一种高微重力科学实验装置制造高微重力环境的方法制造方法及图纸

一种高微重力科学实验装置，所述高微重力科学实验装置包括三个不可分离的级，至少一级搭载有效载荷装置，且所述级被放置在另外两级的之间。高微重力科学实验装置弹头锥尖竖直向下。使用所述高微重力科学实验装置制造高微重力环境并回收高微重力科学实验装置的方法包括以下阶段：a)用充装氦气的无人驾驶自由气球将吊载2.4GHz频段立方体卫星挂载高微重力科学实验装置浮力飞行至航区内的预定高度；b)在预定高度(高微重力科学实验装置下落飞行的速度＝0m/s)，解脱挂耳释放高微重力科学实验装置自由落体运动制造高微重力环境并落入在弹着区。着区。

【技术实现步骤摘要】
一种高微重力科学实验装置制造高微重力环境的方法


[0001]本专利技术涉及一种高微重力科学实验装置且涉及一种使用所述高微重力科学实验装置从航区内的预定高度自由落体运动为高微重力科学实验装置内悬浮的有效载荷装置制造高微重力环境的方法，高微重力环境为流体力学、材料科学和生物技术科学研究提供了高质量、新的领域和途径。

技术介绍

[0002]目前微重力实验平台有空间站、探空火箭、抛物线飞行、落塔，这些微重力实验平台在微重力持续时间和微重力水平各有所不同，部分微重力实验平台还受两国之间深层关系和天基影响。
[0003]空间站是主要的微重力实验平台，提供其他独特方而包括暴露于辐射和热层的不同气体、自由电子、离子混合和在地面上永远无法获得的大规模高真空环境，太空真空度取决于地球上空的高度。微重力持续时间通常数自然月的微重力水平(10
‑4～10
‑6g)，是所有微重力实验平台中最好的。但受到一些深层关系的因素无法提供满足一些国家、实体的微重力试验需求。
[0004]探空火箭作为在近地空间进行探测和科学试验的火箭，微重力持续时间几分钟至十几分钟左右的微重力水平(10
‑2～10
‑3g)，但探空火箭试验成本过高，目前全球每年发射20枚左右探空火箭用于NASA的科学实验，也无法满足商业快速相应需求。
[0005]抛物线飞行适合航天员训练，飞机内部有氧气，飞机在抛物线的顶部，飞机内的人和物体一次自由落体大约20～30秒高微重力水平(10
‑2～10
‑3g)，仅有极少数国家拥有这样设施。
[0006]一些要求十分严苛的实验，追求能够提供比微重力实验平台舱内微重力水平更高的微重力环境，即微重力水平达到10
‑7g。在一些情况下，无人驾驶自由气球浮力飞行至航区内的预定高度，极限真空度的载荷舱及有效载荷装置在自由落体的影响可制造短时间的高微重力环境，而本专利技术的极限真空度的高微重力科学实验装置从航区内的预定高度以竖直方向突然落下，剩下是一个微重力环境，微重力持续时间在1至3分钟左右微重力水平(10
‑2～10
‑3g)，而悬浮在极限真空度的载荷舱的有效载荷装置的微重力水平有望达到10
‑
11
g，即高微重力环境。
[0007]使用高微重力科学实验装置具有许多优点，包括：
[0008]成本是亚轨道探空火箭的十分之一。
[0009]载荷舱的极限真空度不低于10
‑4mbar。在真空中，重力会导致所有物体以相同的速度下落。如果一个人抛下锤子和羽毛，空气会使羽毛下落得更慢，但如果没有空气，它们将以相同的加速度下落。
[0010]可回收重复使用。
[0011]快速迭代的设计。
[0012]对流体力学、材料科学和生物技术相关研究有巨大帮助。

技术实现思路

[0013]本专利技术的主要目的为科学研究机构和商业公司提供快速相应、低成本、微重力持续时间1至3分钟的高微重力环境。
[0014]根据第一方面，根据本专利技术的高微重力科学实验装置包括两个不可分离的级，至少一级搭载有效载荷装置，且所述级被放置在另一级的下方。高微重力科学实验装置弹头锥尖竖直向下。
[0015]根据第二方面，使用所述高微重力科学实验装置制造高微重力环境并回收高微重力科学实验装置的方法包括以下阶段：
[0016]a)用充装氦气的无人驾驶自由气球将吊载2.4GHz频段立方体卫星挂载高微重力科学实验装置浮力飞行到预定的航区内的预定高度；并且
[0017]b)在预定高度(高微重力科学实验装置下落飞行的速度＝0m/s)，解脱挂耳释放高微重力科学实验装置自由落体运动制造高微重力环境并落入在弹着区。
[0018]根据优选实施例，无人驾驶自由气球将吊载2.4GHz频段的立方体卫星挂载高微重力科学实验装置从陆域发射场区浮力飞行至距地面40～45千米高度需要大约3小时，挂弹钩解脱弹耳释放高微重力科学实验装置突然自由落体运动下制造高微重力环境并拾回高微重力科学实验装置至少包括以下步骤：
[0019]第一步骤：无人驾驶自由气球吊载2.4GHz频段的立方体卫星与卫星地面站组成卫星通信系统，2.4GHz频段的立方体卫星的底部装有挂弹钩挂载高微重力科学实验装置，2.4GHz频段立方体卫星接受地面指令后，传输挂弹钩解脱弹耳信号，通过挂弹钩内置电磁铁驱动解脱装置打开挂钩，高微重力科学实验装置在重力下自由落体。
[0020]第二步骤：距离地面20千米时，抛伞舱盖弹射系统接受到2.4GHz频段立方体卫星信号工作，点燃爆炸螺栓，掀开抛伞舱盖拉出引导伞，抛伞舱盖因重力与高微重力科学实验装置分离。高微重力环境结束。
[0021]第三步骤：距离地面5千米时，引导伞的牵引力又将减速伞拉出，降低所述高微重力科学实验装置的下落速度。
[0022]第四步骤：距离地面3千米时，减速伞通过爆炸螺栓切断伞绳与高微重力科学实验装置的分离同时拉出主伞，高微重力科学实验装置缓慢的落入弹着区。
[0023]第五步骤：接收雷达系统传输信号，人工检索高微重力科学实验装置。
[0024]优选地，第一步将高微重力科学实验装置在40千米的高度(高微重力科学实验装置下落飞行的速度＝0m/s)以竖直向下突然自由落体。
[0025]本专利技术至少具有以下优势：
[0026]可回收：探空火箭可能在飞行中出现爆炸事故，因而无法回收有效载荷装置。无人驾驶自由气球浮力飞行未能达到预定的上升高度时，需要应急回收，这将改变降落伞的开伞初始条件或超过允许开伞的范围，均可直接点燃弹射器装置掀开抛伞舱盖拉出引导伞应急回收程序。
[0027]微重力：载荷舱内的极限真空度不低于10
‑4mbar，它相当于在标准大气情况中100公里高度左右的环境。因此，有效载荷装置在载荷舱内的下落运动所受阻力极低，有效载荷装置的微重力水平有望达到10
‑
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g。
[0028]空间诱变育种：在40～45千米高度接近真空，其高度、大气结构、气温、空气密度、
压力、地磁强度、辐射流(宇宙射线、等离子辐射)均与地面有很大差异，还具有强烈的紫外线照射，这些条件为空间诱变育种提供可能性。
附图说明
[0029]为了更好地理解，附加了一些附图，附图示意性并且仅作为非限制性示例的示出本专利技术的一个实施例。
[0030]图1根据本专利技术优选实施例的高微重力科学实验装置的正视图；
[0031]图2无人驾驶自由气球吊载2.4GHz频段立方体卫星挂载高微重力科学实验装置的示意图；
[0032]图3通过无人驾驶自由气球释放高微重力科学实验装置制造短期高微重力环境并拾回高微重力科学实验装置的整个方法的示意图；
[0033]图4试验靶场示意图；
具体实施方式
[0034]本专利技术涉及高微重力科学实验装置、一颗2.4GHz频段立方体卫星与卫星地面站三者组成地空通讯，并且涉及本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高微重力科学实验装置，包括三个不可分离的级，至少一级搭载有效载荷，且所述级被放置在另外两级的之间。2.根据权利要求1所述的高微重力科学实验装置，其中，所述级中的级一级为载荷舱包括上吸式磁悬浮装置、浮子、有效载荷装置、磁悬浮导轨、橡胶空气弹簧装置、雷达系统、地空通信组件、程序控制系统。3.一种使用根据权利要求1所述的高微重力科学实验装置制造高微重力环境的方法，其特征在于，所述方法包括以下阶段：a)用填充氦气的无人驾驶自由气球将吊载2.4GHz频段立方体卫星并挂载高微重力科学实验装置浮力飞行至预定的航区内的预定高度；且b)在预定高度，解脱挂耳释放高微重力科学实验装置自由落体运动制造高微重力环境并落入在弹着区。4.根据权利要求3所述的方法，填充有氦气的无人驾驶自由气球浮力飞行大约3小时至距地面约40～45千米高度。5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述在预定高度解脱挂耳释放高微重力科学实验装置在自由落体为悬浮的有效载荷制造高微重力环境并回收高微重力科学实验装置至少包括以下步骤：
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第一步骤：无人驾驶自由气球吊载2.4GHz频段的立方体卫星与高微重力科学实验装置实现地空通讯，该立方体卫星的底部装有挂弹钩，2.4GHz频段立方体卫星接受地面指令后，2.4GHz频段立方体卫星传输挂弹钩解脱挂耳信号，通过挂弹钩内置电磁铁驱动解脱装置打开挂钩，高微重力科学实验装置在重力下坠落。
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第二步骤：距离地...

【专利技术属性】
技术研发人员：曾俊逸，
申请(专利权)人：逐梦航天工业有限公司，
类型：发明
国别省市：