RU2688111C1

RU2688111C1 - Device for destruction of potentially dangerous space objects

Info

Publication number: RU2688111C1
Application number: RU2018104139A
Authority: RU
Inventors: Евгений Петрович Минаков; Максим Михайлович Пеньков; Борис Владимирович Соколов; Сергей Евгеньевич Шалдаев; Максим Андреевич Александров
Priority date: 2018-02-02
Filing date: 2018-02-02
Publication date: 2019-05-17

Abstract

FIELD: astronautics.

SUBSTANCE: invention relates to the space equipment. Destruction device of potentially dangerous space objects is intended for destruction of space objects of natural origin: asteroids and meteorites, and space objects of technogenic origin: spacecrafts and objects of space debris. Device comprises a set of nuclear warheads interconnected by cables and with central part of device rope systems, a central part including a control system, a system for deployment/curtailment of nuclear warheads, a system for eliminating the destruction of space objects and a power supply.

EFFECT: higher probability of destruction of potentially dangerous space objects due to their destruction in outer space.

4 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к космонавтике и может быть использовано для защиты Земли от падения на ее поверхность космических объектов (КО) естественного происхождения: астероидов и метеоритов, а также для обеспечения безопасности космических полетов со стороны КО техногенного происхождения: космических аппаратов и объектов космического мусора [1, 2].The invention relates to astronautics and can be used to protect the Earth from falling onto its surface space objects (KO) of natural origin: asteroids and meteorites, as well as to ensure the safety of space flights from the KO of man-made origin: spacecraft and space debris objects [1, 2].

Известны устройства защиты Земли от падения на ее поверхность КО, основной недостаток которых состоит в том, что они не учитывают очень высокие скорости движения КО, очень короткие временные интервалы, отводимые для их разрушения и/или увода с орбит, вращения КО, ограниченные маневренные возможности средств поражения и/или увода с орбит КО, что существенным образом влияет на эффективность защиты Земли от падения на ее поверхность КО и обеспечение безопасности космических полетов со стороны КО техногенного происхождения [3, 4].Known devices to protect the Earth from falling on its surface KO, the main disadvantage of which is that they do not take into account very high speeds of KO movement, very short time intervals reserved for their destruction and / or removal from orbits, KO rotation, limited maneuverability means of destruction and / or removal of KOs from orbits, which significantly affects the effectiveness of protecting the Earth from falling to its surface of KOs and ensuring the safety of space flights from KOs of man-made origin [3, 4].

Известен способ изменения траектории полета КО в виде крупного метеорита, астероида или ядра кометы, с уводом его в сторону от орбиты Земли (Патент №2547315), при котором группы зарядов, воздействуют на КО последовательно серией взрывов, отделяющихся от космических перехватчиков с СУ, двигателями коррекции траектории полета, двигателями выравнивания скоростей и устройством наведения на цель, пространственно распределенных групп ядерных или термоядерных зарядов взрывчатых веществ с детонатором, жидкостью и дистанционным устройством одновременного подрыва всех зарядов группы в приповерхностных слоях метеоритно-кометного вещества, при этом в вершине воображаемого купола производят взрыв зарядов большей, или равной, или меньшей мощностей, а остальные взрывы производят зарядами равной мощности [5].There is a method of changing the flight path of a cosmic ray in the form of a large meteorite, an asteroid, or a comet's nucleus, away from the Earth's orbit (Patent No. 2547315), in which groups of charges act on the cosmic successively with a series of explosions separated from space interceptors with SU, engines flight path correction, velocity equalization engines and a target pointing device, spatially distributed groups of nuclear or thermonuclear explosive charges with a detonator, liquid and a single device belt undermining all the charges of the group in the near-surface layers of meteoritic-cometary matter, while at the top of an imaginary dome an explosion of charges of greater or equal or lower power is produced, and the remaining explosions produce charges of equal power [5].

Недостатком этого способа и соответствующего устройства и применения космического перехватчика являются их сложность технической реализации, удовлетворение требований очень высокой оперативности и точности воздействия по КО группой взрывов, а также плохая прогнозируемость траектории движения КО сложной конфигурации после воздействия по нему взрывами, что может привести к его падению на поверхность Земли или засорению космического пространства.The disadvantage of this method and the corresponding device and application of the space interceptor are their complexity of technical implementation, meeting the requirements of very high efficiency and accuracy of exposure to a TO group of explosions, as well as poor predictability of the trajectory of the TO of a complex configuration after impacting it with explosions, which can lead to its fall to the surface of the earth or the clogging of outer space.

Известен способ защиты Земли от опасных КО в Солнечной системе (Патент: 2551591), включающий посылку к опасному КО космического аппарата с оборудованием для его разрушения и посадку на опасный КО с определением его плотности и последовательного отделения от опасного КО частей контролируемых размеров с их перемещением для обеспечения доступа к остальной массе опасного КО таким образом, чтобы положение частей друг относительно друга ограничивалось так, чтобы не происходило их соединение между собой, но было возможным их удаление друг от друга под действием градиента поля тяготения Земли, заканчиваемого незадолго до его сближения с Землей [6].There is a known method of protecting the Earth from dangerous cosmic cosmic rays in the solar system (Patent: 2551591), which includes sending a spacecraft with equipment for its disruption to cosmic cosmic rockets and landing on hazardous cosmos with determining its density and sequentially separating from the dangerous cosy parts of controlled dimensions with their movement providing access to the rest of the dangerous KO in such a way that the position of the parts relative to each other is limited so that they do not connect to each other, but it is possible to remove them from each other under the influence of the Earth's gravitational field gradient ending shortly before its approach to Earth [6].

Недостатком этого способа и соответствующего устройства и применения космического аппарата являются их сложность технической реализации, значительное время на разрушение опасного КО, а также плохая прогнозируемость траекторий движения отделяемых частей опасного КО, что может привести либо к падению опасного КО или его отделяемых частей на поверхность Земли или к засорению космического пространства.The disadvantage of this method and the corresponding device and use of a spacecraft are their technical complexity, considerable time for the destruction of a dangerous TO, as well as poor predictability of the trajectories of detachable parts of a dangerous TO, which can lead to a fall of a dangerous TO or its detachable parts on the Earth’s surface or to clogging up outer space.

Известен способ отклонения орбиты астероида (Заявка: 2013109680/11), основанный на том, что в переднюю или боковую сторону каменного, или железобетонного, или металлического астероида запускают несколько ядерных или нейтронных зарядов мощностью, не нарушающей монолитность астероида, последним направляют ядерный, или нейтронный, или термоядерный заряд мощностью, достаточной для разрушения астероида [7].There is a known method for deviating an asteroid's orbit (Application: 2013109680/11), based on the fact that several nuclear or neutron charges are launched with a power that does not violate the solidity of the asteroid, the latter is sent by a nuclear or neutron one to the front or side of a stone, or reinforced concrete or metal asteroid. , or thermonuclear charge with a power sufficient to destroy an asteroid [7].

Недостатком этого способа является необходимость знания мощностей нескольких зарядов, поэтапно запускаемых в астероид, а также сложность в обеспечении высокой оперативности и последовательного точного попадания в астероид нескольких зарядов.The disadvantage of this method is the need to know the power of several charges, gradually launched into an asteroid, as well as the difficulty in ensuring high efficiency and consistent accurate hit of several charges into the asteroid.

Известен способ разрушения фрагментов космического мусора (Патент: 2462401), заключающийся в последовательном воздействии на этот объект космического мусора серией взрывов с изменяющейся частотой, согласованной с геометрическими размерами и плотностью приповерхностного слоя метеоритно-кометного вещества с использованием последовательно запускаемых к объекту из метеоритно-кометного вещества космических перехватчиков [8].There is a method of destruction of fragments of space debris (Patent: 2462401), which consists in the sequential impact of space debris on this object by a series of explosions with varying frequency consistent with the geometric dimensions and density of the near-surface layer of meteoritic cometary using successively launched to the object from meteoritic-cometary substance space interceptors [8].

Недостатком этого способа (устройство) является необходимость знания изменяющейся частоты взрывов, согласованной с геометрическими размерами и плотностью приповерхностного слоя метеоритно-кометного вещества, а также сложность в обеспечении последовательного точного попадания в астероид нескольких зарядов.The disadvantage of this method (device) is the need to know the varying frequency of explosions, consistent with the geometric dimensions and density of the surface layer of the meteoritic-cometary substance, as well as the difficulty in ensuring consistent multiple hits into the asteroid.

Известен способ устойчивого развития и защиты Земли от опасных КО и система для достижения устойчивого развития цивилизации (Заявка: 96116805/28), заключающийся в выведении ядерных зарядов космическими перехватчиками, направляемыми к опасным КО и железосодержащим астероидам и переведением их серией ядерных взрывов в сферу действия Земли с использованием неракетных средств: резонансных систем типа "гравилет" и систем с обменом энергии и импульса (тросовых и роторно-маятниковых) [9].There is a method of sustainable development and protection of the Earth from hazardous QOs and a system for achieving sustainable development of civilization (Application: 96116805/28), which consists in removing nuclear charges by space interceptors directed to hazardous QoS and iron-containing asteroids and translating them with a series of nuclear explosions into the sphere of the Earth with the use of non-propellant means: resonant systems of the type "gravilet" and systems with energy and momentum exchange (cable and rotor-pendulum) [9].

Недостатком этого способа является необходимость точного выведения космических перехватчиков в астероиды, отсутствием предложений по устройству неракетных средств, а также сложность в обеспечении последовательного точного попадания в астероид нескольких зарядов за минимальное время.The disadvantage of this method is the need for accurate removal of space interceptors into asteroids, the lack of proposals for the construction of non-missile devices, as well as the difficulty in ensuring consistently falling into the asteroid of multiple charges in a minimum time.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является способ защиты Земли от массивных астероидов (Заявка: 2012141826/11), в котором в сторону астероида запускают последовательно с промежутками времени космические ракеты с бортовыми средствами наведения и ядерными боевыми частями (ЯБЧ), сближают их на возможно близкое расстояние, а затем взрывают ЯБЧ, изменяя скорость и направление полета астероида в сторону от Земли с временными интервалами запусков космических ракет, зависящими от уменьшения массы астероида от предшествующего взрыва, скорости и направления космической ракеты, ожидаемого времени сближения очередной космической ракеты [10]. Основными недостатками предлагаемого способа и устройства его реализации являются: применение космических ракет с бортовыми средствами наведения и ЯБЧ для поражения астероида за очень короткие промежутки времени требует значительных энергетических затрат космических ракет; использование ЯБЧ в космическом пространстве требует точного попадания в астероид, т.к. ее взрыв рядом с астероидом не может вызвать изменения скорости и направление полета астероида; взрыв ЯБЧ на астероиде может привести либо к его непредсказуемому движению, либо разрушению астероида на непрогнозируемые фрагменты с непредсказуемым движением; последовательные применения через определенные промежутки времени космических ракет с бортовыми средствами наведения сопряжены с непредсказуемостью по каким фрагментам или где должно осуществляться поражение астероида; огромные скорости движения астероидов затрудняет оперативное оценивание их параметров движения и нацеливания на них или на их фрагменты космических ракет.The closest in technical essence of the present invention is a method of protecting the Earth from massive asteroids (Application: 2012141826/11), in which space rockets with airborne guidance and nuclear warheads (YBC) are launched in series with the asteroids, bring them closer to perhaps close distance, and then they explode a YABCh, changing the speed and direction of the asteroid's flight away from the Earth with time intervals for launching space rockets, depending on the reduction of the mass of the asteroid from ETS explosion, speed and direction of a space rocket, the expected time of the next convergence space rocket. [10] The main disadvantages of the proposed method and device for its implementation are: the use of space rockets with airborne guidance and YBCh to hit an asteroid for very short periods of time requires significant energy costs of space rockets; the use of YBCh in outer space requires an exact hit into the asteroid, since its explosion near the asteroid cannot cause changes in the speed and direction of the asteroid's flight; an explosion of a YBCH on an asteroid can lead either to its unpredictable movement, or to the destruction of the asteroid into unpredictable fragments with unpredictable movement; consecutive applications of space rockets with airborne guidance at regular intervals are associated with unpredictability in which fragments or where the asteroid should be destroyed; the tremendous speeds of asteroids are made difficult by the rapid estimation of their motion parameters and targeting them or their fragments of space rockets.

Целью изобретения является повышение вероятности уничтожения КО за счет их разрушения в космическом пространстве.The aim of the invention is to increase the probability of destruction of cosmic rays due to their destruction in outer space.

Поставленная цель достигается тем, что устройство для разрушения (УР) КО содержит совокупность ядерных боевых частей (ЯБЧ) - 1, связанных между собой тросами - 2 и с центральной частью (ЦЧ) - 3, тросовыми системами - 4, ЦЧ, включающую в себя систему управления (СУ) - 5, систему развертывания/свертывания (СРС) ЯБЧ - 6, систему ликвидации (СЛ) УР КО - 7 и источник питания - 8, и может применяться на средствах поражения (СП) КО как наземного (ракеты космического назначения, межконтинентальные баллистические ракеты и т.д.), так и орбитального базирования (космические аппараты-перехватчики) (фиг. 1). СУ, СРС ЯБЧ и СЛ УР КО образуют ЦЧ СП, связанную с ЯБЧ тросовыми системами [1]. ЯБЧ, в свою очередь, связаны между собой тросами (фиг. 2).This goal is achieved by the fact that the device for destruction (UR) KO contains a set of nuclear combat units (YBCh) - 1, interconnected by cables - 2 and with the central part (TsC) - 3, cable systems - 4, TsC, including control system (SS) - 5, deployment / coagulation system (CPC) YABCh-6, liquidation system (SL) UR KO-7 and power source - 8, and can be used on the means of destruction (SP) KO as ground-based (rocket , intercontinental ballistic missiles, etc.), and orbital-based (space interceptors) (Fig. 1). SU, SRS YABCH and SL UR KO form the CCh of the joint venture connected with YaBC cable systems [1]. PBC, in turn, are interconnected by cables (Fig. 2).

СУ обеспечивает формирование и выдачу команд на развертывание УР, идентификацию места попадания КО в развернутое УР, выдачу команд и данных на подтягивание ЯБЧ к месту соударения КО с тросом (тросами) и/или ЯБЧ, выдачу команд на одновременный подрыв ЯБЧ, на свертывание УР в случае промаха по КО, на ликвидацию УР КО.The control system provides the formation and issuance of commands for deployment of the UR, identification of the point of contact of the KO into the deployed UR, issue of commands and data for pulling the syringe into the site of the collision of the UE with a cable (cables) and / or YABCh, issuing commands for simultaneous subversion of the EOPS, for folding UR into the case of a miss on KO, to eliminate the UR KO.

СРС ЯБЧ представляет собой совокупность тросовых систем (по количеству ЯБЧ), расположенных на одинаковом угловом расстоянии друг от друга по поверхности центральной части и по командам СУ обеспечивающих выбрасывание ЯБЧ на равноудаленные от нее расстояния равномерно по сферической поверхности определенного радиуса при развертывании УР, выдачи в СУ данных о соударении КО в соответствующий трос (тросы) и/или ЯБЧ (части), подтягивание в месту соударения ЯБЧ, подтягивание к ЦЧ ЯБЧ в случае промаха по КО.CPC YaBCH is a set of cable systems (by the number of YaBCh) located at the same angular distance from each other along the surface of the central part and by commands of the SU ensuring that the YaBC is thrown at equidistant distances from it evenly over a spherical surface of a certain radius when deploying UR, issued to SU data on the impact of the CR in the appropriate cable (cables) and / or the pupillary cord (parts), pulling up at the site of the collision of the pupil, pulling up to the CC of the HPC in case of a miss on the CR.

СЛ УР КО представляет собой взрывное устройство, обеспечивающее по команде СУ разрушение УР на фрагменты, не представляющие угрозы для Земли, космических полетов и не загрязняющих космическое пространствоSL UR KO is an explosive device that, on command of the SS, provides for destruction of the UR into fragments that do not pose a threat to the Earth, space flights and do not pollute outer space

Совокупность ЯБЧ, связанных между собой и с ЦЧ тросами, при развертывании УР образуют пространственную сеть сферической конфигурации, при соударении КО с которой и подтягивания ЯБЧ к месту которого осуществляется их одновременный подрыв.The combination of YBCh, connected with each other and with TsCh cables, when deploying the SD form a spatial network of a spherical configuration, during the collision of KO with which and pulling up of the tubule to the place of which they are simultaneously undermined.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемое УР для СП КО обладает новизной и более широкими возможностями по разрушению КО и использованию на различных СП. Эффект от его создания и применения заключается в повышении вероятности уничтожения потенциально опасных КО за счет их разрушения в космическом пространстве.Comparative analysis with the prototype shows that the claimed SD for a JV KO has novelty and more opportunities for the destruction of QoS and use at various JVs. The effect of its creation and use is to increase the likelihood of the destruction of potentially dangerous spacecraft due to their destruction in outer space.

Таким образом, заявляемое УР для СП КО соответствует критерию изобретения "новизна". Сравнение заявляемого решения с другими техническими решениями показывает, что вновь введенные в предлагаемое УР для СП КО блоки реализуемы, хорошо известны специалистам в данной области техники и дополнительного творчества, учитывая приведенные пояснения, для их реализации не требуется.Thus, the claimed UR for the JV KO meets the criteria of the invention of "novelty." Comparison of the proposed solution with other technical solutions shows that the blocks newly introduced into the proposed SD for the JV KO are implementable, are well known to specialists in the field of technology and additional creativity, given the explanations given, for their implementation is not required.

Изобретение может использоваться для оснащения СП КО при решении задач защиты Земли от падения на ее поверхность этих объектов, понижения уровня загрязнения космического пространства и ряда других в Министерстве по чрезвычайным ситуациям, Министерстве обороны Российской Федерации, других министерствах и ведомствах.The invention can be used to equip a joint venture in solving problems of protecting the Earth from falling on its surface of these objects, reducing the level of pollution of outer space and a number of others in the Ministry of Emergency Situations, the Ministry of Defense of the Russian Federation, other ministries and departments.

Примечание:Note:

Источники информации, принятые при составлении описания и формулы изобретения.Sources of information adopted in the preparation of the description and claims.

1. Авдуевский B.C., Успенский Г.Р. Космическая индустрия. - М.: Машиностроение, 1989. - 368 с.1. Avduevsky B.C., Uspensky G.R. Space industry. - M .: Mashinostroenie, 1989. - 368 p.

2. Иванов В.Л., Меньшиков В.А., Пчелинцев Л.А., Лебедев В.В. Космический мусор. Проблемы и пути ее решения. Т. 1. - М.: Патриот, 1996. - 306 с.2. Ivanov V.L., Menshikov V.A., Pchelintsev L.A., Lebedev V.V. Space debris. Problems and solutions. T. 1. - M .: Patriot, 1996. - 306 p.

3. Инженерный справочник по космической технике. - М.: Военное издательство Министерства обороны СССР, 1969. - 694 с.3. Engineering Handbook of space technology. - M .: Military publishing house of the Ministry of Defense of the USSR, 1969. - 694 p.

4. Минаков Е.П., Шафигуллин И.Ш., Зубачев A.M. Методы исследования эффективности применения организационно-технических систем космического назначения. - СПб.: ВКА имени А.Ф. Можайского, 2016. - 244 с.4. Minakov E.P., Shafigullin I.Sh., Zubachev A.M. Methods for studying the effectiveness of the use of organizational and technical systems for space purposes. - SPb.: AFA AF Mozhaisky, 2016. - 244 p.

5. RU, патент: 2547315, B64G 99/00, B64G 1/56, 2014.5. RU, patent: 2547315, B64G 99/00, B64G 1/56, 2014.

6. RU, патент: 2551591, B64G 99/00, B64G 1/66, 2014.6. RU, patent: 2551591, B64G 99/00, B64G 1/66, 2014.

7. RU, заявка: 2013109680/11, B64G 99/00, 2013.7. RU, application: 2013109680/11, B64G 99/00, 2013.

8. RU, патент: 2462401, B64G 99/00, B64G 1/56, 2011.8. RU, patent: 2462401, B64G 99/00, B64G 1/56, 2011.

9. RU, заявка: 96116805/28, B64G 9/00, Е21С 51/00, F42B 15/12, F42B 39/00, 1996.9. RU, application: 96116805/28, B64G 9/00, E21C 51/00, F42B 15/12, F42B 39/00, 1996.

10. RU, заявка: 2012141826/11, B64G 99/00, 2012 (прототип).10. RU, application: 2012141826/11, B64G 99/00, 2012 (prototype).

Claims

1. The device for the destruction of potentially dangerous space objects containing nuclear warheads, the system for eliminating the destruction of space objects, characterized by the presence of a central part, a set of nuclear warheads interconnected by cables and which are the end bodies of the cable systems of the nuclear warheads ejected in radial directions from the central part and simultaneously undermined when a space object collides with them or with soy cables, or with elements of cable systems of the central part.

2. A device for destruction of potentially dangerous space objects according to claim 1, characterized in that the deployment / collapse system of nuclear warheads is equipped with sensor equipment that detects and transmits to the control system data on the impact site of a space object with nuclear or nuclear warheads, or connecting their cables, or elements of cable systems, which form data on pulling up nuclear warheads to the site of impact, form a team on rolling out cable systems with nuclear warheads aspirations to the site of impact and throws it into the coagulation / deployment system and only after that issues a command to undermine the nuclear combat units.

3. A device for destruction of potentially dangerous space objects according to claim 1, characterized in that nuclear warheads are equipped with equipment for detecting and determining the relative direction of movement of potentially dangerous space objects, equipment for positioning the GLONASS space navigation system and radio equipment for transmitting data on the direction of relative movement of potentially dangerous space objects and the coordinates of the nuclear warhead at the same points in time, the central part equip equipment to receive these data from all nuclear warheads and transfer them to the control system, and the control system generates data for pulling up nuclear warheads to the place of the predicted collision, forms a command to roll the cable systems with nuclear warheads to this place and issues it to the system coagulation / deployment, which tightens the nuclear warheads to the predicted location of the collision before the direct impact of the space object with the deployed destruction device.

4. Destruction device of potentially dangerous space objects according to claim 1, characterized in that the destruction device of potentially dangerous space objects is a multi-layer structure in which nuclear warheads in undeveloped and deployed states of the destruction device form a set of nested spherical layers.