RU2546025C1 - Method of gas-dynamic action on dangerous space body and device for its implementation - Google Patents
Method of gas-dynamic action on dangerous space body and device for its implementation Download PDFInfo
- Publication number
- RU2546025C1 RU2546025C1 RU2013147910/11A RU2013147910A RU2546025C1 RU 2546025 C1 RU2546025 C1 RU 2546025C1 RU 2013147910/11 A RU2013147910/11 A RU 2013147910/11A RU 2013147910 A RU2013147910 A RU 2013147910A RU 2546025 C1 RU2546025 C1 RU 2546025C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- explosive charge
- blocks
- charge
- additional
- explosive
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Radar Systems Or Details Thereof (AREA)
Abstract
Description
Данное изобретение относится к области прикладного применения космической техники для обеспечения безопасности Земли при возможности столкновения с опасным космическим телом (ОКТ) (астероидом, кометой, метеором) или прохождения этого тела в недопустимой близости.This invention relates to the field of application of space technology to ensure the safety of the Earth in the event of a collision with a dangerous space body (OCT) (asteroid, comet, meteor) or the passage of this body in unacceptable proximity.
Для устранения этой опасности создается система наблюдения и воздействия на опасные космические объекты. Известен проект создания системы планетарной защиты «Цитадель». Предполагается, что после обнаружения опасного космического тела наземными средствами в космос будут запущены малые космические аппараты разведчики для уточнения траектории астероида. По их целеуказаниям будут работать космические перехватчики, оснащенные ядерными взрывными устройствами. Выполняется задача изменения траектории опасного космического тела или, в крайнем случае, его разрушения.To eliminate this danger, a system of observation and exposure to dangerous space objects is being created. Known project to create a planetary defense system "Citadel". It is assumed that after the detection of a dangerous space body by ground means, small reconnaissance spacecraft will be launched into space to clarify the trajectory of the asteroid. According to their target designation, space interceptors equipped with nuclear explosive devices will operate. The task of changing the trajectory of a dangerous cosmic body or, in extreme cases, its destruction is being fulfilled.
Известны различные способы воздействия на ОКТ с целью изменения их траектории или разрушения.There are various methods of influencing OCT in order to change their trajectory or destruction.
В соответствии с патентом US 6726153 BA, 2003 г., 7 B64G 1/64, НКИ 244-158, 244-168 «Фотонный космический аппарат для изменения орбит астероидов, метеоров и комет» Campbell Jonathan W., NASA предлагается стыковать космический корабль с опасным астероидом, метеором, кометой или иным космическим объектом, используя привязь в форме петли, подтягивать космический корабль и развертывать фотонное устройство - отражатель, заполненный пеной для использования давления солнечного света для изменения орбиты опасного объекта.In accordance with US patent 6726153 BA, 2003, 7 B64G 1/64, NKI 244-158, 244-168 "Photon spacecraft for changing the orbits of asteroids, meteors and comets" Campbell Jonathan W., NASA proposed to dock the spacecraft with Using a loop in the form of a dangerous asteroid, meteor, comet or other space object, pull the spacecraft and deploy a photonic device - a reflector filled with foam to use the pressure of sunlight to change the orbit of a dangerous object.
Для борьбы с астероидами предлагалось взрывать их термоядерным зарядом, смещать гравитационным сдвигом, осуществлять удар тяжелой болванкой, использовать лазерное излучение. В случае ударного разрушения астероида есть вероятность, что осколки за счет взаимного притяжения успеют снова собраться вместе.To combat asteroids, it was proposed to detonate them with a thermonuclear charge, displace it with a gravitational shift, strike with a heavy blank, and use laser radiation. In the case of impact destruction of the asteroid, there is a possibility that the fragments due to mutual attraction will have time to come together again.
Известен способ отклонения опасных комет с траектории столкновения с Землей по патенту RU 0002266240 C2, 2003 г., 7 B64G 1/00, А.А. Масленников, ОАО «РКК «Энергия им. С.П. Королева». По этому способу на комету оказывается тепловое воздействие источником ядерной энергии после очистки поверхности ядра кометы несколькими ядерными взрывами на полюсе от вращения кометы. На очищенную поверхность сажают космический аппарат с ядерной энергетической установкой для разогрева ядра кометы и создания реактивной тяги от струи, истекающей с поверхности кометы.A known method of rejecting dangerous comets from the trajectory of a collision with the Earth according to patent RU 0002266240 C2, 2003, 7
Аналогами изобретения являются технические решения с использованием взрыва, предпочтительно ядерного или термоядерного, на небольшом расстоянии перед опасным космическим телом.Analogs of the invention are technical solutions using an explosion, preferably nuclear or thermonuclear, at a short distance in front of a dangerous space body.
Анализ показал, что недостатком такого решения является недостаточный вклад в воздействие на ОКТ фактора взрывной волны в условиях вакуума космического пространства и при формировании сферического облака взрыва.The analysis showed that the disadvantage of this solution is the insufficient contribution to the impact on the OCT of the explosive wave factor under the conditions of the vacuum of outer space and during the formation of a spherical explosion cloud.
Известен способ отклонения опасного космического тела по патенту RU 2369533 «Способ изменения траектории движения опасного космического тела и устройство для его реализации».A known method of deflecting a dangerous space body according to patent RU 2369533 "Method of changing the trajectory of a dangerous space body and device for its implementation."
Этот способ изменения траектории движения естественного космического тела и устройство для его реализации заключаются в том, что после обнаружения и определения характеристик ОКТ производят запуск космического аппарата носителя, состоящего из блока доставки с командным отсеком и набора ударных блоков с системой самонаведения на цель и отсеком взрывчатого вещества. Первый блок оснащают устройством пенетрации. При подходе к ОКТ ударные блоки поочередно выпускают из космического аппарата и позиционируют в пространстве через необходимые интервалы. Первый блок системой самонаведения отсека наводят в точку прицеливания на поверхности ОКТ, в которое он входит на расчетную глубину, где осуществляют детонацию взрывчатого вещества. Траекторию следующего ударного блока корректируют по результатам первого соударения и наводят его после разлета обломков с помощью процессора командного отсека и системы самонаведения на тепловое пятно кратера, сделанного первым блоком. Последующие ударные блоки осуществляют коррекции по результатам предыдущего соударения с помощью процессора командного отсека и наводят системой самонаведения на тепловое пятно кратера. Командный отсек осуществляет управление движением ударных блоков на стадии наведения на ОКТ, контроль за результатами попаданий ударных блоков и изменением движения ОКТ, реализует программу воздействия на цель, учитывающую возможные факторы изменения ситуации (сбои, промахи, потери блоков и др.). После сообщения на Землю о результатах операции космический аппарат используют как ударный блок, направляя в кратер на цели.This method of changing the trajectory of the natural space body and the device for its implementation consist in the fact that after detecting and determining the characteristics of the OCT, the launch vehicle is launched, consisting of a delivery unit with a command compartment and a set of shock blocks with a homing system for the target and an explosive compartment . The first block is equipped with a penetration device. When approaching the OCT, the shock blocks are alternately released from the spacecraft and positioned in space at the required intervals. The first block is guided by the homing system of the compartment at the aiming point on the surface of the OCT, at which it enters the calculated depth, where the explosive is detonated. The trajectory of the next strike block is corrected according to the results of the first collision and is guided after the debris is scattered using the command compartment processor and homing system at the heat spot of the crater made by the first block. Subsequent shock blocks carry out corrections according to the results of the previous collision using the processor of the command compartment and direct the homing system to the thermal spot of the crater. The command compartment controls the movement of shock blocks at the stage of pointing at the OCT, monitors the results of hits of the shock blocks and the change in the movement of the OCT, implements a target impact program that takes into account possible factors of a change in the situation (failures, misses, loss of blocks, etc.). After reporting to the Earth about the results of the operation, the spacecraft is used as a shock block, directing it to the crater at the target.
Недостатками известного изобретения являются высокие технические и технологические требования к конструкции и аппаратуре ударного блока, выполняющего пенетрацию, т.е. проникновение в глубину опасного космического тела. Корпус ударного блока требует специальных высокопрочных материалов. Высокие требования по надежности предъявляются к устройству обеспечения детонации взрывчатого вещества в требуемый момент времени.The disadvantages of the known invention are high technical and technological requirements for the design and equipment of the shock block performing penetration, i.e. penetration into the depths of a dangerous cosmic body. The body of the shock block requires special high-strength materials. High reliability requirements are imposed on the device for providing detonation of an explosive at the required time.
Изобретение по патенту RU 2369533 выбрано в качестве прототипа.The invention according to patent RU 2369533 is selected as a prototype.
Целью предлагаемого изобретения является повышение эффективности воздействия на опасное космическое тело при одновременном снижении затрат для изменения его траектории.The aim of the invention is to increase the efficiency of exposure to a dangerous space body while reducing costs to change its trajectory.
Существо изобретения заключается в позиционировании космического аппарата (лидера) с основным зарядом ВВ и окружающих блоков космических аппаратов с дополнительными зарядами ВВ в космическом пространстве в пространственной формации для реализации согласованной детонации зарядов ВВ, основного и дополнительных, таким образом, чтобы эффективно сформировать фронт взрывной волны основного заряда ВВ для получения высокотемпературной кумулятивной струи, направленной на опасное космическое тело.The invention consists in positioning a spacecraft (leader) with a main explosive charge and surrounding spacecraft blocks with additional explosive charges in outer space in a spatial formation to realize consistent detonation of explosive charges, the main and additional, in such a way as to effectively form the front of the main blast wave explosive charge to obtain a high-temperature cumulative jet directed at a dangerous cosmic body.
Способ газодинамического воздействия на опасное космическое тело зарядом взрывчатого вещества, доставляемого к нему космическим аппаратом с выпускаемыми перед подходом к опасному космическому телу блоками с дополнительными зарядами взрывчатого вещества, заключается в том, что выпускаемые перед подходам к опасному космическому телу блоки с дополнительным зарядом взрывчатого вещества позиционируют в космическом пространстве в виде заданной пространственной формации, например, по образующим цилиндрической поверхности, ось которой проходит через центр основного заряда и направлена на опасное космическое тело, и на расстоянии эффективного воздействия на опасное космическое тело производят согласованную детонацию зарядов взрывчатого вещества основного заряда космического аппарата и дополнительных зарядов блоков, формируя в облаке взрыва основного заряда кумулятивную струю, направленную на опасное космическое тело.The method of gas-dynamic impact on a dangerous space body with a charge of explosive delivered to it by a spacecraft with blocks with additional charges of explosives being released before approaching a dangerous space body is that the blocks released before approaches to a dangerous space body are positioned with an additional explosive charge in outer space in the form of a given spatial formation, for example, along the generatrices of a cylindrical surface whose axis n passes through the center of the main charge and is directed at the dangerous cosmic body, and at a distance of effective impact on the dangerous cosmic body, the detonation of explosive charges of the main charge of the spacecraft and additional charges of the blocks is coordinated detonating, forming a cumulative jet directed at the dangerous space body in the explosion cloud of the main charge .
По предлагаемому способу, после определения траектории и характеристик ОКТ известными наземными способами и с помощью малых космических аппаратов разведчиков, запускают ракету-носитель и выводят на траекторию встречи с ОКТ космический аппарат с программой воздействия на ОКТ. Воздействие на ОКТ осуществляют с помощью космического аппарата, имеющего необходимые служебные системы и основной заряд взрывчатого вещества, несущего комплект блоков с дополнительными зарядами взрывчатого вещества, которые при подходе к ОКТ позиционируют в космическом пространстве в виде заданной пространственной формации, например, по образующим цилиндрической поверхности, ось которой проходит через центр основного заряда взрывчатого вещества, и на расстоянии эффективного воздействия на ОКТ производят согласованную детонацию зарядов ВВ основного заряда космического аппарата и дополнительных зарядов ВВ блоков, формируя в облаке взрыва основного заряда высокотемпературную кумулятивную газодинамическую струю, направленную на ОКТ.According to the proposed method, after determining the trajectory and characteristics of the OCT by known ground methods and using small reconnaissance spacecraft, a launch rocket is launched and a spacecraft with a program of impact on the OCT is launched onto the trajectory of meeting with the OCT. The impact on the OCT is carried out using a spacecraft having the necessary service systems and the main explosive charge carrying a set of blocks with additional explosive charges, which, when approaching the OCT, are positioned in outer space in the form of a given spatial formation, for example, along the generatrices of a cylindrical surface, the axis of which passes through the center of the main explosive charge, and at a distance of effective action on the OCT, consistent detonation is performed explosives of the main charge of the spacecraft and additional charges of explosive blocks, forming in the cloud of the explosion of the main charge a high-temperature cumulative gas-dynamic jet directed to the OCT.
Воздействие газодинамической струи создает импульс силы, изменяющий траекторию ОКТ до уровня, исключающего опасное сближение с Землей.The action of a gas-dynamic jet creates a momentum of force that changes the trajectory of the OCT to a level that excludes dangerous proximity to the Earth.
Реализацию способа осуществляют с помощью доставляемой к ОКТ группировки космических аппаратов или единого устройства, выполненного в виде космического аппарата. В этом случае космический аппарат содержит основной заряд взрывчатого вещества и отсек с выпускаемыми блоками дополнительного заряда, оснащенными системами связи и взаимного точного позиционирования в космическом пространстве на основе аппаратуры обмена навигационными сигналами, измерения взаимных координат для установки блоков дополнительного заряда системой ориентации в пространственную конфигурацию, определенную программой системы управления, и систему согласованной детонации основного заряда и дополнительных зарядов блоков с устройства использованием синхронизации времени.The implementation of the method is carried out using the spacecraft grouping delivered to the OCT or a single device made in the form of a spacecraft. In this case, the spacecraft contains the main explosive charge and a compartment with produced additional charge units equipped with communication systems and mutual accurate positioning in outer space based on equipment for exchanging navigation signals, measuring the mutual coordinates for installing additional charge units with the orientation system in the spatial configuration defined the control system program, and the system of coordinated detonation of the main charge and additional charges of the block from the device using time synchronization.
Принципиальной особенностью группового полета формации (формация - от Formation Flying) является автономная навигация отдельного аппарата в составе группы и управление их взаимным относительным положением в группе.The principal feature of the formation’s group flight (formation - from Formation Flying) is the autonomous navigation of an individual device within the group and the management of their relative position in the group.
Для обеспечения построения формации космических аппаратов дополнительно к требованиям по информационному обеспечению, предъявляемому для одиночных миссий, налагаются требования по информационному обеспечению управления относительным движением космического аппарат в группе. Эти требования налагаются на все три основных вида информационного обеспечения: баллистико-навигационное, командно-программное и информационно-телеметрическое. (Зараменских Ирина Евгеньевна. Применение одноосного управления для поддержания относительной траектории в формации спутников: диссертация кандидата физ-мат. наук. Москва, 2009, ИПМ им. М.В. Келдыша, РГБ ОД, 6109-1/1035).In order to ensure the formation of the spacecraft formation, in addition to the information support requirements for single missions, requirements are imposed on the information support for controlling the relative motion of the spacecraft in the group. These requirements are imposed on all three main types of information support: ballistic-navigational, command-software and information-telemetric. (Zaramensky Irina Evgenievna. The use of uniaxial control to maintain a relative trajectory in the satellite formation: the dissertation of the candidate of physical and mathematical sciences. Moscow, 2009, IPM named after MV Keldysh, RSL OD, 6109-1 / 1035).
Примером построения формации, при которой расстояние между космическими аппаратами остается неизменным, является конфигурация миссии LISA (Laser Interferometer Space Antenna). В этой миссии изменение расстояния между космическими аппаратами при движении вокруг Солнца минимизируются (Космос-журнал. Cosmos-jornal.ru. Формации спутников. В.С. Иванов, ИПМ им. М.В. Келдыша. 13.06.2013).An example of the formation of a formation in which the distance between spacecraft remains unchanged is the configuration of the LISA (Laser Interferometer Space Antenna) mission. In this mission, changes in the distance between spacecraft when moving around the Sun are minimized (Cosmos-magazine. Cosmos-jornal.ru. Satellite formations. V.S. Ivanov, IPM named after M.V. Keldysh. 06/13/2013).
Существо изобретения иллюстрируют следующие графические материалы:The invention is illustrated by the following graphic materials:
фиг.1 - доставка КА к ОКТ, наведение на центр массы ОКТ, построение формации блоков и детонация ВВ;figure 1 - delivery of the spacecraft to the OCT, pointing to the center of mass of the OCT, building a block formation and detonation of explosives;
фиг.2 - расчетная схема газодинамического воздействия на ОКТ;figure 2 is a design diagram of gas-dynamic effects on OCT;
фиг.3 - схема космического аппарата с основным зарядом ВВ и отсеком блоков с дополнительным зарядом ВВ;figure 3 - diagram of a spacecraft with the main explosive charge and compartment blocks with an additional explosive charge;
фиг.4 - блок-схема космического аппарата с основным зарядом ВВ;4 is a block diagram of a spacecraft with a main explosive charge;
фиг.5 - схема блока с дополнительным зарядом ВВ;5 is a block diagram with an additional explosive charge;
фиг.6 - блок-схема блока с дополнительным зарядом ВВ;6 is a block diagram of a block with an additional explosive charge;
фиг.7 - выпуск блоков с дополнительным зарядом ВВ из отсека космического аппарата;Fig.7 is the release of blocks with an additional explosive charge from the spacecraft compartment;
фиг.8 - построение формации блоков с дополнительным зарядом ВВ вокруг космического аппарата;Fig. 8 shows the construction of a block formation with an additional explosive charge around the spacecraft;
фиг.9 - согласованная детонация основного заряда ВВ и дополнительных зарядов ВВ;Fig.9 - consistent detonation of the main explosive charge and additional explosive charges;
фиг.10 - воздействие высокотемпературной кумулятивной струи на ОКТ;figure 10 - the impact of the high-temperature cumulative jet on the OCT;
фиг.11 - воздействие фронта взрывной волны на ОКТ;11 - the impact of the front of the blast wave on the OCT;
фиг.12 - реактивная сила от продуктов истечения из кратера на ОКТ;Fig - reactive force from the products of the outflow from the crater on the OCT;
фиг.13 - построение формации блоков с дополнительными зарядами ВВ в виде конуса (вариант);Fig - construction of the formation of blocks with additional explosive charges in the form of a cone (option);
фиг.14 - построение формации блоков с дополнительными зарядами ВВ в виде сферы (вариант).Fig - construction of the formation of blocks with additional explosive charges in the form of a sphere (option).
Реализация предлагаемого способа осуществляется следующим образом.Implementation of the proposed method is as follows.
После выполнения обеспечивающих операций по разведке параметров ОКТ (его баллистических характеристик, состава и свойств вещества ОКТ и др.) с помощью наземной инфраструктуры и космического сегмента, астрономических исследований, космическими разведчиками, направленными к ОКТ, и необходимой баллистической и технологической подготовки ракеты-носителя с ее помощью доставляют космический аппарат 1 (фиг.1) с зарядом ВВ для изменения траектории ОКТ 2. Космический аппарат оснащают блоками 3 с дополнительным зарядами ВВ, имеющими собственные двигательные установки с запасом компонентов топлива, необходимые обеспечивающие служебные системы связи, управления.After performing supporting operations on reconnaissance of the OCT parameters (its ballistic characteristics, composition and properties of the OCT substance, etc.) using ground-based infrastructure and the space segment, astronomical research, space reconnaissance directed to the OCT, and the necessary ballistic and technological preparation of the launch vehicle with it is used to deliver a spacecraft 1 (Fig. 1) with an explosive charge to change the trajectory of the
При подходе космического аппарата 1 к ОКТ 2 (этап А) на расстояние уверенного наведения на центр массы Цм ОКТ с космического аппарата выпускают блоки 3 с дополнительными зарядами ВВ (этап В), которые используют собственные двигательные системы и с помощью системы взаимной связи занимают строго определенные позиции относительно друг друга - создают формацию 4 вокруг космического аппарата с основным зарядом ВВ в соответствии с программой, заложенной в бортовую систему управления (этап С).When
Формация 4 космического аппарата с основным зарядом ВВ 1 и блоков 3 с дополнительными зарядами ВВ объединена единой пространственной конфигурацией с помощью системы сохранения взаимного относительного положения участников формации при использовании взаимных навигационных сигналов и связана синхронизированной единой высокоточной системой отсчета времени.
Пространственная конфигурация формации поддерживается каждым участвующим в формации блоком с дополнительными зарядами ВВ, сохраняющим заданное пространственное положение с помощью двигателей движения и двигателей системы ориентации блоков.The spatial configuration of the formation is supported by each unit participating in the formation with additional explosive charges, which preserves the given spatial position using motion engines and block orientation system engines.
Варианты построения формации являются осесимметричными и могут в основе иметь различные геометрические поверхности: шаровые, цилиндрические, конические и др.The options for constructing the formation are axisymmetric and can be based on various geometric surfaces: spherical, cylindrical, conical, etc.
При приближении формации к ОКТ на расстояние эффективного воздействия осуществляют согласованную детонацию основного заряда ВВ 5 и всех дополнительных зарядов ВВ 6 (этап D).When the formation approaches the OCT at the effective impact distance, a coordinated detonation of the main
В результате формирования суммарной взрывной волны 7 облака взрыва образуется высокотемпературная кумулятивная струя 8, воздействующая на ОКТ и образующая кратер 9 с последующим истечением из кратера струи нагретого вещества ОКТ.As a result of the formation of the
Этим достигается изменение траектории 10 ОКТ 2.This achieves a change in the trajectory of 10
Время детонации основного заряда ВВ То определяют как момент достижения расчетного расстояния до ОКТ, которое определяют из условия получения импульса силы, оптимального для воздействия на ОКТ.The detonation time of the main explosive charge T o is determined as the moment of reaching the calculated distance to the OCT, which is determined from the conditions for obtaining a force pulse that is optimal for acting on the OCT.
Оптимальное воздействие на ОКТ определяют из условия создания максимального давления и температуры газового потока у поверхности ОКТ соотносительно с размером площади активного воздействия этого потока на ОКТ.The optimal effect on the OCT is determined from the conditions for creating the maximum pressure and temperature of the gas flow at the surface of the OCT in relation to the size of the area of the active effect of this flow on the OCT.
Расчетная схема газодинамического воздействия на ОКТ показана на фиг.2,The calculated scheme of gas-dynamic effects on OCT is shown in figure 2,
где W - точка детонации основного заряда ВВ;where W is the detonation point of the main explosive charge;
L - расстояние от места взрыва до центра массы ОКТ;L is the distance from the explosion to the center of mass of the OCT;
R - радиус ОКТ;R is the radius of the OCT;
h - расстояние от точки детонации основного заряда ВВ до поверхности ОКТ;h is the distance from the detonation point of the main explosive charge to the surface of the OCT;
N - проекция на вертикальную ось силы, действующей на элемент поверхности ОКТ;N is the projection onto the vertical axis of the force acting on the surface element of the OCT;
r - расстояние от точки взрыва до элемента поверхности dS ОКТ.r is the distance from the point of explosion to the surface element dS OCT.
Суммарный импульс IΣ1, действующий на поверхность ОКТ, равенThe total momentum I Σ1 acting on the surface of the OCT is
Здесь S0 - часть поверхности ОКТ, подвергающаяся газодинамическому воздействию;Here S 0 - part of the surface of the OCT, subjected to gas-dynamic effects;
ρ - давление газового потока;ρ is the pressure of the gas stream;
uпр - проекция скорости газового потока на направление от точки взрыва к центру массы Цм ОКТ.u ol - the projection of the gas flow velocity in the direction from the point of explosion to the center of mass Tsm OCT.
Решение задачи оптимизации IΣ1 позволяет перейти к геометрическим соотношениям размеров при оптимальном воздействии на ОКТ. В частности, один из вариантов поискового расчета показал, что наибольший эффект газодинамического воздействия достигается при соотношении h/R=0,1.The solution to the optimization problem I Σ1 allows us to go over to geometric aspect ratios with optimal effects on OCT. In particular, one of the options for the search calculation showed that the greatest effect of gas-dynamic effects is achieved when the ratio h / R = 0.1.
Время детонации каждого дополнительного заряда ВВ определяют как сдвиг ΔT=To-Ti и от времени детонации основного заряда ВВ To (Ti - задержка или опережение времени детонации дополнительного заряда ВВ i-го блока) и задают в программе системы управления i-го блока в соответствии с планом формирования поверхности суммарной взрывной волны.The detonation time of each additional explosive charge is defined as the shift ΔT = T o -T i and from the detonation time of the main explosive charge T o (T i is the delay or the advance of the detonation time of the additional explosive charge of the i-th block) and set i- in the control system program block in accordance with the plan for the formation of the surface of the total blast wave.
В результате, с помощью воздействия суммарной взрывной волны в облаке взрыва основного заряда формируют высокотемпературную кумулятивную струю, направленную на центр массы Цм ОКТ.As a result, using the action of the total blast wave in the cloud of the main charge explosion, a high-temperature cumulative jet is formed, aimed at the center of mass of the CM OCT.
Воздействие высокотемпературной кумулятивной струи на ОКТ создает импульс силы, достаточный для изменения траектории ОКТ до устранения угрозы его столкновения с Землей.The impact of a high-temperature cumulative jet on the OCT creates a momentum of force sufficient to change the trajectory of the OCT until the threat of its collision with the Earth is eliminated.
Для реализации предлагаемого способа используют устройство в виде космического аппарата 1 (фиг.3), который оснащен необходимыми служебными системами функционирования, движения, связи, управления и содержит основной заряд ВВ 5 с устройством детонации этого заряда 11, высокоточным по времени. Космический аппарат 1 имеет отсек 12 с блоками 3 дополнительного заряда ВВ 6, имеющий систему выпуска 13 этих блоков. Количество блоков 3 с дополнительным зарядом ВВ определено в соответствии с вариантом выбранной формации построения этих блоков и схемой их размещения. Космический аппарат оснащен системами движения 14, самонаведения 15, энергопитания с солнечными батареями 16, ориентации 17, приемо-передающей аппаратурой связи 18, служебными обеспечивающими системами 19, бортовой системой управления 20.To implement the proposed method, a device is used in the form of a spacecraft 1 (Fig. 3), which is equipped with the necessary service systems for functioning, movement, communication, control and contains the main
С развитием технологии малых спутников появились возможность формирования группы спутников, движущихся на небольшом удалении друг от друга и решающих единую задачу.With the development of small satellite technology, it became possible to form a group of satellites moving at a small distance from each other and solving a single problem.
На фиг.4 показана упрощенная блок-схема устройства космического аппарата с основным зарядом ВВ (лидера), который имеет отсек I системы навигации, отсек II хранения и выпуска блоков 3 с дополнительным зарядом ВВ, отсек III основного заряда ВВ и системы детонации, отсек IV системы управления и приемо-передающей аппаратуры связи, отсек V движения и ориентации.Figure 4 shows a simplified block diagram of the device of the spacecraft with the main explosive charge (leader), which has a compartment I of the navigation system, compartment II of storage and release of
Система самонаведения 15 электрически связана с бортовой системой управления 20 и обеспечивает решение задачи определения расстояния L до ОКТ, оптимального для получения максимального импульса воздействия на ОКТ при детонации зарядов ВВ.The homing
Бортовая система управления 17 электрически связана с системой выпуска блоков 3, обеспечивает своевременный выпуск этих блоков и построение их в формацию, затем по рассчитанному расстоянию L до ОКТ задает время То детонации основного заряда ВВ 5, значение которого по каналу связи, включающему приемо-передающую аппаратуру связи 18, блок преобразования 21, антенну 22, передают на каждый блок 3 с дополнительным зарядом ВВ в составе формации.The on-
Бортовая система управления 20 электрически связана с системой детонации 11 основного заряда ВВ 5 и приводит ее в действии в момент времени To.The on-
Система временной синхронизации процессов оснащена блоком эталонного времени 23, корректирующего временные погрешности аппаратуры до необходимой точности.The time synchronization system of processes is equipped with a
Каждый блок 3 (фиг.5) дополнительных зарядов ВВ 6 унифицирован по конструкции и оснащен системами: обеспечения движения в космическом пространстве 24, ориентации 25 и сохранения взаимного пространственного согласованного положения в формации, связи 26, управления 27 и высокоточной временной синхронизации, детонации 28 дополнительного заряда ВВ 6, служебными системами 29 обеспечения функционирования блока 3.Each block 3 (Fig. 5) of additional
На фиг.6 показана упрощенная блок-схема блока 3 с дополнительным зарядом ВВ 6. Бортовая система управления 27 связана с системой связи 26 с космическим аппаратом лидером и решает задачу взаимной навигации участников формации с использованием системы обеспечения движения 24 и ориентации 25, затем включает систему детонации 28 дополнительного заряда ВВ 6.Figure 6 shows a simplified block diagram of
На фиг.7 показан выпуск блоков 3 с дополнительным зарядом ВВ 6 из отсека 12 космического аппарата 1. Каждый блок 3 включает двигатели системы обеспечения движения и в соответствии с навигационными сигналами занимает и поддерживает свое относительное пространственное положение в формации.Figure 7 shows the release of
На фиг.8 показан пример построение формации блоков 3 с дополнительным зарядом ВВ 6 вокруг космического аппарата 1 по образующим цилиндрической поверхности, осевая линия которой проходит через центры основного заряда и центр массы Цм ОКТ 2. Позиция блока 30 с дополнительным зарядом ВВ на осевой линии формирует поверхность взрывной волны основного заряда в задней полусфере.On Fig shows an example of building a formation of
На фиг.9 показан момент согласованной детонации основного заряда ВВ космического аппарата 1, дополнительных зарядов ВВ блоков 3 и формирование суммарной взрывной волны 8. В результате разницы во времени подрыва зарядов в сформированном облаке появляется направленная высокотемпературная кумулятивная струя газообразных продуктов взрыва 7, направленная на центр массы Цм ОКТ 2.Figure 9 shows the moment of coordinated detonation of the main explosive charge of the
Результат газодинамического воздействия на опасное космическое тело по предлагаемому способу и использование устройства для реализации этого способа обеспечивает получение следующих факторов, направленных на изменение траектории движения ОКТ 2.The result of gas-dynamic effects on a dangerous space body according to the proposed method and the use of a device to implement this method provides the following factors aimed at changing the trajectory of the
1. Воздействие на ОКТ 2 высокотемпературной кумулятивной струей 7 из фронта взрывной волны 8 (фиг.10), после детонации зарядов ВВ создает при взаимодействии с веществом ОКТ 2 силу F1, направленную на центр массы Цм ОКТ 2, которая изменяет траекторию движения ОКТ.1. The impact on
Расчет силы при моделировании процесса производят на основе газодинамического описания взаимодействия газовых потоков высокотемпературной кумулятивной струи и испарений из ОКТ.Calculation of the force during the process simulation is based on a gas-dynamic description of the interaction of gas flows of a high-temperature cumulative jet and vapor from OCT.
2. Воздействие на ОКТ (фиг.11) фронта суммарной взрывной волны 8 на поверхность ОКТ 2, подходящего вслед за кумулятивной струей, создает силу F2.2. The impact on the OCT (Fig. 11) of the front of the
Расчет возникающей силы при моделировании процесса производят интегрированием давления взрывной волны на участки поверхности ОКТ. В суммарном воздействии существует вектор силы, направленный на изменение траектории движения ОКТ.Calculation of the arising force in the process simulation is performed by integrating the pressure of the blast wave on the surface sections of the OCT. In the total impact, there is a force vector aimed at changing the trajectory of the OCT.
3. В результате воздействия высокотемпературной кумулятивной струи на ОКТ 2 (фиг.12) возникает кратер 9 с разогретым веществом ОКТ. Истекающая из кратера 9 газовая струя 31 создает реактивную силу F3, которая дополнительно участвует в изменении траектории движения ОКТ. Параметры газовой струи, выбрасываемой из ОКТ, определяют по составу вещества ОКТ и энергетическим характеристикам воздействующей кумулятивной струи.3. As a result of exposure to a high-temperature cumulative jet on OCT 2 (Fig. 12), a
При выборе вариантов построения формаций блоков с дополнительными зарядами для выбранного вида и массы ВВ решают задачу выбора относительных координат для каждого элемента формации и расчета времени начала детонации для каждого элемента формации. Конечная цель оптимизационного расчета - получение максимальной доли вклада взрывной энергии в получение кумулятивной струи как наиболее эффективного фактора воздействия на ОКТ.When choosing options for constructing block formations with additional charges for the selected type and mass of explosives, they solve the problem of choosing the relative coordinates for each element of the formation and calculating the detonation start time for each element of the formation. The ultimate goal of the optimization calculation is to obtain the maximum share of the contribution of explosive energy to the production of a cumulative jet as the most effective factor in influencing OCT.
При этом используют варианты построения формаций на основе построения конфигурации блоков 3 с дополнительными зарядами по образующим конической поверхности (фиг.13), образующим сферической поверхности (фиг.14) (или других поверхностей: параболической, гиперболической и др.).In this case, options are used to build formations based on building the configuration of
Техническим результатом использования изобретения является:The technical result of the use of the invention is:
повышение эффективности воздействия на ОКТ за счет:improving the impact on OCT due to:
повышения степени использования энергии основного заряда при газодинамическом воздействии на ОКТ при формировании высокотемпературной кумулятивной струи продуктов взрывной волны основного заряда, направленной на ОКТ;increasing the degree of utilization of the energy of the main charge during the gas-dynamic effect on the OCT during the formation of a high-temperature cumulative jet of products of the explosive wave of the main charge directed to the OCT;
снижения требований с конструкции дополнительных блоков и аппаратуре обеспечения детонации взрывчатого вещества по сравнению с вариантом ударного воздействия в глубину ОКТ;reducing requirements from the design of additional units and equipment for providing detonation of explosive compared with the option of impact in the depth of the OCT;
интегрального воздействия на ОКТ трех фаз взрывного процесса - воздействия высокотемпературной кумулятивной струи, воздействия фронта суммарной взрывной волны, воздействия газовой струи, истекающей из высокотемпературного кратера на ОКТ после газодинамического воздействия, что обеспечивает создание эффективного воздействия для необходимого изменения траектории ОКТ.the integral impact on the OCT of the three phases of the explosive process - the impact of the high-temperature cumulative jet, the front of the total blast wave, the effect of the gas jet flowing from the high-temperature crater on the OCT after gas-dynamic impact, which ensures the creation of an effective effect for the necessary change in the path of the OCT.
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013147910/11A RU2546025C1 (en) | 2013-10-29 | 2013-10-29 | Method of gas-dynamic action on dangerous space body and device for its implementation |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013147910/11A RU2546025C1 (en) | 2013-10-29 | 2013-10-29 | Method of gas-dynamic action on dangerous space body and device for its implementation |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2546025C1 true RU2546025C1 (en) | 2015-04-10 |
RU2013147910A RU2013147910A (en) | 2015-05-10 |
Family
ID=53283237
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2013147910/11A RU2546025C1 (en) | 2013-10-29 | 2013-10-29 | Method of gas-dynamic action on dangerous space body and device for its implementation |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2546025C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2770502C1 (en) * | 2021-07-19 | 2022-04-18 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Сибирский государственный университет геосистем и технологий» | Method for mining on an astronomical object |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6726153B1 (en) * | 2001-08-06 | 2004-04-27 | The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration | Photon momentum transfer plane for asteroid, meteoroid, and comet orbit shaping |
RU2369533C1 (en) * | 2008-04-01 | 2009-10-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный научно-исследовательский институт машиностроения" (ФГУП ЦНИИмаш) | Method of changing motion trajectory of dangerous cosmic body and device to this end |
US20090321578A1 (en) * | 2008-04-23 | 2009-12-31 | Piccionelli Gregory A | Planetary impact defense system |
RU116466U1 (en) * | 2011-12-01 | 2012-05-27 | Иван Дмитриевич Бадьин | DEVICE FOR DESTRUCTION OF LARGE-SIZED SPACE VEHICLES |
-
2013
- 2013-10-29 RU RU2013147910/11A patent/RU2546025C1/en active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6726153B1 (en) * | 2001-08-06 | 2004-04-27 | The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration | Photon momentum transfer plane for asteroid, meteoroid, and comet orbit shaping |
RU2369533C1 (en) * | 2008-04-01 | 2009-10-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный научно-исследовательский институт машиностроения" (ФГУП ЦНИИмаш) | Method of changing motion trajectory of dangerous cosmic body and device to this end |
US20090321578A1 (en) * | 2008-04-23 | 2009-12-31 | Piccionelli Gregory A | Planetary impact defense system |
RU116466U1 (en) * | 2011-12-01 | 2012-05-27 | Иван Дмитриевич Бадьин | DEVICE FOR DESTRUCTION OF LARGE-SIZED SPACE VEHICLES |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2770502C1 (en) * | 2021-07-19 | 2022-04-18 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Сибирский государственный университет геосистем и технологий» | Method for mining on an astronomical object |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2013147910A (en) | 2015-05-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2369533C1 (en) | Method of changing motion trajectory of dangerous cosmic body and device to this end | |
US7669802B2 (en) | Space based orbital kinetic energy weapon system | |
US20070285304A1 (en) | Target orbit modification via gas-blast | |
Barbee et al. | Conceptual design of a flight validation mission for a Hypervelocity Asteroid Intercept Vehicle | |
Mazanek et al. | Enhanced gravity tractor technique for planetary defense | |
Hruby | Russia’s new nuclear weapon delivery systems | |
RU2491210C1 (en) | Method of changing path of dangerous space body (versions) | |
RU2546025C1 (en) | Method of gas-dynamic action on dangerous space body and device for its implementation | |
Wie et al. | An Innovative Solution to NASA's NEO Impact Threat Mitigation Grand Challenge and Flight Validation Mission Architecture Development | |
Kosmo et al. | Directed energy planetary defense | |
RU2688111C1 (en) | Device for destruction of potentially dangerous space objects | |
Nowakowski et al. | Space debris mitigation using dedicated solid rocket motor | |
GB2496022A (en) | Multi stage mirror. | |
RU2573015C2 (en) | Multimodule spacecraft for cleaning up geostationary orbit and method of cleaning up geostationary orbit | |
Hawkins et al. | Impact-angle control of asteroid interceptors/penetrators | |
RU2227892C1 (en) | Space-air defense complex | |
Deudney | Unlocking space | |
Ramsey | Tools of War: History of Weapons in Modern Times | |
RU2623415C2 (en) | Earth safety from the potentially dangerous space object method and its realisation system | |
US20180252505A1 (en) | Air Space and Ground Attack System | |
RU2725638C1 (en) | Method of changing asteroid orbit using its own resources as fuel for rocket engine installed thereon | |
Jasani | Military activities in outer space | |
Bethe et al. | Appendix A: New BMD Technologies | |
Endo | The Japanese Space Launch Program 51 | |
Gold | SHIELD: a comprehensive earth-protection architecture |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PD4A | Correction of name of patent owner |