一种可重复使用的轨道器及其使用方法与流程

1.本发明涉及航天飞行器领域，具体为一种可重复使用的轨道器及其使用方法。


背景技术：

2.目前世界上探月(探火)飞行器(具有采样返回功能的飞行器)一般分为四个舱段：轨道器、着陆器、上升器、返回器；轨道器主要作用是在箭、器分离后，将探测器从地球轨道运送到月球轨道；着陆器与上升器与轨道器分离，降落在月球表面进行月球探测任务。月球探测任务结束后，上升器带着月球样品与在月球轨道上停留的轨道器对接组合。上升器将探月样品转移到返回器中，然后轨道器组合体将探测器由月球轨道转移到地球轨道上，组合体到达地球轨道后轨道器制动调轨、与返回器分离，返回器安全着陆到地面，轨道器继续留在地球轨道上，后经过制动，离轨、烧毁消失在大气层中。
3.在此过程中轨道器主要是消耗了推进系统中的推进剂、电源系统中的电能，其它如结构件、通讯系统都没有消耗。但在轨道舱最终烧毁在大气中后这些分系统都将化为灰烬。这将是对资源的一种重大浪费。同时在下一次探测器发射时将会带来一件新的轨道器，不但每次发射的载荷会增加，探测器的本身的复杂性及火箭的复杂性增加，系统的可靠性降低，同时也增加了每次的发射成本及产品的研制周期，这对航天的研制带来了巨大的不利因素。


技术实现要素：

4.(一)解决的技术问题
5.针对现有技术的不足，本发明提供了一种可重复使用的轨道器及其使用方法，解决了现有轨道器不能重复利用导致的发射载荷增加、生产成本增加和研制周期延长等诸多问题。
6.(二)技术方案
7.为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种可重复使用的轨道器，包括结构分系统、gnc分系统、数管分系统、热控分系统、对接分系统、电源分系统和推进分系统，所述推进分系统不同于传统的推进分系统、推进分系统具备推进及补加的双重功能，以便在轨停靠时能够获得推进剂补加。
8.优选的，所述电源分系统也需具备电能补加的功能。
9.优选的，所述对接分系统需与在轨服务系统/或空间站系统能够可靠对接。
10.优选的，所述可重复使用的轨道器的工作流程，包括以下步骤：
11.s1.首次发射进入地球轨道
12.火箭系统搭载着探测器系统发射、脱离地面、进入地球轨道；
13.s2.器与箭分离和轨道转移
14.探测器与火箭分离、探测器进入地球轨道、然后轨道器携带探测器由地球轨道转移到月球轨道；
15.s3.分离和探测
16.进入月球轨道后，轨道器与着陆器、上升器分离，着陆器与上升器一起降落月球表面，进行月球探测；
17.s4.返回、分离和对接空间服务系统/或空间站系统
18.完成月面探测任务后，上升器返回月球轨道并与轨道器对接，随后轨道器返回地球轨道，紧接着轨道器将返回器运送到地球的轨道(弹道)，最后返回器按预定轨道返回地面，同时轨道器返回到空间服务系统/或空间站系统中与其对接，进行推进剂补加，能源补充，维修保养的工作并等待下一次飞行任务；
19.s5.2-n次发射和对接
20.2-n次进行探月任务发射时，只需发射着陆器，上升器、返回器。在器与箭分离后，在轨等待的轨道器与探测器对接，然后完成轨道转移的任务。
21.工作原理：当第一次发射时，轨道器与着陆器，上升器和返回器一起发射，到达地球轨道后，轨道器与着陆器，上升器和返回器一起进行地月轨道转移，到达月球轨道后，上升器和着陆器与轨道器分离，然后上升器和着陆器着陆月球并进行探月，探月采样完成后，完成月面探测任务后，上升器发动机点火，携带月球样品进入月球轨道，与停留在月球轨道的轨道器对接，完成对接后，上升器将从月球表面的携带物品转移到返回器中，轨道器携带返回器从月球轨道转移到地球轨道，最后，轨道器将返回器运送到地球的轨道(弹道)，返回器按预定轨道返回地面，轨道器无需进入大气被烧毁，而是返回到空间服务系统/或空间站系统中并通过对接分系统与其对接，先通过推进分系统对轨道器进行推进剂补加，然后通过电源分系统对轨道器进行能源补充，再进行维修保养的工作并等待下一次飞行任务，当第2-n次发射时，此次探测器无需发射轨道器，当进入地球轨道后，待火箭与探测器分离后并与在轨维护的轨道器对接，然后由轨道器带其他器完成地月轨道的转移。
22.(三)有益效果
23.本发明提供了一种可重复使用的轨道器及其使用方法。具备以下有益效果：
24.本发明通过轨道器携带返回器从月球轨道转移到地球轨道，最后，轨道器将返回器运送到地球的轨道(弹道)，返回器按预定轨道返回地面，轨道器无需进入大气被烧毁，而返回到空间服务系统/或空间站系统中并通过对接分系统与其对接，先通过推进分系统对轨道器进行推进剂补加，然后通过电源分系统对轨道器进行能源补充，再进行维修保养的工作并等待下一次飞行任务，当第2-n次发射时，此次探测器无需发射轨道器，当进入地球轨道后，待火箭与探测器分离后并与在轨维护的轨道器对接，然后由轨道器带其他器完成地月轨道的转移，使得在第2-n次发射的时候，不需要再发射轨道器，因此，不需要再生产轨道器了，从而降低了探测器的生产周期和生产成本，同时降低了发射时的载荷重量和发射成本。
附图说明
25.图1为本发明的首次发射流程示意图；
26.图2为本发明的2-n次发射流程示意图；
27.图3为本发明的系统框图。
具体实施方式
28.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
29.实施例一：
30.如图3所示，一种可重复使用的轨道器，包括结构分系统、gnc分系统、数管分系统、热控分系统、对接分系统、电源分系统和推进分系统，推进分系统不同于传统的推进分系统、推进分系统具备推进及补加的双重功能，以便在轨停靠时能够获得推进剂补加，电源分系统也需具备电能补加的功能，对接分系统需与在轨服务系统/或空间站系统能够可靠对接，当第一次发射时，轨道器与着陆器，上升器和返回器一起发射，到达地球轨道后，轨道器与着陆器，上升器和返回器一起进行地月轨道转移，到达月球轨道后，上升器和着陆器与轨道器分离，然后上升器和着陆器着陆月球并进行探月，探月采样完成后，完成月面探测任务后，上升器发动机点火，携带月球样品进入月球轨道，与停留在月球轨道的轨道器对接，完成对接后上升器将从月球表面的携带物品转移到返回器中，轨道器携带返回器从月球轨道转移到地球轨道，最后，轨道器将返回器运送到地球的再入轨道(弹道)，返回器按预定轨道返回地面，轨道器无需进入大气被烧毁，而是返回到空间服务系统/或空间站系统中并通过对接分系统与其对接，先通过推进分系统对轨道器进行推进剂补加，然后通过电源分系统对轨道器进行能源补充，再进行维修保养的工作并等待下一次飞行任务，当第2-n次发射时，此次探测器无需发射轨道器，当进入地球轨道后，待火箭与探测器分离后并与在轨维护的轨道器对接，然后由轨道器带其他器完成地月轨道的转移。
31.实施例二：
32.如图1-2所示，本发明实施例提供一种可重复使用的轨道器的工作流程，包括以下步骤：
33.s1.首次发射进入地球轨道
34.火箭系统搭载着探测器系统发射、脱离地面、进入地球轨道；
35.s2.器与箭分离和轨道转移
36.探测器与火箭分离、探测器进入地球轨道、然后轨道器携带探测器由地球轨道转移到月球轨道；
37.s3.分离和探测
38.进入月球轨道后，轨道器与着陆器、上升器分离，着陆器与上升器一起降落月球表面，进行月球探测；
39.s4.返回、分离和对接空间服务系统/或空间站系统
40.完成月面探测任务后，上升器返回月球轨道并与轨道器对接，随后轨道器返回地球轨道，紧接着轨道器将返回器运送到地球的轨道(弹道)，最后返回器按预定轨道返回地面，同时轨道器返回到空间服务系统/或空间站系统中与其对接，进行推进剂补加，能源补充，维修保养的工作并等待下一次飞行任务，返回器按预定轨道返回地面，轨道器无需再入大气烧毁，而返回到空间服务系统/或空间站系统中并通过对接分系统与其对接，先通过推进分系统对轨道器进行推进剂补加，然后通过电源分系统对轨道器进行能源补充，再进行
维修保养的工作并等待下一次飞行任务；
41.s5.2-n次发射和对接
42.2-n次进行探月任务发射时，只需发射着陆器，上升器、返回器。在器与箭分离后，在轨等待的轨道器与探测器对接，然后完成轨道转移的任务，当进入地球轨道后，待火箭与探测器分离后并与在轨维护的轨道器对接，然后由轨道器带其他器完成地月轨道的转移，使得在第2-n次发射的时候不需要再发射时，不需要再生产轨道器了，从而降低了探测器的生产周期和生产成本，同时降低了发射时的载荷重量和发射成本。
43.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。