技术领域
[0001] 本
发明涉及航空设备领域，特别涉及一种太空中转站。
背景技术
[0002] 自从人类诞生以来从未停止过对未知事物的探索，当我们第一次仰望浩瀚的星空时，便开始了对星空的思索。在近代历史上各国也从未停下过探索星空的脚步。
[0003] 对于
宇宙的探索一直以来面临着许多巨大的难题，其中由于
现有技术飞行器的飞行速度极为有限，导致在太空航行中
能量补给的问题一直得不到解决。同时由于在宇宙中空间跨度过大，星球之间的通讯难以保持联络。因此目前亟需一种太空中转站用以解决上述问题，使人类在探索星空的道路上继续前行。
发明内容
[0004] 本发明的目的是提供一种太空中转站，以解决上述问题。
[0005] 根据本发明的一个方面，提供了一种太空中转站，包括：
[0006] 本体；
[0008]
太阳能帆板，太阳能帆板为可折叠式太阳能帆板，太阳能帆板设于本体两侧；
[0009] 物资储备仓，物资储备仓设于本体内，本体上设有对应物资储备仓的
接口，物资储备仓可通过接口与其他中转站的物资储备仓对接形成更大的物资储备仓，物资储备仓可通过接口与飞船对接为其补充
燃料与物资；
[0010] 空间通讯系统，空间通讯系统包括
信号发射装置与信号接收装置，信号接收装置可接收地面监控中心和其他中转站的通讯信号。
[0011] 在一些实施方式中，本体为正十二面体形。由此可便于太空中转站之间相互拼接以及使太空中转站的飞行更加灵活。
[0012] 在一些实施方式中，本体上设有旋转装置，太阳能帆板通过旋转装置与本体连接，太阳能帆板可通过旋转装置在本体上自由旋转从而使帆板在运动过程中始终与光线保持垂直。由此可提高该太阳能帆板的发电效率。
[0013] 在一些实施方式中，本体内还设有二
氧化
碳去除系统。由此可便于在太空之中内培养
植物和制造氧气。
[0014] 在一些实施方式中，本体边缘处设有可旋转的小型发动机，本体可通过小型发动机在太空中转向和调整飞行
姿态。由此可提高该太空中转站的机动性。
[0015] 在一些实施方式中，本体一侧还设有用于连接其他太空中转站的伸缩通道。
[0016] 一种太空中转站系统，包括：
[0017] 地面
监控系统，地面监控系统设于地面控制中心，地面监控系统可接收太空中转站所传回的信息并对其分析处理，地面监控系统可根据太空中转站的
位置计算分析太空信号与物资传递的最佳线路。
[0018] 通讯系统，通讯系统设于太空中转站上，太空中转站可通过通讯系统的网络与地面监控系统以及其他太空中转站进行通信信号的传递。
[0019] 能量补给系统，能量补给系统设于太空中转站上，能量补给系统与通讯系统和物资储备仓连接，能量补给系统可实时记录物资储备仓内的物资种类和数量，飞船或太空中转站均可通过能量补给系统相互补充物资，提高飞船的续航能
力。
[0020] 维护系统，维护系统可实时监控太空中转站中的各个模
块，当太空中转站中的某个组件出现异常时维护系统可通过控制
机器人维修或更换对应型号的工作组件。
[0021] 在一些实施方式中，通讯系统为
微波通讯系统，太空中转站上设有中继转发器。由此可解决太空通信信号无法长距离传输的问题。
[0022] 在一些实施方式中，通讯系统在传输信号前先根据收发信息双方的位置关系后通过地面监控系统设计出信号传送的最佳路线，通讯系统可通过事先设计好的路线上的中转站卫星逐级接力传递的将信号放大处理后传到目的地。由此通讯信号可低噪、高保真的在太空之中传递，解决了太空通信信号随距离衰减的问题。
[0023] 一种太空中转站系统的建设方法，包括：
[0024] A路线设定，在进行深空探测时通过制定出合理的飞行路线，利用宇宙天体对于太空中转站的引力，达到节省燃料的目的。对
太阳系天体运行的相关参数进行
整理，对于太空中转站在运行过程中所受到的天体间的吸引力进行计算机模拟计算，得到最省能量的太空航道；
[0025] B太空中转站位置的选取，计算天体引力，将太空中转站设于天体引力相互抵消处，使太空中转站不受外界引力的干扰；
[0026] C升空，通过火箭将太空中转站送至预定的星际航线入口，太空中转站自动展开太阳能帆板，利用太阳能和自身储蓄的
电能使其空间通信系统开始工作；
[0027] D进入预制点，太空中转站将在地面监控系统的控制下，沿预定轨道运行，即将到达目的地时，减速前进使太空中转站停在预制点；
[0028] E
角度调整，通过地面监测控制，调整太空中转站角度，使太空中转站按照各定点的天线都能处于广角位置，便于接受通讯系统其他太空中转站发来的信号，同时将有用信号放大处理，发回地球或其他目标飞船，以实现通讯系统整体的通信功能。
[0029] 本发明的有益效果为：该太空中转站通过地面监控系统、通讯系统、能量补给系统和维护系统解决太空新星球通信、空间物资补给以及卫星故障维护的问题。根据新星球探测的发展，确立星际物资运输和人员运输等的模式。对提高其有效
载荷和太空新星球探测网络建设等方面有重要意义。
附图说明
[0030] 图1为本发明一种实施方式的一种中转站系统的示意图；
[0031] 图2为本发明一种实施方式的一种太空中转站系统的建设方法的示意图；
[0032] 图3本发明一种实施方式的太空中转站的结构示意图。
具体实施方式
[0033] 下面结合附图1-3对本发明作进一步详细的说明。
[0034] 本发明针对太空新星球探测，构造太空中转站，并通过地面监控系统、通讯系统、能量补给系统和维护系统，解决太空通信、地球与新星球间的物资补给、太空中转站补养维护、星球物资运输和人员往来等问题。太空新星球探测如同现在自驾车旅游，需要在沿途补充物资。为了使我国能够能触及到更遥远的未知太空新星球，在太空建立“太空中转站”系统，为途经的新星球探测飞船、航空人员、卫星等提供
能源和物资补给。同时随着新星球探测的逐步深入，探测飞船与地球之间的通信信号也将随着距离的增大而衰减，通过在每个太空中转站上装载通信系统，使其如同地面上的移动信号塔一样，完成太空信号的逐级传输。由于“太空中转站”系统能够很好的解决太空物资补给和深空通信的技术难题，所以可以在该系统的帮助下打开新星球探测的大
门。
[0035] 如图3所示，一种太空中转站，包括：
[0036] 本体1；
[0037] 发动机3，所述发动机3嵌入设置于所述本体1尾部。
[0038] 太阳能帆板2，所述太阳能帆板2为可折叠式太阳能帆板2，所述太阳能帆板2设于所述本体1两侧。太阳能帆板2的基本原理是利用
硅和某些金属的
光电效应，将太阳能转化为电能，然后储存在
蓄电池中。
[0039] 物资储备仓，所述物资储备仓设于所述本体1内，所述本体1上设有对应所述物资储备仓的接口，所述物资储备仓可通过所述接口与其他中转站的物资储备仓对接形成更大的物资储备仓，所述物资储备仓可通过所述接口与飞船对接为其补充燃料与物资。
[0040] 空间通讯系统，所述空间通讯系统包括信号发射装置与信号接收装置，所述信号接收装置可接收地面监控中心和其他中转站的通讯信号。
[0041] 该太空中转站通过地面监控系统、通讯系统、能量补给系统和维护系统解决太空新星球通信、空间物资补给以及卫星故障维护的问题。根据新星球探测的发展，确立星际物资运输和人员运输等的模式。对提高其有效载荷和太空新星球探测网络建设等方面有重要意义。
[0042] 太空中转站内有独立发动机3及可延伸的连接管道，本身为作为一可独立飞行的飞行器，其中一个面内嵌发动机3，外部向
外延伸。太空中转站内安装有折叠式太阳能帆板2升入太空后，折叠式帆板2迅速张开，借助太阳能飞行，当进入轨道时，将帆板2与太阳垂直，以获得太阳能。并利用其自身设备将光能转
化成电能，其中一小部分电能用于支持自身系统运转和与地球即时通讯，其余电能将被贮存在电池内，为后续飞行器输送能量。太空中转站内安装有燃料仓，燃料仓内嵌在发动机3对面，并与临近的两个面接通，方便临近面与其他太空中转站对接后组建更大型的燃料仓。
[0043] 太空中转站内安装有天线，在每个太空中转站内安装有2个天线，建立立体通讯网络。配合A系统随时与地面联系。以便从地面发射并进入预定轨道，并通过姿态调整进入轨道。
[0044] 在本
实施例中，本体1为正十二面体形。由此可便于太空中转站之间相互拼接以及使太空中转站的飞行更加灵活。在太空中转站外部，为组建更加庞大的“集成太空中转站”，实现对接。太空中转站的前后对接口应能与任意同系列太空中转站相互匹配，太空中转站之间可以随意对接扩大规模。由于正十二面体飞行器在各个
自由度上的飞行更为灵活，所以太空中转站采用类球体设计以适应复杂的太空飞行环境。将太空中转站设计成正十二面体形状，有的面为统一的对接接口，方便各种飞船的对接工作，也便于组建集成太空中转站。有的面为发动机3喷射装置。每个面的边缘处设小型可旋转发动机3，类似与卫星上的发动机3，用于在太空飞行中调整姿态。
[0045] 在本实施例中，本体1上设有旋转装置，所述太阳能帆板2通过所述旋转装置与所述本体1连接，所述太阳能帆板2可通过所述旋转装置在所述本体1上自由旋转从而使帆板2在运动过程中始终与光线保持垂直。由此可提高该太阳能帆板2的发电效率。
[0046] 在本实施例中，本体1内还设有二氧化碳去除系统。由此可便于在太空之中内培养植物和制造氧气。
[0047] 在本实施例中，本体1边缘处设有可旋转的小型发动机4，所述本体1可通过所述小型发动机4在太空中转向和调整飞行姿态。由此可提高该太空中转站的机动性。
[0048] 在本实施例中，本体一侧还设有用于连接其他太空中转站的伸缩通道。三个以上的太空中转站通过该伸缩通道相互连接后可构成一个小型基地。
[0049] 如图2所示，一种太空中转站系统，包括：
[0050] 地面监控系统，所述地面监控系统设于地面控制中心，所述地面监控系统可接收太空中转站所传回的信息并对其分析处理，所述地面监控系统可根据太空中转站的位置计算分析太空信号与物资传递的最佳线路。地面监控系统能够对传回地面的信息进行及时的处理，了解整个系统的运行情况。然后分析处理系统运行过程中产生的问题。并向中转站或探测飞船发出控制指令，使其做出迅速反应，从而调度整个系统的安全顺利运行。地面控制系统主要依靠地面卫星观测站和远洋测量船接受和传送信息。由于太空通信受到距离限制，按照现有空间信息传送模式进行太空通信时，到达卫星和地面的信号都非常微弱。因此在传输信号前先根据收发信息双方的位置关系，设计出信号传送的最佳路线。再将信号像传接力棒一样，通过事先设计好的路线上一个个中转站卫星逐级“低噪、高保真”的将信号放大处理后传到目的地，解决了太空通信信号随距离衰减的问题。
[0051] 传统的空间站只能在固定的轨道上停留，并且要不断依靠地面运送补给物资，能源和物资几乎只有输入。而中转站是一个输出体，按照预定太空路线航行。为探测新星球的飞船返回时提供补给能源，可以为载人探测飞船提供物资。中转站通过各个分系统的稳定高效的运行，能够有效解决地球到新星球通信、空间物资补给以及卫星故障维护等问题。中转站八面体造型，利于多角度对接，构件集成中转站，延展了其功能。“一发多点”信号发射系统，建立立体信号网络，利于搜索传输信号。地面监控系统将空间分段传输，减小由于长距离造成的信号衰减。
[0052] 通讯系统，所述通讯系统设于太空中转站上，所述太空中转站可通过所述通讯系统的网络与地面监控系统以及其他太空中转站进行通信信号的传递。通讯系统是整体网络运行系统，太空中转站分散在各行星、
恒星之间，彼此相距遥远，但通过整个通讯系统又能建立起相互之间的联系。通讯系统就是在地面监控系统的调控下运行的传输系统。这里的“传输”不仅是指深空通讯信号的相互传输，也指各种物资、能源、补给物质的传送。所有的太空中转站通过相互联系组成空间网状形态。虽然各个太空中转站会随着天体的运转而改变空间位置，但是在整个地面监控系统的精确调控下，太空中转站能够按照指令迅速准确的做出相应的动作，完成空间位置的变动、临近天体上能源物质的采集以及驿站卫星网络内能源物质的重新分配等指令。当探测器飞行过程中出现物资匮乏时，可以与就近的太空中转站进行对接，从太空中转站上获得足够的物资补给。地面监控系统与通讯系统组合，共同完成信息和物资的运输。
[0053] 能量补给系统，所述能量补给系统设于太空中转站上，所述能量补给系统与所述通讯系统和物资储备仓连接，所述能量补给系统可实时记录物资储备仓内的物资种类和数量，飞船或太空中转站均可通过所述能量补给系统相互补充物资。能量补给系统为整个网络的卫星输送物资，在未来建立太空通讯的过程中，利用地球到新星球的星际航线将中转站自身及后续的物资以最节省的方式，运送到
指定位置，利用地球到新星球的星际航线将使物资补给的飞行时间缩短，对于高能耗的物资运输，减少运送成本，提高单次运送量是关键。
[0054] 由于在星际航线航行需要燃料，发射时携带大量能源会很大程度上限制太空活动，能量补给系统采取相互补给，选取距离太空中转站最近的行星，建立太空能源开发站，太空中转站根据需要前往获取能源，然后通过通讯系统，将各驿站卫星收集的能源进行合理分配。例如在月球建立能源站，将月球上矿物转化成可用燃料，再通过运输飞行器输送给最近的太空中转站。这些太空中转站再通过通讯系统输送给其他远程太空中转站，最后将从就近星球上获得的能源通过太空中转站对接输送给新星球探测飞船。
[0055] 如图2所示，维护系统，所述维护系统可实时监控太空中转站中的各个模块，当太空中转站中的某个组件出现异常时维护系统可通过控制机器人维修或更换对应型号的工作组件。将太空中转站各个功能组件模块化。当某个组件工作出现异常时，模块化设计也利于拆卸、更换等维护。在集成太空中转站中，当某个太空中转站不能执行任务时，也可轻易将该太空中转站替换，而不影响整个集成太空中转站的功效。如同组装电脑一样，把太空中转站内部的构件大小、各个插口、尺寸、组件升级和兼容性，都制定统一的标准。这样标准化、模块化各个组件，可以节省
太空探索高昂的
费用，还有利于扩展组件的功用，可以在太空中转站上安装新的组件以增加使用效果。
[0056] 太空中转站故障的维护,中转站在太空中运行过程中会遇到故障，在能通过简单的维护或部件的更换解决故障时，可以使用太空维护机器人对其进行必要的维修。在太空中转站的生产过程中，可以生产三至四颗备用中转站，在整个系统的构建阶段，将备用中转站发射到通讯系统中部闲置的拉格朗日点处，当有航道关键点上的中转站失效时，启动备用中转站，在地面监控系统的遥控下前往失效中转站所在
站点，替换失效中转站，完善整个通讯的功能。
[0057] 系统的整体运行情况示例如下：太空新星球探测器沿着预先设计的地球到新星球的星际航线，或其他比较快捷的路线飞行，途中与地面控制系统的通信联系以及地面系统发来的控制指令，通过太空中转站网路一级一级地在它们之间传输，中转站系统能根据星球探测飞船与地球的位置关系，设计出一条最快的传输路径，每一级太空中转站会以最小的附加噪声和失真以及尽可能高的放大量来转发无线信号，实现超远距离通讯。
[0058] 在进行远距离物资运送过程中可以利用星际航线以最低的成本将其运送到目的地。途中太空通讯会间接地对其轨道变换进行调控，同时星球探测飞船也可与太空中转站对接补充能源。载人新星球探测飞船返回地球时也可选取适当的飞行路线，在途中与太空中转站对接，补充能源和一些生活物资，保障探索星球工作人员的生活以及探测飞船的顺利返航。.
[0059] 在本实施例中，通讯系统为微波通讯系统，所述太空中转站上设有中继转发器。由此可解决太空通信信号无法长距离传输的问题。长距离大容量的无线电通信系统,因传输信号占用频带宽,一般工作于微波或超短波波段。在这些波段，一般仅在视距范围内具有稳定的传输特性，因而在进行长距离通信时须采用接力(也称中继)通信方式，即在信号由一个终端站传输到另一个终端站所经的路由上。
[0060] 在本实施例中，通讯系统在传输信号前先根据收发信息双方的位置关系后通过地面监控系统设计出信号传送的最佳路线，所述通讯系统可通过事先设计好的路线上的中转站卫星逐级接力传递的将信号放大处理后传到目的地。由此通讯信号可低噪、高保真的在太空之中传递，解决了太空通信信号随距离衰减的问题。
[0061] 太空中转站为太空探测飞船提供重要的能源保障。这个太空中转站可以成为星际航道的枢纽，也为就近开采其他小型行星上的能源提供了储存基地。星球飞船可以忽略距离的限制，飞往太空驿站正是利用就近取材的方法，在就近行星寻找新能源，补给星球飞船，解决星际飞船的燃料问题，解决地球与新星球之间
信号传输弱的难点，并且系统中还说明了能源来处，各太空中转站相互之间的联系，以及今后的维护等。为寻找新星球提供坚实
基础。
[0062] 如图1所示，太空中转站系统的建设及运行：
[0063] A路线设定，在进行深空探测时可以通过制定出合理的飞行路线来利用宇宙天体对于太空中转站的引力，达到节省燃料的目的。对太阳系天体运行的相关参数进行整理，从而筛选出对于路线的设计具有价值的信息。结合整理出的天体运行相关参数，运用现代化计算机技术，对于航天飞船在运行过程中所受到的天体间的吸引力进行计算机模拟计算，获得飞船在出发点和目的地之间所受到的引力，并通过编程绘制出运行过程中最省能量的路线图，完成对太空航道的设定。
[0064] B太空中转站位置的选取：由于星际航线是利用地球与新星球之间的引力，由于受到两个天体的引力影响，位于这一点的飞船可以保持平衡，不需要动力推进就可以抵抗引力作用，即飞船在该点即使受到外界引力的干扰，仍有保持在原来位置的倾向。将太空中转站位置选取在太空航道途中，太空中转站能够稳定保持在这些航道途中位置，即使在给其他的飞船提供补给的时候遇到扰动，也能自动恢复到原来的平衡状态。由于在太空航道前来补给的星球探测飞船可以利用减速对接的机会调整飞行方向。最后根据航道路线特点，合理选取太空中转站的位置和数量，完成太空中转站位置的选取。
[0065] C升空，将太空中转站通过重型运载火箭发射升空，并送至预定的星际航线入口，然后太空中转站自动展开太阳能帆板2，利用太阳能和自身储蓄的电能使其空间通信系统开始工作。
[0066] D进入预制点，太空中转站将在地面遥测的控制下，沿预定轨道运行，即将到达目的地时，减速前进，使太空中转站停在预制点。预制太空中转站的发射可以根据所在位置进行一箭多星，也可以在发射时将同意航线的中转站固连在一起，一个中转站到达指定地点后另一个中转站与其脱离开始下一段航程。同时，对于距离较远的太空中转站，可以最后发射，在飞行过程中，可以利用沿途已发射的太空中转站进行一定的补给，从而按计划将所有太空中转站全部送至预设位置。
[0067] E角度调整，太空中转站发射到位后，通过地面监测控制，调整太空中转站角度，使太空中转站按照各定点的天线都能处于广角位置，便于接受通讯系统其他太空中转站发来的信号，同时将有用信号放大处理，发回地球或其他目标飞船，以实现通讯系统整体的通信功能。
[0068] 对于需要物资补给的飞船，在临近太空中转站时在地面监控系统和中转站自动控制系统的控制下与飞船进行对接，实现物资的顺利转移。太空中转站物资储备，用于探测新星球随着对各星球的探索了解，根据各卫星所在的位置，在其临近星球上开采所需的能源物质，然后在整个B系统中对各自所收集到的资源进行合理的分配，从而以最少的成本完成中转站物资的后续补充。
[0069] 以上所述的仅是本发明的一些实施方式，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干
变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。
