一种千米级空间站制造技术

本发明专利技术公开了一种千米级空间站，包括分段式环形舱、辐条、对接舱、微重力实验舱、蒸汽发电系统、储热系统、集热系统和阵列抛物镜面，阵列抛物镜面呈旋转抛物面状安装在最外侧，对接舱、微重力实验舱、蒸汽发电系统、储热系统、集热系统依次安装在轴线上，分段式环形舱围绕轴线旋转可模拟重力加速度，辐条安装在分段式环形舱和轴线之间，辐条用于提供向心力以克服空间站自转产生的离心力。本发明专利技术结合了斯坦福圆环和光热发电站的优点，克服了现有空间站失重以及对太阳风暴防护能力不足的缺点，既可利用太阳辐射发电，又能产生人造重力以便宇航员长期生存，还可产生偶极磁场用以屏蔽太阳质子事件与银河宇宙射线。件与银河宇宙射线。件与银河宇宙射线。

【技术实现步骤摘要】
一种千米级空间站


[0001]本专利技术涉及航天设备
，尤其是涉及一种千米级空间站。

技术介绍

[0002]目前在轨运行的空间站有两座：国际空间站和中国的天宫空间站。前者总重420吨，加压容积915立方米，主体结构呈十字形。横向是综合桁架，上面布置了四对太阳能电池板（总功率110kW）、散热器等设备。纵向由多个太空舱对接而成，包括1个控制舱（曙光号）、1个服务舱（星辰号）、3个实验舱（命运号、哥伦布号、希望号）；后者基本构型呈丁字形，总重60吨。横向是两个实验舱（问天号、梦天号），纵向是天和核心舱。天和核心舱上装有柔性太阳能电池翼。天宫空间站未来扩展构型呈十字形，总重180吨。国际空间站额定长期驻留6名宇航员。天宫空间站现阶段额定长期驻留3名宇航员。
[0003]由于国际空间站和天宫空间站内部都是微重力环境，长期驻留会对人体造成严重的、不可逆的伤害。出于身心健康方面的考虑，宇航员在现有空间站单次驻留时间在6个月左右。为了克服太空环境对人体的负面影响，1969年普林斯顿大学教授奥尼尔提出了名为奥尼尔圆筒的空间站方案，1975年斯坦福大学提出了名为斯坦福圆环的空间站方案。奥尼尔圆筒和斯坦福圆环都计划建造在地月系拉格朗日点上，并且都借由自转的离心力来模拟重力的作用。因为月球在围绕地球公转的同时还随着地球围绕太阳公转，所以在地月系拉格朗日点上运行的空间站若是想利用太阳能作为主要能源，就必须不断地改变方向以便接收太阳辐射。这会给空间站的姿态控制带来很大的麻烦。奥尼尔圆筒虽然能给生活在其内部的人类提供较为广阔的活动空间，但其抗风险能力较弱，一旦空间站内部某一位置出现漏气或火灾会影响到整个空间站的安全。斯坦福圆环计划使用厚达1.7米的月球土壤来抵挡太阳风暴，月球土壤的重量占整个空间站总重的95%，大量月球土壤的开采和运输会大大增加空间站建造成本。斯坦福圆环的轴线垂直于黄道面，其发电和采光要靠一个巨大的倾斜的平面镜将阳光反射到发电区和圆环上，旋转的圆环与静止的平面镜相互独立，两者如何配合是个大问题。

技术实现思路

[0004]针对现有技术存在的不足，本专利技术的目的是提供一种既能减轻太阳风暴和微重力环境对宇航员的伤害，又可供数百名宇航员长期生存的千米级空间站，以解决
技术介绍
中提到的问题。
[0005]本专利技术的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种千米级空间站，其特征在于：包括分段式环形舱、辐条、对接舱、微重力实验舱、蒸汽发电系统、储热系统、集热系统和阵列抛物镜面，所述阵列抛物镜面呈旋转抛物面状安装在最外侧，所述对接舱、微重力实验舱、蒸汽发电系统、储热系统、集热系统依次安装在轴线上，所述集热系统位于旋转抛物面的焦点，可将太阳能转化为热能；所述储热系统位于旋转抛物面的轴线上，可将热能以熔盐的形式储存起来；所述蒸汽发电系统位于旋转抛
物面的轴线上，可利用储热系统提供的热能将水汽化用于驱动蒸汽轮机发电；所述分段式环形舱围绕轴线旋转可模拟重力加速度，所述辐条安装在所述分段式环形舱和轴线之间，所述辐条用于提供向心力以克服空间站自转产生的离心力。
[0006]较佳的，所述分段式环形舱由刚性舱室和充气式舱室组成，其中充气式舱室在运输时呈折叠状态，在使用时呈膨胀状态；所述分段式环形舱朝阳面设有电致变色舷窗，可模拟地球上的白天或黑夜；所述分段式环形舱朝阳面设有柔性太阳能电池，用作本空间站备份电源；所述分段式环形舱背阴面设有散热系统。
[0007]较佳的，所述分段式环形舱的中部设置有隔板，所述隔板将所述分段式环形仓分为两层，其中上层用于人类居住生活以及农业生产，下层用于存储物资以及工业生产。
[0008]较佳的，所述辐条内部设有电梯，所述电梯运输人员和物资往返于所述分段式环形舱与轴线上的舱室，所述辐条外部缠绕线圈通电后产生偶极磁场可屏蔽太阳风暴和银河宇宙射线，所述辐条顶端安装有离子推进器可驱动空间站自转、调整空间站姿态。
[0009]较佳的，所述辐条为十二根，且每两根所述辐条间隔30
°
。
[0010]较佳的，所述对接舱分为旋转模块和非旋转模块，所述旋转模块跟随所述辐条及分段式环形舱一起旋转，所述非旋转模块对接载人飞船或货运飞船。
[0011]较佳的，所述阵列抛物镜面由若干个柔性反射镜组成，可将平行的太阳光线汇聚于旋转抛物面的焦点；所述柔性反射镜可根据用电需求调节面积，也可沿周向全部收拢起来以规避被陨石和太空垃圾撞击的风险。
[0012]综上所述，本专利技术主要具有以下有益效果：本专利技术的效果在于结合了斯坦福圆环和光热发电站的优点，克服了现有空间站失重以及对太阳风暴防护能力不足的缺点，既可利用太阳辐射发电，又能产生人造重力以便宇航员长期生存，还可产生偶极磁场用以屏蔽太阳质子事件与银河宇宙射线。相较于地球这样体量的行星，本空间站所产生的万有引力要小得多。航天器往返本空间站所消耗的能量要远小于往返地球。因此，本空间站适合用作太空旅行的中转站。另外，除了光热发电系统，本空间站还有贴附在分段式环形舱外表面的光伏发电系统。即使两套发电系统中的一套发生故障，本空间站依然可以维持基本运转不至于危及人员安全。本空间大量采用柔性反射镜、柔性太阳能电池、充气式舱室，大大减轻了运输难度，减少了空间站建造成本。本空间建成后可实现生态循环，人员所需的食物、氧气等物资可实现自给自足，无需再从地球补给。
[0013]目前本专利技术拟用于近地轨道载人航天领域，经实践检验可行后亦能用作其他行星的载人航天器。如果用作其他行星的太阳同步轨道载人航天器，本空间站可以不受行星大小的限制为宇航员提供稳定的地表重力加速度，同时可以模拟地球磁场以屏蔽太阳风暴。如果用作太空移民的方案，本太空站的建造难度要比把其他行星改造成地球更容易。
[0014]附图说明
[0015]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可
以根据这些附图获得其他的附图。
[0016]图1是本实施例的侧视图；图2是本实施例的俯视图；图3是本实施例的剖视图；图4是本实施例中对接舱的侧视图；图5是本实施例中对接舱的主视图。
[0017]其中：1、分段式环形舱；2、辐条；3、对接舱；4、微重力实验舱；5、蒸汽发电系统；6、储热系统；7、集热系统；8、阵列抛物镜面；9、电致变色舷窗；10、柔性太阳能电池；11、隔板；12、离子推进器；13、旋转模块；14、非旋转模块。
具体实施方式
[0018]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0019]参考图1
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图5，一种千米级空本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种千米级空间站，其特征在于：包括分段式环形舱(1)、辐条(2)、对接舱(3)、微重力实验舱(4)、蒸汽发电系统(5)、储热系统(6)、集热系统(7)和阵列抛物镜面(8)，所述阵列抛物镜面(8)呈旋转抛物面状安装在最外侧，所述对接舱(3)、微重力实验舱(4)、蒸汽发电系统(5)、储热系统(6)、集热系统(7)依次安装在轴线上，所述集热系统(7)位于旋转抛物面的焦点，可将太阳能转化为热能；所述储热系统(6)位于旋转抛物面的轴线上，可将热能以熔盐的形式储存起来；所述蒸汽发电系统(5)位于旋转抛物面的轴线上，可利用储热系统(6)提供的热能将水汽化用于驱动蒸汽轮机发电；所述分段式环形舱(1)围绕轴线旋转可模拟重力加速度，所述辐条(2)安装在所述分段式环形舱(1)和轴线之间，所述辐条(2)用于提供向心力以克服空间站自转产生的离心力。2.根据权利要求1所述的一种千米级空间站，其特征在于：所述分段式环形舱(1)由刚性舱室和充气式舱室组成，其中充气式舱室在运输时呈折叠状态，在使用时呈膨胀状态；所述分段式环形舱(1)朝阳面设有电致变色舷窗(9)，可模拟地球上的白天或黑夜；所述分段式环形舱(1)朝阳面设有柔性太阳能电池(10)，用作本空间站备份电源；所述分段式环形舱(1)背阴面设有散热系统。3.根据权利要求2...

【专利技术属性】
技术研发人员：连亮，李金喜，徐骏，李阿敏，纪鹏飞，王镇，黄睿杰，高涛，
申请(专利权)人：江苏工程职业技术学院，
类型：发明
国别省市：