一種深空探測(cè)器的器表標(biāo)識(shí)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種深空探測(cè)器的器表標(biāo)識(shí)，其主要由厚度為125μm的聚酰亞胺薄膜和表面合成涂料組成，所述表面合成涂料通過絲網(wǎng)印刷工藝印制于聚酰亞胺薄膜上；以所述表面合成涂料的重量為100％計(jì)，表面合成涂料中各化學(xué)成分及其重量百分?jǐn)?shù)為：有機(jī)硅樹脂為55％-65％，改性樹脂為24％-36％，有機(jī)顏料為3％-5％，助劑為4％-8％。本發(fā)明在選擇基底材料和表面合成涂料時(shí)，充分考慮了空間輻射、真空、月塵、高低溫差大和力學(xué)等環(huán)境約束問題，因此選擇的合成涂料抗輻照能力高、耐高低溫性能強(qiáng)，抗力學(xué)強(qiáng)度大。
【專利說明】一種深空探測(cè)器的器表標(biāo)識(shí)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于航天載荷【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種深空探測(cè)器的器表標(biāo)識(shí)。

【背景技術(shù)】
[0002]標(biāo)識(shí)是每個(gè)航天器的重要標(biāo)志，在航天器上攜帶標(biāo)識(shí)，具有一定的政治意義和工程展示度。根據(jù)探月工程任務(wù)需求，我國(guó)月球探測(cè)器在器表需攜帶各種標(biāo)識(shí)，例如某種旗幟，并在任務(wù)過程中，相機(jī)對(duì)所攜帶的標(biāo)識(shí)成像，以提高工程的展示度。
[0003]目前國(guó)內(nèi)外航天器上攜帶的標(biāo)識(shí)主要是各國(guó)的旗幟，其具體情況如下:
[0004]1969年7月20日，美國(guó)宇航員尼爾?阿姆斯特朗從“阿波羅11號(hào)”飛船登月艙走出，在月球表面留下人類登月的第一個(gè)腳印，實(shí)現(xiàn)了人類登月夢(mèng)想。美國(guó)“阿波羅11號(hào)”登月任務(wù)中將一面美國(guó)的旗幟插在了月球表面，并在后續(xù)的6次載人登月任務(wù)中，共有6面美國(guó)的旗幟被插在了月球上。美國(guó)宇航員插在月面的旗幟與地面所用旗幟的材料相同，即使用了尼龍織物的旗幟，并沒有考慮在月球上的高強(qiáng)度紫外輻照環(huán)境的影響，在月球保存的時(shí)間不長(zhǎng)。
[0005]2008年9月27日下午16點(diǎn)40分，我國(guó)航天員翟志剛順利打開神舟七號(hào)飛船軌道艙艙門，在幽藍(lán)色地球的背景下，翟志剛在太空中揮動(dòng)著一面我國(guó)的旗幟向全國(guó)人民致意，中國(guó)人太空出艙的夢(mèng)想就此實(shí)現(xiàn)。翟志剛所持的我國(guó)的旗幟是在織物表面采用十字繡工藝手工制作的。
[0006]無論是美國(guó)的載人登月，還是我國(guó)的神七出艙活動(dòng)中所展示的標(biāo)識(shí)都是各國(guó)的旗幟，均是在有航天員參與下完成的。從標(biāo)識(shí)設(shè)計(jì)角度，兩者都沒有考慮標(biāo)識(shí)長(zhǎng)時(shí)間處于強(qiáng)輻照、高真空、溫度等環(huán)境的工況條件，沒有考慮標(biāo)識(shí)在強(qiáng)輻照環(huán)境的褪色，在月球表面的大幅度溫度變化，真空環(huán)境的出氣是否會(huì)帶來污染，對(duì)其它系統(tǒng)的影響等等。
[0007]而我國(guó)月球探測(cè)器要求在軌工作時(shí)間為I年，在此期間標(biāo)識(shí)要經(jīng)受高低溫、強(qiáng)輻照、真空等諸多考驗(yàn)，對(duì)如此苛刻的環(huán)境條件下的標(biāo)識(shí)研制，國(guó)內(nèi)外均未見到相關(guān)報(bào)道。
[0008]國(guó)內(nèi)外航天器制作標(biāo)識(shí)，目前主要是旗幟，其常規(guī)材料為棉、毛、麻織物、化學(xué)纖維織物、絲綢以及紙張、塑料等、此外還有金屬材料和F46薄膜材料。常規(guī)材料不具備滿足要求的耐空間環(huán)境性能；金屬材料質(zhì)量較大；F46薄膜雖然具備良好的耐空間環(huán)境性能和較輕的質(zhì)量，但F46化學(xué)穩(wěn)定性非常高，不易與其它材料形成較強(qiáng)的化學(xué)鍵，在F46表面很難制備高附著力的涂層，仍然不能滿足制作月球探測(cè)器器表標(biāo)識(shí)的要求。
[0009]此外，由于月球探測(cè)器屬于深空探測(cè)器，相對(duì)于地球應(yīng)用衛(wèi)星，其速度增量需求較大，重量的增加將急劇增加推進(jìn)劑的需求，因此，月球探測(cè)器對(duì)其標(biāo)識(shí)的重量要求極為苛刻。
[0010]為了克服空間輻射、真空、月塵、高低溫差大和力學(xué)等環(huán)境約束，以及深空探測(cè)器對(duì)標(biāo)識(shí)裝置的重量、功耗等資源限制，針對(duì)提高我國(guó)月球探測(cè)的工程展示度，配合相機(jī)成像的能力，提出了一種深空探測(cè)器的器表標(biāo)識(shí)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]本發(fā)明的目的是為了克服空間輻射、真空、月塵、高低溫差大和力學(xué)等環(huán)境約束，以及深空探測(cè)器對(duì)標(biāo)識(shí)裝置的重量、功耗等資源限制，針對(duì)提高我國(guó)月球探測(cè)的工程展示度，配合相機(jī)成像的能力，提出了一種深空探測(cè)器的器表標(biāo)識(shí)。
[0012]本發(fā)明的技術(shù)解決方案是:
[0013]一種深空探測(cè)器的器表標(biāo)識(shí)，其主要由厚度為125 μ m的聚酰亞胺薄膜和表面合成涂料組成，所述表面合成涂料通過絲網(wǎng)印刷工藝印制于聚酰亞胺薄膜上；以所述表面合成涂料的重量為100%計(jì)，表面合成涂料中各化學(xué)成分及其重量百分?jǐn)?shù)為:有機(jī)硅樹脂為55% -65%，改性樹脂為24% -36%，有機(jī)顏料為3% _5%，助劑為4% -8%。
[0014]進(jìn)一步地，本發(fā)明所述改性樹脂包括硅氮樹脂、有機(jī)硅改性聚酯烤漆、有機(jī)硅氨基烘漆和氟硅樹脂。
[0015]進(jìn)一步地，本發(fā)明所述有機(jī)顏料為有機(jī)顏料紅2030和有機(jī)顏料黃4GLP。
[0016]進(jìn)一步地，本發(fā)明所述助劑包括附著力促進(jìn)劑和固化促進(jìn)劑，其中附著力促進(jìn)劑為甲基丙烯酰氧基官能團(tuán)硅烷或氨丙基三乙氧基硅烷，固化促進(jìn)劑為異氰酸酯加成物、二聚體、三聚體或縮二脲。
[0017]進(jìn)一步地，本發(fā)明所述標(biāo)識(shí)的圖案有效區(qū)域?yàn)?80mmX 320mm，標(biāo)識(shí)的圖案有效區(qū)域的四個(gè)方向的邊緣均留有25mm寬度邊沿。
[0018]進(jìn)一步地，本發(fā)明有機(jī)硅樹脂占整體合成涂料用量的選為60% (重量)，硅氮樹脂占整體合成涂料用量的16% (重量)，有機(jī)硅改性聚酯烤漆占整體合成涂料用量的8% (重量)，有機(jī)硅氨基烘漆占整體合成涂料用量的3 % (重量)，氟硅樹脂占整體合成涂料用量的3% (重量)；有機(jī)顏料占整體合成涂料用量的4% (重量)；附著力促進(jìn)劑占整體合成涂料用量的3% (重量)；固化促進(jìn)劑占整體合成涂料用量的3% (重量)。
[0019]進(jìn)一步地，本發(fā)明所述標(biāo)識(shí)采用高溫固化除氣處理后，采用銷釘固定在探測(cè)器光照面艙板左上角和熱控多層隔熱組件的表面上。
[0020]有益效果:
[0021](I)本發(fā)明采用聚酰亞胺薄膜作為制作標(biāo)識(shí)的基底材料，由于聚酰亞胺薄膜具有抗輻照能力強(qiáng)、耐高低溫性能高、成膜質(zhì)量好等優(yōu)點(diǎn)，因此能保證器表標(biāo)識(shí)的空間環(huán)境穩(wěn)定性。
[0022](2)本發(fā)明將聚酰亞胺薄膜的厚度選為125 μ m，經(jīng)過試驗(yàn)驗(yàn)證，其不僅抗力學(xué)強(qiáng)度大，不易產(chǎn)生褶皺等外觀缺陷，而且具有更好的印刷適應(yīng)性；因此在保證標(biāo)識(shí)表面平展、圖案清晰的前提下，輕重量、無功耗，降低了月球探測(cè)任務(wù)的資源利用。
[0023](3)本發(fā)明在選擇表面合成涂料時(shí)，充分考慮了空間輻射、真空、月塵、高低溫差大和力學(xué)等環(huán)境約束問題，因此選擇的合成涂料抗輻照能力高、耐高低溫性能強(qiáng)，抗力學(xué)強(qiáng)度大，不會(huì)因空間環(huán)境的影響，而出現(xiàn)揮發(fā)、褪色、變形、褶皺、脫落、氣泡等現(xiàn)象，不會(huì)對(duì)探測(cè)器產(chǎn)生污染，不會(huì)對(duì)探測(cè)器表面熱控多層隔熱組件的性能和器表電位產(chǎn)生影響。
[0024](4)本發(fā)明在選擇標(biāo)識(shí)的尺寸和安裝位置時(shí)，充分考慮了匹配探測(cè)器上所攜帶相機(jī)拍攝標(biāo)識(shí)的成像效果的問題，提高了工程的展示度，且具有重要的政治意義。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0025]圖1為探測(cè)器器表標(biāo)識(shí)示意圖。
[0026]圖2為距離標(biāo)識(shí)18m時(shí)探測(cè)器和標(biāo)識(shí)在相機(jī)所拍攝圖像的比例示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0027]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明:
[0028]如圖1所示，本發(fā)明一種深空探測(cè)器的器表標(biāo)識(shí)，該器表標(biāo)識(shí)為一片單面薄膜結(jié)構(gòu)的標(biāo)識(shí)，安裝在探測(cè)器光照面艙板左上角的導(dǎo)電型聚酰亞胺薄膜鍍鋁二次表面鏡熱控涂層表面上，標(biāo)識(shí)的圖案有效區(qū)域尺寸為480mmX 320mm,標(biāo)識(shí)的圖案有效區(qū)域的四個(gè)方向的邊緣均留有25mm寬度便于安裝。標(biāo)識(shí)由厚度為125 μ m的聚酰亞胺薄膜和表面合成涂料組成，通過絲網(wǎng)印刷工藝將表面合成涂料印制于聚酰亞胺薄膜的一面，采用高溫固化對(duì)標(biāo)識(shí)進(jìn)行除氣處理，采用銷釘固定在探測(cè)器器表熱控多層隔熱組件和艙板的表面上。
[0029](I)標(biāo)識(shí)的材料、工藝和安裝方式
[0030]a)標(biāo)識(shí)的基材
[0031]選用經(jīng)過空間飛行驗(yàn)證的聚酰亞胺薄膜作為制作標(biāo)識(shí)的基底材料，能保證基材的空間環(huán)境穩(wěn)定性。同時(shí)基底的厚度采用125 μ m，經(jīng)過試驗(yàn)驗(yàn)證，不僅抗力學(xué)強(qiáng)度大，不易產(chǎn)生褶皺等外觀缺陷，而且具有更好的印刷適應(yīng)性。此外，標(biāo)識(shí)安裝部位包覆的熱控多層隔熱組件的基材也是聚酰亞胺薄膜，標(biāo)識(shí)采用與熱控多層隔熱組件相同的基材，可最大限度的降低標(biāo)識(shí)對(duì)熱控多層隔熱組件的影響。
[0032]b)標(biāo)識(shí)的合成涂料
[0033]選用有抗輻照能力強(qiáng)、耐高低溫性能高、成膜質(zhì)量好并能通過高溫固化除氣的基料、顏料及助劑制備印刷標(biāo)識(shí)的合成涂料，保證標(biāo)識(shí)的抗輻照能力、耐高低溫性能以及展示性。
[0034]>基料:篩選出有機(jī)硅樹脂、硅氮樹脂、有機(jī)硅改性聚酯烤漆、有機(jī)硅氨基烘漆、氟硅樹脂這幾種適合空間應(yīng)用的基料，其中硅氮樹脂，有機(jī)硅改性聚酯烤漆，有機(jī)硅氨基烘漆，氟硅樹脂均為改性樹脂，通過工藝試驗(yàn)制備出基料。
[0035]顏料:由于標(biāo)識(shí)圖案的耐溫及耐輻照要求，選擇穩(wěn)定性好、高耐光及耐溫的顏料，保證標(biāo)識(shí)色彩穩(wěn)定性。通過與標(biāo)準(zhǔn)顏色樣品的顏色比對(duì)分析，確定顏料的配比。通過與標(biāo)準(zhǔn)顏色樣品的顏色比對(duì)分析，以及工藝試驗(yàn)，選用有機(jī)顏料紅2030和有機(jī)顏料黃4GLP，制備出顏料。
[0036]>合成涂料配制:在選定基料和顏料的基礎(chǔ)上，添加改善附著性能和固化的助劑，分別配制出紅色和黃色合成涂料。助劑包括附著力促進(jìn)劑和固化促進(jìn)劑，其中，添加附著力促進(jìn)劑，比如:甲基丙烯酰氧基官能團(tuán)硅烷或氨丙基三乙氧基硅烷，以使涂料聚酰亞胺薄膜具有較高的結(jié)合強(qiáng)度，提高抗紫外輻照能力和耐高低溫性能；添加固化促進(jìn)劑，比如:異氰酸酯加成物或二聚體、三聚體、縮二脲，以提高涂料成膜質(zhì)量。
[0037]在標(biāo)識(shí)合成涂料中，主要成分的配比情況如下:有機(jī)硅樹脂占整體合成涂料用量的55% -65% (重量)，優(yōu)選為60% (重量)；改性樹脂占整體合成涂料用量的24% -36%(重量)，其中硅氮樹脂占整體合成涂料用量的14%-18% (重量)，優(yōu)選為16% (重量)，有機(jī)硅改性聚酯烤漆占整體合成涂料的6% -10% (重量)，優(yōu)選為8% (重量)，有機(jī)硅氨基烘漆占整體合成涂料用量的2%-4% (重量)，優(yōu)選為3% (重量)，氟硅樹脂占整體合成涂料用量的2%-4% (重量)，優(yōu)選為3% (重量)；有機(jī)顏料占整體合成涂料用量的3%-5%(重量)，優(yōu)選為4% (重量)；附著力促進(jìn)劑占整體合成涂料用量的2%-4% (重量)，優(yōu)選為3% (重量)；固化促進(jìn)劑占整體合成涂料用量的2%-4% (重量)，優(yōu)選為3% (重量)。
[0038]實(shí)施例1:
[0039]在標(biāo)識(shí)合成涂料中，主要成分的配比情況如下:有機(jī)硅樹脂占整體合成涂料用量的55% (重量)；改性樹脂占整體合成涂料用量的36% (重量)；有機(jī)顏料占整體合成涂料用量的5% (重量)；助劑為4% (重量)。
[0040]實(shí)施例2:
[0041]在標(biāo)識(shí)合成涂料中，主要成分的配比情況如下:有機(jī)硅樹脂占整體合成涂料用量的65% (重量)；改性樹脂占整體合成涂料用量的24% (重量)；有機(jī)顏料占整體合成涂料用量的5% (重量)；助劑為6% (重量)。
[0042]實(shí)施例3:
[0043]在標(biāo)識(shí)合成涂料中，主要成分的配比情況如下:有機(jī)硅樹脂占整體合成涂料用量的65% (重量)；改性樹脂占整體合成涂料用量的24% (重量)；有機(jī)顏料占整體合成涂料用量的3% (重量)；助劑為8% (重量)。
[0044]實(shí)施例4:
[0045]在標(biāo)識(shí)合成涂料中，主要成分的配比情況如下:有機(jī)硅樹脂占整體合成涂料用量的60% (重量)；改性樹脂占整體合成涂料用量的30% (重量)；有機(jī)顏料占整體合成涂料用量的3% (重量)；助劑為7% (重量)。
[0046]實(shí)施例5:
[0047]在標(biāo)識(shí)合成涂料中，主要成分的配比情況如下:有機(jī)硅樹脂占整體合成涂料用量的58% (重量)；改性樹脂占整體合成涂料用量的30% (重量)；有機(jī)顏料占整體合成涂料用量的4% (重量)；助劑為8% (重量)。
[0048]c)標(biāo)識(shí)圖案的絲網(wǎng)印刷工藝
[0049]為了保證合成涂料在聚酰亞胺薄膜上的印刷效果，選用絲網(wǎng)印刷工藝印制標(biāo)識(shí)圖案。絲網(wǎng)印刷工藝表現(xiàn)出良好的印刷適應(yīng)性，在聚酰亞胺薄膜上印制的標(biāo)識(shí)圖案顏色、涂層均勻，大面積涂裝中表面均勻無瑕疵，公差的控制滿足國(guó)標(biāo)的要求。
[0050]d)標(biāo)識(shí)的除氣處理
[0051]為減少標(biāo)識(shí)在真空條件下的出氣，盡量避免對(duì)探測(cè)器產(chǎn)生污染，采用高溫固化方法對(duì)標(biāo)識(shí)進(jìn)行除氣處理。合成涂料極佳的耐高低溫性能，可實(shí)現(xiàn)精確地高溫固化，在烘烤過程中小分子材料和在主鏈上結(jié)合不牢的分子可逸出漆膜表面，具有真空出氣時(shí)質(zhì)量損失少，出氣較為徹底，殘余低分子化合物少的特點(diǎn)。
[0052]e)標(biāo)識(shí)的安裝方式
[0053]標(biāo)識(shí)采用銷釘固定在探測(cè)器器表熱控多層隔熱組件和艙板的表面上，銷釘距離標(biāo)識(shí)有效區(qū)域邊緣距離10mm，安裝后的標(biāo)識(shí)應(yīng)平展，沒有褶皺。
[0054](2)標(biāo)識(shí)的配置結(jié)構(gòu)
[0055]由于月球探測(cè)器屬于深空探測(cè)器，相對(duì)于地球應(yīng)用衛(wèi)星，其速度增量需求較大，重量的增加將急劇增加推進(jìn)劑的需求，因此，月球探測(cè)器對(duì)攜帶的標(biāo)識(shí)裝置的重量要求極為苛刻。標(biāo)識(shí)在重量和功耗受限的條件下，不能有支撐桿、展開機(jī)構(gòu)、固定架等輔助裝置，只能選取單面的薄膜結(jié)構(gòu)標(biāo)識(shí)附于探測(cè)器器表。
[0056](3)標(biāo)識(shí)的安裝位置和尺寸
[0057]考慮到標(biāo)識(shí)的光照條件，標(biāo)識(shí)應(yīng)安裝在探測(cè)器光照面艙板左上角。
[0058]為了說明方便，以旗幟作為標(biāo)識(shí)的一種舉例如下。為了完整準(zhǔn)確地展示旗幟，旗幟的安裝位置需保證平坦，并且不能被其他設(shè)備或器件遮擋和覆蓋。探測(cè)器光照面艙板左上角的尺寸為1420mmX706.8mm，其中能讓旗幟安裝的區(qū)域最大尺寸為900mmX380mm，依據(jù)旗幟標(biāo)準(zhǔn)對(duì)旗幟規(guī)定的布局和比例要求，同時(shí)考慮留有一定的安裝空間，旗幟的圖案有效區(qū)域?yàn)?80mmX 320mm，旗幟的圖案有效區(qū)域的四個(gè)方向的邊緣均留有25mm寬度便于安裝。此外，旗幟還需配合相機(jī)成像的能力，以便提高工程展示度。
[0059]拍攝探測(cè)器器表旗幟所用相機(jī)的視場(chǎng)角:19.7° X14.5。；有效像元數(shù)量:2352pixelX 1728pixel。探測(cè)器尺寸為5.68mX 2.58m(太陽翼展開狀態(tài))。探測(cè)器器表旗幟尺寸為480mm(W) X320mm⑶，則旗幟圖案中小圓直徑為32mm，大圓直徑為96mm。根據(jù)以上參數(shù)，可以計(jì)算得到表1。
[0060]表1不同距離下相機(jī)拍攝旗幟的成像效果
[0061]

【權(quán)利要求】
1.一種深空探測(cè)器的器表標(biāo)識(shí)，其特征在于，其主要由厚度為125 μ m的聚酰亞胺薄膜和表面合成涂料組成，所述表面合成涂料通過絲網(wǎng)印刷工藝印制于聚酰亞胺薄膜上；以所述表面合成涂料的重量為100%計(jì)，表面合成涂料中各化學(xué)成分及其重量百分?jǐn)?shù)為:有機(jī)硅樹脂為55% -65%，改性樹脂為24% -36%，有機(jī)顏料為3% _5%，助劑為4% -8%。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述深空探測(cè)器的器表標(biāo)識(shí)，其特征在于，所述改性樹脂包括硅氮樹脂、有機(jī)硅改性聚酯烤漆、有機(jī)硅氨基烘漆和氟硅樹脂。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述深空探測(cè)器的器表標(biāo)識(shí)，其特征在于，所述助劑由附著力促進(jìn)劑和固化促進(jìn)劑組成，其中附著力促進(jìn)劑為甲基丙烯酰氧基官能團(tuán)硅烷或氨丙基三乙氧基硅烷，固化促進(jìn)劑為異氰酸酯加成物、二聚體、三聚體或縮二脲。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述深空探測(cè)器的器表標(biāo)識(shí)，其特征在于，有機(jī)硅樹脂占整體合成涂料用量的60% (重量)，硅氮樹脂占整體合成涂料用量的16% (重量)，有機(jī)硅改性聚酯烤漆占整體合成涂料用量的8% (重量)，有機(jī)硅氨基烘漆占整體合成涂料用量的3% (重量)，氟硅樹脂占整體合成涂料用量的3% (重量)；有機(jī)顏料占整體合成涂料用量的4%(重量)；附著力促進(jìn)劑占整體合成涂料用量的3% (重量)；固化促進(jìn)劑占整體合成涂料用量的3% (重量)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或4所述深空探測(cè)器的器表標(biāo)識(shí)，其特征在于，所述有機(jī)顏料為有機(jī)顏料紅2030和有機(jī)顏料黃4GLP。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或4所述深空探測(cè)器的器表標(biāo)識(shí)，其特征在于，所述標(biāo)識(shí)的圖案有效區(qū)域?yàn)?80mmX320mm，所述標(biāo)識(shí)的圖案有效區(qū)域的四個(gè)方向的邊緣均留有25mm寬度邊沿。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-3之一所述深空探測(cè)器的器表標(biāo)識(shí)，其特征在于，所述標(biāo)識(shí)采用高溫固化除氣處理后，采用銷釘固定在探測(cè)器光照面艙板左上角和熱控多層隔熱組件的表面上。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-4之一所述深空探測(cè)器的器表標(biāo)識(shí)，其特征在于，所述標(biāo)識(shí)為旗幟。
【文檔編號(hào)】G09F17/00GK104183203SQ201410387545
【公開日】2014年12月3日 申請(qǐng)日期:2014年8月7日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月7日
【發(fā)明者】鄒昕, 許旻, 李林, 王潔冰, 陳麗平, 鄧湘金, 顧征 申請(qǐng)人:北京空間飛行器總體設(shè)計(jì)部