【技术实现步骤摘要】
一种小行星刚柔耦合探测器及其仿真运动参数的计算方法
[0001]本公开提出一种小行星刚柔耦合探测器及其仿真运动参数的计算方法，属于小行星探测领域。
技术介绍
[0002]研究小行星的结构、成分对于研究太阳系的起源与发展乃至宇宙的起源与发展都具有十分重大的意义。同时开发小行星可以获取地球稀缺的铂、铱等元素，具有很大的经济价值。近年来，随着航天技术的发展，很多国家都开展了小行星的近距离探测任务。然而在实际的航天任务中，小行星地貌信息的缺少、弱引力和复杂的力学环境仍是小行星近距离探测任务中难以克服的挑战。
[0003]过去的小行星探测器都是刚性探测器，如欧空局的菲莱号探测器的整体结构就是由一个刚性六棱柱和一个刚性三角支架组成，刚性探测器登陆小行星时容易因为刚性碰撞而发生反弹逃逸，同时刚性探测器对复杂地形的适应能力也比较弱，容易发生倾覆失控现象，菲莱号探测器就是因为刚性三角支架被碎石堆卡死而导致探测器失去联系。
技术实现思路
[0004]本公开的目的是为了克服已有技术的不足之处，提出一种小行星刚柔耦合探测器及...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种小行星刚柔耦合探测器，其特征在于，包括：柔性底座以及在所述柔性底座上表面周围均布的多个相同的刚性质量块；其中，所述柔性底座用于在所述刚柔耦合探测器登陆小行星时起到缓冲作用，以降低所述刚柔耦合探测器与小行星表面碰撞后的反弹速度；所述刚性质量块用于搭载和保护执行小行星探测的设备。2.根据权利要求1所述的小行星刚柔耦合探测器，其特征在于，所述刚性质量块包括：刚性外壳，以及位于所述刚性外壳内部的气罐、喷气导管和有效载荷舱；其中，所述气罐用于储存在刚柔耦合探测器控制过程中提供控制力和控制力矩的高压气体；所述喷气导管用于所述高压气体从所述刚性质量块的导出，所述有效载荷舱内部安装用于小行星探测的有效载荷，所述刚性外壳用于保护所述气罐、所述喷气导管和所述有效载荷舱。3.根据权利要求3所述的小行星刚柔耦合探测器，其特征在于，所述刚性外壳刚性连接所述喷气导管，所述喷气导管贯穿所述气罐、所述有效载荷舱和所述刚性外壳的上下底面，所述喷气导管刚性连接所述气罐，所述有效载荷舱的底面刚性连接所述刚性外壳的底面。4.一种基于如权利要求1
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3任一种小行星刚柔耦合探测器的仿真运动参数的计算方法，其特征在于，包括：在小行星本体坐标系中，建立刚柔耦合探测器的动力学仿真模型，其中，将所述刚柔耦合探测器分别沿柔性底座和刚性质量块的表面离散为多个基本三角形单元，计算所述基本三角形单元中各等效质量点受到的内力；建立小行星引力场模型，计算位于小行星引力场中所述刚柔耦合探测器各等效质量点受到的引力加速度；建立小行星表面模型；根据所述刚柔耦合探测器的动力学仿真模型和所述小行星表面模型，判定所述刚柔耦合探测器各等效质量点与所述小行星表面是否发生碰撞：若未发生碰撞，则所述等效质量点受到的法向碰撞力和摩擦力均为零；否则，分别计算与所述小行星表面发生碰撞的等效质量点受到的法向碰撞力和摩擦力；建立所述刚柔耦合探测器在小行星环境中的动力学模型，根据所述各等效质量点受到的内力、所述各等效质量点受到的引力加速度、所述等效质量点受到的法向碰撞力和摩擦力，计算得到所述刚柔耦合探测器的仿真运动参数。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述基本三角形单元中各等效质量点受到的内力为所述等效质量点连接的各基本三角形单元发生变形时对所述等效质量点造成的内力的总和。6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述建立小行星引力场模型采用多面体法；所述计算位于小行星引力场中所述刚柔耦合探测器各等效质量点受到的引力加速度，表达式如下：其中，为第i个等效质量点受到的引力加速度，r
i
为第i个等效质量点的位移矢量，G为小行星引力常数，ρ
s
为小行星密度,f表示小行星的多面体模型中任意多面体单元的
任意侧面,ed表示小行星的多面体模型中任意相邻两侧面的公共棱边,ES表示小行星多面体模型中所有棱边的集合,FS表示小行星的多面体模型中所有侧面的集合。7.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述判定所述刚柔耦合探测器各等效质量点与所述小行星表面是否发生碰撞，具体方法为：计算所述刚柔耦合探测器第i个等效质量点与球坐标同样为的小行星表面点的相对距离d
i
:其中,r
i
表示第i个等效质量点位移矢量，为第i个等效质量...
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