一种适用于空间尘粒收集装置的展开机构

本发明涉及空间样本收集领域，具体涉及一种适用于空间尘粒收集装置的展开机构。

背景技术：

1、行星际尘粒中有一部分来自于彗星和小行星；一部分是在太阳系的形成和演化过程中残留下来的太阳系中最原始的物质；还有一部分尘粒来自于太阳系外，是原始太阳星云的重要组成之一。可以用来研究原始太阳星云的物质组成和来源，以及太阳系早期的物质凝聚和演化过程。

2、行星际尘粒呈微米级，运动速度高，动能大。行星际尘粒的高速撞击会对航天器表面造成损伤，使航天器丧失功能。因此获得的尘粒的大小、速度和通量等物理参数，对于空间飞行器的安全和可靠性至关重要。

3、现有的尘粒收集方式主要有：

4、1)最早平流层尘粒收集是在1970年，利用高空气球，由于收集高度受限，通常仅为数千米，第一次确认收集到了地外来源的物质，但收集到的样品中以地球物质为主。

5、2)利用火箭收集，因在高空中停留时间较短(约1分钟)，收集效果也不理想。

6、3)在空间收集星际尘粒已有近40年，收集方式主要有二种，一是来自于航天器表面撞击的残留物，二是利用微粒收集装置被动接收尘粒。2015年，日本蒲公英任务装置搭载了捕捉板，主要用于捕获微流星体和空间碎片。捕捉板中装有最新研发的超低密度(0.01g/cm3)硅气凝胶，在国际空间站收集微生物、有机质及星际尘粒，进行天体生物学研究。

7、然而，目前国内近地轨道的样本收集尚处于空白。国际上对行星际尘粒的研究主要来自于平流层和国际空间站采集的尘粒，以及小天体探测采样返回任务中返回的尘粒样品，收集面积小，可获取的样品数量少。另外，深海和两极冰盖中也收集到行星际尘埃颗粒，但受大气层烧蚀作用和地表风化作用的影响较强。

8、针对以上问题，本发明提出了一种空间尘粒收集装置的展开机构，实现高折展比，突破收集面积，为后续空间站在轨试验、有效载荷设计提供技术支持。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题是如何收集行星际尘粒。

2、本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种适用于空间尘粒收集装置的展开机构，包括尘粒收集箱体和驱动组件，所述尘粒收集箱体为多个，多个所述尘粒收集箱体依次连接，所述驱动组件与多个所述尘粒收集箱体传动连接，用于驱动多个所述尘粒收集箱体展开或层叠设置，每个所述尘粒收集箱体包括箱主体和气凝胶，所述气凝胶固定于所述箱主体上。

3、本发明的有益效果是：本方案多个尘粒收集箱体使用时可展开，不使用时可收纳为层叠设置的状态，可实现高折展比、大暴露面积的效果，使用气凝胶顺利收集获得小行星、彗星、原始星云等多来源空间尘粒样品，为研究太阳系的起源和早期演化历史提供研究样本。

4、在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

5、进一步，适用于空间尘粒收集装置的展开机构还包括连杆组件，多个所述尘粒收集箱体依次铰接，所述连杆组件分别与多个所述尘粒收集箱体铰接，所述驱动组件与所述连杆组件传动连接。

6、采用上述进一步方案的有益效果是：一个驱动组件通过连杆组件使多个尘粒收集箱体展开或收纳，节省动力。

7、进一步，适用于空间尘粒收集装置的展开机构还包括多个铰接组件，相邻两个所述尘粒收集箱体通过至少一个所述铰接组件铰接。

8、进一步，每个所述铰接组件包括卡销，所述卡销的两端分别与相邻两个所述尘粒收集箱体铰接。

9、进一步，每个所述铰接组件还包括两个齿轮，两个所述齿轮分别与相邻两个所述尘粒收集箱体固定连接，且两个所述齿轮啮合。

10、采用上述进一步方案的有益效果是：相邻两个尘粒收集箱体相对转动时，两个齿轮互相啮合转动，保证两个尘粒收集箱体的转动可靠性。

11、进一步，所述尘粒收集箱体为四个，分别为依次连接的第一箱体、第二箱体、第三箱体和第四箱体。

12、进一步，所述连杆组件包括第一连杆、第二连杆、第三连杆、第四连杆、第五连杆、第六连杆和第七连杆，所述第一连杆的一端与所述驱动组件传动连接，另一端与所述第二连杆的一端铰接，所述第二连杆的另一端与所述第三连杆的一端铰接，所述第三连杆的中部分别与所述第一箱体的一端和所述第二箱体的一端铰接，所述第三连杆的另一端与所述第四连杆的一端铰接，所述第四连杆的另一端与所述第五连杆的一端铰接，所述第五连杆的中部分别与所述第二箱体的另一端和所述第三箱体的另一端铰接，所述第五连杆另一端与所述第六连杆的一端铰接，所述第六连杆的另一端与所述第七连杆的一端铰接，所述第七连杆的另一端分别与所述第三箱体的一端和所述第四箱体的一端铰接。

13、采用上述进一步方案的有益效果是：驱动组件带动第一连杆转动，从而通过第二连杆、第三连杆、第四连杆、第五连杆、第六连杆和第七连杆带动第二箱体、第三箱体和第四箱体展开或折叠收纳。

14、进一步，适用于空间尘粒收集装置的展开机构还包括钢丝绳，所述驱动组件安装于多个所述尘粒收集箱体其中一端的所述尘粒收集箱体上，所述钢丝绳的一端与所述驱动组件固定连接，另一端与多个所述尘粒收集箱体另一端的所述尘粒收集箱体固定连接。

15、采用上述进一步方案的有益效果是：驱动组件通过连杆组件带动多个尘粒收集箱体展开时，同时钢丝绳的一端卷绕在驱动组件的输出轴上，将钢丝绳逐渐收短。多个尘粒收集箱体完全展开时，钢丝绳绷紧，防止多个尘粒收集箱体回弹。

16、进一步，每个所述尘粒收集箱体还包括气凝胶固定框，所述气凝胶固定框与所述箱主体固定连接，所述气凝胶夹设于所述箱主体和所述气凝胶固定框之间。

17、采用上述进一步方案的有益效果是：气凝胶固定框将气凝胶压住并固定在箱主体上。

18、进一步，所述气凝胶固定框包括多个气凝胶横挡板、多个气凝胶侧挡板、多个气凝胶盖板和多个固定螺钉，多个所述气凝胶横挡板互相平行并沿纵向间隔设置，多个所述气凝胶侧挡板互相平行并沿横向间隔设置，多个所述气凝胶横挡板和多个所述气凝胶侧挡板纵横交错设置，多个所述气凝胶盖板对应的覆盖在多个所述气凝胶侧挡板上，多个所述固定螺钉穿过所述气凝胶盖板以及相对应的所述气凝胶横挡板和所述气凝胶侧挡板，并与所述箱主体固定连接。

19、采用上述进一步方案的有益效果是：多个气凝胶横挡板和多个气凝胶侧挡板构成网格状结构，气凝胶盖板盖在气凝胶横挡板和气凝胶侧挡板外侧，固定螺钉将气凝胶盖板与气凝胶横挡板和气凝胶侧挡板固定在箱主体上。

技术特征：

1.一种适用于空间尘粒收集装置的展开机构，其特征在于，包括尘粒收集箱体(1)和驱动组件(3)，所述尘粒收集箱体(1)为多个，多个所述尘粒收集箱体(1)依次连接，所述驱动组件(3)与多个所述尘粒收集箱体(1)传动连接，用于驱动多个所述尘粒收集箱体(1)展开或层叠设置，每个所述尘粒收集箱体(1)包括箱主体和气凝胶(16)，所述气凝胶(16)固定于所述箱主体上。

2.根据权利要求1所述的一种适用于空间尘粒收集装置的展开机构，其特征在于，还包括连杆组件(2)，多个所述尘粒收集箱体(1)依次铰接，所述连杆组件(2)分别与多个所述尘粒收集箱体(1)铰接，所述驱动组件(3)与所述连杆组件(2)传动连接。

3.根据权利要求2所述的一种适用于空间尘粒收集装置的展开机构，其特征在于，还包括多个铰接组件，相邻两个所述尘粒收集箱体(1)通过至少一个所述铰接组件铰接。

4.根据权利要求3所述的一种适用于空间尘粒收集装置的展开机构，其特征在于，每个所述铰接组件包括卡销(18)，所述卡销(18)的两端分别与相邻两个所述尘粒收集箱体(1)铰接。

5.根据权利要求3所述的一种适用于空间尘粒收集装置的展开机构，其特征在于，每个所述铰接组件还包括两个齿轮(19)，两个所述齿轮(19)分别与相邻两个所述尘粒收集箱体(1)固定连接，且两个所述齿轮(19)啮合。

6.根据权利要求2所述的一种适用于空间尘粒收集装置的展开机构，其特征在于，所述尘粒收集箱体(1)为四个，分别为依次连接的第一箱体、第二箱体、第三箱体和第四箱体。

7.根据权利要求6所述的一种适用于空间尘粒收集装置的展开机构，其特征在于，所述连杆组件(2)包括第一连杆(21)、第二连杆(22)、第三连杆(23)、第四连杆(24)、第五连杆(25)、第六连杆(26)和第七连杆(27)，所述第一连杆(21)的一端与所述驱动组件(3)传动连接，另一端与所述第二连杆(22)的一端铰接，所述第二连杆(22)的另一端与所述第三连杆(23)的一端铰接，所述第三连杆(23)的中部分别与所述第一箱体的一端和所述第二箱体的一端铰接，所述第三连杆(23)的另一端与所述第四连杆(24)的一端铰接，所述第四连杆(24)的另一端与所述第五连杆(25)的一端铰接，所述第五连杆(25)的中部分别与所述第二箱体的另一端和所述第三箱体的另一端铰接，所述第五连杆(25)另一端与所述第六连杆(26)的一端铰接，所述第六连杆(26)的另一端与所述第七连杆(27)的一端铰接，所述第七连杆(27)的另一端分别与所述第三箱体的一端和所述第四箱体的一端铰接。

8.根据权利要求1-7任一项所述的一种适用于空间尘粒收集装置的展开机构，其特征在于，还包括钢丝绳，所述驱动组件(3)安装于多个所述尘粒收集箱体(1)其中一端的所述尘粒收集箱体(1)上，所述钢丝绳的一端与所述驱动组件(3)固定连接，另一端与多个所述尘粒收集箱体(1)另一端的所述尘粒收集箱体(1)固定连接。

9.根据权利要求1-7任一项所述的一种适用于空间尘粒收集装置的展开机构，其特征在于，每个所述尘粒收集箱体(1)还包括气凝胶固定框，所述气凝胶固定框与所述箱主体固定连接，所述气凝胶(16)夹设于所述箱主体和所述气凝胶固定框之间。

10.根据权利要求9所述的一种适用于空间尘粒收集装置的展开机构，其特征在于，所述气凝胶固定框包括多个气凝胶横挡板(13)、多个气凝胶侧挡板(14)、多个气凝胶盖板(15)和多个固定螺钉，多个所述气凝胶横挡板(13)互相平行并沿纵向间隔设置，多个所述气凝胶侧挡板(14)互相平行并沿横向间隔设置，多个所述气凝胶横挡板(13)和多个所述气凝胶侧挡板(14)纵横交错设置，多个所述气凝胶盖板(15)对应的覆盖在多个所述气凝胶侧挡板(14)上，多个所述固定螺钉穿过所述气凝胶盖板(15)以及相对应的所述气凝胶横挡板(13)和所述气凝胶侧挡板(14)，并与所述箱主体固定连接。

技术总结本发明涉及一种适用于空间尘粒收集装置的展开机构，涉及空间样本收集领域，展开机构包括尘粒收集箱体和驱动组件，尘粒收集箱体为多个，多个尘粒收集箱体依次连接，驱动组件与多个尘粒收集箱体传动连接，用于驱动多个尘粒收集箱体展开或层叠设置，每个尘粒收集箱体包括箱主体和气凝胶，气凝胶固定于箱主体上。本发明的有益效果是：本方案多个尘粒收集箱体使用时可展开，不使用时可收纳为层叠设置的状态，可实现高折展比、大暴露面积的效果，使用气凝胶顺利收集获得小行星、彗星、原始星云等多来源空间尘粒样品，为研究太阳系的起源和早期演化历史提供研究样本。技术研发人员：赵海峰,王乐天,李奚晗,康博奇,韩如锦,王珂受保护的技术使用者：中国科学院空间应用工程与技术中心技术研发日：技术公布日：2024/4/24