RU2661378C1

RU2661378C1 - Method of clearing of around near-earth space from large-dimensional objects of space debris

Info

Publication number: RU2661378C1
Application number: RU2016148428A
Authority: RU
Inventors: Александр Петрович Полуян
Original assignee: Акционерное общество "Корпорация космических систем специального назначения "Комета"
Priority date: 2016-12-09
Filing date: 2016-12-09
Publication date: 2018-07-16

Abstract

FIELD: astronautics.

SUBSTANCE: invention relates to methods for cleaning near-Earth space (NES) from large-sized space debris (SD) objects. Method comprises the launching of a spacecraft into the area of orbits intended for their purification from large-scale objects of SD. Large-mesh network is used as an element of capture and deceleration of SD. Prior to launching the spacecraft with the network into orbit around the Earth, film electrets are placed on the network surface and they are electreted with the same positive or negative charge. On the surface of the network also deploy unfolding inflatable elements in the form of hollow multilayer hermetic shells. After the detection of the large-sized object SD, measuring the parameters of its movement relative to the spacecraft and approaching the space vehicle with the SD, the longitudinal axis of the container is pointed in the direction of the large-sized object SD and the large-mesh network is pushed out. Due to the pressure of the residual air in the internal cavity of the deploying inflatable elements, the network is deployed in space and given it a predetermined shape. Capture or coverage by a network of a large object SD and/or meshing of a network for protruding elements of a large-sized SD object takes place.

EFFECT: increasing the efficiency of cleaning of the NES from large-sized objects SD.

20 cl

Description

Изобретение относится к космической технике и может быть использовано для очистки околоземного космического пространства (ОКП) от относительно крупного по размеру космического мусора, такого как прекратившие активное существование космические аппараты (КА), разгонные блоки, последние ступени ракет космического назначения (РКН).The invention relates to space technology and can be used to clean near-Earth space (OKP) from relatively large-sized space debris, such as spacecraft (SC) that have ceased to exist, booster blocks, last stages of space rockets (ILV).

Известен способ очистки ОКП от ненужных объектов, заключающийся в стыковке с этими объектами транспортного корабля и последующем спуске с орбиты образовавшейся связки [1]. Недостатками этого способа являются необходимость систем стыковки, стыковочных узлов и систем ориентации на обоих кораблях, потеря тормозного отсека транспортного корабля и ограниченные возможности по удаляемой спускаемой массе.There is a method of cleaning OKP from unnecessary objects, which consists in docking with these objects a transport ship and the subsequent descent from the orbit of the formed ligament [1]. The disadvantages of this method are the need for docking systems, docking nodes and orientation systems on both ships, loss of the brake compartment of the transport ship and limited ability to remove the descent mass.

Другим аналогом изобретения является способ уборки космического мусора (КМ), включающий выведение на орбиту устройства уборки КМ, при этом осуществляют процесс наблюдения за КМ, перемещают устройства уборки КМ в положение захвата. Близко подводят устройства уборки КМ к космическому мусору, выпускают гарпун в полый фрагмент КМ. Соединяют устройства уборки КМ и космический мусор, фиксируют КМ. Тормозят захваченный КМ с помощью сброса проводящего фала [2]. Недостатком этого способа является длительное время схода с орбиты КМ.Another analogue of the invention is a method for cleaning space debris (CM), including putting the CM cleaning device into orbit, the monitoring process for the CM is carried out, the CM cleaning devices are moved to the capture position. KM cleaning devices are brought close to space debris, a harpoon is released into a hollow KM fragment. KM cleaning devices and space debris are connected, KM is fixed. The captured CM is braked by resetting the conductive halyard [2]. The disadvantage of this method is the long time of departure from the orbit of the CM.

Наиболее близким аналогом изобретения является способ очистки ОКП от космических объектов и мелких частиц, предложенный японским космическим агентством JAXA [3]. В предлагаемом агентством JAXA способе металлическая сеть с линейными размерами в несколько километров будет выводиться на орбиту на борту специального спутника. Там сеть разворачивается при помощи установленного на КА манипулятора. После того как сеть наберет достаточно мусора, она будет отсоединяться. Взаимодействие с магнитным полем Земли приведет к тому, что сеть вместе с собранными обломками космических аппаратов со временем войдет в плотные слои атмосферы. Во время падения сеть сгорит вместе с мусором. Недостатком прототипа является сложная система разворачивания металлической сети при помощи манипулятора и неэффективное использование способа для очистки околоземного космического пространства от крупногабаритных объектов КМ.The closest analogue of the invention is a method for cleaning OKP from space objects and small particles, proposed by the Japanese space agency JAXA [3]. In the method proposed by the JAXA agency, a metal network with linear dimensions of several kilometers will be put into orbit aboard a special satellite. There, the network is deployed using the manipulator installed on the spacecraft. After the network collects enough garbage, it will disconnect. Interaction with the Earth's magnetic field will lead to the fact that the network, together with the collected debris of spacecraft, will eventually enter the dense layers of the atmosphere. During a fall, the network will burn with garbage. The disadvantage of the prototype is a complex system for deploying a metal network using a manipulator and the inefficient use of the method for cleaning near-Earth space from large-sized objects KM.

Технический результат предлагаемого изобретения заключается в повышении эффективности очистки околоземного космического пространства от крупногабаритных объектов КМ на орбитах более 600 километров (где не сказывается очищающий эффект от торможения об атмосферу), а также упрощении развертывания сети для сбора КМ на орбите.The technical result of the invention consists in increasing the efficiency of cleaning near-Earth space from large spacecraft objects in orbits of more than 600 kilometers (where the cleaning effect of braking on the atmosphere does not affect), as well as simplifying the deployment of the network to collect spacecraft in orbit.

Указанный технический результат достигается тем, что в область орбит, предназначенных для их очистки от крупногабаритных объектов космического мусора, выводят космический аппарат, проводят последовательно маневры дальнего и ближнего наведения для сближения КА с крупногабаритным объектом КМ. При этом новым является то, что в область орбит, предназначенных для их очистки от крупногабаритных объектов КМ, на борту КА транспортируют в качестве элемента захвата и торможения крупногабаритных объектов КМ крупноячеистую сеть. Причем до запуска КА с крупноячеистой сетью на орбиту вокруг Земли на поверхности сети размещают пленочные электреты [4, 5]. Кроме того, предварительно осуществляют электретирование [6] пленочных электретов одноименным положительным или отрицательным зарядом. Вместе с тем, на поверхности крупноячеистой сети размещают и закрепляют развертывающие надувные элементы в виде полых многослойных гермооболочек. В дальнейшем крупноячеистую сеть с электретированными пленочными электретами складывают или сворачивают и в сложенном или свернутом виде размещают в магнитонепроницаемом контейнере на борту КА. После вывода КА в область орбит, предназначенных для их очистки от крупногабаритных объектов КМ, осуществляют обнаружение крупногабаритного объекта КМ с помощью оптических, и/или лазерных, и/или радиолокационных систем с борта КА, а также измерение параметров движения КМ относительно КА. Затем с помощью приемников навигационной системы и бортовой вычислительной системы (БВС), расположенных на борту КА, определяют текущие координаты центра масс КА, углы текущей пространственной ориентации КА. С помощью БВС определяют положение центра масс КА относительно обнаруженного крупногабаритного объекта КМ. Далее БВС определяют ориентацию осей связанной системы координат КА относительно текущего положения крупногабаритного объекта КМ. С помощью системы ориентации КА осуществляют наведение продольной оси магнитонепроницаемого контейнера в направлении на крупногабаритный объект КМ. В дальнейшем по команде от БВС выталкивают или «отстреливают» крупноячеистую сеть с электретированными пленочными электретами из магнитонепроницаемого контейнера в направлении крупногабаритного объекта КМ. При этом крупноячеистую сеть выталкивают или «отстреливают» с относительной скоростью, обеспечивающей развертывание крупноячеистой сети с электретироваными пленочными электретами до момента встречи с крупногабаритным объектом КМ. При выходе из магнитонепроницаемого контейнера крупноячеистую сеть с электретированными пленочными электретами за счет давления остаточного воздуха во внутренней полости развертывающих надувных элементов разворачивают в космосе и придают ей заданную форму. Осуществляют захват или охват крупноячеистой сетью крупногабаритного объекта КМ и/или зацепление крупноячеистой сети за выступающие элементы крупногабаритного объекта КМ. Затем за счет взаимодействия заряда пленочных электретов с магнитным полем Земли осуществляют торможение крупноячеистой сети с КМ. В результате осуществляют вход крупноячеистой сети вместе с КМ в плотные слои атмосферы. Вследствие этого происходит сгорание сети с крупногабаритным объектом КМ.The indicated technical result is achieved by the fact that the spacecraft is launched into the orbits intended for their cleaning from large-sized objects of space debris, and long-range and short-range maneuvers are carried out sequentially to bring the spacecraft closer to the large-sized CM object. At the same time, it is new that in the region of the orbits intended for their cleaning from large-sized CM objects, a large-mesh network is transported onboard the spacecraft as an element for capturing and braking large-sized CM objects. Moreover, before the launch of the spacecraft with a coarse mesh network into orbit around the Earth, film electrets are placed on the network surface [4, 5]. In addition, the electret [6] of film electrets is preliminarily carried out with the same positive or negative charge. At the same time, deploying inflatable elements in the form of hollow multilayer hermetic shells are placed and fixed on the surface of the coarse mesh network. In the future, a coarse mesh network with electret film electrets is folded or folded and folded or folded is placed in a magnetically tight container on board the spacecraft. After the spacecraft is brought into the region of the orbits intended for cleaning them from large-sized CM objects, a large-sized CM object is detected using optical and / or laser and / or radar systems from the spacecraft, as well as measuring the motion parameters of the CM relative to the spacecraft. Then, using the receivers of the navigation system and the on-board computer system (BVS) located onboard the spacecraft, the current coordinates of the center of mass of the spacecraft and the angles of the current spatial orientation of the spacecraft are determined. Using BVS determine the position of the center of mass of the spacecraft relative to the detected large-sized object KM. Next, the BVS determine the orientation of the axes of the associated spacecraft coordinate system relative to the current position of the large-sized object KM. Using the spacecraft orientation system, the longitudinal axis of the magnetically impermeable container is guided towards the large-sized object KM. Subsequently, on a command from the BVS, the coarse mesh network with electret film electrets is pushed out or “shot off” from a magnetically tight container in the direction of the large-sized CM object. In this case, the coarse mesh network is pushed out or “shot off” at a relative speed, which ensures the deployment of the coarse mesh network with electret film electrets until it encounters a large CM object. When exiting a magnetically impermeable container, a coarse mesh network with electret film electrets is deployed in space in the space and gives it a given shape due to the pressure of the residual air in the internal cavity of the deploying inflatable elements. Carry out the capture or coverage of the large-sized object of the KM by the large-mesh network and / or the meshing of the large-mesh network by the protruding elements of the large-sized object of the KM. Then, due to the interaction of the charge of film electrets with the Earth's magnetic field, the coarse mesh network is decelerated with CM. As a result, the coarse mesh network, together with the CM, enter the dense layers of the atmosphere. As a result of this, the network burns with a large-sized CM object.

Кроме того, сближение КА с крупногабаритным объектом КМ осуществляют на расстояние от нескольких десятков метров до нескольких километров.In addition, the spacecraft approaches the large-sized CM object at a distance of several tens of meters to several kilometers.

Существует вариант, в котором координаты центра масс КА и углы текущей пространственной ориентации КА определяют при помощи приемников навигационной системы GPS и/или «ГЛОНАСС».There is an option in which the coordinates of the center of mass of the spacecraft and the angles of the current spatial orientation of the spacecraft are determined using receivers of the GPS and / or GLONASS navigation system.

Существует вариант, в котором координаты центра масс КА и углы текущей пространственной ориентации КА определяют при помощи приемников навигационной системы типа GALILEO и/или «ГЛОНАСС».There is an option in which the coordinates of the center of mass of the spacecraft and the angles of the current spatial orientation of the spacecraft are determined using the receivers of a navigation system of the GALILEO and / or GLONASS type.

Существует вариант, в котором координаты центра масс КА и углы текущей пространственной ориентации КА определяют при помощи приемников навигационной системы типа GALILEO и/или GPS.There is an option in which the coordinates of the center of mass of the spacecraft and the angles of the current spatial orientation of the spacecraft are determined using receivers of a navigation system such as GALILEO and / or GPS.

Существует вариант, в котором в качестве материала многослойных гермооболочек развертывающих надувных элементов используют пленку из углеродных нанотрубок [7, 8].There is an option in which a film of carbon nanotubes is used as the material of multilayer pressure shells of deploying inflatable elements [7, 8].

Существует вариант, в котором для развертывания крупноячеистой сети с электретированными пленочными электретами осуществляют наддув развертывающих надувных элементов многослойных гермооболочек газом.There is an option in which to deploy a coarse mesh network with electret film electrets, pressurize the deploying inflatable elements of the multilayer pressurized shells with gas.

Существует вариант, в котором наддув развертывающих надувных элементов многослойных гермооболочек осуществляют из баллонов с газом.There is an option in which the pressurization of the deploying inflatable elements of multilayer pressurized shells is carried out from gas cylinders.

Существует вариант, в котором баллоны с газом размещают на крупноячеистой сети с электретированными пленочными электретами.There is an option in which gas cylinders are placed on a coarse mesh network with electret film electrets.

Кроме того, наддув развертывающих надувных элементов многослойных гермооболочек газом осуществляют после выталкивания или «отстрела» крупноячеистой сети с электретированными пленочными электретами из магнитонепроницаемого контейнера.In addition, the gas is deployed by deploying inflating inflatable elements of multilayer pressurized shells after ejection or “shooting” of a coarse mesh network with electret film electrets from a magnetically tight container.

Существует вариант, в котором операцию обнаружения крупногабаритного объекта КМ, а также измерение параметров его движения относительно КА осуществляют наземными средствами контроля космического пространства [9].There is an option in which the operation of detecting a large CM object, as well as measuring the parameters of its motion relative to the spacecraft, is carried out by ground-based space monitoring means [9].

Существует вариант, в котором сближение КА с крупногабаритным объектом КМ осуществляют по командам и/или программам, передаваемым по радиолинии с наземных средств контроля космического пространства.There is an option in which the spacecraft approaches the large-sized object of the CM by commands and / or programs transmitted over the air from ground-based space monitoring equipment.

Существует вариант, в котором операцию обнаружения крупногабаритного объекта КМ, а также измерение параметров его движения относительно КА осуществляют с космических средств контроля космического пространства [10].There is an option in which the operation of detecting a large-sized object of the CM, as well as measuring the parameters of its motion relative to the spacecraft, is carried out from space means of monitoring outer space [10].

Существует вариант, в котором измеренные параметры движения крупногабаритного объекта КМ относительно КА передают на КА по радиолинии с космических средств контроля космического пространства.There is an option in which the measured motion parameters of a large-sized CM object relative to the spacecraft are transmitted to the spacecraft via a radio link from space means of space control.

Существует вариант, в котором на борту КА размещают два и более магнитонепроницаемых контейнера с крупноячеистой сетью с электретированными пленочными электретами.There is an option in which two or more magnetically tight containers with a coarse mesh network with electret film electrets are placed onboard the spacecraft.

Существует вариант, в котором линейные размеры крупноячеистой сети с электретированными пленочными электретами рассчитывают на Земле до запуска КА, транспортирующего сеть. Причем линейные размеры крупноячеистой сети определяются высотой орбиты КМ, размером и массой крупногабаритного объекта КМ, подлежащего удалению с орбиты, а также прогнозируемым временем входа КМ в плотные слои атмосферы.There is an option in which the linear dimensions of a coarse mesh network with electret film electrets are calculated on Earth before the launch of a spacecraft transporting the network. Moreover, the linear dimensions of the coarse mesh network are determined by the KM orbit height, the size and mass of the large KM object to be removed from the orbit, as well as the predicted time of the KM entry into the dense layers of the atmosphere.

Кроме того, повторяют операции обнаружения другого крупногабаритного объекта КМ и сближения КА с другим крупногабаритным объектом КМ.In addition, the operations of detecting another large-sized object of KM and approaching the spacecraft with another large-sized object of KM are repeated.

Кроме того, повторяют операции выталкивания или «отстрела» крупноячеистой сети с электретироваными пленочными электретами из следующего магнитонепроницаемого контейнера, захвата или охвата крупноячеистой сетью с электретированными пленочными электретами другого крупногабаритного объекта КМ.In addition, the operations of pushing or “shooting” of a large mesh network with electret film electrets from the next magnetically impervious container, capture or coverage of a large mesh network with electret film electrets of another large-sized CM object are repeated.

Кроме того, осуществляют торможение крупноячеистой сети с другим крупногабаритным объектом КМ.In addition, they carry out the braking of the coarse mesh network with another large-sized CM object.

Кроме того, развертывающие надувные элементы в виде полых многослойных гермооболочек размещают и закрепляют радиально, и/или продольно, и/или по периметру крупноячеистой сети.In addition, deploying inflatable elements in the form of hollow multilayer pressure shells are placed and fixed radially and / or longitudinally and / or along the perimeter of the coarse mesh.

Предложенный способ реализуется следующим образом. В область орбит, предназначенных для их очистки от крупногабаритных объектов КМ, выводят КА, проводят последовательно маневры дальнего и ближнего наведения для сближения КА с крупногабаритным объектом КМ. В качестве элемента захвата и торможения крупногабаритных объектов КМ на борту КА транспортируют крупноячеистую сеть. Причем до запуска КА с крупноячеистой сетью на орбиту вокруг Земли на поверхности сети размещают пленочные электреты. Кроме того, предварительно осуществляют электретирование пленочных электретов одноименным положительным или отрицательным зарядом. При этом на поверхности крупноячеистой сети размещают и закрепляют расположенные радиально и/или продольно развертывающие надувные элементы в виде полых многослойных гермооболочек, выполненных из тонкой пленки. В дальнейшем крупноячеистую сеть с электретированными пленочными электретами складывают или сворачивают и в сложенном или свернутом виде помещают в магнитонепроницаемый контейнер на борту КА. После вывода КА в область орбит, предназначенных для их очистки от крупногабаритных объектов КМ, с помощью оптических, и/или лазерных, и/или радиолокационных систем с борта КА осуществляют обнаружение крупногабаритного объекта КМ, а также измерение параметров его движения относительно КА. Причем обнаружение крупногабаритного объекта КМ осуществляют либо по априорным данным от наземного информационного комплекса, либо путем автономного сканирования космического пространства [11]. Затем с помощью приемников навигационной системы типа «ГЛОНАСС» и/или GPS и бортовой вычислительной системы (БВС), расположенных на борту КА, определяют текущие координаты центра масс КА, углы текущей пространственной ориентации КА. С помощью БВС определяют положение центра масс КА относительно обнаруженного крупногабаритного объекта КМ. Осуществляют сближение КА с крупногабаритным объектом КМ на расстояние от нескольких десятков метров до нескольких километров. Далее БВС определяют ориентацию осей связанной системы координат КА относительно текущего положения крупногабаритного объекта КМ. С помощью системы ориентации КА осуществляют наведение продольной оси магнитонепроницаемого контейнера в направлении на крупногабаритный объект КМ. Затем по команде от БВС прицельно выталкивают или «отстреливают» крупноячеистую сеть с электретироваными пленочными электретами из магнитонепроницаемого контейнера в направлении крупногабаритного объекта КМ с относительной скоростью, обеспечивающей развертывание крупноячеистой сети с электретированными пленочными электретами до момента встречи с крупногабаритным объектом КМ. При выходе из магнитонепроницаемого контейнера крупноячеистую сеть с электретироваными пленочными электретами за счет давления остаточного воздуха во внутренней полости развертывающих надувных элементов разворачивают в космосе и придают ей заданную форму. Осуществляют захват сетью крупногабаритного объекта КМ и/или зацепление крупноячеистой сети за выступающие элементы крупногабаритного объекта КМ. Сеть обволакивает КМ и таким образом создается механическая связь крупноячеистой сети с КМ.The proposed method is implemented as follows. In the area of the orbits intended for their cleaning from large-sized objects of the CM, the spacecraft is withdrawn, long-range and near-pointing maneuvers are carried out sequentially to bring the spacecraft closer to the large-sized object of the CM. A large mesh network is transported onboard the spacecraft as an element of capture and braking of large-sized CM objects. Moreover, before the launch of the spacecraft with a coarse mesh network into orbit around the Earth, film electrets are placed on the surface of the network. In addition, preliminarily electrify film electrets with the same positive or negative charge. At the same time, inflatable elements located in the form of hollow multilayer hermetic shells made of a thin film are placed and fixed on the surface of the coarse mesh network and are fixed deployed radially and / or longitudinally. Subsequently, the coarse mesh network with electret film electrets is folded or folded and, folded or folded, is placed in a magnetically tight container on board the spacecraft. After the spacecraft is brought into the orbits intended for cleaning them from large-sized CM objects, optical and / or laser and / or radar systems from the spacecraft are used to detect a large-sized CM object, as well as measure its motion parameters relative to the spacecraft. Moreover, the detection of a large-sized CM object is carried out either according to a priori data from the ground-based information complex, or by autonomous scanning of outer space [11]. Then, using the receivers of the GLONASS and / or GPS navigation system and the on-board computer system (BVS) located onboard the spacecraft, the current coordinates of the center of mass of the spacecraft and the angles of the current spatial orientation of the spacecraft are determined. Using BVS determine the position of the center of mass of the spacecraft relative to the detected large-sized object KM. The spacecraft is approached with a large-sized CM object at a distance of several tens of meters to several kilometers. Next, the BVS determine the orientation of the axes of the associated spacecraft coordinate system relative to the current position of the large-sized object KM. Using the spacecraft orientation system, the longitudinal axis of the magnetically impermeable container is guided towards the large-sized object KM. Then, on a command from the BVS, the coarse mesh network with electret film electrets is magnetically pushed out or “shot” from a magnetically impermeable container in the direction of the large-sized CM object with a relative speed that ensures the deployment of the large-mesh network with electret film electrets until it encounters a large-sized CM object. When exiting a magnetically impermeable container, a coarse-mesh network with electret film electrets due to the pressure of the residual air in the inner cavity of the deploying inflatable elements is deployed in space and gives it the desired shape. Carry out the capture of the large-sized object of the KM by the network and / or the meshing of the large-mesh network for the protruding elements of the large-sized object of the KM. The network envelops the CM and thus creates a mechanical connection of the coarse mesh with the CM.

За счет взаимодействия заряда пленочных электретов, размещенных на поверхности крупноячеистой сети, с магнитным полем Земли осуществляют торможение сети с крупногабаритным объектом КМ и в силу этого обеспечивают вход сети с КМ в плотные слои атмосферы.Due to the interaction of the charge of the film electrets located on the surface of the coarse mesh network with the Earth’s magnetic field, the network is braked with the large-sized CM object and, therefore, the network with the CM enters the dense layers of the atmosphere.

В результате происходит сгорание крупноячеистой сети вместе с крупногабаритным объектом КМ.As a result, the coarse mesh network is burned together with the large-sized CM object.

При этом после выталкивания или «отстрела» крупноячеистой сети из контейнера по команде от БВС, либо по команде или программе, передаваемой по радиолинии с наземных средств контроля космического пространства, осуществляют перенацеливание КА на другой крупногабаритный объект КМ.In this case, after pushing or “shooting” a large mesh network out of the container, on a command from the BVS or on a command or program transmitted via a radio link from ground-based space monitoring means, the spacecraft is redirected to another large-sized CM object.

Далее повторяют операции: обнаружение другого крупногабаритного объекта КМ, сближение КА с крупногабаритным объектом КМ, выталкивание из следующего магнитонепроницаемого контейнера крупноячеистой сети, захват крупноячеистой сетью другого крупногабаритного объекта КМ. Затем происходит процесс торможения крупноячеистой сети с захваченным крупногабаритным объектом КМ.Next, the operations are repeated: detecting another large-sized CM object, approaching the spacecraft with a large-sized CM object, pushing a large-mesh network from the next magnetically impermeable container, and capturing another large-sized CM object by the large-mesh network. Then the process of inhibition of the coarse mesh network with the captured large-sized CM object takes place.

Предлагаемое техническое решение позволяет осуществлять очистку околоземного космического пространства от крупногабаритных объектов КМ на орбитах выше 600 километров, где отсутствует эффект их торможения за счет атмосферы. В качестве элемента захвата и торможения крупногабаритного объекта КМ используют крупноячеистую сеть, которую выталкивают или «отстреливают» из магнитонепроницаемого контейнера, размещенного на борту специально запускаемого для этой цели КА. Причем для схода с орбиты крупногабаритного фрагмента космического мусора, охваченного крупноячеистой сетью, на поверхности сети размещают (до запуска КА на орбиту) пленочные электреты и осуществляют их электретирование одноименным положительным или отрицательным зарядом. При этом используется эффект торможения, который возникает при взаимодействии заряда размещенных на поверхности сети пленочных электретов с магнитным полем Земли (сила Лоренца). При орбитальном движении сети за счет взаимодействия заряда размещенных на поверхности сети пленочных электретов с магнитным полем Земли происходит торможение сети с космическим мусором. В результате торможения происходит перевод сети с КМ на более низкую орбиту и обеспечивается вход сети вместе с КМ в плотные слои атмосферы.The proposed technical solution allows the cleaning of near-Earth space from large-sized CM objects in orbits above 600 kilometers, where there is no effect of their braking due to the atmosphere. As an element of capture and braking of a large-sized KM object, a large-mesh network is used, which is pushed out or “shot” from a magnetically tight container placed on board a spacecraft specially launched for this purpose. Moreover, to descend from the orbit of a large-sized fragment of space debris covered by a large-mesh network, film electrets are placed on the surface of the network (before the SC is launched into orbit) and electrified with the same positive or negative charge. In this case, the braking effect is used, which occurs when the charge of the film electrets placed on the network surface interacts with the Earth’s magnetic field (Lorentz force). During orbital movement of the network due to the interaction of the charge of film electrets placed on the surface of the network with the Earth's magnetic field, the network is decelerated with space debris. As a result of braking, the network is transferred from the CM to a lower orbit and the network, together with the CM, enters the dense atmosphere.

Небольшой объем, малая масса крупноячеистой сети с электретироваными пленочными электретами позволяет разместить на борту КА десятки магнитонепроницаемых контейнеров, в результате чего один маневрирующий КА способен удалить с орбиты десятки крупногабаритных объектов КМ, количество которых определяется запасом топлива и числом магнитонепроницаемых контейнеров с сетью, размещаемых на борту КА.The small volume and small mass of the coarse mesh network with electret film electrets allows you to place dozens of magnetically tight containers onboard the SC, as a result of which one maneuvering SC is capable of removing dozens of large CM objects from orbit, the number of which is determined by the fuel supply and the number of magnetically tight containers with the network placed on board KA.

Развертывание крупноячеистой сети за счет давления остаточного воздуха во внутренней полости развертывающих надувных элементов, либо путем наддува развертывающих надувных элементов из баллонов с газом, размещенных на крупноячеистой сети, существенно упрощает процесс развертывания, а также обеспечивает полное раскрытие полотна сети.The deployment of a coarse mesh network due to the pressure of the residual air in the inner cavity of the deploying inflatable elements, or by pressurizing the deploying inflatable elements from gas cylinders placed on the coarse mesh, greatly simplifies the deployment process and also ensures the full disclosure of the network web.

Кроме того, размещение на поверхности крупноячеистой сети пленочных электретов, электретированных одноименным положительным или отрицательным зарядом, улучшает условия развертывания крупноячеистой сети, так как позволяет исключить слипание сети при длительном нахождении ее в сложенном или свернутом виде в магнитонепроницаемом контейнере на борту КА.In addition, the placement on the surface of the coarse mesh network of film electrets electret electrified with the same positive or negative charge improves the deployment conditions of the coarse mesh network, since it allows to avoid sticking of the network when it is stored for a long time when folded or folded in a magnetically tight container on board the spacecraft.

Вместе с тем, использование тонкой пленки из углеродных нанотрубок в качестве материала многослойных гермооболочек обеспечивает прочность конструкции развертывающих надувных элементов в условиях космического полета. Предел прочности пленки из углеродных нанотрубок составляет 9,6 гигапаскаля. Для сравнения: предел прочности кевларовых волокон составляет всего 3,7 гигапаскаля [7].At the same time, the use of a thin film of carbon nanotubes as the material of multilayer pressurized shells ensures the structural strength of deploying inflatable elements in space flight conditions. The tensile strength of a film of carbon nanotubes is 9.6 gigapascals. For comparison: the ultimate strength of Kevlar fibers is only 3.7 gigapascals [7].

Следует отметить, что величина силы Лоренца пропорциональна величине заряда. Отсюда следует, что чем больше величина заряда пленочного электрета, чем больше площадь поверхности, на которой расположены пленочные электреты и соответственно больше их количество, тем больше проявляется эффект торможения крупноячеистой сети с электретированными пленочными электретами в магнитном поле Земли.It should be noted that the magnitude of the Lorentz force is proportional to the magnitude of the charge. It follows that the larger the charge of the film electret, the larger the surface area on which the film electrets are located and, correspondingly, the greater their number, the greater the effect of inhibition of the coarse mesh network with electret film electrets in the Earth’s magnetic field.

Это позволяет сделать вывод о возможности практического использования предлагаемого способа очистки околоземного космического пространства от крупногабаритных объектов КМ на орбитах более 600 километров (где не сказывается очищающий эффект от торможения об атмосферу, а уровень засорения космоса особенно высок) [12, 13].This allows us to conclude that it is possible to practically use the proposed method for cleaning near-Earth space from large-sized CM objects in orbits of more than 600 kilometers (where the cleaning effect of braking on the atmosphere does not affect, and the level of space clogging is especially high) [12, 13].

Источники информации Information sources

1. Инженерный справочник по космической технике. М.: Воениздат. 1977. С. 134-140.1. Engineering reference for space technology. M .: Military Publishing. 1977.S. 134-140.

2. Патент №2574366 «Устройство уборки космического мусора и способ уборки космического мусора».2. Patent No. 2574366 “Space debris cleaning device and space debris cleaning method”.

3. Космический мусор в рыболовные сети. Биржа Интеллектуальной собственности. Т. X. №7. 2011. С. 26.3. Space debris in fishing nets. Intellectual Property Exchange. T. X. No. 7. 2011.S. 26.

4. Радиотехника. Энциклопедия / под ред. Мазора Ю.Л., Мачусского Е.А., Правды В.И. М.: ДМК Пресс. 2016. С. 48, с. 197.4. Radio engineering. Encyclopedia / ed. Mazora Yu.L., Machusky E.A., Pravda V.I. M .: DMK Press. 2016.S. 48, p. 197.

5. Губкин А.Н. Электреты. М.: Наука. 1978.5. Gubkin A.N. Electrets. M .: Science. 1978.

6. Патент №2477540 «Способ изготовления пленочного электрета».6. Patent No. 2477540 "A method of manufacturing a film electret."

7. Углеродная нанопленка прочнее кевлара и углеродного волокна. Биржа Интеллектуальной собственности. Т. XV. №5. 2016. С. 24.7. Carbon nanofilm is stronger than Kevlar and carbon fiber. Intellectual Property Exchange. T. XV. No. 5. 2016.S. 24.

8. Колмаков А.Г., Баринов СМ., Алымов М.И. Основы технологий и применение наноматериалов. М.: Физматлит. 2013. С. 134.8. Kolmakov A.G., Barinov S.M., Alymov M.I. Fundamentals of technology and the use of nanomaterials. M .: Fizmatlit. 2013.S. 134.

9. Вениаминов С.С.Космический мусор - угроза человечеству. М.: ФГБУН Институт космических исследований Российской академии наук. 2013. С. 34-54, с. 174-179.9. Veniaminov SS Space debris - a threat to humanity. M .: FGBUN Space Research Institute of the Russian Academy of Sciences. 2013.S. 34-54, p. 174-179.

10. Малые космические аппараты информационного обеспечения / под ред. Фатеева В.Ф. М.: Радиотехника. 2010. С. 82-93.10. Small spacecraft information support / ed. Fateeva V.F. M .: Radio engineering. 2010.S. 82-93.

11. Инфраструктура малых космических аппаратов / под ред. Фатеева В.Ф. М.: Радиотехника. 2011. С. 25, с. 315-347.11. Infrastructure of small spacecraft / ed. Fateeva V.F. M .: Radio engineering. 2011.S. 25, p. 315-347.

12. http://www.astronom2000.info/different/zk/ Константиновская Л.В. Засорение Космоса.12. http://www.astronom2000.info/different/zk/ Konstantinovskaya L.V. Clogging of the Cosmos.

13. Иванов Н.М., Лысенко Л.Н. Баллистика и навигация космических аппаратов. М.: МГТУ им. Н.Э. Баумана. 2016. С. 50-51.13. Ivanov N.M., Lysenko L.N. Ballistics and spacecraft navigation. M .: MSTU im. N.E. Bauman. 2016.S. 50-51.

Claims

1. A method of cleaning near-Earth space from large-sized objects of space debris (CM), which consists in bringing the spacecraft (SC) into the region of the orbits intended for their cleaning from large-sized objects of space debris, successive maneuvers of far and near guidance for approaching a large-sized object of CM characterized in that in the region of the orbits intended for their cleaning from large-sized objects KM, on board the spacecraft are transported as an element of capture and braking of large-sized CM objects, a large-mesh network, and before launching a spacecraft with a large-mesh network in an orbit around the Earth, film electrets are placed on the network surface, while electret film electrets are preliminarily electrified with the same positive or negative charge, in addition, deploying inflatable elements are placed and fixed on the surface of the large-mesh network in the form of hollow multilayer hermetic shells, hereinafter a coarse-mesh network with electret film electrets and deploying on They are folded or folded together and placed in a folded or folded form in a magnetically impermeable container aboard the spacecraft. After the spacecraft is brought into the region of the orbits intended for cleaning them from large-sized CM objects, they are detected using optical, and / or laser, and / or radar systems onboard the spacecraft of the large-sized object KM, as well as measuring the parameters of its motion relative to the spacecraft, then using the receivers of the navigation system and the on-board computer system (BVS) located on board the spacecraft, determine the current coordinates of the SC center of mass of the spacecraft, the angles of the current spatial orientation of the SC, using BWS determine the position of the center of mass of the SC relative to the detected large-sized object KM, draw closer to the SC with the large-sized object KM, then the BWS determine the orientation of the axes of the associated coordinate system K A relative to the current position of the large-sized object KM, using the spacecraft orientation system, they guide the longitudinal axis of the magnetically impermeable container in the direction of the large-sized object KM and on a command from the DAB, a large-mesh network with electret film electrets from a magnetically impermeable container is pushed out or “shot off” in the direction of a large-sized CM object with a relative speed, which will deploy a large-mesh network with electret film electrets until it encounters a large-sized CM object, when exiting a magnetically impermeable large container network with electret film electrets due to residual air pressure in the internal cavity and deploying inflatable elements deployed in space and give it the desired shape, grab or cover a large mesh network of a large CM object and / or mesh a large mesh network for the protruding elements of a large CM object, then through the interaction of the charge of film electrets placed on the surface of a large mesh network, with the Earth’s magnetic field decelerates the coarse mesh network with the large-sized CM object and, as a result, provides the entrance of the coarse mesh network together with the large barite object CM into the atmosphere, thereby causing combustion of the large mesh with large-sized object CM.

2. The method according to p. 1, characterized in that the approach of the spacecraft with the large object KM is carried out at a distance of several tens of meters to several kilometers.

3. The method according to p. 1, characterized in that the coordinates of the center of mass of the spacecraft and the angles of the current spatial orientation of the spacecraft are determined using the receivers of the navigation system GPS and / or "GLONASS".

4. The method according to p. 1, characterized in that the coordinates of the center of mass of the spacecraft and the angles of the current spatial orientation of the spacecraft are determined using the receivers of the navigation system GALILEO and / or "GLONASS".

5. The method according to p. 1, characterized in that the coordinates of the center of mass of the spacecraft and the angles of the current spatial orientation of the spacecraft are determined using the receivers of the navigation system GALILEO and / or GPS.

6. The method according to p. 1, characterized in that the film of carbon nanotubes is used as the material of the multilayer pressurized shells of deploying inflatable elements.

7. The method according to p. 1, characterized in that for the deployment of a coarse mesh network with electret film electrets carry out the pressurization of deploying inflatable elements of multilayer pressurized gas.

8. The method according to p. 7, characterized in that the pressurization of the deploying inflatable elements of the multilayer pressurized shells is carried out from gas cylinders.

9. The method according to p. 8, characterized in that the gas cylinders are placed on a coarse mesh network with electret film electrets.

10. The method according to p. 7, characterized in that the pressurization of the deploying inflatable elements of the multilayer pressure shells with gas is carried out after pushing or "shooting" the coarse mesh network with electret film electrets from a magnetically tight container.

11. The method according to p. 1, characterized in that the operation of detecting a large-sized object KM, as well as measuring the parameters of its motion relative to the spacecraft is carried out by ground-based space monitoring means.

12. The method according to p. 11, characterized in that the approach of the spacecraft with the large-sized object KM is carried out according to commands and / or programs transmitted over the air from ground-based space monitoring means.

13. The method according to p. 1, characterized in that the operation of detecting a large-sized object KM, as well as measuring the parameters of its motion relative to the spacecraft is carried out using space means for monitoring outer space.

14. The method according to p. 13, characterized in that the measured motion parameters of the large-sized object KM relative to the spacecraft are transmitted to the spacecraft through a radio link from space means of space control.

15. The method according to p. 1, characterized in that on board the spacecraft place two or more magnetically tight containers with a coarse mesh network with electret film electrets.

16. The method according to p. 1, characterized in that the linear dimensions of the coarse mesh network with electret film electrets are calculated on Earth before the launch of the spacecraft transporting the network, the linear dimensions of the coarse mesh network are determined by the height of the orbit of the CM, the size and mass of the large CM object to be removed from orbits, as well as the predicted time of CM entry into the dense layers of the atmosphere.

17. The method according to PP. 1, 11, 12, and 13, characterized in that they repeat the operation of detecting another large-sized object KM and the approximation of the spacecraft with another large-sized object KM.

18. The method according to p. 1, characterized in that the operations of pushing or "shooting" of a large mesh network with electret film electrets from the next container, as well as the capture or coverage of a large mesh network of another large CM object, are repeated.

19. The method according to p. 18, characterized in that due to the interaction of the charge of the film electrets placed on the surface of the coarse mesh network with the Earth’s magnetic field, the coarse mesh is braked with another large CM object.

20. The method according to p. 1, characterized in that the deploying inflatable elements in the form of hollow multilayer pressurized shells are placed and fixed radially and / or longitudinally and / or along the perimeter of the coarse mesh.