RU2422336C1 - Method for creation of heat channel for spacecraft injection into earth orbit using "gun" start - Google Patents

Method for creation of heat channel for spacecraft injection into earth orbit using "gun" start Download PDF

Info

Publication number
RU2422336C1
RU2422336C1 RU2009140208/11A RU2009140208A RU2422336C1 RU 2422336 C1 RU2422336 C1 RU 2422336C1 RU 2009140208/11 A RU2009140208/11 A RU 2009140208/11A RU 2009140208 A RU2009140208 A RU 2009140208A RU 2422336 C1 RU2422336 C1 RU 2422336C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
gun
laser
asv
main
heat channel
Prior art date
Application number
RU2009140208/11A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Дмитрий Геннадьевич Белянин (RU)
Дмитрий Геннадьевич Белянин
Сергей Юрьевич Пирогов (RU)
Сергей Юрьевич Пирогов
Анатолий Степанович Юрьев (RU)
Анатолий Степанович Юрьев
Владимир Владимирович Типаев (RU)
Владимир Владимирович Типаев
Андрей Владимирович Филатов (RU)
Андрей Владимирович Филатов
Павел Сергеевич Гончаров (RU)
Павел Сергеевич Гончаров
Андрей Михайлович Денисов (RU)
Андрей Михайлович Денисов
Original Assignee
Дмитрий Геннадьевич Белянин
Сергей Юрьевич Пирогов
Анатолий Степанович Юрьев
Владимир Владимирович Типаев
Андрей Владимирович Филатов
Павел Сергеевич Гончаров
Андрей Михайлович Денисов
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Дмитрий Геннадьевич Белянин, Сергей Юрьевич Пирогов, Анатолий Степанович Юрьев, Владимир Владимирович Типаев, Андрей Владимирович Филатов, Павел Сергеевич Гончаров, Андрей Михайлович Денисов filed Critical Дмитрий Геннадьевич Белянин
Priority to RU2009140208/11A priority Critical patent/RU2422336C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2422336C1 publication Critical patent/RU2422336C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Lasers (AREA)

Abstract

FIELD: transport. ^ SUBSTANCE: invention concerns aerospace vehicle (ASV) start form planet surfaces. The method includes ASV start from electromagnetic or gas-dynamic gun with simultaneous creation of heat channel to reduce drag force while ASV passes dense atmosphere. In this process, at the moment before ASV launching, the main laser beam of superthreshold intensity is generated by means of ground complex. This beam is directed along gun axis through a mirror located on gun diaphragm. Additionally, initiating laser beam is directed so that at the place of the main and initiating beams superimposition there would be area where laser emission intensity is enough for air breakthrough. Thereby the conditions arise to start laser-supported detonation mode of the main beam laser radiation absorption along gun axis. Laser-supported detonation wave creating the mentioned heat channel should come to the mirror (on diaphragm, at barrel edge) just at the moment when ASV exits gun. ^ EFFECT: simplification of ASV drag force reducing heat channel creation facilities by means of avoiding usage in atmosphere or near-Earth space of high-level facilities for remirroring the main beam creating heat channel. ^ 5 dwg

Description

Изобретение относится к ракетно-космической технике и может быть использовано для запуска с Земли как беспилотных, так и пилотируемых воздушно-космических аппаратов.The invention relates to rocket and space technology and can be used to launch from the Earth both unmanned and manned aerospace vehicles.

В настоящее время одним из перспективных направлений вывода полезной нагрузки на околоземную орбиту считается «пушечный» старт, т.е. вывод полезной нагрузки на околоземную орбиту с помощью электромагнитной или газодинамической пушки. В этом случае аппарат с полезной нагрузкой разгоняют до скорости порядка 10 км/с. Однако при вылете из пушки происходит интенсивное снижение скорости летательного аппарата вследствие высокой плотности атмосферы вблизи поверхности Земли. (RU 2343091 2009.01.10; RU 2239586 C3 2002.11.27; IEEE Transaction on Magnetics, vol. MAG-20. No 2. Mach 1984, pp.227-228; US 5950543 A, 14.09.1999; US 4795113 A, 03.01.1989; US 4881446 A, 21.11.1989; Шибанов Анатолий. Заботы космического архитектора. - М.: Детская литература, 1982, с.14-16, 28, 29).At present, one of the promising directions for bringing payloads to near-earth orbit is considered to be a “cannon” launch, i.e. Conclusion of the payload into near-Earth orbit using an electromagnetic or gas-dynamic gun. In this case, the payload apparatus is accelerated to a speed of about 10 km / s. However, when flying out of the gun, an intensive decrease in the speed of the aircraft occurs due to the high density of the atmosphere near the surface of the Earth. (RU 2343091 2009.01.10; RU 2239586 C3 2002.11.27; IEEE Transaction on Magnetics, vol. MAG-20. No 2. Mach 1984, pp.227-228; US 5950543 A, 09/14/1999; US 4795113 A, 03.01 .1989; US 4881446 A, 11/21/1989; Anatoly Shibanov. Concerns of the space architect. - M.: Children's Literature, 1982, pp. 14-16, 28, 29).

При разработке перспективных образцов ракетно-космической техники возникает необходимость обеспечения потребных аэродинамических характеристик, а именно низкого коэффициента лобового сопротивления и заданного аэродинамического качества. Традиционными способами, например путем совершенствования геометрии летательного аппарата, этого достичь невозможно.When developing promising samples of rocket and space technology, it becomes necessary to provide the required aerodynamic characteristics, namely a low drag coefficient and a given aerodynamic quality. In traditional ways, for example, by improving the geometry of the aircraft, this is impossible to achieve.

Известен способ выведения воздушно-космического аппарата на околоземную орбиту (RU 2343091 2009.01.10), в котором для снижения силы лобового сопротивления воздушно-космического аппарата при полете в плотных слоях атмосферы используется тепловой канал, который создается в атмосфере в момент вылета аппарата из пушки ((1) фиг.1) с помощью наземного лазерного комплекса ((2) фиг.1) через зеркало ((3) фиг.1), посредством светодетонационного режима поглощения лазерного излучения ((4) фиг.1) в атмосферном воздухе, находящемся в пределах луча.A known method of launching an aerospace vehicle into near-Earth orbit (RU 2343091 2009.01.10), in which to reduce the drag force of an aerospace vehicle when flying in dense layers of the atmosphere, a heat channel is used that is created in the atmosphere at the time the spacecraft leaves the gun ( (1) FIG. 1) using a ground-based laser complex ((2) of FIG. 1) through a mirror ((3) of FIG. 1), by means of a light-detonation regime for absorbing laser radiation ((4) of FIG. 1) in atmospheric air located within the beam.

Недостатком указанного прототипа является то, что лазерный луч ((4) фиг.1) направляется через зеркало ((3) фиг.1), находящееся в атмосфере или околоземном космическом пространстве, при этом не рассмотрены пути решения задач ориентирования и удержания в неподвижном состоянии зеркала в течение промежутка времени, пока не будет создан тепловой канал необходимой длины (RU 2343091 2009.01.10).The disadvantage of this prototype is that the laser beam ((4) of FIG. 1) is directed through a mirror ((3) of FIG. 1) located in the atmosphere or near-Earth outer space, while the solutions to the problems of orientation and keeping it stationary are not considered mirrors for a period of time until a heat channel of the required length is created (RU 2343091 2009.01.10).

Задачей предлагаемого изобретения является упрощение системы создания теплового канала за счет отказа от присутствия в атмосфере или околоземном космическом пространстве технических устройств для передачи основного лазерного луча.The objective of the invention is to simplify the system for creating a heat channel due to the rejection of the presence in the atmosphere or near-Earth space of technical devices for transmitting the main laser beam.

Этот технический результат достигается тем, что для упрощения системы создания теплового канала, необходимого для снижения высокого лобового сопротивления при полете в плотных слоях атмосферы воздушно-космического аппарата, используется два лазерных луча.This technical result is achieved in that two laser beams are used to simplify the system for creating the heat channel needed to reduce high drag when flying in dense layers of the atmosphere of an aerospace vehicle.

Сущность изобретения поясняется фиг.2, 3, 4 и 5.The invention is illustrated in figure 2, 3, 4 and 5.

На фиг.2 изображен момент перед запуском воздушно-космического аппарата. Основной лазерный луч надпороговой интенсивности (4), создаваемый с помощью наземного лазерного комплекса (2), через зеркало ((6) фиг.3), расположенное на мембране пушки ((7) фиг.3), направляется соосно стволу пушки (1). Инициирующий лазерный луч (5) направляется таким образом, что на границе реализуемости светодетонационного режима на высоте Н образуется область ((8) фиг.4), где интенсивность лазерного излучения достаточна для пробоя воздуха. В области совмещения двух лазерных лучей ((8) фиг.4) происходит пробой воздуха, и возникают условия для начала светодетонационого режима поглощения лазерного излучения основного луча надпороговой интенсивности (Полонский Л.Я., Пятницкий Л.Н. Сплошные протяженные лазерные искры в воздухе. / Оптика атмосферы. №7 1988, стр.86-92).Figure 2 shows the moment before the launch of the aerospace vehicle. The main laser beam above the threshold intensity (4), created using the ground-based laser complex (2), through the mirror ((6) of figure 3) located on the membrane of the gun ((7) of figure 3), is directed coaxially to the barrel of the gun (1) . The initiating laser beam (5) is guided in such a way that at the boundary of the realizability of the light-detonation regime at a height H, a region ((8) of FIG. 4) is formed where the laser radiation intensity is sufficient for air breakdown. In the region where two laser beams coincide ((8) of Fig. 4), an air breakdown occurs and conditions arise for the start of the light-detonation regime of absorption of the laser radiation of the main beam above the threshold intensity (Polonsky L.Ya., Pyatnitsky L.N. Continuous extended laser sparks in air . / Atmospheric Optics. No. 7 1988, p. 86-92).

На фиг.5 показана схема движения светодетонационной волны (9) навстречу лазерному излучению основного луча (4). Светодетонационная волна распространяется со скоростью порядка 100 км/с. В следе волны образуется тепловой канал (10) с высокой температурой и пониженной плотностью. В момент выхода воздушно-космического аппарата из пушки светодетонационная волна (9) дошла до зеркала. Таким образом, по оси пушки до высоты H (фиг.2) образовался тепловой канал (10) с высокой температурой и пониженной плотностью.Figure 5 shows the motion scheme of the light-detonation wave (9) towards the laser radiation of the main beam (4). Light detonation wave propagates at a speed of the order of 100 km / s. A thermal channel (10) with a high temperature and low density is formed in the wave trace. At the time of the release of the aerospace vehicle from the gun, the light-detonation wave (9) reached the mirror. Thus, along the axis of the gun to a height H (FIG. 2), a heat channel (10) was formed with high temperature and low density.

Сопоставительный анализ предлагаемого способа с прототипами показывает, что создание теплового канала посредством светодетонационного режима поглощения лазерного излучения в атмосферном воздухе с помощью двух лазерных лучей (основного и инициирующего) позволяет не только добиться значительного снижения силы лобового сопротивления при прохождении летательным аппаратом плотных слоев атмосферы до тех пор, пока органы управления аппарата удерживают его в тепловом канале (RU 2343091 2009.01.10), но и позволяет упростить систему создания теплового канала за счет отказа от применения в атмосфере или околоземном космическом пространстве технических устройств для передачи основного лазерного луча.A comparative analysis of the proposed method with prototypes shows that the creation of a heat channel by means of a light-detonation regime for absorbing laser radiation in atmospheric air using two laser beams (the main and the initiating) can not only achieve a significant reduction in drag when the aircraft passes through dense layers of the atmosphere until while the controls of the device keep it in the heat channel (RU 2343091 2009.01.10), but it also allows you to simplify the system for creating heat channel due to non-use of atmospheric or near space engineering devices for the transmission of the main laser beam.

Предлагаемый способ позволяет отказаться от применения в атмосфере или околоземном космическом пространстве технических устройств для передачи основного лазерного луча.The proposed method allows to abandon the use in the atmosphere or near-Earth space of technical devices for transmitting the main laser beam.

Claims (1)

Способ выведения воздушно-космического аппарата на околоземную орбиту с использованием теплового канала для снижения силы лобового сопротивления и снижения потерь скорости при прохождении летательным аппаратом плотных слоев атмосферы на основе старта из электромагнитной или газодинамической пушки, установленной под углом к горизонту, обеспечивающим необходимую заданную начальную траекторию движения аппарата, отличающийся тем, что в момент перед запуском аппарата основной лазерный луч надпороговой интенсивности, создаваемый с помощью наземного лазерного комплекса, через зеркало, расположенное на мембране пушки, направляют соосно стволу пушки, а инициирующий лазерный луч направляют таким образом, чтобы в области совмещения основного и инициирующего лучей образовалась область, где интенсивность лазерного излучения достаточна для пробоя воздуха и возникновения условий для начала светодетонационного режима поглощения лазерного излучения основного луча, а в момент выхода воздушно-космического аппарата из пушки светодетонационная волна дошла до указанного зеркала и образовался тепловой канал, позволяющий отказаться от присутствия в атмосфере или околоземном космическом пространстве технических устройств для передачи лазерного излучения основного лазерного луча. A method of launching an aerospace apparatus into near-Earth orbit using a heat channel to reduce drag and to reduce speed losses when the aircraft passes dense layers of the atmosphere based on a launch from an electromagnetic or gas-dynamic gun installed at an angle to the horizon, providing the required predetermined initial trajectory apparatus, characterized in that at the time before starting the apparatus, the main laser beam above the threshold intensity generated by by means of the ground-based laser complex, through a mirror located on the membrane of the gun, they are directed coaxially to the barrel of the gun, and the initiating laser beam is directed so that in the region where the main and initiating beams coincide, a region is formed where the laser radiation intensity is sufficient for air breakdown and conditions to start detonation mode of absorption of laser radiation of the main beam, and at the time of the exit of the aerospace apparatus from the gun, the detonation wave reached the specified mirror At the same time, a thermal channel was formed, which made it possible to abandon the presence in the atmosphere or near-Earth space of technical devices for transmitting laser radiation from the main laser beam.
RU2009140208/11A 2009-10-26 2009-10-26 Method for creation of heat channel for spacecraft injection into earth orbit using "gun" start RU2422336C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2009140208/11A RU2422336C1 (en) 2009-10-26 2009-10-26 Method for creation of heat channel for spacecraft injection into earth orbit using "gun" start

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2009140208/11A RU2422336C1 (en) 2009-10-26 2009-10-26 Method for creation of heat channel for spacecraft injection into earth orbit using "gun" start

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2422336C1 true RU2422336C1 (en) 2011-06-27

Family

ID=44739097

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2009140208/11A RU2422336C1 (en) 2009-10-26 2009-10-26 Method for creation of heat channel for spacecraft injection into earth orbit using "gun" start

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2422336C1 (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Lubin A roadmap to interstellar flight
Ahmed et al. Survey and technological analysis of laser and its defense applications
Ebisuzaki et al. Demonstration designs for the remediation of space debris from the International Space Station
Phipps et al. Optimum parameters for laser launching objects into low Earth orbit
US6488233B1 (en) Laser propelled vehicle
US6993898B2 (en) Microwave heat-exchange thruster and method of operating the same
Mead, Jr et al. Flight and ground tests of a laser-booted vehicle
Felicetti et al. Nanosatellite swarm missions in low Earth orbit using laser propulsion
US5152135A (en) Reflector for efficient coupling of a laser beam to air or other fluids
US20150041594A1 (en) Kinetic energy storage and transfer (kest) space launch system
Rezunkov High Power Laser Propulsion
Fűzfa et al. Sailing towards the stars close to the speed of light
RU2422336C1 (en) Method for creation of heat channel for spacecraft injection into earth orbit using "gun" start
RU2343091C2 (en) Method for aerospace vehicle launching to orbit
Michaelis et al. Laser propulsion: a review
Kremeyer Energy deposition I: applications to revolutionize high speed flight and flow control
Lardier et al. The Proton Launcher: History and Developments
Phipps et al. Laser space propulsion overview
Mori Beamed Launch Propulsion
Davis et al. Review of laser lightcraft propulsion system
RU2782278C1 (en) Method for acceleration of space vehicle in interstellar space when flight to nearest star systems
Allen Hypersonic aerodynamic problems of the future
Rezunkov Active space debris removal by using laser propulsion
Morad et al. Building small-satellites to live through the kessler effect
Eckel et al. Concept for a laser propulsion based nanosat launch system

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20111027