用于在第二航天器附近运行的第一航天器的静电放电缓解及相关方法技术

可以使用无源静电放电缓解设备(20)来实现在第一航天运载器(10)接近第二航天运载器(11)时缓解或减小由于第一航天运载器和第二航天运载器之间的静电荷差异而导致的静电放电的风险的方法和系统。在一些实施例中，第一航天运载器和第二航天运载器之间的静电势的缓解可以通过设置在第一航天运载器上的电推进系统(31)来有源地实现。在一些实施例中，可以通过有源和无源缓解第一航天运载器和第二航天运载器之间的静电势来提供缓解。

Electrostatic discharge mitigation and related methods for the first spacecraft operating near the second spacecraft

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于在第二航天器附近运行的第一航天器的静电放电缓解及相关方法优先权要求本申请要求提交于2017年4月13日的名为“ElectrostaticDischargeMitigationforaFirstSpacecraftOperatinginProximitytoaSecondSpacecraft”的美国临时专利申请序列号62/484,969的申请日的权益，以及提交于2017年12月1日的名为“ElectrostaticDischargeMitigationforaFirstSpacecraftOperatinginProximitytoaSecondSpacecraft”的美国临时专利申请序列号15/829,758的申请日的权益，它们的公开内容均由此全文以引用方式并入本文。
本公开涉及用于如下的系统和方法，其解决当第一航天器在第二航天器附近运行时(特别是当第一航天器接近第二航天器以对接或以其它方式接触第二航天器时)产生的关于静电放电的挑战。
技术介绍
成千上万的航天器围绕地球运行以执行各种功能，包括例如电信、GPS导航、天气预报和测绘。包括国际空间站的更复杂的大型航天器也在轨道上运行，世界各国向大型航天器派遣了人员和物资进行科学调查和研究。但是，航天器需要定期维修以延长其使用寿命。维修可以包括例如部件维修、补充燃料、轨道提升、位置保持、动量平衡或其它维护。如果不进行延长寿命的维护，这些航天器可能停止服务，并且更换通常极其昂贵并且交付期可能长达数年。在无人航天器的情况下，为了完成此种维修，可以将维修用航天器送入轨道以与需要维护的客户航天器对接，并且在对接之后对客户航天器进行延长寿命的维护。但是，航天器或在轨的其它物体通常具有不同的电势。当两个航天器彼此靠近时，一个极大的风险在于两个航天器之间会产生静电放电。航天器包含许多电子系统，这些电子系统可能会由此类静电放电事件而损坏或破坏。各种专利和出版物已经考虑了如何减轻静电放电事件的风险，包括美国专利No.7,070,151、No.7,216,833、No.7,216,834、No.7,461,818、No.7,484,690、No.7,575,199、No.7,588,213、No.7,611,096、No.7,611,097、No.7,624,950和No.8,205,838，它们的公开内容均由此全文以引用方式并入本文。但是，需要一种用于减轻第一航天器和第二航天器之间的静电放电的改进的系统和方法。
技术实现思路
本文公开了用于减轻由于第一航天器和第二航天器之间的静电荷差异引起的静电放电的风险的方法和系统。各种实施例教导了一种无源静电放电缓解设备，其有助于在第一航天器和第二航天器接触之前和/或之后安全地减小第一航天器和第二航天器之间的静电势。一些实施例提供了一种以最小化第一航天器和第二航天器的电子部件的风险的方式来引导静电放电电流的流动的装置，这可以通过提供一个或多个电连接到无源静电放电缓解设备的触须来实现。一些实施例提供了借助于设置在第一航天器上的电推进系统来有源缓解第一航天器和第二航天器之间的静电势。一些实施例提供了有源缓解和无源缓解第一航天器和第二航天器之间的静电势。某些实施例教导了一种用于缓解第一航天运载器和第二航天运载器之间的静电放电的系统和方法，其包括位于第一航天运载器上的无源静电放电缓解系统，其中无源静电放电缓解系统包括一个或多个电阻器，并且其中无源静电放电缓解系统包括一个或多个铁氧体磁珠。在一些实施例中，无源静电放电缓解系统在小于或等于约90纳秒的时间段内将第一航天运载器和第二航天运载器之间的静电放电电流减小至小于或等于约800毫安。一些实施例还包括一个或多个触须作为无源静电放电缓解系统的一部分。某些实施例教导了一种用于缓解第一航天运载器和第二航天运载器之间的静电放电的系统和方法，其包括位于第一航天运载器上的有源静电放电系统，其中有源静电放电系统操纵等离子体场。在各种实施例中，受控等离子体场是第一航天运载器的等离子体场、第二航天运载器的等离子体场、或第一航天运载器和第二航天运载器两者的等离子体场。有源静电放电系统可以使用电推进装置来操纵等离子体场。一些实施例规定，电推进装置产生的等离子体场足以将第一航天运载器和第二航天运载器之间的电势减小到小于大约+/-200伏。电推进装置可以是一个或多个霍尔效应推进器。某些实施例教导了一种用于缓解第一航天运载器与第二航天运载器之间的静电放电的系统和方法，其包括：推进机构，所述推进机构用于在太空中操纵第一航天运载器；捕获机构，所述捕获机构定位在第一航天运载器上以用于将第一航天运载器与第二航天运载器至少临时地接合；以及用于无源缓解静电放电的机构。用于无源缓解静电放电的机构可以包括一个或多个柔顺构件，在一些实施例中，该柔顺构件可以是一个或多个触须。在一些实施例中，柔顺构件在第一航天运载器和第二航天运载器之间提供第一物理接触。柔顺构件可以接触第二航天运载器的发动机，并且在一些实施例中，柔顺构件总是在第二航天运载器上的任何其它物理结构之前接触发动机。第二航天运载器的发动机可以是液体远地点发动机。根据一些实施例，捕获机构包括探针。柔顺构件可以位于探针上。一些实施例规定，柔顺构件从第一航天运载器沿着朝向第二航天运载器的方向延伸。柔顺构件可以是高度柔顺的。在一些实施例中，由扭转弹簧部分地提供柔顺构件的柔顺性。根据一些实施例，柔顺构件包括铍铜合金。某些实施例教导了一种用于缓解第一航天运载器与第二航天运载器之间的静电放电的系统和方法，其包括位于第一航天运载器上的无源静电放电缓解系统；以及位于第一航天运载器上的有源静电放电系统。在一些实施例中，无源静电放电缓解系统包括一个或多个电阻器，并且其中无源静电放电缓解系统包括一个或多个铁氧体磁珠。在一些实施例中，有源静电放电系统操纵等离子体场。无源静电放电缓解系统可以在小于或等于约90纳秒的时间段内将第一航天运载器和第二航天运载器之间的静电放电电流减小至小于或等于约800毫安。该系统还可以包括一个触须或多个触须。触须可以在第一航天运载器和第二航天运载器之间提供第一物理接触，并且可以接触第二航天运载器的发动机。触须可以从第一航天运载器沿着朝向第二航天运载器的方向延伸。在一些实施例中，触须总是在接触第二航天运载器上的任何其它物理结构之前接触发动机。在一些实施例中，捕获机构可以包括探针，并且触须可以位于探针上。触须可以是高度柔顺的，并且在一些实施例中由扭转弹簧部分地提供柔顺性。在一些实施例中，触须包括铍铜合金。在一些实施例中，受控等离子体场是第一航天运载器的等离子体场、第二航天运载器的等离子体场、或第一航天运载器和第二航天运载器两者的等离子体场。有源静电放电系统可以使用电推进装置来操纵等离子体场，该电推进装置在一些实施例中可以是一个或多个霍尔效应推进器。电推进装置可以产生等离子体场，其足以将第一航天运载器和第二航天运载器之间的电势减小到小于大约+/-200伏。以上概述并非旨在描述本公开的每个示出的实施例或每个实施方式。附图说明本本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种在第一航天运载器上用于缓解所述第一航天运载器和第二航天运载器之间的静电放电的系统，所述系统包括：/n推进机构，所述推进机构用于在太空中操纵所述第一航天运载器；/n捕获机构，所述捕获机构定位在所述第一航天运载器上，以用于至少暂时地接合所述第一航天运载器和所述第二航天运载器；以及/n用于无源缓解静电放电的机构，所述机构包括一个或多个电阻器、以及与所述一个或多个电阻器电连接的一个或多个柔顺构件，/n其中，所述一个或多个柔顺构件配置成使得当所述第一航天运载器和所述第二航天运载器接合时，所述一个或多个柔顺构件中的一个柔顺构件在所述第一航天运载器和所述第二航天运载器之间提供第一物理接触。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170413 US 62/484,969;20171201 US 15/829,7581.一种在第一航天运载器上用于缓解所述第一航天运载器和第二航天运载器之间的静电放电的系统，所述系统包括：
推进机构，所述推进机构用于在太空中操纵所述第一航天运载器；
捕获机构，所述捕获机构定位在所述第一航天运载器上，以用于至少暂时地接合所述第一航天运载器和所述第二航天运载器；以及
用于无源缓解静电放电的机构，所述机构包括一个或多个电阻器、以及与所述一个或多个电阻器电连接的一个或多个柔顺构件，
其中，所述一个或多个柔顺构件配置成使得当所述第一航天运载器和所述第二航天运载器接合时，所述一个或多个柔顺构件中的一个柔顺构件在所述第一航天运载器和所述第二航天运载器之间提供第一物理接触。


2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述无源静电放电缓解系统配置成在小于或等于约90纳秒的时间段内将所述第一航天运载器和所述第二航天运载器之间的静电放电电流减小至小于或等于约800毫安。


3.根据权利要求1所述的系统，其中，所述无源静电放电缓解系统还包括一个或多个电感元件，所述一个或多个电感元件包括电感器、铁氧体磁珠或扼流圈。


4.根据权利要求1至3中任一项所述的系统，其中，当所述第一航天运载器和所述第二航天运载器接合时，所述一个或多个柔顺构件配置成从所述第一航天运载器沿着朝向所述第二航天运载器所定位的位置的方向延伸。


5.根据权利要求4所述的系统，其中，所述一个或多个柔顺构件包括触须。


6.根据权利要求5所述的系统，其中，所述一个或多个柔顺构件的柔顺性至少部分地由扭转弹簧提供。


7.根据权利要求1至3中任一项所述的系统，所述系统还包括位于所述第一航天运载器上的有源静电放电系统，其中，所述有源静电放电系统配置成使用所述第一航天运载器上的所述推进机构，以通过操纵所述第一航天运载器的等离子体场、所述第二航天运载器的等离子体场、或所述第一航天运载器和所述第二航天运载器两者的等离子体场来减小所述第一航天运载器和所述第二航天运载器之间的电势。


8.一种在第一航天运载器上用于缓解所述第一航天运载器和第二航天运载器之间的静电放电的系统，所述系统包括：
位于所述第一航天运载器上的有源静电放电系统，其中，所述有源静电放电系统配置成使用所述第一航天运载器上的电推进装置，以通过操纵所述第一航天运载器的等离子体场、所述第二航天运载器的等离子体场、或所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：C·阿伽松伯顿，M·A·米歇尔，D·E·科克伦，R·L·格拉汗，G·A·赫伯特，W·A·洛伦斯，
申请(专利权)人：诺思路·格鲁曼创新系统公司，
类型：发明
国别省市：美国;US