一种太空垃圾激光清理系统技术方案

本发明专利技术公开了一种太空垃圾激光清理系统，由一颗激光发射卫星和若干颗光伏发电卫星组成，激光发射卫星包括壳体，以及设在壳体内部的激光发生器、激光枪头、瞄准雷达、预警雷达、电源和控制器。本发明专利技术中使用了两个激光枪口，通过分向棱镜可以将激光按照需要导入不同的激光枪口中，这样就可以在一个激光枪口正在进行发射清理时，控制另一个激光枪口转动瞄准，由此大幅提升了清理的效率；另外，本系统还配备有若干颗光伏发电卫星，通过光电转化为激光发射卫星蓄积电能，这样在续航能力上有了保证，能使系统长时间不间断的运转工作，进一步保证了清理效率。

A laser cleaning system for space garbage

The invention discloses a laser cleaning system for space garbage, which consists of a laser emitting satellite and a number of photovoltaic power satellites. The laser launching satellite includes a shell, a laser generator, a laser gun head, a aiming radar, an early-warning radar, a power supply and a controller in the shell. In the invention, two laser guns are used. By dividing the prism, the laser can be imported into different laser guns as needed, so that when a laser gun is being cleaned, the other laser gun is controlled to rotate and aim, thereby greatly improving the efficiency of the cleaning; in addition, the system is equipped with the system. A number of photovoltaic satellites, through the photoelectric conversion to the laser emission satellite storage power, so that the capacity of the continuation of the guarantee, can make the system for a long time uninterrupted operation, further guarantee the efficiency of cleaning.

【技术实现步骤摘要】
一种太空垃圾激光清理系统
本专利技术涉及空间
，具体涉及一种太空垃圾激光清理系统。
技术介绍
自前苏联发射人类第一颗人造卫星斯普特尼克1号以来，全世界各国一共执行了超过4000次的发射任务，产生了大量的太空垃圾。虽然其中的大部分都通过落入大气层燃烧殆尽，但是还有超过4500吨的太空垃圾残留在轨道上。太空垃圾是围绕地球轨道的无用人造物体，小到由人造卫星碎片、漆片、粉尘，大到整个飞船残骸构成。这些太空垃圾在太空中飞行速度很快，如果击中太空中的人造卫星，就会摧毁卫星，后果相当严重。为了消除这些太空垃圾，人类多次也进行了大量研究。例如美国国防高级研究计划局资助发展的“电力碎片消除器”，其实际上是一个安装了200张电磁网的航天器，可以捕捉近地轨道上的空间碎片。这种太空垃圾清理装置能将一定范围内的太空垃圾捕获并一起打包投掷到南太平洋中。但是，其由于捕捉范围有限和续航能力上不足导致其清理效率特别低。另外，不能将垃圾直接摧毁，会造成地球的环境污染。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于提供一种太空垃圾激光清理系统，该清理系统采用激光清理的方式，同时解决了传统的太空垃圾清理措施效率低的问题。本专利技术所要解决的技术问题采用以下技术方案来实现：一种太空垃圾激光清理系统，由一颗激光发射卫星和若干颗光伏发电卫星组成，所述激光发射卫星包括壳体，以及设在壳体内部的激光发生器、激光枪头、瞄准雷达、预警雷达、电源和控制器，所述激光发生器的输出激光通过激光枪头发射，所述瞄准雷达安装在激光枪头的末端，所述预警雷达用于探测太空垃圾，所述电源用于储存电量以供整个系统使用，所述控制器连接并控制所述激光发生器、激光枪头、瞄准雷达和预警雷达。进一步改进在于，在所述壳体内部中间位置设有转动盘，所述转动盘的上端设有可移动的分向棱镜，所述分向棱镜位于激光发生器的输出路线上，所述转动盘的下端设有转轴，转动盘通过转轴连接有第一电机；所述激光枪头有两个，在两个激光枪头的下端均连接有L型连接杆，所述L型连接杆的端头处均设有转套，两个L型连接杆通过转套套在所述转轴上不同高度处，且两个转套分别通过传动带连接有第二电机和第三电机；所述控制器连接并控制所述第一电机、第二电机和第三电机。进一步改进在于，所述转动盘的上表面设有直线滑轨，所述分向棱镜的下端设有电动滑块，分向棱镜通过电动滑块与直线滑轨的配合实现与转动盘的活动连接，且所述电动滑块与控制器连接。进一步改进在于，所述分向棱镜呈卧倒放置的等腰直角三棱柱型，且分向棱镜的斜边朝下。进一步改进在于，在所述转轴的不同高度处上开有两个环形凹槽，两个转套内均设有与环形凹槽相匹配的环形卡键。进一步改进在于，所述光伏发电卫星由蓄电池和连接在蓄电池两侧的气控式薄膜太阳能帆板组成，所述蓄电池通过电源连接器与相邻光伏发电卫星中的蓄电池或激光发射卫星中的电源连接。进一步改进在于，在所述蓄电池的两端以及激光发射卫星的壳体两侧均设有电源插座和电源插头，用于电源连接器的插入连接。进一步改进在于，所述电源插头的头部为半球形，电源插头的外围设有螺纹，电源插头尾部设有弹性材料。进一步改进在于，所述激光发射卫星也包括有气控式薄膜太阳能帆板，所述气控式薄膜太阳能帆板设在壳体外的两侧。本专利技术的有益效果是：通过激光发射卫星中的预警雷达探测出位于地球一侧的太空垃圾，由瞄准雷达引导激光枪对准太空垃圾，启动激光发生器，将高能激光射向太空垃圾垃圾，太空垃圾燃烧后产生对垃圾向地球一侧的推力，从而改变太空垃圾的飞行轨迹，使其飞入大气层中燃烧消失。本专利技术中使用了两个激光枪口，通过分向棱镜可以将激光按照需要导入不同的激光枪口中，这样就可以在一个激光枪口正在进行发射清理时，控制另一个激光枪口转动瞄准，由此大幅提升了清理的效率；另外，本系统还配备有若干颗光伏发电卫星，通过光电转化为激光发射卫星蓄积电能，这样在续航能力上有了保证，能使系统长时间不间断的运转工作，进一步保证了清理效率。附图说明图1为本专利技术的整体结构图；图2为激光发射卫星的内部结构平面图；图3为瞄准雷达在激光枪口上的安装示意图；图4为转轴及相关连接结构的爆炸图；图5为转动盘部分的俯视图；图6为本专利技术的系统原理图；图7、图8为利用不同激光枪口清理时的工作示意图；其中，1-壳体，2-激光发生器，3-激光枪头，4-瞄准雷达，5-预警雷达，6-电源，7-控制器，8-转动盘，9-分向棱镜，10-转轴，11-第一电机，12-L型连接杆，13-转套，14-第二电机，15-第三电机，16-直线滑轨，17-电动滑块，18-环形凹槽，19-蓄电池，20-气控式薄膜太阳能帆板，21-电源连接器，22-电源插座，23-电源插头。具体实施方式为了使本专利技术实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本专利技术。如图1至图6所示，作为太空垃圾激光清理系统的一种实施例结构，其由一颗激光发射卫星和两颗光伏发电卫星组成。其中，激光发射卫星包括壳体1，以及设在壳体1内部的激光发生器2、激光枪头3、瞄准雷达4、预警雷达5、电源6和控制器7，激光发生器2的输出激光通过激光枪头3发射，瞄准雷达4安装在激光枪头3的末端，预警雷达5用于探测太空垃圾，电源6用于储存电量以供整个系统使用，控制器7连接并控制激光发生器2、激光枪头3、瞄准雷达4和预警雷达5。在壳体1内部中间位置设有转动盘8，转动盘8的上端设有可移动的分向棱镜9，分向棱镜9位于激光发生器2的输出路线上，转动盘8的下端设有转轴10，转动盘8通过转轴10连接有第一电机11；转动盘8的上表面设有直线滑轨16，分向棱镜9的下端设有电动滑块17，分向棱镜9通过电动滑块17与直线滑轨16的配合实现与转动盘8的活动连接，且电动滑块17与控制器7连接。分向棱镜9呈卧倒放置的等腰直角三棱柱型，且分向棱镜9的斜边朝下，这样分向棱镜9两个直角面就可将激光发生器2竖直向下发出的激光水平反射至激光枪口3内，再射向太空垃圾。初始状态下，电动滑块17位于转动盘8的中心位置，电动滑块17可在控制器7的控制下沿直线轨道16水平横移，从而使激光射在分向棱镜9的两个不同的直角面上，形成相反的反射方向，进而导入不同的激光枪口3。激光枪头3下端均连接有L型连接杆12，L型连接杆12的端头处均设有转套13，两个L型连接杆12通过转套13套在转轴10上不同高度处，且两个转套13分别通过传动带连接有第二电机14和第三电机15。控制器7连接并控制第一电机11、第二电机14和第三电机15。其中，第一电机11带动转轴10转动，进而带动分向棱镜9转动；第二电机14和第三电机15带动两个转套13转动，进而带动L型连接杆12及激光枪头3转动。通过控制器7的控制，可以使得两个激光枪头3分别在各自侧边180度范围内转动，互不干扰。另外，激光枪头3和分向棱镜9为同轴转动，这样发射的激光就可导入激光枪头3内。优选的，在转轴10的不同高度处上开有两个环形凹槽18，两个转套13内均设有与环形凹槽18相匹配的环形卡键(图中未示出)，实现转套13的活动连接，且转轴10和转套13在各自转动时互不干扰。光伏发电卫星由蓄电池19和连接在蓄电池19两侧的气控式薄膜太阳能帆板20组成，蓄电池19通过电源连接器21与激光发射卫星中的电源6连接，电本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种太空垃圾激光清理系统，其特征在于：由一颗激光发射卫星和若干颗光伏发电卫星组成，所述激光发射卫星包括壳体(1)，以及设在壳体(1)内部的激光发生器(2)、激光枪头(3)、瞄准雷达(4)、预警雷达(5)、电源(6)和控制器(7)，所述激光发生器(2)的输出激光通过激光枪头(3)发射，所述瞄准雷达(4)安装在激光枪头(3)的末端，所述预警雷达(5)用于探测太空垃圾，所述电源(6)用于储存电量以供整个系统使用，所述控制器(7)连接并控制所述激光发生器(2)、激光枪头(3)、瞄准雷达(4)和预警雷达(5)。

【技术特征摘要】
1.一种太空垃圾激光清理系统，其特征在于：由一颗激光发射卫星和若干颗光伏发电卫星组成，所述激光发射卫星包括壳体(1)，以及设在壳体(1)内部的激光发生器(2)、激光枪头(3)、瞄准雷达(4)、预警雷达(5)、电源(6)和控制器(7)，所述激光发生器(2)的输出激光通过激光枪头(3)发射，所述瞄准雷达(4)安装在激光枪头(3)的末端，所述预警雷达(5)用于探测太空垃圾，所述电源(6)用于储存电量以供整个系统使用，所述控制器(7)连接并控制所述激光发生器(2)、激光枪头(3)、瞄准雷达(4)和预警雷达(5)。2.根据权利要求1所述的一种太空垃圾激光清理系统，其特征在于：在所述壳体(1)内部中间位置设有转动盘(8)，所述转动盘(8)的上端设有可移动的分向棱镜(9)，所述分向棱镜(9)位于激光发生器(2)的输出路线上，所述转动盘(8)的下端设有转轴(10)，转动盘(8)通过转轴(10)连接有第一电机(11)；所述激光枪头(3)有两个，在两个激光枪头(3)的下端均连接有L型连接杆(12)，所述L型连接杆(12)的端头处均设有转套(13)，两个L型连接杆(12)通过转套(13)套在所述转轴(10)上不同高度处，且两个转套(13)分别通过传动带连接有第二电机(14)和第三电机(15)；所述控制器(7)连接并控制所述第一电机(11)、第二电机(14)和第三电机(15)。3.根据权利要求2所述的一种太空垃圾激光清理系统，其特征在于：所述转动盘(8)的上表面设有直线滑轨(16)，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：万可，
申请(专利权)人：合肥凯石投资咨询有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽,34