EA038352B1 - Способ увода объектов крупногабаритного космического мусора и устройство для его реализации - Google Patents

Abstract

Предложено изобретение, которое относится к области ракетно-космической техники и может быть использовано для очистки околоземного космического пространства от объектов крупногабаритного космического мусора на тросе. На этапе ближнего наведения формируют вращающуюся тросовую систему. Предложенная тросовая система включает управляемый тросовый барабан, трос, отделяемый на тросе транспортно-стыковочный модуль с системой жёсткой стыковки с космическим мусором, декартовую двигательную установку с системой стыковки и захвата, космический буксир, оснащённый двигательной установкой. Управление натяжением троса, соединяющего космический буксир с транспортно-стыковочным модулем, осуществляют изменением длины троса с учётом действия на космический буксир силы тяги, силы натяжения троса от вращения тросовой системы вокруг её центра масс. При достижении центром масс тросовой системы заданной орбитальной скорости движения космического мусора осуществляют его отделение путём разрыва жёсткой механической связи между транспортно-стыковочным модулем и тросом. После отделения космического мусора осуществляют торможение вращения связки (космический буксир-трос-транспортно-стыковочный модуль), стягивание в единую жёсткую связку и манёвр связки к следующему объекту космического мусора.

Description

Изобретение относится к области ракетно-космической техники и может быть использовано для очистки околоземного космического пространства от объектов крупногабаритного космического мусора (КМ), типа прекративших активное существование космических аппаратов, отделившихся частей последних ступеней ракет-носителей и разгонных блоков.

Известен способ по патенту РФ № 2521082 B64G 1/00, в котором предлагается внести изменения обозначений для заявляемого изобретения, с учётом уточненных обозначений способ формулируется следующим образом: способ стыковки космических аппаратов (КА), один из которых пассивный (ПКА), это далее - космический мусор (КМ), а другой, сближающийся с ним - активный (АКА), это далее - космический буксир (КБ), включающий использование самонаводящегося космического микробуксира (КМБ), это далее - транспортно-стыковочный модуль (ТСМ) для доставки троса к КМ, выпускаемого с КБ и оснащенного стыковочным штырем, при сближении с КМ на минимальное расстояние, стыковку, стягивание механической связки (КБ - ТСМ - КМ) с помощью троса, отличающийся тем, что после создания механической связки (ТСМ - КМ) совмещают продольные оси КБ и связки (ТСМ - КМ) с направлением линии, соединяющей их центры масс, осуществляют стабилизацию углового положения КБ и связки (ТСМ - КМ) в инерциальной системе координат с центром, находящимся в центре масс КБ, и с помощью продольных ускорений, развиваемых двигателями КБ и ТСМ, осуществляют снижение натяжения троса до минимального, а после касания связки (ТСМ - КМ) посадочного места на КБ осуществляют фиксацию связки (ТСМ - КМ) с помощью системы, установленной на КБ.

Недостатки этого способа стыковки, предусматривающего толкающую схему, заключаются в следующем:

а) при стыковке на пересекающихся курсах КБ и КМ при стягивании КБ и связки (ТСМ - КМ) с помощью троса угловая скорость связки (КБ - трос -ТСМ - КМ) будет увеличиваться с уменьшением расстояния между КБ и связкой (ТСМ - КМ) и для её уменьшения необходимо приложение тормозных импульсов двигательных установок ДУ КБ и ДУ ТСМ;

б) при вращении связки (КБ - трос - ТСМ - КМ) возникают центробежные силы, зависящие от угловой скорости, масс КБ и связки (ТСМ-КМ), приводящие к значительной силе натяжения троса, что приводит к необходимости увеличения его прочности за счёт увеличения массы;

в) стабилизация (торможение) связки (КБ - трос - ТСМ - КМ) при стягивании троса требует затрат топлива как на КБ, так и на ТСМ;

д) использование других систем захвата типа сеть, гарпун практически невозможно из-за проблем стыковки в единую жёсткую систему механической связки (КБ - ТСМ - КМ) с центром масс, лежащим на линии, совпадающей с продольной осью КБ для толкающей схемы.

В статье [1] Trushlyakov V., Yudintsev V. Systems engineering design and optimization of an active debris removal mission of a spent rocket body using piggyback autonomous module//3-rd IAA Conf. Dyn. Control Sp. Syst. (DYCOSS 2017) 30 May - 1-st June 2017. Moscow, 2017. pp. 667-681 приведены угловые скорости системы (КБ - трос - ТСМ - КМ) при стягивании связки, а также силы, действующие на трос.

Эти недостатки могут быть устранены в том случае, если в известный способ добавить следующие действия, в результате чего получим Способ увода объектов КМ, основанного на использовании КБ, отделяющегося от него на тросе ТСМ и стыковки с КМ отличающийся тем, что

1.1) за счёт различия орбитальных скоростей (КБ с ТСМ) и КМ, используя ТСМ для доставки троса А от КБ к КМ, на этапе ближнего наведения формируют вращающуюся тросовую систему (ТС1), включающую в свой состав КБ - трос - ТСМ, с жёсткой механической связью между с КМ (например, штангаконус или манипулятор) или вращающуюся тросовую систему (ТС2), включающую в свой состав КБ трос А - ТСМ, с тросовой связью (трос Б) между ТСМ и КМ (например, сеть или гарпун на тросовой связи).

1.2а ) после формирования вращающейся TC1 (TC2), непрерывно определяют её угловое положение на орбите по отношению к вектору орбитальной скорости её центра масс и для увеличения высоты орбиты центра масс TC1 (TC2) прилагают импульс ДУ КБ, направленной вдоль линии троса в сторону центра масс TC1 (TC2), на интервале углового положения TC1 (TC2), соответствующего положительной величине проекции импульса ДУ КБ на вектор скорости центра масс TC1 (TC2), а для уменьшения высоты орбиты центра масс TC1 (TC2) импульс ДУ КБ прилагают на интервале углового положения TC1 (TC2), соответствующего отрицательной проекции импульса ДУ КБ на вектор орбитальной скорости центра масс ТС1 (ТС2);

1.2б) после формирования вращающейся TC1 (TC2), непрерывно определяют её угловое положение на орбите по отношению к вектору орбитальной скорости её центра масс и с целью сокращения затрат топлива КБ для уменьшения перигея орбиты центра масс TC1 (TC2) импульс ДУ КБ прилагают на интервале углового положения TC1 (TC2), соответствующего отрицательной проекции импульса ДУ КБ на вектор орбитальной скорости центра масс TC1 (TC2) при высоте орбиты TC1 (TC2) близкой к высоте апогея;

1.3а ) управление натяжением троса А, соединяющего КБ с ТСМ, от момента формирования жёсткой связи между ТСМ и КМ, до момента отделения КМ от ТСМ, осуществляют изменением длины троса А для обеспечения гарантированного натяжения троса А с учётом действия на КБ силы тяги, натяжения

- 1 038352 троса А от вращения ТС1 вокруг её центра масс, а также для демпфирования возможных продольных колебаний троса А, при этом сила натяжения троса А не должна превышать предельного значения, определяемого свойствами материала троса А, и прочностью элементов конструкций, обеспечивающих крепление троса А к ТСМ и КБ и соединение ТСМ с КМ;

1.3б) управление натяжением тросов А, Б, соединяющего КБ с ТСМ и ТСМ с КМ, соответственно, осуществляют путём изменения длин тросов А, Б для обеспечения гарантированного их натяжения с учётом действия на КБ силы тяги ДУ КБ, натяжения тросов А, Б от вращения ТС2 вокруг центра масс, демпфирования возможных продольных колебаний тросов, колебаний ТСМ относительно линии, соединяющей центры масс КМ и КБ, и отсутствия в ТС2 резонансных явлений, при этом сила натяжения тросов А, Б не должна превышать предельного значения, определяемого свойствами материалов тросов А,Б, и прочностью элементов конструкций, обеспечивающих крепление тросов А, Б к ТСМ и КБ, КМ соответственно и соединение ТСМ с КМ;

1.4а ) при достижении центром масс ТС1 заданной области околоземного пространства и заданной орбитальной скорости движения КМ осуществляют отделение КМ путём разрыва жёсткой механической связи между ТСМ и КМ;

1.4б) при достижении центром масс ТС2 заданной области околоземного пространства и заданной скорости движения КМ осуществляют отделение КМ путём разрыва жёсткой механической связи между ТСМ и тросом Б;

1.5) после отделения КМ осуществляют торможение вращения связки (КБ - трос А - ТСМ), стягивание в единую жёсткую связку и манёвра связки (КБ -ТСМ) к следующему объекту КМ.

Устройства для реализации способа

2а) Тросовая система 1, включающая в свой состав КБ, управляемый тросовый барабан А, трос А, отделяемый на тросе А ТСМ с системой стыковки с КМ, отличающаяся тем, что КБ оснащён ДУ с возможностью отработки продольных импульсов по толкающей схеме, ТСМ оснащён декартовой ДУ и системой жёсткой стыковки и захвата типа штырь-конус или робот-рука.

2.б) Тросовая система 2, включающая в свой состав КБ, управляемый тросовый барабан А, трос А, ТСМ с системой стыковки с КМ, отличающаяся тем, что КБ оснащён ДУ с возможностью отработки продольных импульсов по толкающей схеме, в состав ТСМ вводят управляемый тросовый барабан Б, жёстко связанный с ТСМ, трос Б, систему крепления троса Б с ТСМ на основе разрывных болтов, электрически связанную с ТСМ, отделяемую от ТСМ на тросе Б систему захвата типа гарпун, сеть.

Реализация способа и устройств

Для иллюстрации способа по п.1.1а и 1.1б на фиг. 1 приведена схема, на которой обозначены: 1 КБ, 2 - КМ, 3 - ТСМ, 4 - трос А, соединяющий ТСМ с КБ, 5 - жёсткая или нежёсткая (трос Б) механическая связь, соединяющий ТСМ с КМ, 6 - центр масс TC1 (TC2), включающей КБ, ТСМ и КМ, 7 - сила тяги ДУ КБ, 8 - орбита движения центра масс 6 TC1 (TC2) вокруг Земли - 9, 10 -траектория движения КБ 1 относительно центра масс TC1 (TC2), 11 - активный участок АВ траектории 10 движения КБ относительно центра масс 6 TC1 (TC2), на котором производится включение ДУ КБ для изменения орбиты TC1 (TC2).

На фиг. 2 в качестве примера приведены характерный график изменения высоты апогея и высоты перигея орбиты ТС1, вращающейся с угловой скоростью величиной 2 градуса в секунду в плоскости орбиты ТС1, с массой КМ 4500 кг, массой ТСМ 500 кг, массой КБ 5000 кг, соединённых тросом А длиной 2000 м, при действии на ТС1 силы тяги КБ 1000 Н при отрицательной проекции тяги КБ на направление скорости центра масс 6 ТС1.

На фиг. 3 приведена схема тросовой системы на момент отделения КМ от ТСМ, на которой обозначены 12 - центр масс КМ, 13 - траектория движения центра масс КМ, обеспечивающая его падение в заданную точку на поверхности Земли 9.

На фиг. 4 приведена конструкция ТС1, которая включает в свой состав управляемый тросовый барабан А 14 для возможности изменения длины троса А 4, ТСМ 3 с декартовой ДУ 15 и системой стыковки 16, формирующей жёсткую разделяемую механическую типа штырь-конус, робот-рука с КМ 2. Для изменения орбиты ТС1 КБ оснащён ДУ 17 с возможностью отработки продольных импульсов по толкающей схеме - импульсов направленных вдоль троса А от КБ к центру масс 6 вращающейся ТС1.

На фиг. 5 приведена конструкция ТС2, отличающаяся от конструкции ТС1, тем, что на ТСМ 3 устанавливается система захвата 19, формирующей нежёсткую механическую связь КМ 2 с ТСМ 3 типа гарпун или сеть посредством троса Б 5 (на фиг. 5 показан один из возможных вариантов нежёсткой механической связи сформированной при помощи сети). В состав ТСМ 3 включён управляемый тросовый барабан Б 18 для управления длиной троса Б (5), являющегося частью системы захвата 19, систему разделения механической связи 20 на основе пироболтов (пирозамков) 21 между тросом Б 5 и барабаном ТСМ 18 для отделения КМ с тросом Б, электрически связанную 22 с ТСМ3.

На фиг. 6 показаны этапы увода космического мусора. После отделения от носителя КБ 1 с ТСМ 3 выводятся на орбиту близкую к орбите выбранного КМ 2 так, чтобы скорость орбитального движения КБ с ТСМ в точке наибольшего сближения отличалась на величину достаточную для раскрутки тросовой системы до необходимой угловой скорости (фиг. 6а).

- 2 038352

ТСМ 3 отделяется от КБ 1 на тросовой связи и, используя свою ДУ, сближается с КМ (фиг. 6б) и захватывает его, формируя между КМ и ТСМ жёсткую или нежёсткую механическую связь (фиг. 6в).

Разница орбитальных скоростей КМ и КБ приводит к начальной закрутке тросовой системы вокруг её центра масс 6. После стабилизации углового движения КБ 1 и ТСМ 3 с КМ 2 относительно троса А 4, управляя длиной троса А 4, обеспечивают вращение тросовой системы с заданной угловой скоростью для обеспечения натяжения троса А при действии на тросовую систему тяги ДУ КБ 1 для изменения орбиты тросовой системы (фиг. 6г).

При достижении заданной области околоземного пространства, управляя длиной троса А, формируют условия отделения КМ для требуемого движения центра масс КМ и выполняют отделение КМ.

Для отделения КМ от ТС1 разрывают жёсткую механическую связь 16 (фиг. 4) между ТСМ 3 и КМ 2.

Для отделения КМ от ТС2 разрывают механическую связь 20 между ТСМ 3 и тросом Б 5, путём средства разделения (разрывные болты, пирозамки), электрические связанные с ТСМ 3.

После разрыва механической связи ТСМ с КМ, с использованием троса А ТСМ возвращается на КБ для захвата и увода следующего КМ (фиг. 6е).

Описание способа

1.1) Определяют активный участок 11 TC1 (TC2), как множество угловых положений на орбите движения 8 её центра масс 6 по отношению к вектору скорости V, определяемых углом φ, для приложения к TC1 (TC2) силы тяги ДУ КБ 7, направленной вдоль линии троса А 4 в сторону связки (ТСМ - КМ), для изменения скорости V центра масс 6 TC1 (TC2) для требуемого изменения параметров её орбиты.

В системе координат OXY, связанной с плоскостью орбиты связки, координатный столбец вектора приращения скорости центра масс TC1 (TC2), вращающейся в плоскости орбиты, при постоянном уровне тяги КБ Р будет определятся следующим матричным выражением:

|дуо = W = - L [“ V L⁰⁵ ”1 dt =

[ΔΙ^⁰] mj_o Vsini9 cos 19 / ksin<p7 _ P f^At Feos t9 cos φ -sin i9 sin φΐ “ mj₀ [sin 19 cos φ + cos i9 sin <pj где φ - угол между вектором силы тяги 7 КБ 1, совпадающим с линией троса А 4, и направлением вектора скорости центра масс 6 TC1, TC2 (для рассматриваемого примера полагаем, что направления тросов А и Б параллельны), который для постоянной угловой скорости вращения TC1, TC2 определяется выражением φ = φ₀ + ωί, (2) ω - угловая скорость вращения TC1, TC2 вокруг центра масс 5, φ₀ - начальный угол между вектором силы тяги ДУ и вектором орбитальной скорости центра масс 6, 3 - угол истинной аномалии, определяющий ориентацию орбитальной подвижной системы координат Сх₀у₀ относительно неподвижной перигейной системы координат 0XY:

= i9₀ + nt, (3)

3₀ - начальное значение угла истинной аномалии, - ~ - с^³ - среднее движение - угловая скорость орбитального движения связки по круговой орбите 8, μ - гравитационный параметр Земли, m - суммарная масса ТС1 (ТС2), φ₀ - (фиг. 1), Δt - продолжительность работы ДУ КБ 1 с момента прохождения TC1 (TC2) положения φ = φ₀ до момента, когда угол между вектором силы тяги ДУ и вектором орбитальной скорости TC1 (TC2) станет равен φ^

Подставляя (2) и (3) в (1), получим _ΔΓο ₌ ^р f siniVo + ^о) - sin(g>_K +1Э₀) 1 т (η + ω) |cos(<p_K + i9₀) - cos(<p₀ + io) J

В орбитальной подвижной системе координат, зафиксированной в момент t = 0, проекции приращения вектора скорости центра масс TC1 (TC2) 6 будут определяться следующим образом:

|дус=______rsin^o-sin^l m (η + ω) Leos ф_к - cos <p₀J ^{v 7}

Угловая скорость ω ТС1 (ТС2) имеет порядок единицы градуса в секунду, что значительно превышает угловую скорость орбитального движения центра масс 6 TC1 (TC2) n, что позволяет упростить выражение (6) д_ГС ₍₇₎ тω Leosφ_κ -cosφ₀]

Для уменьшения высоты орбиты TC1 (TC2) ДУ КБ 1 включается на части 11 траектории движения 10 КБ 1 относительно центра масс 6 TC1 (TC2) при ориентации TC1 (TC2), обеспечивающей отрицательную проекцию вектора силы тяги 7 КБ 1 на направление вектора орбитальной скорости (фиг. 1)

- 3 038352

P · V = -|РЦИ|COS(P < 0.

(8)

Это достигается при φ₀ = -π/2 и φ_κ = π/2. Используя выражение (7), получим величину тормозного импульса

2Р △У =--------, т(п + ω) (9)

Направление вектора ΔΥ (при ω>>Χ будет противоположным вектору орбитальной скорости в момент включения ДУ КБ.

Например, для силы тяги Р = 1 кН (100 кгс), массы TC1 (TC2) m = 10 т и угловой скорости вращения TC1 (TC2) ω = 2°/с, изменение скорости за один оборот связки вокруг центра масс 6 будет равен:

· 1 кН _{ζ ч} „2-/с·” АА

За один орбитальный период TC1 (TC2) количество включений ДУ КБ 1 будет определяется отношением угловых скоростей вращения TC1 (TC2) и её движения по орбите: ω

Νρ=-(И)

Для указанных выше значений и начальной высоты орбиты h = 800 км ω 2 °/с 0,0349 с¹ ы =___—________________~_«43 ^Р IX Г ~ μ----- 0,00104 с-¹(12)

у] R³ J (6371 км + 800 км)³

Многократное включение ДУ КБ 1 в течение орбитального периода ТС1 (ТС2) приведёт к снижению высоты орбиты через один орбитальный период до 450 км. Дальнейшая работа ДУ КБ по указанному алгоритму приведёт к снижению высоты орбиты TC1 (TC2) до границы атмосферы в течение 2 орбитальных периодов. На фиг. 2 показано изменение высоты апогея и перигея орбиты TC1 (TC2) для указанных выше параметров. Затраты топлива за один орбитальный период составят

Р 1000 Н

Δτη_τ = -Ν_όΜ « —-—_г 33 · 90 с ~ 990 кг. (13) ^т I_s ^р 3000 м/с ^{v 7} где Is - удельный импульс ДУ КБ.

1.2а) Сила натяжения троса А должна быть не больше величины Т^шах, определяемой из условия целостности троса А, конструкции узлов крепления троса А к КБ, ТСМ:

Т <

В частности, сила натяжения троса А не должна превышать предельное натяжение троса А, опреде ляемое из условия его прочности

Т^тах < MS где S - площадь поперечного сечения троса А, [σ] - допускаемое напряжение на растяжение материала троса А.

При этом должно обеспечивается натяжение троса А при действии силы тяги КБ 1. Для угловой скорости ω движения ТС1 КБ - ТСМ - КМ вокруг общего центра масс 6 сила натяжения троса А Т₀ при отсутствии тяги 7 КБ 1 определяется следующим образом:

„ стуА

Q — 7 ^и с - т„_рш² (14) где l - длина TC1 (от центра масс КБ до центра масс КМ), m^ - приведённая масса ТС1 ^п_Р = ^тк_Б(^ттсм + ^ткм) (15) m_КБ - масса КБ, m_КМ - масса КМ, m_Тcм - масса ТСМ, m = m_КБ + m_Тcм + m_Км - масса ТС1, массой троса А пренебрегаем.

Для указанного выше примера ТС1 сила натяжения троса А - Т₀ при жёсткости троса А с_А = EF/l = 350 Н/м, выполненного из кевлара диаметром 3 мм, будет равна

350 Н/м 2500 кг (2 %)² 2000 м

Τ’ ________'_______________⁴ ' ^J~ А 1 ζ ν·Η ⁰ 350 Н/м - 2500 кг (2 °/с) ² ~ ’ (16)

При действии силы тяги КБ 1 стационарное значение силы натяжения троса А (после затухания продольных колебаний троса А) будет равно

Тр = с_л((т²т_КБ - Р)т_км

СаО^ке + «1_КМ) - т²тк_БШкм' (17)

Минимальное значение силы натяжения троса А при действии силы Р с учётом коэффициента динамичности (Бабаков И.М. Теория колебаний - М.: Наука, 1968) приближённо можно оценить следующим образом:

Т_Р = Т_о 2 Р (т_км + т_тсм) (18)

- 4 038352

Для того чтобы сила натяжения троса всегда была больше нуля, необходимо выполнение условия

Т_о иг р <_____________

2(иг_км + гп_тсм)(19)

В частности, из условия (19) следует, что при близких массах КБ и КМ с ТСМ (ш_КМ + ^ттсМ = ш_КБ) сила натяжения троса должна быть больше силы тяги ДУ КБ

Т_о > Р(20)

Из условия (19) можно выразить требование к угловой скорости вращения ТС1

Тс_А ω >(21) с_А I т_КБ + (c_A I + 2P)(m_KM + т_тсм) т_КБ

Например, при ш_КБ = 5000 кг, ш_КМ = 4500 кг, ш_ТСМ = 500 кг приведённая масса связки равна _ 5000 кг(500 кг + 4500 кг) _?

^Шпр 5000 кг + 500 кг + 4500 кг ^θθ ^кг*

Угловая скорость связки при длине троса А l = 2 км и силе тяги ДУ КБ Р = 1 кН, должна быть не менее 0,8°/с.

1.2б) При нежёсткой связи между ТСМ и КМ необходимо также контролировать натяжение гибкой связи (трос Б). Сила натяжения троса Б должна быть не больше величины Т^шах, определяемой из условия целостности троса Б, конструкции узлов крепления троса Б к КМ и ТСМ.

При вращении ТС2 и отсутствии действия на ТС2 силы тяги КБ 1 сила натяжения троса А, соединяющего КБ 1 с ТСМ 3, будет определяться следующим образом:

_{Т =с} ______1ш²ткъ(сът^ + к(съ - ω²τηΚΜ)τη_Τ€Μ)______ ^3) ^{А Са} w²mKEX²mKMm_TCM - с_вт_Б) + с_л(-бо²?п_км7П_А + с_Бт)' где ш_А = ш_КБ + ш_ТСМ, ш_Б = ш_КМ + ш_ТСМ, с_А - жёсткость троса А, соединяющего КБ с ТСМ, с_Б - жёсткость троса Б, соединяющего ТСМ с KM, k = 1_А/1 - отношение длины троса А к длине всей ТС2 (1 = 1_А + 1_В), 1_А - длина троса А (от центра масс КБ до центра масс ТСМ), 1_Б - длина троса Б (от центра масс ТСМ до центра масс КМ). Сила натяжения троса Б, соединяющего ТСМ с КМ _{Т = с} (24) ^{Б Сб} w²mKB(6o²mKM*n_TcM - ^сьП) + ^(-ω²τη_ΚΜηι_Α + с_Бтп)'

После включения ДУ КБ сила натяжения тросов А и Б изменится. Предполагая, что суммарная длина ТС2 под действием силы Р изменится незначительно, что не приведёт к значительному изменению угловой скорости ТС2, силы натяжения тросов после успокоения продольных колебаний тросов, будут определяться следующим образом:

_{т =с} (25) ^{А Са} w²mKBX²mKMWcM - с_Бт_Б) 4- с_А(с_ът - ω²τη_ΚΜτη_Α) ' _{т = с} (26) ^{Б Сб} w²mKB(w²mKMm_TCM - с_Бт_Б) + с_Л(с_Бт - ωΧ_ΚΜ7τι_Α) '

Для ТС2 с длиной троса А 1_А = 2000 м, троса Б - 1_Б = 50 м, с_А = EF/1A = 350 Н/м, с_Б = EF/lb = 14000 Н/м, начальной угловой скорости ω = 2°/с, ш_КБ = 5000 кг, ш_КМ = 4500 кг, ш_ТСМ = 500 кг, начальная сила натяжения тросов А и Б

Т_А = 6,29 кН, Т_Б = 5,68 кН.

После включения ДУ КБ установившаяся сила натяжения тросов А и Б:

Т_А = 5,78 кН, Т_Б = 5,23 кН, при этом длина ТС2 после включения ДУ КБ уменьшится на 1,5 м, что составляет менее 0,1% от начальной длины ТС2.

1.4) отделение КМ от ТСМ осуществляют при достижении TC1 (TC2) заданной области околоземного пространства для спуска КМ 2 в заданную область земной поверхности 9 (например, для затопления в несудоходной области Мирового океана), при этом управляя длиной троса А, Б и моментом разделения КМ и ТСМ обеспечивают движение КМ с начальной скоростью

Хм = V + u_d обеспечивающей требуемые начальные условия входа КМ 2 в плотные слои атмосферы, где ud скорость движения центра масс 12 КМ относительно центра масс 6 TC1 (TC2)

П_Км = ά) X р_км ркм - радиус-вектор соединяющий центр 6 масс TC1 (TC2) с центром масс 12 КМ 2 в момент разделения КМ 2 и ТСМ 3 (фиг. 3).

Claims (3)

1. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

   1. Способ увода объектов крупногабаритного космического мусора (КМ), основанный на использовании космического буксира (КБ), отделяющегося от него на тросе транспортно-стыковочного модуля

   - 5 038352 (ТСМ) и стыковки с КМ, отличающийся тем, что за счёт различия орбитальных скоростей (КБ с ТСМ) и КМ, используя ТСМ для доставки троса А от КБ к КМ, на этапе ближнего наведения формируют вращающуюся тросовую систему (ТС1), включающую в свой состав КБ - трос А - ТСМ, с жёсткой механической связью между ТСМ и КМ или вращающуюся тросовую систему (ТС2), включающую в свой состав КБ - трос А - ТСМ, с тросовой связью (трос Б) между ТСМ и КМ после формирования вращающейся ТС1 (ТС2), определяют её угловое положение на орбите по отношению к вектору орбитальной скорости её центра масс и для увеличения высоты орбиты центра масс прилагают импульс двигательной установки (ДУ) КБ, направленной вдоль линии троса А в сторону центра масс TC1 (TC2), на интервале углового положения TC1 (TC2), соответствующего положительной величине проекции импульса ДУ КБ на вектор орбитальной скорости центра масс TC1 (TC2), а для уменьшения высоты орбиты центра масс импульс ДУ КБ прилагают на интервале углового положения TC1 (TC2), соответствующего отрицательной величине проекции импульса ДУ КБ на вектор орбитальной скорости центра масс TC1 (TC2), управление натяжением троса А, соединяющего КБ с ТСМ, от момента формирования жёсткой связи между ТСМ и КМ, до момента отделения КМ от ТСМ, осуществляют изменением длины троса А для обеспечения гарантированного натяжения троса А с учётом действия на КБ силы тяги, силы натяжения троса А от вращения ТС1 вокруг её центра масс, а также для демпфирования возможных продольных колебаний троса А, при этом сила натяжения троса А не должна превышать предельного значения, определяемого свойствами материала троса А, и прочностью элементов конструкций, обеспечивающих крепление троса А к ТСМ и КБ и соединение ТСМ с КМ, управление натяжением тросов А, Б, соединяющего КБ с ТСМ и ТСМ с КМ соответственно, осуществляют путём изменения длин тросов А, Б для обеспечения гарантированного их натяжения с учётом действия на КБ силы тяги ДУ КБ, натяжения тросов А, Б от вращения ТС2 вокруг центра масс, демпфирования возможных продольных колебаний тросов, колебаний ТСМ относительно линии, соединяющей центры масс КМ и КБ, и отсутствия в ТС2 резонансных явлений, при этом сила натяжения тросов А, Б не должна превышать предельного значения, определяемого свойствами материалов тросов А,Б, и прочностью элементов конструкций, обеспечивающих крепление тросов А,Б к ТСМ и КБ, КМ соответственно, и соединение ТСМ с КМ, при достижении центром масс ТС1 заданной области околоземного пространства и заданной орбитальной скорости движения КМ осуществляют отделение КМ путём разрыва жёсткой механической связи между ТСМ и КМ, при достижении центром масс ТС2 заданной области околоземного пространства и заданной орбитальной скорости движения КМ осуществляют отделение КМ путём разрыва жёсткой механической связи между ТСМ и тросом Б, после отделения КМ осуществляют торможение вращения связки (КБ - трос А - ТСМ), стягивание в единую жёсткую связку и манёвр связки (КБ - ТСМ) к следующему объекту КМ.
2. 2. Способ по п.1, в котором ТСМ в ТС1 оснащён декартовой ДУ и системой жёсткой стыковки и захвата типа штырь-конус или робот-рука.
3. 3. Способ по п.2, в котором в состав ТСМ в ТС2 входит управляемый тросовый барабан Б, жёстко связанный с ТСМ, трос Б, система крепления троса Б с ТСМ на основе разрывных болтов, электрически связанная с ТСМ, отделяемая от ТСМ на тросе Б систему захвата типа гарпун, сеть.