供如下優(yōu)點，例如節(jié)省推進劑、増加的航天任務(wù)收入潛力、及減少的在軌道中的后任務(wù)時間(post-mission time),從而有助于實現(xiàn)遵守如國際碎片減緩指南/標(biāo)準(zhǔn)中定義的25年離軌規(guī)則。増加的表面積也可以使航天器在離軌階段作為碎片清掃機，以對從空間環(huán)境中移除碎片做出貢獻。圖2是根據(jù)本發(fā)明的實施形態(tài)的碎片防護設(shè)備200的視圖。該防護設(shè)備200包括防護層201、用于主接頭(在該示例中為鉸鏈)的驅(qū)動機構(gòu)，及用于將防護層201連接至航天器結(jié)構(gòu)208的安裝裝置204。該防護層201是平坦的且為矩形形狀，具有長度和寬度比厚度大的實質(zhì)上平坦的防護面或防護表面。防護層201的絕對尺寸將根據(jù)安裝該防護層的航天器的尺寸而改變，但是通常足以保護航天器的暴露面。面板不必為矩形或平坦的，且取決于航天器的形狀和配置可以使用其他形狀和尺寸。防護層201沿其兩側(cè)邊緣具有鉸鏈元件202和203。主鉸鏈元件202具有用于與主鉸鏈驅(qū)動機構(gòu)204嚙合的嚙合裝置(未圖示)。主鉸鏈驅(qū)動機構(gòu)204可以是電動馬達或可以是彈簧和栓配置，或任何其他合適的驅(qū)動裝置。主鉸鏈驅(qū)動裝置204設(shè)置為連接至航天器結(jié)構(gòu)208的一部分，該部分可以是表面面板或內(nèi)部上層結(jié)構(gòu)的部分，例如翼梁或機架。該主鉸鏈驅(qū)動裝置204連接至電子控制系統(tǒng)206，該電子控制系統(tǒng)206出于抵御輻射和撞擊的防護目的容納在鋁制控制電氣盒中。次鉸鏈元件203沿防護層201的主鉸鏈元件202的相對邊緣設(shè)置，以連接至另ー防護層209的鉸鏈元件。次鉸鏈驅(qū)動機構(gòu)也可以設(shè)置為連接至次鉸鏈元件203并連接至電子控制系統(tǒng)206。如圖4所示，后續(xù)的防護層可以類似的方式連接至另ー防護層209。撞擊傳感器207設(shè)置在防護層201的角落中，并通過數(shù)據(jù)電源線205連接至電子控制系統(tǒng)206。圖3a至圖3c單獨示出各種形式的防護層。圖3a示出了單ー結(jié)構(gòu)的防護層，包括由例如鋁材料制成的單個實心面板201。該面板是剛性的，且因此自支持和固定裝置可直接 安裝至該面板上。圖3b示出了更復(fù)雜結(jié)構(gòu)的防護層，包括由為了優(yōu)化強度、重量和防護性能而選擇的實心且柔性防護材料制成的多個結(jié)合層301、302、303。該防護層也是剛性的。圖3c示出了由防護材料制成的柔性片304構(gòu)成的防護層，且因此采用框架305以提供要求的剛性和將該防護層安裝至其他結(jié)構(gòu)的位置?？捎糜谔峁┓雷o層的合適的防護材料包括
作為用于航天器上的首選防護材料之一的鋁片。作為由3M公司制造的編織陶瓷纖維的Nextel 。其是最廣泛使用的防護材料之一。其纖維將入射的拋射體沖擊成較小的碎片碎塊云。這對于減小該云的沖擊載荷也是有效的。Nextel以多種式樣和密度制造。Kevlar 是由杜邦公司制造的也普遍使用的航天器防護材料。其也廣泛用于防彈背心。Nextel和Kevlar的結(jié)合可用于對于整個范圍的射入碎片進行減緩。貝塔布(beta cloth)廣泛用于熱保護航天器部件的多層絕緣。由于貝塔布提供針對于空間中的原子氧降解的保護，因此也使用貝塔布。鋁網(wǎng)可用作防護物的前層，以有助于在射入的拋射體擊打在防護物的下一層之前沖擊并破碎該射入的拋射體。碳纖維增強聚合物(CFRP)和石墨纖維增強聚合物(GFRP)也可被使用，并制造為剛性片。Spectra也是可用于形成防護層的材料。例如那些通常用于航空器結(jié)構(gòu)的夾心板是另外的可能性。圖4示出根據(jù)實施形態(tài)的碎片防護設(shè)備，其中四個防護層201a、201b、201c和201d以此方式連接在一起，以使其形成多層結(jié)構(gòu)，稱為防護單元210。上防護層201a連接至附件和主鉸鏈驅(qū)動機構(gòu)204，且還通過鉸鏈驅(qū)動機構(gòu)204b連接至第二防護層201b，第二防護層201b與第一防護層201a大致重合且位于第一防護層201a下方。第二防護層201b通過鉸鏈驅(qū)動機構(gòu)204c連接至第三防護層201c，且第三防護層201c與第二防護層201b大致重合且位于第二防護層201b下方。第三防護層201c通過鉸鏈驅(qū)動機構(gòu)204d連接至第四防護層201d，且第四防護層201d位干與第三防護層201c大致重合且位于第三防護層201c下方。以此方式，設(shè)置多層防護単元210，且在防護操作期間，這些層保持彼此重合且作為ー組通過主鉸鏈驅(qū)動機構(gòu)204在收起和傾斜位置之間移動。防護設(shè)備200単獨示出，即、未安裝至航天器。航天器可使用多個此種防護配置，以對整個航天器提供充分保護。在該情況下，各防護設(shè)備的電子器件可使用線束互連而交叉耦合，以在發(fā)生故障時提供額外的余度?？刂仆ㄐ抛酉到y(tǒng)的電子接ロ以允許地面操作者對裝置的控制以及將傳感器數(shù)據(jù)傳輸至地面站。在圖4中，防護層201a-201d的長度不是按比例示出。圖5a示出圖4中所示類型的多個防護設(shè)備200如何安裝至航天器501上。所示航天器501是具有簡單長方體形狀的衛(wèi)星。在航天體501的內(nèi)部501a中，與控制電子器件501c—起示出線束501b。防護系統(tǒng)是可伸縮的，且因此不僅可適用于最大的航天器也可適用于小的航天器，例如，具有20cm寬度的航天器。要保護的航天器的形狀不限于長方體，且該系統(tǒng)可安裝至航天器的許多不同形狀和結(jié)構(gòu)。防護單元210a、210b、210c和210d在圖5a中以收起位置示出。當(dāng)航天器設(shè)置在進入空間之旅的合適的運載火箭的罩或有效載重艙內(nèi)部吋，這對于最小化體積是有必要的。在所示的示例中，防護單元210a-210d靠著航天器 501的側(cè)面折疊，且航天器的面向前方的表面暴露。圖5b示出了包括處于展開位置503的ー個或多個緩沖層的防護物。圖6a示出了另ー種配置，其中防護物210a和210b設(shè)置在航天器501的側(cè)面上，而防護物210c和210d設(shè)置在航天器501的面向前方的表面上。航天器的面向前方的表面有時稱為RAM面，且航天器的運行的方向稱為RAM方向，在圖中以“R”標(biāo)記。在剖面中不可見的附加防護物可設(shè)置在航天器的其他面上。圖5b和圖6b示出防護物210a_210d處于對RAM面和側(cè)面提供保護的展開位置中的圖5a和圖6a的航天器501。該特殊配置非常適合于保護很有可能遭受近乎迎面碎片撞擊的極地軌道航天器、太陽同步LEO航天器。然而，對于其他軌道中的航天器，展開的防護物的不同配置對于提供有效保護可能是必要的。如圖5a所示，根據(jù)實施形態(tài)，在運行中航天器安裝有防護系統(tǒng)。防護單元210a_210d各自包括在運載火箭中運輸期間在收起位置折疊的一系列防護層?？稍O(shè)置故障自動防護鎖定機構(gòu)以確保防護單元210a-210d直到需要時才展開。當(dāng)運載火箭在合適的高度時，航天器501從有效載重艙500彈出，且航天器控制系統(tǒng)接管操作。這可以包括航天器501自推進至其運行軌道。當(dāng)航天器從運載火箭脫離時，且在航天器的航天任務(wù)開始之前，信號發(fā)送至主鉸鏈驅(qū)動機構(gòu)以展開防護系統(tǒng)210a-210d。對于側(cè)面防護物210a和210b，這意味著使多層防護物相對于航天器501的側(cè)面傾斜一角度。對于RAM面防護物，兩個防護単元210c和210d旋轉(zhuǎn)通過一角度，以使端部抵接并完全保護RAM面。在圖6b所示的實施形態(tài)中，防護單元210a_210d在航天器上具有不同的配置，但是當(dāng)它們旋轉(zhuǎn)離開航天器主體時，對RAM面和側(cè)面提供與圖5b中所示實施形態(tài)所實現(xiàn)的保護類似的保護。圖7示出處于展開傾斜位置中的一組防護設(shè)備?？梢?，在該位置中，在防護層201a-201d與航天器501的表面之間具有大的離開距離。由于防護物相對于下面的航天器表面(例如蜂窩夾心板)傾斜，因此該配置比具有受限的離開距離的防護物能提供更好的保護。這出于兩個原因；第一個原因是彈道限度與防護物和下面的航天器結(jié)構(gòu)之間的離開距離成正比，因此較大的離開距離改進了防護結(jié)構(gòu)配置的彈道限度，即、可抵御較大或較快的碎片顆粒。當(dāng)顆粒701穿透壁且破碎時，碎片云702形成有會使下面的表面損壞的沖擊波面(shock front)。較大的離開距離允許碎片云在到達下面的航天器結(jié)構(gòu)之前消散得更多。傾斜的防護物比其他防護物更有效的第二個原因是彈道限度與撞擊碎片顆粒相對于與防護物垂直的方向的入射角成正比。因此，比起垂直于防護物撞擊的顆粒，將更有效地阻礙具有給定尺寸和速度的掠過的顆粒。在防護物展開時，傾斜角因而設(shè)定為增加角度與弾道限度的相關(guān)性。最佳的角度將取決于航天器的航天任務(wù)，這適用于軌道航天器，特別是圍繞地球的軌道。這是因為航天器將遭受的撞擊流(impact flux)的方向高度取決于其軌道。例如，在軌道面相對于赤道傾斜90度的800km高度處的近圓形軌道(即、極地軌道)中的航天器將在約+ 45度與約ー 45度之間的方位角處遭受最高的碎片撞擊流。方位角是在航天器的相對于其運動方向的本地水平面上測得的碎片物體對航天器的撞擊角。即、0度方位角表示迎面撞擊，+ 90度方位角是右側(cè)撞擊，一 90度方位角是左側(cè)撞擊，而180度方位角是后方撞擊。在該特殊的極地軌道的情況下，撞擊流的峰值在約+ 10度至約ー 10度的方位角處，且因此更有可能發(fā)生近似迎面撞擊。然而，對于軌道面相對于赤道傾斜0度的800km高度處的近圓形軌道(即、赤道軌道)中的航天器，峰值撞擊流在約+60度至約ー 60度的方位角處。因此，更有可能對航天器的右側(cè)或左側(cè)進行撞擊。所以，防護物的最佳傾斜角取決于 航天器的軌道。當(dāng)防護物在合適的角度展開時，由穿透該防護物的顆粒產(chǎn)生的碎片云材料會從RAM面和側(cè)面偏離，或會以更傾斜的角度撞擊這些表面，從而降低穿透的可能性。設(shè)置撞擊傳感器以在航天任務(wù)期間收集實時撞擊數(shù)據(jù)。特別是，從撞擊傳感器收集的數(shù)據(jù)不僅對航天器操作者有利，還可增加對離散軌道區(qū)域中的碎片數(shù)量的認知，并提高對碎片撞擊問題的認識。該防護設(shè)備200保護航天器上遭受最高撞擊流的表面，且因此是撞擊傳感器系統(tǒng)的理想位置。如圖8a和Sb所示，使用聲學(xué)傳感器或加速度計的配置。在該示例中，四個傳感器801a-801d位于外防護層201a的下表面上，另外有四個傳感器位于內(nèi)層201d的下方。最少，該配置提供關(guān)于碎片顆粒的撞擊點和撞擊能量的數(shù)據(jù)。此外，如果顆粒穿透防護層，也可以獲取速度和軌跡信息。顯然，對于傳感器的選擇和定位可以有許多其他可能。傳感器通過數(shù)據(jù)電源線連接至電子控制系統(tǒng)206。撞擊數(shù)據(jù)可存儲或傳輸至地面站。建議應(yīng)將LEO區(qū)域中的航天器在其壽命終止時從軌道中移除，從而不會出現(xiàn)對其他大的軌道物體的碰撞危害。構(gòu)成各防護單元210a-210d的多個防護層201a-201d設(shè)置為展開至不同的位置以最大化航天器的橫截面積相對重量的比率，從而增加與地球的上層大氣相互作用的大氣阻力，有助于航天器離軌。各防護單元210a-210d的各防護層201a-201d展開以將防護物轉(zhuǎn)換成大面積離軌裝置。最近出現(xiàn)的國際指南和標(biāo)準(zhǔn)對使近地軌道中的航天器在航天任務(wù)終止的25年內(nèi)離軌寄予了強烈的期望/要求。遵守這個25年的規(guī)定對于制造者可能非常具有挑戰(zhàn)性。因此，該裝置應(yīng)在這方面做出有用的貢獻。圖9a示出了圖4中所示的防護層201a_201d如何展開。從電子控制系統(tǒng)206發(fā)出信號至鉸鏈驅(qū)動機構(gòu)204b、204c和204d，鉸鏈驅(qū)動機構(gòu)204b、204c和204d啟動并使各防護面板201a-201d相對于其相鄰的防護面板旋轉(zhuǎn)，以使其不再重合并層疊，而是邊對邊對齊。在ー實施形態(tài)中，各鉸鏈由例如彈簧的彈性裝置驅(qū)動，但只使用單個閂，以便當(dāng)釋放該閂時，所有的層展開。圖9b和圖IOa示出了航天器501的兩個視圖，其中側(cè)面防護單元210a、210b和RAM面防護單元210c、210d以其最大程度展開。在該情況下，防護層展開成線性排列的面板。然而，取決于鉸鏈的定位和層數(shù)，許多其他配置也是可能的。特別是，用于展開各列的方法，及其最終配置和定向由航天器上的其他外部零件的位置、例如振動緩沖的設(shè)計問題、及出于大氣阻力引發(fā)的離軌的目的使橫截面積最大化的需要而確定。關(guān)于后者，展開的大面積排列的配置和定向可設(shè)計為確保航天任務(wù)后不受控的航天器進入穩(wěn)定的翻轉(zhuǎn)或自旋運動。在圖IOa中，RAM面防護單元210c、210d沿第一防護面板201a的邊緣安裝至航天器。兩個另外的防護面板201b、201c沿第一防護面板201a的垂直于航天器安裝邊緣的邊緣連接至第一防護面板201a。附加防護面板201d、201e在相同的方向上從面板201b、201c延伸。以此方式，航天器的前橫截面積最大化。在圖IOb中，通過按照與打開花瓣的花朵相同的原理展開防護層，將多層防護物轉(zhuǎn)換成大面積離軌裝置。在圖IOc中，主防護層201a連接至主鉸鏈驅(qū)動機構(gòu)204，該主鉸鏈驅(qū)動機構(gòu)204進 而連接至航天器(未圖示)。兩個另外的防護層201b、201c連接至主防護層201a。防護層201b和201c分別由位于角落處的鉸鏈1001連接至防護層201a，從而允許圍繞垂直于防護層的碎片撞擊面的軸旋轉(zhuǎn)。當(dāng)展開防護單元時，防護層的運動是以扇形配置在碎片撞擊面的平面中旋轉(zhuǎn)。或者，防護單元也可以采用例如桿的機構(gòu)安裝至航天器，該桿可以具有一個或多個可驅(qū)動端部接頭。諸如此種配置產(chǎn)生了防護單元與航天器之間的離開距離，從而允許防護單元通過面板面或邊緣連接。如果不能相對于航天器齊平地收起防護單元，該配置也是必要的。在離軌階段，由于裝置的大面積和防護材料的使用，該裝置也作為碎片“清掃機”。取決于防護層的設(shè)計，撞擊展開的面板的小顆粒(例如，具有大約0. Imm直徑或更小)將從環(huán)境中移除，然而，撞擊面板的較大的亞厘米顆粒將穿透并破碎成小顆粒云。由于其較小的尺寸以及減少的軌道壽命，將會被視為危害性較小。因此，該裝置對清掃空間環(huán)境做出了貢獻。在設(shè)備作為離軌裝置和/或清掃裝置運行期間，傳感器801a-801d可保持運轉(zhuǎn)，提供關(guān)于航天器遭遇的碎片分布的有用數(shù)據(jù)。應(yīng)理解，防護單元210可由多個防護層形成，或也可由單個層形成。在多層防護結(jié)構(gòu)的情況下，對于各層可使用不同的材料。防護層的數(shù)目、尺寸、間隔、材料和厚度不僅由保護的需要確定，也由在壽命終止時轉(zhuǎn)換成大面積裝置的設(shè)計要求和航天器自身的總體設(shè)計限制確定。該確定的一方面將確保通過防護物的顆粒的通路不會使防護層熔合在一起，防護層熔合在一起會妨礙它們在壽命終止時展開。碎片防護設(shè)備200可以僅用作離軌裝置。在該情況下，圖4和圖5a中所示類型的多層結(jié)構(gòu)在航天任務(wù)壽命期間設(shè)置在收起位置。當(dāng)要求航天器501離軌吋，電子控制系統(tǒng)發(fā)送信號至全部鉸鏈驅(qū)動機構(gòu)以從收起位置直接展開離軌面板至最大表面積離軌位置。在該情況下，為了增加阻力的能力而非為了經(jīng)受空間碎片的撞擊的能力而選擇面板材料，因此面板材料可以是薄片材料，例如箔片?？梢赃x擇面板在其展開狀態(tài)中的配置以確保航天器的穩(wěn)定的翻轉(zhuǎn)運動，因此可以優(yōu)化該結(jié)構(gòu)的大氣阻力性質(zhì)。碎片防護設(shè)備200可以僅用作碎片清掃裝置。在該情況下，使用圖4中所示的多層結(jié)構(gòu)，且如圖5a所示，該多層結(jié)構(gòu)在運載火箭中收起。當(dāng)展開該設(shè)備時，層展開成如圖IOa中所示的表面積最大化的配置?？赡芤残枰獙教炱魈峁╊~外的推進カ以克服大氣阻力的影響。在該情況下，為了吸收并破碎碎片的能力而選擇層材料。碎片防護設(shè)備200可以用作防護物和離軌裝置，或用作防護物和碎片清掃裝置，或用作離軌裝置和碎片清掃裝置。
在典型的LEO航天器上的ー個或多個裝置的集成將由除了出于離軌/碎片清掃目的而最大化撞擊保護或橫截面積的需要以外的多個考慮因素推動。ー個重要的因素是將限制可能位置選項的航天器的配置。航天器上的外部安裝裝備的定位也會限制裝置位置，及如何收起和展開裝置的可選性。相反地，為了容納裝置，必須修改其他裝備零件的設(shè)計或位置。裝置可能也會根據(jù)其要求的資源，例如數(shù)據(jù)電源連接影響各個航天器子系統(tǒng)的設(shè)計?？紤]到這些因素，應(yīng)清楚，在航天器設(shè)計過程的最早階段就應(yīng)考慮在航天器上的ー個或多個裝置的集成。可使用本申請的所有組合，且可具有或不具有關(guān)于圖8所描述的傳感器能力。
權(quán)利要求
1.一種航天器的碎片防護設(shè)備，包括 包含用于阻礙入射的碎片的防護表面的防護單元， 用于將所述防護単元安裝至航天器主體的安裝裝置，及 用于使所述防護単元相對于所述航天器主體定位的驅(qū)動設(shè)備， 其中，所述驅(qū)動設(shè)備能使所述防護単元在第一收起位置和第二展開位置之間運動，且在所述第二展開位置中所述防護表面的平面相對于所述航天器主體呈ー角度。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的碎片防護設(shè)備，其特征在于，取決于入射的碎片流的入射的峰值期望角或平均期望角選擇防護物與所述航天器之間的所述角度。
3.根據(jù)前述權(quán)利要求I至2中的任一項所述的碎片防護設(shè)備，其特征在于，所述防護單元的邊緣連接至所述安裝裝置。
4.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的碎片防護設(shè)備，其特征在于，所述防護単元的面連接至所述安裝裝置。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的碎片防護設(shè)備，其特征在于，所述防護単元通過可驅(qū)動接頭，例如鉸鏈，連接至所述安裝裝置。
6.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的碎片防護設(shè)備，其特征在干，所述防護単元通過離開機構(gòu)，例如桿，連接至所述安裝裝置。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的碎片防護設(shè)備，其特征在干，所述離開機構(gòu)具有可驅(qū)動端部接頭。
8.根據(jù)前述權(quán)利要求I至7中的任一項所述的碎片防護設(shè)備，其特征在于，所述防護單元由防護材料制成的多個防護層形成。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的碎片防護設(shè)備，其特征在干，所述防護層彼此樞轉(zhuǎn)連接并樞轉(zhuǎn)連接至驅(qū)動裝置，以通過所述驅(qū)動裝置使所述防護層展開至第三位置，從而進一步增加所述防護単元的表面積以提供増加的大氣阻力和/或碎片清掃。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的碎片防護設(shè)備，其特征在于，所述驅(qū)動裝置與用于驅(qū)動所述防護單元的驅(qū)動設(shè)備相同。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的碎片防護設(shè)備，其特征在于，對各防護層提供単獨的驅(qū)動裝置。
12.根據(jù)權(quán)利要求8至11中的任一項所述的碎片防護設(shè)備，其特征在于，所述多個防護層包括連接至所述安裝裝置的第一防護層。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的碎片防護設(shè)備，其特征在于，所述第一防護層的邊緣連接至所述安裝裝置。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的碎片防護設(shè)備，其特征在于，所述第一防護層的面連接至所述安裝裝置。
15.根據(jù)權(quán)利要求13或14所述的碎片防護設(shè)備，其特征在于，所述第一防護層通過可驅(qū)動接頭，例如鉸鏈，連接至所述安裝裝置。
16.根據(jù)權(quán)利要求13或14所述的碎片防護設(shè)備，其特征在于，所述第一防護層通過離開機構(gòu)，例如桿，連接至所述安裝裝置。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的碎片防護設(shè)備，其特征在于，所述離開機構(gòu)具有可驅(qū)動端部接頭。
18.根據(jù)權(quán)利要求8至17中的任一項所述的碎片防護設(shè)備，其特征在干，附加防護層樞轉(zhuǎn)連接至所述第一防護層。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的碎片防護設(shè)備，其特征在于，各所述附加防護層的邊緣通過鉸鏈連接至所述第一防護層。
20.根據(jù)權(quán)利要求18或19所述的碎片防護設(shè)備，其特征在于，所述附加防護層以后續(xù)的防護層連接至在前的防護層的配置連接至所述第一防護層。
21.根據(jù)權(quán)利要求18至20中的任一項所述的碎片防護設(shè)備，其特征在于，各所述附加防護層通過具有垂直于所述防護表面的旋轉(zhuǎn)軸的樞軸連接至所述第一防護層。
22.根據(jù)前述權(quán)利要求I至21中的任一項所述的碎片防護設(shè)備，其特征在于，各所述防護層的材料從所列的Nextel、Kevlar、貝塔布、Spectra、CFRP> GFRP和招中選擇。
23.根據(jù)前述權(quán)利要求I至22中的任一項所述的碎片防護設(shè)備，其特征在于，所述驅(qū)動設(shè)備是電動馬達。
24.根據(jù)前述權(quán)利要求I至23中的任一項所述的碎片防護設(shè)備，其特征在于，所述驅(qū)動設(shè)備是具有受控閂的弾性元件。
25.根據(jù)前述權(quán)利要求I至24中的任一項所述的碎片防護設(shè)備，其特征在于，防護層設(shè)有至少ー個撞擊傳感器。
26.根據(jù)前述權(quán)利要求I至25中的任一項所述的碎片防護設(shè)備，其特征在于，所述防護層設(shè)有用于識別入射的碎片顆粒的撞擊點和能量的多個撞擊傳感器。
27.根據(jù)前述權(quán)利要求I至26中的任一項所述的碎片防護設(shè)備，其特征在于，多個撞擊傳感器設(shè)置在選擇的防護層上。
28.根據(jù)權(quán)利要求27所述的碎片防護設(shè)備，其特征在于，所述選擇的防護層是外防護層和內(nèi)防護層以確定入射的碎片顆粒的速度和軌跡。
29.根據(jù)權(quán)利要求25至28中的任一項所述的碎片防護設(shè)備，其特征在于，存儲和/或傳輸來自所述撞擊傳感器的數(shù)據(jù)。
30.根據(jù)權(quán)利要求8至29中的任一項所述的碎片防護設(shè)備，其特征在于，在所述第三位置中，所述防護層配置為使所述航天器的面向運動的方向的表面積最大化以最大化大氣阻力。
31.根據(jù)權(quán)利要求8至29中的任一項所述的碎片防護設(shè)備，其特征在于，在所述第三位置中，所述防護層配置為使所述航天器的面向最大入射碎片流量的方向的表面積最大化以最大化所述防護層的碎片清掃效果。
32.根據(jù)權(quán)利要求8至29中的任一項所述的碎片防護設(shè)備，其特征在于，在所述第三位置中，所述防護層配置為使所述大氣阻力和碎片清掃效果最大化。
33.ー種具有至少ー個根據(jù)權(quán)利要求I至32中的任一項所述的碎片防護設(shè)備的航天器。
34.一種航天器的離軌設(shè)備，包括 各自包含用于產(chǎn)生大氣阻力的表面的多個面板， 用于將所述多個面板安裝至航天器主體的安裝裝置，及 用于使所述面板相對于所述航天器主體定位的驅(qū)動設(shè)備， 其中，所述面板彼此樞轉(zhuǎn)連接并樞轉(zhuǎn)連接至所述驅(qū)動設(shè)備，以使所述面板在所述面板層疊的第一收起位置和所述面板并排且離開所述航天器的主體延伸的第二展開位置之間運動。
35.根據(jù)權(quán)利要求34所述的離軌設(shè)備，其特征在于，所述面板由防護材料制成，且在所述第一收起位置中時對所述航天器具有防護效果。
36.根據(jù)權(quán)利要求34或35所述的離軌設(shè)備，其特征在于，所述面板能運動至所述面板層疊且相對于安裝有所述面板的航天器表面呈ー角度定向的中間位置，從而對所述航天器提供防護效果。
37.根據(jù)權(quán)利要求34至36中的任ー項所述的離軌設(shè)備，其特征在于，在所述第二展開位置中的所述面板從空間環(huán)境中清掃碎片。
38.一種航天器的碎片清掃設(shè)備,包括 各自包含用于阻礙空間碎片的通路的表面的多個面板， 用于將所述多個面板安裝至航天器主體的安裝裝置，及 用于使所述面板相對于所述航天器主體定位的驅(qū)動設(shè)備， 其中，所述面板彼此樞轉(zhuǎn)連接并樞轉(zhuǎn)連接至所述驅(qū)動設(shè)備，以使所述面板在所述面板層疊的第一收起位置和所述面板并排且離開所述航天器的主體延伸的第二展開位置之間運動。
39.根據(jù)權(quán)利要求38所述的碎片清掃設(shè)備，其特征在于，所述面板由防護材料制成，且在所述第一收起位置中時對所述航天器具有防護效果。
40.根據(jù)權(quán)利要求38或39所述的碎片清掃設(shè)備，其特征在于，所述面板能運動至所述面板層疊且相對于安裝有所述面板的航天器表面呈ー角度定向的中間位置，從而對所述航天器提供防護效果。
41.根據(jù)權(quán)利要求38至40中的任一項所述的碎片清掃設(shè)備，其特征在于，在所述第二展開位置中的所述面板產(chǎn)生用于使所述航天器離軌的大氣阻力。
42.ー種操作根據(jù)權(quán)利要求I至32中的任一項所述的碎片防護設(shè)備的方法，所述方法包括使防護單元在第一收起位置與相對于所述航天器呈一角度傾斜的第二展開位置之間運動。
43.根據(jù)權(quán)利要求42所述的操作碎片防護設(shè)備的方法，其特征在于，所述方法還包括使所述防護単元的多個防護層從層疊配置運動至離開所述航天器的主體延伸的并排配置。
44.一種根據(jù)本文所述及圖I至圖IOc所示的碎片防護組件。
全文摘要
本發(fā)明涉及對于航天器(501)針對碎片(701)的保護，并涉及大氣阻力式離軌裝置，以及涉及用于從空間環(huán)境中移除碎片的碎片清掃設(shè)備。航天器的碎片防護設(shè)備(200)包括包含用于阻礙入射的碎片的防護表面的防護單元(210)，用于將防護單元安裝至航天器主體的安裝裝置(204)，及用于使防護單元相對于航天器主體定位的驅(qū)動設(shè)備(204a-204d)，其中，驅(qū)動設(shè)備能使防護單元在第一收起位置和第二展開位置之間運動，且在第二展開位置中防護單元的防護表面的平面相對于航天器主體呈一角度。防護單元包括可進一步展開以增加航天器的有效表面積從而產(chǎn)生阻力和/或從空間環(huán)境中清掃碎片的防護層。
文檔編號B64G1/14GK102656090SQ201080055436
公開日2012年9月5日 申請日期2010年12月7日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月7日
發(fā)明者海德利·史多克斯 申請人:Phs航天有限公司