火星浮空探测系统技术方案

本发明专利技术公开了一种火星浮空探测系统，该系统包括浮空系统、充气系统和着陆舱；浮空系统包括超压气球、系绳、仪器舱和轨迹控制器，轨迹控制器包括主杆、主翼、尾翼和秤锤，主翼连接于主杆中部，尾翼与秤锤分设于主杆两端，仪器舱通过系绳系于超压气球下，轨迹控制器通过系绳系于仪器舱下，浮空系统置于着陆舱内；充气系统置于着陆舱内用于向超压气球充气。通过着陆器搭载到达火星表面，在火星表面气象条件良好时，充气系统向超压气球充气，至浮空系统升空与着陆舱分离；随后浮空系统与充气系统脱离，充气系统留在着陆器舱内；浮空系统到达预定高度后开始探测工作，利用火星大气运动对不同区域进行探测。运动不受火星地形地貌限制，探测范围更广。

【技术实现步骤摘要】
火星浮空探测系统
本专利技术属于飞行器
，特别是涉及一种火星浮空探测系统。
技术介绍
随着世界各国航天事业的快速发展，火星探测技术得到了进一步提升。当前对火星环境探测主要依靠火星环绕器和巡视器，无法实现对火星中低空大气环境的详细探测。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对现有技术的不足之处，提供一种能够对火星中低空大气环境和火星表面进行探测的火星浮空探测系统。本专利技术提供的这种火星浮空探测系统，包括浮空系统、充气系统和着陆舱；浮空系统包括超压气球、系绳、仪器舱和轨迹控制器，轨迹控制器包括主杆、主翼、尾翼和秤锤，主翼连接于主杆中部，尾翼与秤锤分设于主杆两端，仪器舱通过系绳系于超压气球下，轨迹控制器通过系绳系于仪器舱下，浮空系统置于着陆舱内；充气系统设置于着陆舱内用于向超压气球充气。所述尾翼包括两片呈倒V型铰接于所述主杆上的翼片，两翼片偏转方向相同时控制升降，两翼片偏转方向相反时控制偏转。所述充气系统包括高压氦气瓶、充气管以及设置于充气管上的减压阀、单向阀和分离器，减压阀的输入口与高压氦气瓶连通、输出口与单向阀的入口连通，单向阀的出口与所述超压气球连通，分离器设置于减压阀和单向阀之间。所述分离器包括分离舱和发热体；分离舱为两端封闭的圆柱型舱体，其两端端板原因位置处均设有通孔；发热体为圆筒，发热体同轴布置于分离舱内；所述导气管自发热体内穿过。所述仪器舱包括舱体和有效载荷；有效载荷包括地形地貌相机、气压传感器、温度传感器、风速传感器和辐照传感器，地形地貌相机连接于舱体底部、镜头朝下，气压传感器和温度传感器分设于舱体的侧壁外，风速传感器和辐照传感器均连接于舱体顶部。所述舱体外包覆柔性薄膜太阳能电池。所述超压气球顶部安装柔性薄膜太阳能电池。本专利技术在使用时，首先通过着陆器搭载到达火星表面，在火星表面气象条件良好时，充气系统工作向超压气球充气，至浮空系统升空与着陆舱分离；随后浮空系统与充气系统脱离，充气系统留在着陆器舱内；浮空系统到达预定高度后开始探测工作，利用火星大气运动对不同区域进行探测，轨迹控制器为浮空系统的运动提供一定的控制能力，使浮空系统的运动轨迹尽可能处在环绕器的测控覆盖范围内。利用火星大气自由运动，并进行一定范围内的轨迹控制，运动不受火星地形地貌限制，探测范围更广。附图说明图1为本专利技术一个优选实施例的结构示意图。图2为本优选实施例中浮空系统的放大示意图。图3为本优选实施例中仪器舱的局部剖视放大示意图。图4为本优选实施例中轨迹控制器的放大示意图。图5为本优选实施例中充气系统的放大示意图。图6为本优选实施例中分离器的放大示意图。图7为本优选实施例从登陆自放飞的过程示意图。图示序号：1—浮空系统，11—超压气球,12—系绳，13—仪器舱,131—舱体、132—地形地貌相机、133—气压传感器、134—温度传感器、135—风速传感器、136—辐照传感器、137—测控数传装置，14—轨迹控制器，141—主杆、142—主翼、143—尾翼、144—秤锤，15—柔性薄膜太阳能电池；2—充气系统，21—高压氦气瓶，22—充气管，23—减压阀，24—单向阀，25—分离器、251—分离舱、252—发热体；3—着陆舱。具体实施方式如图1所示，本实施例公开的这种火星浮空探测系统，包括浮空系统1、充气系统2和着陆舱3；浮空系统1和充气系统2均置于着陆舱3内。如图2所示，浮空系统1包括超压气球11、系绳12、仪器舱13和轨迹控制器14。仪器舱13通过系绳12系于超压气球下，轨迹控制器14通过系绳系于仪器舱下。超压气球11采用南瓜形超压气球，充气介质为氦气，气囊强度足以承受超热和超冷现象引起的压差，从而维持稳定的飞行高度，同时在超压气球顶部安装柔性薄膜太阳能电池15，将产生的电能存储在蓄电池中或者直接为有效载荷供电。柔性薄膜太阳能电池15的型号：TYL-180FM，厂家：广州统力新能源有限公司，工作电流：9.79A，工作电压：18.83V，最大功率：180W，面板材质：ETFE/PET，厚度：3mm，工作温度：10～70℃如图3所示，仪器舱13包括舱体131和有效载荷；舱体131可设计为圆筒型舱体，通过系绳系于超压气球下；有效载荷包括地形地貌相机132、气压传感器133、温度传感器134、风速传感器135和辐照传感器136，地形地貌相机连接于舱体底部、镜头朝下，气压传感器和温度传感器分设于舱体的侧壁外，风速传感器和辐照传感器均连接于舱体顶部。并在舱体内设测控数传装置137，舱体侧面外包覆柔性薄膜太阳能电池15。选型时，地形地貌相机的参数要求为：波段范围：可见光，颜色：彩色，成像模式：静态拍照和动态摄像，成像距离：2m～∞，有效像元数：2352×1728，视场角：22.9°×16.9°，帧频：5ftps，量化值：8bit，最大信噪比：≥40dB，系统静态传函：≥0.2，功耗：≤5W，重量：≤600g。气压传感器选用的型号为HD2114B.2，其各项参数如下：测量：最大最小值、平均值，存储：数据存储，存储时间间隔：1～3600秒，通讯接口：RS232/USB接口1.1-2.0，压力测量：通过TP705探头，压力测量范围：600mbar～1100mbar，压力分辨率：0.001mbar～0.1mbar，尺寸：320*300*100，重量：1700g。温度传感器选用的型号为HD227-1，其各项参数如下：测量范围：-80～105℃，分辨率：0.1℃，PC接口：被动式光绝缘RS232C，尺寸：58*88*36，重量：240g。风速传感器选用的型号为HD2103.2，其各项参数如下：存储时间间隔：1～3600秒，接口：RS232/USB接口1.1-2.0，测量范围：0～100m/s，探头测量精度：0.01～0.6m/s，分辨率：0.01m/s，SICRAM接口风速探头，防护等级：IP67，尺寸：430*240*70，重量：1200g。辐照传感器选用的型号为HD2102.2，其各项参数如下：存储时间间隔：1～3600秒,接口：RS232/USB接口1.1-2.0,测量范围：照度：0.01l～200000lux、亮度：0.01～200000cd、分光光度：0.01～200000W/m2、PAR：0.01～200000umol/(m2·s)，分辨率：照度：0.01,0.1,1,10lux、亮度：0.1,1,10,100cd、分光光度：0.001,0.01,0.1W/m2、PAR：0.01,0.1，1umol/(m2·s)，精度，分光光度/PAR：＜5％，防护等级：IP67，尺寸：33*300*100，重量：1700g。测控数传装置选用S-X测控数传一体机，其各项参数如下：工作模式：测控、数传分时复用，测控体制：U本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种火星浮空探测系统，其特征在于：该系统包括浮空系统、充气系统和着陆舱；/n浮空系统包括超压气球、系绳、仪器舱和轨迹控制器，轨迹控制器包括主杆、主翼、尾翼和秤锤，主翼连接于主杆中部，尾翼与秤锤分设于主杆两端，仪器舱通过系绳系于超压气球下，轨迹控制器通过系绳系于仪器舱下，浮空系统置于着陆舱内；/n充气系统设置于着陆舱内用于向超压气球充气。/n

【技术特征摘要】
1.一种火星浮空探测系统，其特征在于：该系统包括浮空系统、充气系统和着陆舱；
浮空系统包括超压气球、系绳、仪器舱和轨迹控制器，轨迹控制器包括主杆、主翼、尾翼和秤锤，主翼连接于主杆中部，尾翼与秤锤分设于主杆两端，仪器舱通过系绳系于超压气球下，轨迹控制器通过系绳系于仪器舱下，浮空系统置于着陆舱内；
充气系统设置于着陆舱内用于向超压气球充气。


2.如权利要求1所述的火星浮空探测系统，其特征在于：所述尾翼包括两片呈倒V型铰接于所述主杆上的翼片，两翼片偏转方向相同时控制升降，两翼片偏转方向相反时控制偏转。


3.如权利要求1所述的火星浮空探测系统，其特征在于：所述充气系统包括高压氦气瓶、充气管以及设置于充气管上的减压阀、单向阀和分离器，减压阀的输入口与高压氦气瓶连通、输出口与单向阀的入口连通，单向阀的出口与所述超压气球连通，分离器...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗世彬，李珺，廖俊，冯彦斌，杨泽川，袁俊杰，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：湖南;43