昆虫卫星载荷实验舱的制作方法

本实用新型涉及航天仪器领域，特别涉及一种昆虫卫星载荷实验舱，可在太空中满足小型昆虫的生存需求，并且可以用于监测昆虫生长发育、运动、睡眠等各项行为活动的装置，为昆虫空间行为学研究提供支持。

背景技术：

随着人类对太空环境的探索不断深入，空间生命科学也在不断发展。果蝇、蚂蚁、蟑螂等小型昆虫凭借其体型小、适应能力强、耗能小及其在生物学研究方面的优势成为了空间生命科学的重要研究对象。为昆虫在太空环境下营造一个良好的生存空间，并利用红外、摄像等监测技术实时监测与记录昆虫在轨期间的生长发育、运动、睡眠等各项行为活动，更直观地了解生物体的在轨状态，对空间生命科学的研究具有重要意义。并且由于数据能够定时传回，降低了对卫星返回的要求，大大扩展了可用于研究的卫星载荷资源。目前科研人员缺乏一种满足各种小型昆虫的生存需求，并且可以在轨开展其生长发育、运动、睡眠等各项行为活动研究的昆虫卫星载荷实验舱。

技术实现要素：

本实用新型主要是根据航天仪器及生物学的要求，设计出满足昆虫的生存需求，并且可以在轨开展昆虫生长发育、运动、睡眠等各项行为活动研究的标准化卫星载荷实验舱。本实用新型的成功研制将为空间环境对生物体生长发育、运动、睡眠等行为活动的影响研究提供设备支持，推动空间生命科学的发展。

一种昆虫卫星载荷实验舱，包括承压舱、生活单元、运动监测单元、环境调控单元、传感单元、主控单元、通信及电源接口；该承压舱包括舱体、前端盖、后端盖和保温层，该舱体具有一个内腔，该前端盖盖住该舱体的前端，该后端盖盖住该舱体的后端，该保温层覆盖在该舱体内腔的内壁上并密封该舱体内腔；该生活单元、该环境调控单元、该传感单元及该主控单元安装在该承压舱的内腔中；该生活单元、该运动监测单元、该环境调控单元、该传感单元、该通信及电源接口均与该主控单元电连接；该生活单元为昆虫生活空间；该运动监测单元安装在该生活单元上并监测昆虫的活动，并送该主控单元存储记录；该环境调控单元受该主控单元控制调控该实验舱内的环境；该传感单元采集该实验舱内的各环境参数，并送该主控单元存储记录；该主控单元可预设相应程序，也可在地面实时输入指令，可自动控制该运动监测单元，并且可根据该传感单元传感参数自动控制该环境调控单元，维持该实验舱内的各环境参数；该通信及电源接口位于该前端盖上，连接卫星供电系统为该实验舱供电，与地面通信，并定时将该主控单元存储的实验数据传回地面。

优选地，所述舱体、所述前端盖和所述后端盖用高强度铝合金材料制成，所述保温层用发泡高分子材料制成。

优选地，所述生活单元包括独居单元和群居单元，该独居单元由一组透明有机玻璃试管阵列组成，该独居单元可替换，有机玻璃试管直径可变，范围为5mm-10mm；该群居单元由透明有机玻璃培养皿组成；该独居单元和该群居单元中均放置可一次性满足昆虫30天以上的生存需求的特制食物。

优选地，所述运动监测单元包括红外监测单元和摄像单元，该红外监测单元以阵列的形式围绕在所述独居单元的每根试管周围，独立监测每根试管内昆虫的运动；该摄像单元置于所述群居单元正上方，实时记录昆虫的各项行为活动。

优选地，所述环境调控单元包括光照单元、风热单元、加湿单元和气体单元，分别受主控单元控制运作，从而调控该实验舱内光照、通风量、温度、湿度、二氧化碳浓度及氧气浓度。

优选地，所述光照单元位于独居单元和群居单元的中间，为两块均光板中含有数个led；所述风热单元具有两个风扇，在风扇前安装加热电阻以加热；所述加湿单元中设有通过通气软管相连的气泵与储水罐，利用气泵抽气经过储水罐，通过主控单元控制气泵的运作，从而调控实验舱内的湿度；所述气体单元设有通过通气软管相连的气泵与装有制氧药剂的制氧药罐，利用气泵抽气经过制氧药罐，通过主控单元控制气泵的运作，从而调控实验舱内氧气及二氧化碳的浓度。

优选地，所述传感单元包括加速度传感单元、光照传感单元、气压传感单元、温湿度传感单元、氧气及二氧化碳传感单元，均采用微型高灵敏度高分辨率传感器，分别采集该实验舱内的加速度、光照、气压、温度、湿度、氧气浓度及二氧化碳浓度参数，并送主控单元存储记录。

优选地，所述主控单元包括单片机和数个芯片，可预设相应程序，也可在地面实时输入指令，可满足六个月以内的数据存储需求。

优选地，所述通信及电源接口的数据传输采用can或uart或iic总线与obc通信，定时将数据传回地面。

优选地，所述生活单元、运动监测单元、环境调控单元、传感单元、主控单元及通信及电源接口采用模块化设计，组装方便。

本实用新型昆虫卫星载荷实验舱，包括承压舱、生活单元、运动监测单元、环境调控单元、传感单元、主控单元及通信及电源接口。该环境调控单元可以调控实验舱内的环境，为昆虫在太空环境下营造一个良好的生存空间。该运动监测单元利用红外监测技术和摄像监测技术分别实时监测与记录该生活单元中的独居单元和群居单元中昆虫在轨期间的生长发育、运动、睡眠等各项行为活动，两方面相结合，更全面且直观地了解生物体的在轨状态，对空间生命科学的研究具有重要意义。该主控单元可预设相应程序，也可在地面实时输入指令，增加了操作的灵活性。该通信及电源接口由于数据能够定时传回，降低了对卫星返回的要求，大大扩展了可用于研究的卫星载荷资源。本实用新型的成功研制将为空间环境对生物体生长发育、运动、睡眠等行为活动的影响研究提供设备支持，推动空间生命科学的发展。

所述承压舱中舱体、前端盖、后端盖用高强度铝合金材料制成，高强度铝合金具有密度小、强度高、加工性能好及焊接性能优良等特点；保温层用发泡高分子材料制成，材料满足卫星搭载的需求，并且成本较为低廉，较为易得。

所述生活单元内的特制食物可一次性满足昆虫30天以上的生存需求，可用于长期研究；该独居单元可替换，有机玻璃试管直径可变，范围为5mm-10mm，以满足不同大小昆虫的搭载要求。

所述光照单元位于独居单元和群居单元的中间，为两块均光板中含有数个led，使两面的生活单元均匀受光，通过主控单元实现定时，并实现无频闪控制光强，以适应不同昆虫的需求。

所述主控单元可预设相应程序，也可在地面实时输入指令，增加了操作的灵活性。

所述通信及电源接口通过can或uart或iic总线与obc通信，定时将数据传回地面，卫星无需返回就能够获取实验数据，大大扩展了可用于研究的卫星载荷资源；同时将实验舱连于卫星供电系统以供电，减少了载荷的重量，且电源需求平均小于8w，峰值小于15w，较为省电。

所述实验舱可以针对现有卫星特点，在形状、体积、重量等方面采用标准化设计，同时内部各单元采用模块化设计，方便根据实际需求进行灵活组合，组装方便，大大扩展了应用范围。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。

图1为昆虫卫星载荷实验舱的整体构架。1.承压舱，2.生活单元，3.运动监测单元，4.环境调控单元，5.传感单元，6.主控单元，7.通信及电源接口，8.舱体，9.前端盖，10.后端盖，11.保温层，12.独居单元，13.群居单元，14.红外监测单元，15.摄像单元，16.光照单元，17.风热单元，18.加湿单元，19.气体单元。

图2为独居单元及红外监测单元的细节图。12.独居单元，14.红外监测单元。

图3为传感单元的细节图。5.传感单元，20.加速度传感单元，21.光照传感单元，22.气压传感单元，23.温湿度传感单元，24.氧气及二氧化碳传感单元。

图4为群居单元及摄像单元的细节图。13.群居单元，15.摄像单元。

图5为主控单元的细节图。6.主控单元。

图6为环境调控单元的细节图。4.环境调控单元，16.光照单元，17.风热单元，18.加湿单元，19.气体单元。

具体实施方式

如图1至图6所示，本实用新型提供一种昆虫卫星载荷实验舱，包括承压舱1、生活单元2、运动监测单元3、环境调控单元4、传感单元5、主控单元6、通信及电源接口7；该承压舱1包括舱体8、前端盖9、后端盖10和保温层11，该舱体8具有一个内腔，该前端盖9盖住该舱体8的前端，该后端盖10盖住该舱体8的后端，该保温层11覆盖在该舱体8内腔的内壁上并密封该舱体8内腔；该生活单元2、该环境调控单元4、该传感单元5及该主控单元6安装在该承压舱1的内腔中；该生活单元2、该运动监测单元3、该环境调控单元4、该传感单元5、该通信及电源接口7均与该主控单元6电连接；该生活单元2为昆虫生活空间；该运动监测单元3安装在该生活单元2上并监测昆虫的活动，并送该主控单元6存储记录；该环境调控单元4受该主控单元6控制调控该实验舱内的环境；该传感单元5采集该实验舱内的各环境参数，并送该主控单元6存储记录；该主控单元6可预设相应程序，也可在地面实时输入指令，可自动控制该运动监测单元3，并且可根据该传感单元5传感参数自动控制该环境调控单元4，维持该实验舱内的各环境参数；该通信及电源接口7位于该前端盖9上，连接卫星供电系统为该实验舱供电，与地面通信，并定时将该主控单元6存储的实验数据传回地面。

所述舱体8、所述前端盖9和所述后端盖10用高强度铝合金材料制成，所述保温层11用发泡高分子材料制成；高强度铝合金具有密度小、强度高、加工性能好及焊接性能优良等特点；发泡高分子材料满足卫星搭载的需求，并且成本较为低廉，较为易得。

所述生活单元2包括独居单元12和群居单元13，该独居单元12由一组透明有机玻璃试管阵列组成，该独居单元12可替换，有机玻璃试管直径可变，范围为5mm-10mm，以满足不同大小昆虫的搭载要求，适应性强；该群居单元13由透明有机玻璃培养皿组成；该独居单元12和该群居单元13中均放置可一次性满足昆虫30天以上的生存需求的特制食物，可用于长期研究。

所述运动监测单元3包括红外监测单元14和摄像单元15，该红外监测单元14以阵列的形式围绕在所述独居单元12的每根试管周围，独立监测每根试管内昆虫的运动；该摄像单元15置于所述群居单元13正上方，实时记录昆虫的各项行为活动。

所述环境调控单元4包括光照单元16、风热单元17、加湿单元18和气体单元19，分别受主控单元6控制运作，从而调控该实验舱内光照、通风量、温度、湿度、二氧化碳浓度及氧气浓度。

所述光照单元16位于独居单元12和群居单元13的中间，为两块均光板中含有数个led，使两面的生活单元2均匀受光，通过主控单元6实现定时，并实现无频闪控制光强，以适应不同昆虫的需求；所述风热单元17具有两个风扇，在风扇前安装加热电阻以加热；所述加湿单元18中设有通过通气软管相连的气泵与储水罐，利用气泵抽气经过储水罐，通过主控单元6控制气泵的运作，从而调控实验舱内的湿度；所述气体单元19设有通过通气软管相连的气泵与装有制氧药剂的制氧药罐，利用气泵抽气经过制氧药罐，通过主控单元6控制气泵的运作，从而调控实验舱内氧气及二氧化碳的浓度。

所述传感单元5包括加速度传感单元20、光照传感单元21、气压传感单元22、温湿度传感单元23、氧气及二氧化碳传感单元24，均采用微型高灵敏度高分辨率传感器，分别采集实验舱内的加速度、光照、气压、温度、湿度、氧气浓度及二氧化碳浓度参数，并送主控单元6存储记录。

所述主控单元6包括单片机和数个芯片，可预设相应程序，也可在地面实时输入指令，可满足六个月以内的数据存储需求。

所述通信及电源接口7的数据传输采用can或uart或iic总线与obc通信，定时将数据传回地面，卫星无需返回就能够获取实验数据，大大扩展了可用于研究的卫星载荷资源；同时将实验舱连于卫星供电系统以供电，减少了载荷的重量，且电源需求平均小于8w，峰值小于15w，较为省电。

实验舱可以针对现有卫星特点，在形状、体积、重量等方面采用标准化设计，所述生活单元2、运动监测单元3、环境调控单元4、传感单元5、主控单元6及通信及电源接口7采用模块化设计，方便根据实际需求进行灵活组合，组装方便，大大扩展了应用范围。

以上所述，仅为本实用新型较佳实施例而已，故不能依此限定本实用新型实施的范围，即依本实用新型专利范围及说明书内容所作的等效变化与修饰，皆应仍属本实用新型涵盖的范围内。