一种深空探测航天器的制作方法

本发明涉及航天，具体涉及一种深空探测航天器。

背景技术：

1、对于月球探测、火星探测及其他外星球探测领域，若要获取外星球全面的地形地貌、水冰的分布和含量、土壤元素矿物质含量、星球表面磁场特性和热特性，需布置较多的科学探测载荷，同时需配备大速率的数传设备将大量的科学探测数据下传地面。

2、由此，需要一种能够具备着陆探测、环绕探测能力的新型航天器。

技术实现思路

1、本发明的目的是，提供一种深空探测航天器，实现在有限的空间下，还布局可分离的着陆探测器，留轨舱上布局多种科学探测有效载荷、对地实时数传设备及监控设备的航天器。

2、本发明提供一种深空探测航天器，包括：

3、支撑舱，所述支撑舱用于承载着陆探测器，到达预定轨道将所述着陆探测器分离，使其着陆到外星球进行探测；

4、仪器舱，所述仪器舱与所述支撑舱固定连接，所述仪器舱内设置有效载荷设备、对地数传设备及监视设备；

5、载荷舱，所述载荷舱设置于所述支撑舱与所述仪器舱连接形成的内部空间中，用于在轨环外星球探测，所述载荷舱包括探测载荷；

6、当航天器到达预定轨道时，所述着陆探测器与所述支撑舱分离，所述着陆探测器着陆进行探测，所述支撑舱分离暴露所述载荷舱，进行在轨环外星球长期探测。

7、优选的，所述有效载荷设备包括多种，用于对所述外星球进行探测；

8、所述有效载荷设备包括磁强计、微波相控阵天线及中子伽玛谱仪，所述磁强计、微波相控阵天线及中子伽玛谱仪均设置于所述仪器舱筒段外壁+z面。

9、优选的，所述微波相控阵天线倾斜安装在所述仪器舱筒壁+z面，所述中子伽玛谱仪设置于所述微波相控阵天线背面空隙处。

10、优选的，所述微波相控阵天线的倾斜角度为28度-35度。

11、优选的，所述磁强计为长条形，自上而下收拢状态竖直设置于所述仪器舱筒段外壁，当航天器入轨后，所述磁强计向外倾斜展开避免与舱体干涉，所述磁强计展开状态的长度为4m-5m。

12、优选的，所述对地数传设备用于实时下传探测数据，包括ka定向天线及激光通信单元，所述ka定向天线及所述激光通信单元分时工作，相互备份探测数据；

13、所述ka定向天线设置于所述仪器舱对地面正象限线位置，将有效载荷探测到的数据及时传输到地面；所述激光通信单元设置于距离所述仪器舱对地面正象限线20度-30度处，与地球之间建立和保持激光链路，进行激光信号传输，将有效载荷探测到的数据通过激光传输到地面。

14、优选的，所述ka定向天线在轨展开后可进行俯仰±90°和偏航±90°二维转动，实现对地面的半空间覆盖；所述激光通信单元在轨解锁后可进行俯仰0°-90°、方位±170°二维转动，实现对地面的半空间覆盖。

15、优选的，所述监视设备用于将航天器上机构动作画面、载荷工作画面和航天器本体等画面实时下传地面，包括摄像模块，所述摄像模块的视场角为矩形视场，所述矩形视场长度上的视场角为60度-85度，所述矩形视场宽度上的视场角为35度-50度。

16、优选的，所述摄像模块包括：

17、第一摄像模块，设置于所述仪器舱外壁偏中间位置，用于监视所述ka定向天线及所述激光通信单元的展开过程和工作时转动状态；

18、第二摄像模块，设置于所述仪器舱外壁偏上，用于监视所述着陆探测器与所述支撑舱的分离过程，以及所述磁强计展开动作和工作状态；

19、第三摄像模块，设置于所述磁强计上，当所述磁强计处于展开状态时，所述第三摄像模块位于所述仪器舱上方2m-3m，用于俯察航天器本体。

20、优选的，所述探测载荷包括高分辨率相机和红外光谱仪；

21、所述高分辨率相机及所述红外光谱仪设置于所述载荷舱上，且前后交错布置，均指向+z方向，用于在不干涉视场的情况下均衡航天器横向质心。

22、相比于现有技术，本发明至少具有以下有益效果：

23、本发明提供的航天器既具备着陆探测能力，又具备在轨长期探测能力。将5种不同功能的载荷分区合理布置在对月面，进行全方位、多角度的对月探测，可获取外星球全面的地形地貌、水冰的分布和含量、土壤元素矿物质含量、星球表面磁场特性和热特性，布局紧凑，充分利用空间。

24、将对地数传设备布置在对地面，可实时对地进行数据下传。对地数传设备包括1台ka定向天线和1台激光通信设备。ka定向天线为主对地数传设备，布置在对地面正象限线位置，在轨展开后可进行俯仰、偏航二维转动，保证对地的半空间覆盖，将有效载荷探测到的数据及时传输到地面。激光通信设备布置在对地面正象限线偏30度附近，在轨解锁后可进行俯仰、偏航二维转动，与地球之间建立和保持激光链路，进行激光信号传输，同样将有效载荷探测到的数据通过激光传输到地面。还布局了一套自监控设备，可将有效载荷的工作画面和航天器全景画面通过数传设备实时传输至地面。

技术特征：

1.一种深空探测航天器，其特征在于，所述航天器包括：

2.如权利要求1所述的深空探测航天器，其特征在于，所述有效载荷设备包括多种，用于对所述外星球进行探测；

3.如权利要求2所述的深空探测航天器，其特征在于，所述微波相控阵天线倾斜安装在所述仪器舱筒壁+z面，所述中子伽玛谱仪设置于所述微波相控阵天线背面空隙处。

4.如权利要求3所述的深空探测航天器，其特征在于，所述微波相控阵天线的倾斜角度为28度-35度。

5.如权利要求2所述的深空探测航天器，其特征在于，所述磁强计为长条形，自上而下收拢状态竖直设置于所述仪器舱筒段外壁，当航天器入轨后，所述磁强计向外倾斜展开避免与舱体干涉，所述磁强计展开状态的长度为4m-5m。

6.如权利要求1所述的深空探测航天器，其特征在于，所述对地数传设备用于实时下传探测数据，包括ka定向天线及激光通信单元，所述ka定向天线及所述激光通信单元分时工作，相互备份探测数据；

7.如权利要求6所述的深空探测航天器，其特征在于，所述ka定向天线在轨展开后可进行俯仰±90°和偏航±90°二维转动，实现对地面的半空间覆盖；所述激光通信单元在轨解锁后可进行俯仰0°-90°、方位±170°二维转动，实现对地面的半空间覆盖。

8.如权利要求6所述的深空探测航天器，其特征在于，所述监视设备用于将航天器上机构动作画面、载荷工作画面和航天器本体的画面实时下传地面，包括摄像模块，所述摄像模块的视场角为矩形视场，所述矩形视场长度上的视场角为60度-85度，所述矩形视场宽度上的视场角为35度-50度。

9.如权利要求8所述的深空探测航天器，其特征在于，所述摄像模块包括：

10.如权利要求1所述的深空探测航天器，其特征在于，所述探测载荷包括高分辨率相机和红外光谱仪；

技术总结本发明提供了提供一种深空探测航天器。所述航天器分为三部分，仪器舱、载荷舱和支撑舱。支撑舱用于承载着陆探测器，到达预定轨道将着陆探测器分离，使其着陆到外星球进行着陆探测；载荷舱独立设计，布置在支撑舱、仪器舱内部，其上安装大尺寸探测载荷，减小大载荷与主平台的空间耦合，提高航天器对大载荷几何形状和重量的适应性。仪器舱是航天器的主体，在有限的空间下，除布置常规航天器的GNC、推进、综合电子、测控等系统外，还布局多种科学探测有效载荷对外星球进行长期科学探测，布局对地数传设备将探测数据实时下传，布局自监视设备可实时获取航天器上机构动作和本体画面。技术研发人员：杨延蕾,程世伟,王强,程柯嘉,毛国斌,禹志,查学雷,胡震受保护的技术使用者：上海宇航系统工程研究所技术研发日：技术公布日：2024/5/8