RU2536297C1 - Многоразовый космический аппарат-буксир для уборки крупногабаритного космического мусора - Google Patents
Многоразовый космический аппарат-буксир для уборки крупногабаритного космического мусора Download PDFInfo
- Publication number
- RU2536297C1 RU2536297C1 RU2013138804/11A RU2013138804A RU2536297C1 RU 2536297 C1 RU2536297 C1 RU 2536297C1 RU 2013138804/11 A RU2013138804/11 A RU 2013138804/11A RU 2013138804 A RU2013138804 A RU 2013138804A RU 2536297 C1 RU2536297 C1 RU 2536297C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- space
- tug
- spacecraft
- removal
- debris
- Prior art date
Links
- 239000011521 glass Substances 0.000 claims description 10
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 claims description 5
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims description 5
- 238000010304 firing Methods 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 6
- 238000013461 design Methods 0.000 description 3
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 2
- 229910000639 Spring steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 230000000740 bleeding effect Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 239000012634 fragment Substances 0.000 description 1
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 229910052741 iridium Inorganic materials 0.000 description 1
- GKOZUEZYRPOHIO-UHFFFAOYSA-N iridium atom Chemical compound [Ir] GKOZUEZYRPOHIO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 238000003032 molecular docking Methods 0.000 description 1
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
- B64G—COSMONAUTICS; VEHICLES OR EQUIPMENT THEREFOR
- B64G1/00—Cosmonautic vehicles
- B64G1/22—Parts of, or equipment specially adapted for fitting in or to, cosmonautic vehicles
- B64G1/64—Systems for coupling or separating cosmonautic vehicles or parts thereof, e.g. docking arrangements
- B64G1/646—Docking or rendezvous systems
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
- B64G—COSMONAUTICS; VEHICLES OR EQUIPMENT THEREFOR
- B64G1/00—Cosmonautic vehicles
- B64G1/22—Parts of, or equipment specially adapted for fitting in or to, cosmonautic vehicles
- B64G1/66—Arrangements or adaptations of apparatus or instruments, not otherwise provided for
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
- Sampling And Sample Adjustment (AREA)
Abstract
Изобретение относится к космической технике и может быть использовано для уборки космического мусора (КМ). Многоразовый космический аппарат-буксир для уборки крупногабаритного КМ содержит корпус, приборный отсек с системой управления, двигательную установку, солнечные батареи, головку самонаведения, стакан с устройством дистанционного захвата КМ в виде космического копья с оперением и поршнем. Стакан в донной части содержит пороховой двигатель с двухмостиковым пиропатроном для поджига, в наружной части - пневматический клапан для поджига и подачи сжатого воздуха. Изобретение позволяет дистанционно захватить КМ и изменить траекторию движения КМ. 7 ил.
Description
Многоразовый космический аппарат-буксир может быть использован при разработке космических аппаратов для решения актуальной задачи борьбы с крупногабаритными объектами «космического мусора» - верхними ступенями ракет-носителей, отработавшими космическими аппаратами, представляющими большую опасность для отдельных космических аппаратов. Известен, в частности, случай столкновения в 2009 г. выведенного из эксплуатации спутника «Космос-2251» с американским спутником Иридиум, при этом образовалось свыше 600 обломков.
Периодически возникают аварийные ситуации, касающиеся Международной Космической станции.
22 января 2013 года малый научный российский спутник BLITS был поврежден в результате столкновения с элементами «космического мусора».
По состоянию на 2012 год вокруг Земли летает 16000 объектов размером более 10 сантиметров и сотни миллионов более мелких кусочков мусора.
В этих условиях возникает необходимость в срочных и масштабных работах по созданию космических аппаратов для уборки «космического мусора».
Известен спутник-уборщик «космического мусора» CleanSpace One, разработанный швейцарскими учеными политехнической школы EPFL в г. Лозанна и представленный в электронном научно-популярном журнале «Мембрана» (http://www.membrana.ru).
Специалисты EPFL поясняют, что CleanSpace One - это проект по созданию целой линейки орбитальных уборщиков, размеры и детали строения которых будут приспособлены для захвата и сведения с орбиты самых разных старых аппаратов.
Новый спутник должен перехватывать «мертвые» аппараты или крупные обломки мусора и сводить их с околоземной орбиты, направляя в океан.
В качестве пробной цели разработчики намерены использовать один из двух пикоспутников. Кандидатура номер один - Swisscube. Это первый спутник швейцарского производства, созданный как раз в EPFL и запущенный в космос в 2009 году. Второй претендент на принудительное удаление с орбиты - опять же швейцарский Tlsat, запущенный в 2010 г.
Швейцарцы намерены стать пионерами в деле очистки околоземного пространства от космического мусора.
После вывода на орбиту CleanSpace One при помощи ионных двигателей начнет менять ее параметры так, чтобы аккуратно сойтись с целью, летящей несколько выше или ниже.
Сблизившись до минимального расстояния, мусорщик должен захватить бездействующий спутник или фрагмент разрушенного аппарата при помощи манипулятора. Строение этого универсального захвата будет подражать какому-нибудь природному аналогу - части растения или животного, сообщают швейцарцы.
Момент захвата, безусловно, самый ответственный во всей операции. Ведь спутник-цель не только способен сам маневрировать для стыковки, но некоторые такие аппараты вдобавок хаотично вращаются.
Принципиальным недостатком КА CleanSpace One является его оснащение устройством захвата КА-цели, рассчитанным на непосредственный контакт двух КА. Это определяет сложность конструкции устройства захвата и процесса маневрирования КА-буксира при его сближении с КА-целью.
Кроме этого, конструкция устройства рассчитывается на захват КА-цели с определенными габаритными размерами, что резко сокращает область применения конкретного КА-буксира. Многоразовое применение такого КА-буксира представляется также маловероятным.
Целью изобретения является устранение этих недостатков.
Указанная цель достигается тем, что в многоразовом КА-буксире, содержащем корпус, приборный отсек с системой управления, двигательную установку, солнечные батареи и устройства дистанционного захвата «космического мусора» для уборки «космического мусора», каждое устройство захвата выполнено в виде находящегося в стакане космического копья с оперением и поршнем, установленного на корпусе космического аппарата-буксира, при этом в донной части стакана имеется пороховой двигатель, снабженный двумостиковым пиропатроном его поджига, а снаружи стакана устройства захвата установлен пневматический клапан для подачи сжатого газа внутрь этого стакана.
На представленных на фиг.1 - фиг.3 изображены: корпус 1, приборный отсек 2 с системой управления 3, двигательная установка 4, солнечные батареи 5, головки самонаведения 6, оснащается несколькими устройствами дистанционного захвата «космического мусора» 7. Общий вид устройства дистанционного захвата «космического мусора» представлен на фиг.4-7.
Каждое устройство захвата выполнено в виде космического копья 8 с оперением 9 и поршнем 10. Оперение изготавливается из рессорно-пружинной стали.
Космическое копье размещается в стакане 11 и установлено на корпусе космического аппарата-буксира.
Две части космического копья, одна с оперением 9, а другая с поршнем 10 соединяются с помощью срезного элемента (проволоки) 14.
Снаружи устройства захвата «космического мусора» устанавливается пневматический клапан 15 для подачи сжатого газа внутрь стакана 11 и клапан 16 для стравливания пороховых газов из стакана 11.
Герметичность стакана обеспечивается уплотнительными кольцами 17 и 18.
КА-буксир функционирует следующим образом.
На первом этапе полета с использованием двигательной установки КА-буксира 4 и головки самонаведения 6 осуществляется сближение КА-буксира с КА-целью, на конечном этапе которого обеспечивается оптимальная ориентация КА-буксира относительно КА-цели, при которой продольная ось КА-буксира становится перпендикулярной к одной из граней корпуса КА-цели.
После достижения оптимального расстояния между КА-буксиром и КА-целью система управления КА-буксира 3 посылает электрический сигнал на двухмостиковый пиропатрон установки космического копья 8, с помощью которого срабатывает пороховой двигатель 12, обеспечивающий разгон космического копья 8 с оперением 9 и поршнем 10 с большой скоростью, его ударное заглубление внутрь корпуса КА-цели. Затем с помощью клапана 16 осуществляется стравливание пороховых газов из стакана 11.
После этого с помощью пневматического клапана 15 осуществляется подача сжатого газа внутрь стакана 11, в результате чего происходит перемещение космического копья 8 и одновременное подтягивание КА-цели к КА-буксиру вплоть до их контакта. Оперение 9 при этом препятствует выходу космического копья 8 из корпуса КА-цели. На этом заканчивается операция захвата КА-буксиром КА-цели.
На втором этапе осуществляется баллистический маневр по переводу связки КА-буксир - КА-цель на траекторию полета КА-цели к Земле или на орбиту хранения КА-цели.
На заключительном этапе полета с помощью двигательной установки 4 КА-буксира осуществляется отделение КА-цели от КА-буксира. При этом с помощью пневматического клапана 15 осуществляется подача сжатого газа внутрь стакана 11 с давлением достаточным для срабатывания срезного элемента 14 и разделения космического копья на две части: одна часть с оперением 9, уходящая с КА-целью, другая с поршнем 10, остающаяся на КА-буксире.
После этого КА-буксир осуществляет полет для захвата следующей КА-цели. Общее число таких КА-целей определяется запасами топлива двигательной установки КА-буксира и числом устройств захвата «космического мусора».
Техническим результатом предложения, основанного на использовании устройств захвата «космического мусора», является возможность дистанционного захвата КА-буксиром отработавших крупногабаритных космических объектов и возможность многоразового применения КА-буксира в процессе полета, а также его перевода на орбиту хранения или на траекторию входа в атмосферу Земли.
Конструкция КА-буксира основана на использовании существующей элементной базы, что обеспечивает минимальные сроки и стоимость его создания.
Представляется целесообразным использование КА-буксира в рамках Международного сотрудничества и на коммерческой основе для решения актуальных задач, в том числе для очистки орбитальных позиций спутника на геостационарной орбите (ГСО) от отработавших спутников, например, связных, путем их перевода на орбиту хранения, высота которой на ~200 км больше высоты ГСО.
Claims (1)
- Многоразовый космический аппарат-буксир для уборки крупногабаритного «космического мусора», содержащий корпус, приборный отсек с системой управления, двигательную установку, солнечные батареи, головку самонаведения, несколько устройств дистанционного захвата «космического мусора», отличающийся тем, что каждое устройство захвата выполнено в виде размещенного в стакане космического копья с оперением и поршнем и установленного на корпусе космического аппарата-буксира, при этом в донной части стакана размещен пороховой двигатель, снабженный двухмостиковым пиропатроном его поджига, а снаружи стакана устройства захвата установлен пневматический клапан для подачи сжатого газа внутрь этого стакана.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2013138804/11A RU2536297C1 (ru) | 2013-08-22 | 2013-08-22 | Многоразовый космический аппарат-буксир для уборки крупногабаритного космического мусора |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2013138804/11A RU2536297C1 (ru) | 2013-08-22 | 2013-08-22 | Многоразовый космический аппарат-буксир для уборки крупногабаритного космического мусора |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2536297C1 true RU2536297C1 (ru) | 2014-12-20 |
Family
ID=53286319
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2013138804/11A RU2536297C1 (ru) | 2013-08-22 | 2013-08-22 | Многоразовый космический аппарат-буксир для уборки крупногабаритного космического мусора |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2536297C1 (ru) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106184830A (zh) * | 2016-07-07 | 2016-12-07 | 西北工业大学 | 空间碎片自动移除装置及其移除方法 |
| RU2626788C2 (ru) * | 2015-12-23 | 2017-08-01 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет) (МАИ) | Спускаемый аппарат-буксир для снятия космических объектов с орбиты |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6419191B1 (en) * | 1997-09-12 | 2002-07-16 | Robert P. Hoyt | Electrodynamic tether control |
| US8226046B2 (en) * | 2009-11-25 | 2012-07-24 | Poulos Air & Space | Stabilization of unstable space debris |
| RU119325U1 (ru) * | 2012-03-14 | 2012-08-20 | Алексей Игоревич Салмин | Складной сачок для многоразового сборщика космического мусора |
| RU2510359C1 (ru) * | 2012-10-24 | 2014-03-27 | Открытое акционерное общество "Военно-промышленная корпорация "Научно-производственное объединение машиностроения" | Многоразовый космический аппарат-буксир для уборки космического мусора |
-
2013
- 2013-08-22 RU RU2013138804/11A patent/RU2536297C1/ru active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6419191B1 (en) * | 1997-09-12 | 2002-07-16 | Robert P. Hoyt | Electrodynamic tether control |
| US8226046B2 (en) * | 2009-11-25 | 2012-07-24 | Poulos Air & Space | Stabilization of unstable space debris |
| RU119325U1 (ru) * | 2012-03-14 | 2012-08-20 | Алексей Игоревич Салмин | Складной сачок для многоразового сборщика космического мусора |
| RU2510359C1 (ru) * | 2012-10-24 | 2014-03-27 | Открытое акционерное общество "Военно-промышленная корпорация "Научно-производственное объединение машиностроения" | Многоразовый космический аппарат-буксир для уборки космического мусора |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2626788C2 (ru) * | 2015-12-23 | 2017-08-01 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет) (МАИ) | Спускаемый аппарат-буксир для снятия космических объектов с орбиты |
| CN106184830A (zh) * | 2016-07-07 | 2016-12-07 | 西北工业大学 | 空间碎片自动移除装置及其移除方法 |
| CN106184830B (zh) * | 2016-07-07 | 2018-07-03 | 西北工业大学 | 空间碎片自动移除装置及其移除方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP2979979B1 (en) | Systems and methods for countering an unmanned air vehicle | |
| US8439301B1 (en) | Systems and methods for deployment and operation of unmanned aerial vehicles | |
| CN109969433B (zh) | 一种基于低轨卫星的空间碎片批量清除系统 | |
| JP6019044B2 (ja) | 宇宙空間を自由に飛行している物体の回収・制動装置 | |
| US3499364A (en) | Apparatus for submerged launching of missiles | |
| US10640239B2 (en) | Space debris interception | |
| Guang et al. | Space tether net system for debris capture and removal | |
| US20170217587A1 (en) | Vehicles and systems for weather modification | |
| RU2510359C1 (ru) | Многоразовый космический аппарат-буксир для уборки космического мусора | |
| Ruggiero et al. | Small electric propulsion platform for active space debris removal | |
| RU2536297C1 (ru) | Многоразовый космический аппарат-буксир для уборки крупногабаритного космического мусора | |
| RU2703056C1 (ru) | Космический аппарат для уборки космического мусора | |
| DeLuca et al. | Active removal of large massive objects by hybrid propulsion module | |
| KR101005134B1 (ko) | 포(砲)를 통해 발사되는 적진(敵陣)정찰장치 | |
| RU2573015C2 (ru) | Многомодульный космический аппарат для очистки геостационарной орбиты и способ очистки геостационарной орбиты | |
| DeLuca et al. | Large debris removal mission in LEO based on hybrid propulsion | |
| US10457419B2 (en) | Pin array chamber systems and methods for releasing and capturing a moving object—space | |
| RU2428358C1 (ru) | Космическая головная часть для группового запуска спутников | |
| CN207417153U (zh) | 一种可防撞的智能无人机 | |
| CN101992699A (zh) | 太阳能无人飞船 | |
| RU2012108021A (ru) | Способ ударного воздействия на опасные космические объекты и устройство для его осуществления | |
| RU2643744C2 (ru) | Ракетно-космический комплекс и способ функционирования ракетно-космического комплекса | |
| RU2780074C1 (ru) | Космический транспортер | |
| RU141197U1 (ru) | Транспортный контейнер | |
| CN117944858A (zh) | 一种水下自浮式无人机群运载装置及工作过程 |