一种模块化航天器平台制造技术

本公开提供了一种模块化航天器平台，包括：航天器主体，航天器主体的侧面上安装有至少一个太阳帆板和一个或多个可打开和关闭地侧面舱板；至少一个抽屉式可更换模块，从航天器主体的侧面能够抽插地嵌入安装在航天器主体内。该种结构可将航天器平台内容易故障的模块(比如电源模块、姿轨控制模块和通信模块等)制作成抽屉式可更换模块，以方便对这些容易故障的模块进行更换。而对于不易故障的模块可放入航天器舱内，一旦出现问题，可打开侧面舱板，实现航天器内部设备的维修或者更换。该种结构通过可打开侧面舱板和抽屉式可更换模块满足了航天器内外设备的在轨维修更换需求，易于通过机械臂进行自主在轨操作，使得模块化航天器平台更具有可行性。

【技术实现步骤摘要】
一种模块化航天器平台
本公开的实施例一般涉及空间模块化航天器在轨服务领域，更具体地，涉及一种模块化航天器平台。
技术介绍
航天器的分系统、设备和元器件都有相应的使用寿命，部分功能模块在轨有效工作时间有限或在轨发生偶然性事故导致整个航天器无法正常运行，为延长航天器使用寿命需要在轨对故障模块更换服务；随着科学技术发展，在轨航天器的部分功能模块需要用更先进设备来更换，实现航天器功能的扩展与性能提高。早期在轨维修主要由航天员执行舱外活动，并在航天飞机空间机械臂的帮助下完成，美国哈勃望远镜在设计阶段就考虑其模块的在轨维修与更换，共有五十余种元件和设备可在太空中进行更换。通过宇航员的在轨服务，不但延长了哈勃望远镜的寿命，而且还对其进行了升级，提高了观测质量。但是复杂的空间环境以及高昂的成本限制了人类宇航员舱外在轨维修，需要研制空间自主化在轨服务航天器，美国轨道快车计划是典型空间自主在轨应用，通过机械臂在轨更换抽屉式模块载荷实现对航天器平台上设备的维修，能够初步代替宇航员的工作。但是轨道快车计划只是一项技术验证，并没有兼顾航天器的设计与实用性。航天器的设计要考虑整体的结构刚度、星内设备布局等因素，不能对所有设备进行抽屉式模块化封装；而且该计划只能针对封装好的外部模块进行在轨自主更换，其在轨演示过程只更换了电池模块和姿轨控计算机模块，不能实现航天器平台上所有设备，特别是内部设备的维修和更换。因此，需要一项技术，保证对易故障模块化设备的快速替换，同时实现为舱内维修提供通路，支持模块的即插即用。并考虑我国现有航天器研制现状，能够以较小的改动，设计适合我国的模块化航天器方案。
技术实现思路
本技术的一个目的在于提供一种模块化航天器平台。本技术的第一方面提供了一种模块化航天器平台，包括：航天器主体，所述航天器主体的侧面上安装有至少一个太阳帆板和一个或多个能够打开和关闭地侧面舱板；至少一个抽屉式可更换模块，从所述航天器主体的侧面能够抽插地嵌入安装在所述航天器主体内。在上述技术方案中，优选地，所述侧面舱板的一端能够转动地安装在所述航天器主体上，通过所述侧面舱板的转动能够打开和关闭所述侧面舱板。进一步优选地，每一所述侧面舱板均能够沿所述航天器主体的竖直方向向外打开。进一步地，每一所述侧面舱板的上端均能够转动地安装在所述航天器主体上，每一所述侧面舱板均能够沿所述航天器主体的竖直方向向外打开至与所述航天器的顶面平齐。进一步地，所述太阳帆板、所述侧面舱板和所述抽屉式可更换模块的数量均为多个，且多个所述太阳帆板安装在所述航天器主体相对称设置的多个侧面上，多个所述侧面舱板安装在所述航天器主体相对称设置的多个侧面上，多个所述抽屉式可更换模块安装在所述航天器主体相对称设置的多个侧面上。更进一步地，所述航天器主体为正八棱柱结构，所述太阳帆板的数量为两个，所述侧面舱板的数量为四个；两个所述太阳帆板设置在所述正八棱柱结构相对称设置的两个侧面上，多个所述抽屉式可更换模块设置在所述正八棱柱结构相对称设置的两个侧面上，四个所述侧面舱板设置在所述正八棱柱结构相对称设置的另外四个侧面上。在上述任一技术方案中，优选地，所述航天器主体为筒式结构，所述筒式结构内设置有燃料贮箱，所述筒式结构的四周设置有结构板件。在上述任一技术方案中，优选地，所述航天器主体和所述侧面舱板之间设置有机械打开装置，所述机械打开装置能够打开或关闭所述侧面舱板，且所述侧面舱板上设置有打开接口装置，通过所述打开接口装置能够操作所述机械打开装置，以打开或关闭所述侧面舱板；和/或所述航天器主体和所述侧面舱板之间设置有与综合信息物理系统连接的电动装置，所述电动装置在所述综合信息物理系统的作用下能够打开或锁紧所述侧面舱板。在上述任一技术方案中，优选地，模块化航天器平台还包括：综合信息物理系统，设置在所述航天器主体内，用于实现模块化航天器平台的运行管控与数据交换，且所述综合信息物理系统支持模块化设备的自发现、自配置、可更换与可扩展；其中，至少一个所述抽屉式可更换模块属于所述模块化设备中的一种。该种设置能够实现航天器运行管控与数据交换，支持模块化设备的即插即用，是模块化航天器在轨服务的软件基础。其中，模块化设备还包括不可更换的模块化设备。优选地，本申请中的模块化航天器平台包括多个模块化设备，而综合信息物理系统支持每个模块化设备的即插即用，这样就使得每个模块化设备能够即插即用。在上述任一技术方案中，优选地，所述综合信息物理系统包括：数据管理器，用于存储模块化设备和应用程序的xTEDS文件和物理地址，对所述应用程序的请求进行应答和管理，具体而言，可以自动为应用程序寻找、驱动、连接格式的设备，从而实现即插即用的机制；任务管理器，负责调度和分配综合信息物理系统中运行的任务，并管理所有运算节点，保持节点间的负载平衡；设备管理器，作为硬件设备在综合信息物理系统上的入口，用于发现模块化设备并对发现的模块化设备的xTEDS文件进行注册，并传递到所述数据管理器。根据本技术提供的模块化航天器平台，属于一种包括多个模块化设备且每个模块化设备能够即插即用的设备，具体而言，模块化航天器平台包括航天器主体、抽屉式可更换模块和可打开地侧面舱板，其中，航天器主体优选为传统航天器中较为常见的八棱柱外形，并采用中心承力筒式结构作为航天器的主承力结构，该种设置在继承传统航天器的结构设计方法的同时保证航天器的整体刚度，从而能够直接承担航天器对接过程中所产生的冲击和各种力载荷，同时，中心筒内容积安装大质量推进剂贮箱，筒形结构四周连接纵横交错的板件，用以传递整个航天器的力载荷，同时也为设备提供安装位置。而航天器主体具有八个外舱面，其中两个外舱面安装太阳帆板，两个外舱面安装抽屉式可更换模块，另外四个侧面为可展开的侧面舱板。而抽屉式可更换模块优选以抽屉的形式嵌入安装在航天器主体的两个对称设置的侧面上，且优选地，每个侧面可安装3-6个抽屉式可更换模块，且多个抽屉式可更换模块优选阵列排布，因为这样有利于优化整星的质量分布和热控布局，更换过程中可利用机械臂对抽屉式可更换模块进行识别、抓取、移动、插入或拔除等操作。具体而言，可将航天器平台上容易故障的模块(比如电源模块、姿轨控制模块，通信模块和IMU测量模块等)制作成抽屉式可更换模块，以方便对这些容易故障的模块进行更换。而可打开地侧面舱板可优选设置在航天器主体的侧部，并能够在竖直方向向外对称分布展开，优选地，可打开地侧面舱板可安装于太阳帆板和抽屉式可更换模块所在侧面之间，进一步地，可打开地侧面舱板优选由四片侧侧面舱板组成。具体地，对于不容易故障的模块，可放入航天器舱内，一旦出现问题，可打开侧面舱板，实现航天器内部设备的维修或者更换，以此提高航天器的寿命和对多任务的适应性。而优选地，可打开地侧面舱板的打开方式包括电动打开方式和机械臂手动打开方式，而电动打开方式包括自动锁紧装置和电动打开装置，电动打开装置可具体通过遥控操作控制电机驱动打开，考虑侧面舱板上也是可以布置载荷的，其打开过程要注意减小振动，设计本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种模块化航天器平台，其特征在于，包括：/n航天器主体，所述航天器主体的侧面上安装有至少一个太阳帆板和一个或多个能够打开和关闭的侧面舱板；/n至少一个抽屉式可更换模块，从所述航天器主体的侧面能够抽插地嵌入安装在所述航天器主体内。/n

【技术特征摘要】
1.一种模块化航天器平台，其特征在于，包括：
航天器主体，所述航天器主体的侧面上安装有至少一个太阳帆板和一个或多个能够打开和关闭的侧面舱板；
至少一个抽屉式可更换模块，从所述航天器主体的侧面能够抽插地嵌入安装在所述航天器主体内。


2.根据权利要求1所述的模块化航天器平台，其特征在于，
所述侧面舱板的一端能够转动地安装在所述航天器主体上，通过所述侧面舱板的转动能够打开和关闭所述侧面舱板。


3.根据权利要求2所述的模块化航天器平台，其特征在于，
每一所述侧面舱板均能够沿所述航天器主体的竖直方向向外打开。


4.根据权利要求3所述的模块化航天器平台，其特征在于，
每一所述侧面舱板的上端均能够转动地安装在所述航天器主体上，每一所述侧面舱板均能够沿所述航天器主体的竖直方向向外打开至与所述航天器的顶面平齐。


5.根据权利要求4所述的模块化航天器平台，其特征在于，
所述太阳帆板、所述侧面舱板和所述抽屉式可更换模块的数量均为多个，且多个所述太阳帆板安装在所述航天器主体相对称设置的多个侧面上，多个所述侧面舱板安装在所述航天器主体相对称设置的多个侧面上，多个所述抽屉式可更换模块安装在所述航天器主体相对称设置的多个侧面上。


6.根据权利要求5所述的模块化航天器平台，其特征在于，
所述航天器主体为正八棱柱结构，所述太阳帆板的数量为两个，所述侧面舱板的数量为四个；
两个所述太阳帆板设置在所述正八棱柱结构相对称设置的两个侧面上，多个所述抽屉式可更换模块设置在所述正八棱柱结构相对称设置的两个侧面上，四个所述侧面舱板设置在所述正八棱柱结...

【专利技术属性】
技术研发人员：左增宏，陈力，郝晓龙，刘念，刘薇，刘昊，李文，
申请(专利权)人：中国人民解放军六三九二一部队，
类型：新型
国别省市：北京;11