基于无线能源传输的空间飞行器充电方法技术

本发明专利技术涉及基于无线能源传输的空间飞行器充电方法，包括步骤：（1）需要充电的空间飞行器向指控中心发出充电请求指令，地面指控中心根据需要的充电量及能源传输效率，计算无线能源传输的时间；（2）以充电、被充电空间飞行器的轨道及充电时间为约束，进行交会轨道计算，并导引充电飞行器以C-W制导策略与被充电飞行器按照轨道计算结果进行轨道交会；（3）建立能源传输通道，充电空间飞行器与被充电空间飞行器进行相对位置和相对姿态确认，（4）通过激光或微波的方式，向被充电飞行器传输能源，本发明专利技术方法可有效降低飞行器的质量规模，降低碎片清除等小型飞行器的发射成本，提高开展空间碎片主动清除人物的可行性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于空间碎片主动清除
，涉及。
技术介绍
空间碎片是人类在进行空间活动时产生的各种废弃物及其衍生物。随着空间资源开发的逐渐深化和空间应用的日益扩大，特别是小卫星和卫星星座的出现和发展，进入空间轨道上的航天器数量越多，生成的空间碎片也越多。空间碎片不仅严重地威胁着在轨运行航天器的安全，而且随着数量不断增加，对有限的空间轨道资源也构成了严重的威胁，尤其是当某一轨道高度的空间碎片密度达到一个临界值时，碎片之间的链式碰撞过程将会造成轨道资源的永久破坏。因此迫切需要采用先进的技术对已经漂浮在轨道的空间碎片进行治理或清除。而对于空间碎片清除飞行器，在轨停留期间能源的稳定供给是能够保证持续在轨开展空间碎片主动清除操作的先决条件。传统的电源供给方式主要通过携带电池或太阳能帆板，保证系统能源供给。但使用电池会使飞行器付出极大的重量代价，特别对于碎片清除而言，为进一步降低清除成本，需要飞行器长期在轨工作。而使用太阳能帆板，虽然可以有效解决长期在轨的问题，但需要复杂的展开机构、运载器的过载也将受到限制。同时，大型挠性太阳帆板的振动对卫星的高精度姿态控制带来了较大的影响，对空间本文档来自技高网...

【技术保护点】
基于无线能源传输的空间飞行器充电方法，其特征在于：包括如下步骤：步骤（一）、需要进行充电的空间飞行器向指控中心发出充电请求指令，所述充电请求指令中包括需要的充电量；地面指控中心根据被充电空间飞行器需要的充电量及能源传输效率，计算无线能源传输的时间t，即充电时间t；步骤（二）、以充电空间飞行器与被充电空间飞行器的轨道及充电时间t为约束，进行交会轨道计算，并导引充电飞行器以C?W制导策略与被充电飞行器按照交会轨道计算结果进行轨道交会；步骤（三）、充电空间飞行器与被充电空间飞行器进入交会轨道后，充电空间飞行器根据地面指控中心提供的充电空间飞行器与被充电空间飞行器的轨道信息，首先利用雷达探测方式对被充...

【技术特征摘要】
1.基于无线能源传输的空间飞行器充电方法，其特征在于:包括如下步骤: 步骤(一)、需要进行充电的空间飞行器向指控中心发出充电请求指令，所述充电请求指令中包括需要的充电量；地面指控中心根据被充电空间飞行器需要的充电量及能源传输效率，计算无线能源传输的时间t，即充电时间t; 步骤(二)、以充电空间飞行器与被充电空间飞行器的轨道及充电时间t为约束，进行交会轨道计算，并导引充电飞行器以C-W制导策略与被充电飞行器按照交会轨道计算结果进行轨道交会； 步骤(三)、充电空间飞行器与被充电空间飞行器进入交会轨道后，充电空间飞行器根据地面指控中心提供的充电空间飞行器与被充电空间飞行器的轨道信息，首先利用雷达探测方式对被充电飞行器进行扫描搜索，并发射探测信号；被充电飞行器检测到所述探测信号后，向充电飞行器反馈充电信号，之后充电空间飞行器与被充电空间飞行器进行相对位置和相对姿态确认，并建立通信通道； 步骤(四)、充电空间飞行器与被充电空间飞行器通过信息交互的方式，持续保持步骤(三)确认的相对位置和相对姿态； 步骤(五)、充电空间飞行器为被充电空间飞行器进行充电，具体过程如下: (1)、充电飞行器利用太阳能帆板获取能源，并将能源储存在蓄电池组中，接着充电空间飞行器将蓄电池组中的电能转化为微波，再将微波束按照步骤(三)确认的充电空间飞行器与被充电空间飞行器相对位置和相对姿态进行发射，为被充电空间飞行器进行充电； (2)、被充电飞行器接收微波束，将微波转化为电流，从而实现被充电空间飞行器的充电。2.根据权利要求1所述的基于无线能源传输的空间飞行器充电方法，其特征在于:所述步骤(五)中充电空间飞行器通过充电装置为被充电空间飞行器进行充电，被充电空间飞行器通过电源接收装置接收来自充电空间飞行器的电源。3.根据权利要求2所述的基于无线能源传输的空间飞行器充电方法，其特征在于:所述充电装置包括高频电源、磁控管、功率放大器和微波传送天线，首先充电飞行器通过蓄电池组为高频电源提供能量,高频电源产生高频电流，同时蓄电池组产生低频电流,所述高频电流与低频电流同时输入到磁控管中，磁控管中低频电流生成的相互垂直的恒定磁场和恒定电场，与高频电流产生的高频电磁场发生相互作用，把从恒定磁场中获得的能量转变为微波，由磁控管将微波输出给功率放大器，通过功率放大器将微波进行能量放大，并通过微波传送天线向被充电飞行器方向发射； 所述电源接收装置包括盘式天线、低压电流二极管、电子束回旋加速器、两个磁性元件和变流机，首先通过盘式天线获取微波，两个磁性元件产生恒定磁场，微波输入到低压电流二极管和电子束回旋加速器组成的电路中，在所述恒定磁场的作用下将电子加速转换为高频交流电流，电子束回旋加速器将高频交流电流输入到变流机，通过变流机将交流电流转化为直流电流，将直流电流输入给被充电飞行器的蓄电池组。4.根据权利要求1所述的基于无线能源传输的空间飞行器充电方法，其特征在于:所述步骤(四)中...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐超，高朝辉，唐庆博，张旭辉，申麟，刘伟，
申请(专利权)人：中国运载火箭技术研究院，
类型：发明
国别省市：