一种模拟架起月球背面通讯桥梁的展示装置的制作方法

1.本实用新型涉及展示装置技术领域，特别涉及一种模拟架起月球背面通讯桥梁的展示装置。


背景技术：

2.目前，随着科技和航空航天技术的发展，人们对于月球的了解正逐步增加。而月球是地球唯一的一颗卫星。从古至今，月球被人们赋予了无数的意义。随着近些年的科技蓬勃发展，科学家们发现月球一直是只有一面朝向地球，而另一面对我们来说显得十分陌生。那么我们不禁要问了，月球为何只有一面朝向地球？当你手里拿着一根绳子，绳子的另一端拴着一个小铁球，你用手将这根绳子甩起来，让它做圆周运动，那么你就会发现另一端的铁球系绳子的那个点会向着你的手的方向，其实地球和月亮之间的关系也与之相似，地球的引力很强，自转公转一样的月亮就好比绳子一端的铁球，只是地月之间的引力犹如看不见“绳子”，但实际意义是相同的，在天文学上，这被称为潮汐锁定。
3.人们在地球上无法观测到月球的背面，也无法直接接收来自月球背面的探测器发出的信号，所以需要有一个中转站来负责地球和月球探测器的信号中转工作，这个中转站就是鹊桥中继卫星。有了它作为媒介，科学家们就可以完成对月球背面的探测工作了。如图1所示，鹊桥卫星受到地球引力和月球引力的共同作用，需要处在一个相对平衡的位置。根据法国数学家拉格朗日的计算，总共有五个点符合条件，而我们的鹊桥中继卫星就在l2点附近运行。鹊桥在l2点附近运行，受到的地球作用力和月球作用力是相对平衡的，既不会被一方吸引过去，也不会越飞越远，可以很好的完成地月通信支持的任务。此外，鹊桥还会受到太阳引力的影响，所以鹊桥在这个轨道上运行时走出的不是一个平面，而是一个不规则曲线。
4.需要注意的是，l2点并不是一个固定点，它在地球和月球的延长线上，只是一个相对位置。所以随着地球和月球的运行，这个点也在不停地动。鹊桥在这个轨道上运行时，会围绕地球画出一个十分美丽的图案，像一个花环，如图2所示。
5.目前现有的方式可以通过视频展示上面的原理，但还是无法直观、形象的展示各个球体运动的过程，因此，亟需一种新型的展示设备，可以向人们更好的科普鹊桥卫星的通信方式。


技术实现要素：

6.本实用新型的主要目的在于提供一种至少部分解决上述技术问题的一种模拟架起月球背面通讯桥梁的展示装置。
7.为实现上述目的，本实用新型采取的技术方案为：
8.一种模拟架起月球背面通讯桥梁的展示装置，包括：展台、地球模型、月球模型、鹊桥模型、驱动装置、操作杆、水雾装置及上位机；
9.所述操作杆安装在所述展台上，且靠近所述展台边缘处；
10.所述展台的中间设有同心圆的两个环形轨道，分别为内环轨道和外环轨道；所述水雾装置呈矩形，一端位于所述同心圆的圆心，另一端覆盖在所述两个环形轨道上；
11.所述驱动装置、上位机安装在所述展台下方；
12.其中，所述地球模型通过旋转轴穿过所述水雾装置的一端与所述驱动装置连接；所述月球模型通过旋转轴穿过所述水雾装置的另一端，与所述内环轨道滑动连接；所述鹊桥模型通过旋转轴依次穿过所述水雾装置的另一端、外环轨道，再与所述驱动装置连接；
13.所述鹊桥模型上设有第一射灯和第二射灯，第一射灯的光照方向指向所述地球模型，第二射灯的光照方向指向所述月球模型；
14.所述上位机，分别与所述驱动装置、操作杆、水雾装置控制连接。
15.进一步地，还包括：触摸显示屏；所述触摸显示屏安装在所述展台上，且靠近所述展台边缘处；所述触摸显示屏与所述上位机连接。
16.进一步地，所述展台由环形状的外展台和位于所述外展台内部的桌台构成；
17.所述外展台具有立柱和骨架，所述骨架安装在所述立柱上；所述骨架上安装有大理石台面，边缘处外包金属材质；
18.所述桌台由圆形台面和多个支架构成，所述台面安装在多个所述支架上；所述驱动装置安装在任一支架上。
19.进一步地，所述大理石台面倾斜安装，倾斜角度为15～30
°
。
20.进一步地，所述大理石台面厚度大于等于12mm，台面棱边圆角半径大于等于3mm。
21.进一步地，所述外展台与所述桌台之间设有呈圆柱形的透明罩。
22.进一步地，所述透明罩的材质为下述任一种：有机玻璃、ps、pc和亚克力。
23.进一步地，所述透明罩的高度为500-800mm。
24.进一步地，所述展台整体成圆形，直径为2200mm；整体高度为800mm。
25.与现有技术相比，本实用新型具有如下有益效果：
26.本实用新型所提供的一种模拟架起月球背面通讯桥梁的展示装置，包括：展台、地球模型、月球模型、鹊桥模型、驱动装置、操作杆、水雾装置及上位机；结构简单，可模拟鹊桥工作的场景，模拟作为地月通讯和数据中转站，可以实时的把在月面背面着陆的嫦娥四号探测器发出的科学数据第一时间传回地球。参观者通过直观的立体式视觉体验可认识到中国载人航天的巨大成就，具有更好的视觉效果和教育意义，达到更好的科普效果。
27.下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
28.为了更清楚的描述本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图进行简单介绍。附图用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本实用新型的实施例一起用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的限制。
29.图1为本实用新型提供的鹊桥卫星受到地球引力和月球引力的共同作用处于相对平衡的位置示意图；
30.图2为本实用新型提供的鹊桥卫星运动轨迹示意图；
31.图3为本实用新型提供的模拟架起月球背面通讯桥梁的展示装置结构图；
32.图4为本实用新型提供的模拟架起月球背面通讯桥梁的展示装置的剖面图；
33.图5为本实用新型提供的模拟架起月球背面通讯桥梁的展示装置的侧视图；
34.图6为本实用新型提供的模拟架起月球背面通讯桥梁的展示装置的俯视图；
35.图7为本实用新型提供的模拟架起月球背面通讯桥梁的展示装置局部图；
36.图8为本实用新型提供的模拟架起月球背面通讯桥梁的示意图；
37.图9为本实用新型提供的外展台的结构示意图；
38.图中：1-展台、2-地球模型、3-月球模型、4-鹊桥模型、5-驱动装置、6-操作杆、7-水雾装置、8-上位机、9-触摸显示屏、11-外展台、12-桌台、111-立柱、112-骨架、121-支架。
具体实施方式
39.下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。
40.参照图3-6所示，本实用新型提供的一种模拟架起月球背面通讯桥梁的展示装置，包括：展台1、地球模型2、月球模型3、鹊桥模型4、驱动装置5、操作杆6、水雾装置7及上位机8；
41.操作杆6安装在展台1上，且靠近展台边缘处；方便参观者靠近操作。在展台1的中间设有同心圆的两个环形轨道，分别为内环轨道和外环轨道。水雾装置呈矩形，为板状，一端位于同心圆的圆心处，另一端覆盖在两个环形轨道上；
42.驱动装置、上位机安装在展台下方空间，整体结构较为紧凑；其中，地球模型通过旋转轴穿过水雾装置的一端与驱动装置连接；月球模型通过旋转轴穿过水雾装置的另一端，与内环轨道滑动连接；鹊桥模型通过旋转轴依次穿过水雾装置的另一端、外环轨道，再与驱动装置连接；可参照图7局部图所示。
43.鹊桥模型上设有第一射灯和第二射灯，第一射灯的光照方向指向地球模型，第二射灯的光照方向指向月球模型；上位机，分别与所述驱动装置、操作杆、水雾装置控制连接。
44.上述水雾装置可选用市面上已有的设备，位于地球模型、月球模型和鹊桥模型的下方，并可随月球的公转一同旋转。在上位机的控制下，可向上方喷射水滴，形成水雾。
45.上述驱动装置可采用一组伺服电机，包括多个齿轮和传动轴；也可采用两组伺服电机，由各自适配的齿轮与传动轴，分别控制三个模型的旋转速度。本公开实施例对此不做限定，采用现有技术中的相关驱动和传动关系即可。根据三者之间的旋转速度和位置关系，通过现有技术转换为对伺服电机的控制指令，由上位机发出控制指令。
46.该模拟架起月球背面通讯桥梁的展示装置，在使用时，可通过操作杆的触动，比如向右推动，可演示鹊桥中继卫星公转的情况，此时除了地球和月球的运行，鹊桥也开始运动，并且水雾装置开始公转，鹊桥模型的两个射灯分别照向地球模型和月球模型，然后在水雾的作用下，显示出光线，模拟月球背面与地球之间的通信路径。通过模拟鹊桥工作的场景，模拟作为地月通讯和数据中转站，可以实时的把在月面背面着陆的嫦娥四号探测器发出的科学数据第一时间传回地球。参观者通过直观的立体式视觉体验可认识到中国载人航天的巨大成就，具有更好的视觉效果和教育意义，达到更好的科普效果。
47.进一步地，参照图3-6所示，模拟架起月球背面通讯桥梁的展示装置还包括触摸显示屏9。触摸显示屏9安装在展台1上，且靠近展台1边缘处，同样便于参照者靠近操作。该触摸显示屏9与上位机8连接。
48.比如可以选用19寸触摸屏，操作流程：待机时，模型均不动，触摸屏可显示比如四个选择观看或演示的标题。
49.1)神秘的月球背面(视频剪辑+二维动画)
50.当选择该题目时，展示月球背面的视频或二维动画，同时可通过喇叭播放音频：比如内容为:2019年1月3日10时26分，人类探月进程再创突破，中国的嫦娥四号实现人类探测器首次在月球背面软着陆，并实现了首次月背与地球的中继通信，开启了人类月球探测新篇章
……
嫦娥四号着陆的艾特肯盆地是太阳系最大的环形山，也是个古老的区域，可能含有许多月球初始的信息，保存了太阳系形成之初的宝贵信息，极具探索价值。因为地球上经历了多次沧海桑田，早期地质历史的痕迹早已消失殆尽。因此，对月球背面开展形貌、物质组成、月壤和月表浅层结构的就位与巡视综合探测，不仅可促进对月球早期演化历史的新认知，对研究地球的早期历史也有重要价值
……
51.2)拉格朗日点(视频剪辑+二维动画)
52.当选择该题目时，展示拉格朗日点的相关视频或二维动画，并播放音频，也可以展示字幕：拉格朗日点指的是太空中的某些特殊位置，在该位置上，两个天体的引力的矢量之和，与该处的第三个相对小得多的物体所受的离心力平衡，使得第三个物体与前两个物体保持相对静止
……
53.3)鹊桥中继卫星(图文介绍)
54.展示图文介绍：鹊桥有何与众不同之处呢？
55.首先，“鹊桥”装备了具有高智能化水平、全天候、全天时、全空域运行能力的光纤陀螺惯性测量单元，从而摆脱了之前航天器姿态敏感器需要借助地球、太阳等天体来定位的束缚，大大提升其轨道控制能力。在“鹊桥”1000米/秒高速在轨飞行过程中，其速度控制精度误差不大于0.02米/秒，这种超强的自主控制能力，让地面实施轨道控制周期为7天左右一次，为长期稳定运行奠定了基础
……
56.4)模拟地球、月球、鹊桥中继卫星的运动
57.当选择该题目后，比如提示操作杆左移可演示地球自转和月球的自转、公转；
58.提示操作杆右移时可演示有鹊桥工作的情况。
59.然后体验者向左或向右推动操作杆都能启动模型演示。向左推操作杆演示无鹊桥号工作的情况，此时鹊桥不动，只有地球自转和月球的自转、公转；向右推操作杆演示有鹊桥工作的情况，此时除了地球和月球的运行，鹊桥也开始运动，并且水雾装置开始工作(随机喷射)，鹊桥内的射灯照向地球和月球，在水雾的作用下，显示出光线，如图8所示，代表月球背面与地球之间的通信路径。
60.演示过程中可推动操作杆切换演示模式。若不切换，则模型演示固定圈数后，自动停止。自动复位，操作杆也回到中间位置。触摸屏演示完体验者所选的内容后自动返回到待机画面，并在此过程中伴有音频解说。
61.进一步地，该展台由环形状的外展台11和位于外展台内部的桌台12构成；如图9所示，外展台11具有立柱111和骨架112，整体可由多组弧形状的结构组合而成。骨架112安装
在立柱111上；骨架112可由40
×
20mm方管焊接而成。骨架112上安装有大理石台面，边缘处外包金属材质；另外预留出触摸显示屏、操作杆的安装位置即可。
62.桌台12由圆形台面和多个支架121构成，台面安装在多个支架121上；驱动装置5安装在任一支架121上。整体架构组装便捷，坚固可靠。
63.其中，大理石台面倾斜安装，倾斜角度为15～30
°
，可优选20
°
，符合人体工程学。大理石台面厚度大于等于12mm，可承受一定的压力；台面棱边圆角半径大于等于3mm，圆润处理，并外包金属，比如外包铁皮；同样符合人体工程学。
64.进一步地，为了避免参观者触摸或破坏地球、月球及鹊桥模型，可在外展台与所述桌台之间设有呈圆柱形的透明罩。该透明罩的材质为下述任一种：有机玻璃(聚甲基丙烯酸甲酯)、聚苯乙烯(ps)、聚碳酸脂(pc)和甲丙烯酸甲酯(俗称亚克力)。在实施过程中，可根据所处的环境，也可考虑经济性，选择适宜的材质即可。另外，该透明罩的高度在500-800mm之间即可，可优选700mm。该展台整体成圆形，直径为2200mm；整体高度为800mm。
65.本实用新型所提供的一种模拟架起月球背面通讯桥梁的展示装置，包括：展台、地球模型、月球模型、鹊桥模型、驱动装置、操作杆、水雾装置及上位机；结构简单，可模拟鹊桥工作的场景，模拟作为地月通讯和数据中转站，可以实时的把在月面背面着陆的嫦娥四号探测器发出的科学数据第一时间传回地球。参观者通过直观的立体式视觉体验可认识到中国载人航天的巨大成就，具有更好的视觉效果和教育意义，达到更好的科普效果。
66.显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。