RU2688561C1 - Устройство защиты космического аппарата обслуживания от рассеянных частиц с поверхности облучаемого объекта - Google Patents

Устройство защиты космического аппарата обслуживания от рассеянных частиц с поверхности облучаемого объекта Download PDF

Info

Publication number
RU2688561C1
RU2688561C1 RU2018132380A RU2018132380A RU2688561C1 RU 2688561 C1 RU2688561 C1 RU 2688561C1 RU 2018132380 A RU2018132380 A RU 2018132380A RU 2018132380 A RU2018132380 A RU 2018132380A RU 2688561 C1 RU2688561 C1 RU 2688561C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
spacecraft
ion beam
protective surface
flexible protective
command
Prior art date
Application number
RU2018132380A
Other languages
English (en)
Inventor
Михаил Викторович Яковлев
Виктор Евгеньевич Сергеев
Анастасия Павловна Дублева
Сергей Степанович Логинов
Игорь Вячеславович Усовик
Original Assignee
Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по космической деятельности "РОСКОСМОС"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по космической деятельности "РОСКОСМОС" filed Critical Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по космической деятельности "РОСКОСМОС"
Priority to RU2018132380A priority Critical patent/RU2688561C1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2688561C1 publication Critical patent/RU2688561C1/ru

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64G—COSMONAUTICS; VEHICLES OR EQUIPMENT THEREFOR
    • B64G1/00—Cosmonautic vehicles
    • B64G1/22—Parts of, or equipment specially adapted for fitting in or to, cosmonautic vehicles
    • B64G1/52—Protection, safety or emergency devices; Survival aids

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Critical Care (AREA)
  • Emergency Medicine (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Details Of Aerials (AREA)

Abstract

Изобретение относится к области машиностроения, а более конкретно к устройству защиты космического аппарата. Устройство защиты космического аппарата обслуживания от рассеянных частиц с поверхности облучаемого объекта при облучении ионным пучком содержит гибкую защитную поверхность. Указанная поверхность свернута на стержне из композиционного материала с пружинными разворачиваемыми лентами по краям. Ленты удерживаются стопорным механизмом, который отключается электровыключателем по команде от блока управления в момент начала генерации ионного пучка на объект воздействия. Гибкая защитная поверхность может быть создана слоями пленки в виде пакета, соединенного трубопроводом с баллоном сжатого газа через электровыключатель, управляемый по команде от блока управления. Поверхность может быть снабжена не менее чем одним окном для пропуска ионного пучка. Достигается повышение долговечности работы космического аппарата. 3 з.п. ф-лы, 6 ил.

Description

Изобретение относится к космической технике и может быть использовано при проектировании космических аппаратов (КА).
Известны защитные средства, обеспечивающие штатное выполнение рабочего процесса за счет ограничения воздействия неблагоприятных сопутствующих факторов.
Например, известно техническое решение донной защиты хвостового отсека от газодинамического воздействия струй работающих жидкостных ракетных двигателей по патенту № RU 2534464.
Необходимость учета воздействия сопутствующих факторов возникает также при транспортировке космических объектов.
Например, требования ограничения воздействия неблагоприятных сопутствующих факторов возникают при реализации транспортировки нефункционирующих космических аппаратов, являющихся космическим мусором, с целью расчистки и обеспечения безопасности космического пространства.
Аналогами предлагаемого изобретения являются: многоразовый космический аппарат-буксир для уборки космического мусора - патент № RU 2510359 (27.03.2014), способ очистки космического пространства от объектов космического мусора, описанный в патенте № RU 2478062 (опубликован 27.03.2013).
Известно техническое решение по патенту № RU 2568960 «Способ бесконтактной транспортировки космических объектов». По этому способу осуществляют удаление космических объектов из защищаемой области космического пространства на орбиту захоронения.
Сервисный КА выводится ракетой-носителем на расчетную геостационарную орбиту, на которой находится транспортируемый КО.
После этого производятся сближение КА с транспортируемым КО на заданное расстояние и ориентация КА. Сближение и ориентация производятся с помощью ДУ путем создания импульсов сил и моментов, действующих относительно центра масс сервисного КА. Измерение координат пространственного положения и расстояния между КА и КО осуществляется с помощью радиолокационной системы и оптических средств измерений, размещенных на борту КА.
Расстояние между КА и КО выбирается из условия эффективного воздействия на поверхность КО квазинейтральным ионным пучком, генерируемым источником ионов. Для предполагаемых к обслуживанию по транспортировке КО расстояние выбирается в диапазоне от 4 до 8 характерных размеров L КО. При размере КО L≅5 м расстояние между КА и КО должно быть в диапазоне от 20 до 40 м. Для использования импульса ионного пучка с максимальной эффективностью при указанных расстояниях полуугол расходимости β/2 пучка должен быть не более 3°. С увеличением расстояния D значение полуугла расходимости β/2 ионного пучка, необходимое для эффективной транспортировки КО, уменьшается.
В качестве прототипа выбрано изобретение, реализующее использование ионного пучка для бесконтактной транспортировки космических объектов (патент № RU 2568960 «Способ бесконтактной транспортировки космических объектов»).
Недостатком технического решения по прототипу является воздействие на системы КА рассеянных частиц с поверхности облучаемого объекта.
Осаждение этих рассеянных частиц на космический аппарат приводит к нарушению работоспособности его оптических, радиолокационных и обеспечивающих систем, устройств и снижению срока активного существования. Установка защитных крышек, колпачков, створок на элементы КА непосредственно на корпус космического аппарата усложняет и утяжеляет конструкцию КА.
Целью предлагаемого изобретения является защита приборов и систем КА обслуживания от воздействия рассеянных частиц с поверхности облучаемого объекта.
Сущность изобретения заключается в оснащении космического аппарата разворачиваемым устройством, создающим защитную поверхность перед приборами и датчиками системами космического аппарата обслуживания, воспринимающую на себя воздействие рассеянных частиц с поверхности облучаемого объекта, возникающих в процессе работы излучателя ионного пучка.
Устройство защиты космического аппарата обслуживания от рассеянных частиц с поверхности облучаемого объекта, обеспечивающее создание преграды на пути потока этих частиц, выполняют в виде прикрепленной к космическому аппарату со стороны источника ионного пучка гибкой защитной поверхности, свернутой на стержне из композиционного материала с пружинными разворачиваемыми лентами по краям, удерживаемыми стопорным механизмом, который отключают электровыключателем по команде от блока управления КА в момент начала генерации ионного пучка на объект воздействия.
Гибкая защитная поверхность создана слоями пленки в виде пакета, соединенного трубопроводом с баллоном сжатого газа через электровыключатель, управляемый по команде от блока управления.
Гибкая защитная поверхность снабжена не менее чем одним окном для пропуска ионного пучка.
Устройство может быть снабжено механизмом сворачивания и разворачивания гибкой защитной поверхности, содержащим электропривод с двигателем и редуктором, управляемым по команде от блока управления, размещенным на конце стержня для сворачивания гибкой защитной поверхности.
Сущность устройства иллюстрируют рисунки:
фиг. 1 - принципы работы КА обслуживания при транспортировке КО;
фиг. 2 - устройство защиты КА обслуживания в нерабочем положении;
фиг. 3 - устройство защиты КА обслуживания в рабочем положении;
фиг. 4 - устройство защиты КА обслуживания в рабочем положении с наддувом защитной поверхности;
фиг. 5 - устройство защиты КА обслуживания в рабочем положении со сменной защитной поверхностью;
фиг. 6 - применение устройства защиты КА обслуживания при работе источника ионного пучка в процессе транспортировки КО.
Реализация бесконтактной транспортировки космических объектов из защищаемой области космического пространства на орбиту захоронения с использованием предлагаемого устройства защиты осуществляется следующим образом.
По схеме бесконтактной транспортировки КА обслуживания 1 (фиг. 1) выводят ракетой-носителем на геостационарную орбиту, в область, в которой находится КО 2, транспортировка которого предполагается. После этого производят сближение КА обслуживания 1 с транспортируемым КО 2 на заданное расстояние L и ориентируют КА 1, направляя источник ионного излучения 3 на центр массы Мко транспортируемого КО 2. Сближение и ориентация производятся с помощью двигательной установки и системы ориентации путем создания импульсов сил F1, F2 и моментов Mi, действующих относительно центра масс Мка. Измерение координат пространственного положения КА 1 и КО 3 осуществляется с помощью радиолокационной системы и оптических средств измерений, размещенных на борту КА 1, обеспечивающих поддержание заданного расстояния между КА обслуживания и КО, необходимого для выполнения эффективного силового воздействия для транспортировки.
Расстояние L между КА обслуживания 1 и КО 2 выбирают из условия эффективного воздействия на поверхность КО 2 квазинейтральным ионным пучком 3, генерируемым источником излучения ионного пучка 4. Расчетные оценки показывают, что для рассматриваемого вида транспортируемых КО расстояние L выбирается в диапазоне от 4 до 8 характерных размеров X КО 2. При размере X≅5 м расстояние между КА 1 и КО 2 должно быть в диапазоне от 20 до 40 м. Для использования импульса ионного пучка 3 с максимальной эффективностью при указанных расстояниях полуугол расходимости β/2 пучка должен быть не более 3°. С увеличением расстояния L расчетное значение полуугла расходимости β/2 ионного пучка 3 уменьшается. Уменьшение расстояние ограничивается воздействием на приборы и системы КА 1 рассеянных частиц 5 с поверхности облучаемого объекта при облучении ионным пучком. Эти частицы возникают в зоне воздействия 6 ионного пучка 3 на транспортируемом объекте 2.
Осаждение частиц 5 из зоны воздействия 6 на сервисном космическом аппарате нарушает его штатное функционирование.
При использовании устройства защиты КА обслуживания от рассеянных частиц с поверхности объекта воздействия при облучении ионным пучком воздействие рассеянных частиц с поверхности облучаемого объекта воспринимается защитной поверхностью устройства.
Примеры выполнения устройства защиты КА обслуживания от рассеянных частиц с объекта воздействия при облучении ионным пучком приведены на фиг. 2, 3, 4, 5.
Устройство защиты 7 (фиг. 2) прикрепляют к КА обслуживания 1 на кронштейне 8 со стороны источника ионного излучения 4, направляемого на транспортируемый объект 2. Оно представляет из себя гибкую, оптически прозрачную защитную поверхность 9, свернутую в нерабочем положении на стержне 10 из композитного материала. На концах стержня 10 установлены пружинные механизмы разворачивания 11 защитной поверхности, удерживаемые стопором 12 с электровыключателем 13, электрически связанным с бортовой системой управления S1. По краям, со стороны пружинного механизма, защитная поверхность соединена с металлическими лентами 14 рулетки, обеспечивающими необходимую жесткость защитной поверхности в развернутом виде. Для обеспечения жесткости развернутой защитной поверхности концы ленты рулетки могут после разворачивания удерживаться на магнитах 15, прикрепленных к космическому аппарату.
На стержне 10, в случае необходимости возвращения защитной поверхности в исходное положение, устанавливают пружинный механизм сворачивания защитной поверхности 16, удерживаемый стопором 17 с электровыключателем 18, электрически связанным с бортовой системой S2 управления космического аппарата обслуживания (на фигуре не показаны).
На фиг. 3 показано защитное устройство с развернутой защитной поверхностью 9 при включении электровыключателя 13 по команде бортовой системы управления после начала работы генератора ионного пучка 8 при занятой позиции перед транспортируемым объектом 2. После отключения стопора 12 пружинный механизм 11 разворачивает ленты рулетки и защитную поверхность 9. Конфигурация защитной поверхности 9 и ее материал подобраны таким образом, чтобы не создавалось препятствие работе оптических и радиолокационных средства КА 1, с выполнением окна 19 для прохождения ионного пучка, а рассеянные частицы с поверхности облучаемого объекта 2 воспринимаются защитной поверхностью 9 и осаждаются на ней.
На фиг. 4 защитная поверхность 9 выполнена из двух слоев пленки, герметично скрепленных по краям, и подключена к баллону с газом 20 через электровыключатель 21, электрически связанный S3 с бортовой системой управления КА 1. При разворачивании защитной поверхности 9 со стержня 10 по команде бортовой системы электровыключатель 21 включает поток газа из баллона 20, который обеспечивает надувание защитной поверхности до состояния рабочей формы. В защитной поверхности 9 выполняют окно 19 для беспрепятственного прохода ионного пучка из источника излучения 4 в рабочую зону на транспортируемом объекте.
В случае длительной работы КА обслуживания 1, при многократном цикле транспортировок объектов на геостационарной орбите в зону захоронения, защитное устройство снабжают механизмом 22 (фиг. 5), который содержит механизм разворачивания 23 и сворачивания 24 защитной поверхности для обновления отработанных участков защитной поверхности по результатам осаждения вещества рассеянных частиц с поверхности транспортируемых объектов. Механизмы 23 и 24 оснащены двигателями с редукторами 25, электрически связанными S4 и S5 с бортовой системой управления КА 1.
Выбор варианта выполнения механизма защиты зависит от проектных возможностей КА обслуживания, которые определяются технико-экономическим обоснованием его облика и свойствами материалов космических объектов, которые являются космическим мусором и их предполагается транспортировать в зону безопасности.
На фиг. 6 показано применение устройства защиты 7 КА обслуживания 1 в процессе активного воздействия источника ионного пучка 4 космического аппарата 1 на транспортируемый объект 2. На транспортируемом объекте 2 возникает зона воздействия ионного пучка 6, из которой вылетает поток рассеянных частиц 5.
Воздействие рассеянных частиц на приборы и системы КА обслуживания 1 предотвращает устройство защиты 7 КА обслуживания 1, включенное в рабочее состояние. Осаждение частиц происходит на предварительно развернутую защитную поверхность 9.
Технико-экономический эффект от использования предлагаемого устройства заключается в повышении надежности и долговечности работы КА обслуживания за счет обеспечения защиты его составных частей от осаждений частиц из зоны воздействия на транспортируемом объекте при работе генератора ионного пучка.

Claims (4)

1. Устройство защиты космического аппарата обслуживания от рассеянных частиц с поверхности облучаемого объекта при облучении ионным пучком, обеспечивающее создание преграды на пути потока этих частиц, отличающееся тем, что к космическому аппарату со стороны источника ионного пучка прикреплена гибкая защитная поверхность, свернутая на стержне из композиционного материала с пружинными разворачиваемыми лентами по краям, удерживаемыми стопорным механизмом, который отключается электровыключателем по команде от блока управления космическим аппаратом в момент начала генерации ионного пучка на объект воздействия.
2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что гибкая защитная поверхность создана слоями пленки в виде пакета, соединенного трубопроводом с баллоном сжатого газа через электровыключатель, управляемый по команде от блока управления.
3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что гибкая защитная поверхность снабжена не менее чем одним окном для пропуска ионного пучка.
4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что снабжено механизмом сворачивания и разворачивания гибкой защитной поверхности, содержащим электропривод с двигателем и редуктором, управляемым по команде от блока управления, размещенным на конце стержня для сворачивания гибкой защитной поверхности.
RU2018132380A 2018-09-11 2018-09-11 Устройство защиты космического аппарата обслуживания от рассеянных частиц с поверхности облучаемого объекта RU2688561C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018132380A RU2688561C1 (ru) 2018-09-11 2018-09-11 Устройство защиты космического аппарата обслуживания от рассеянных частиц с поверхности облучаемого объекта

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018132380A RU2688561C1 (ru) 2018-09-11 2018-09-11 Устройство защиты космического аппарата обслуживания от рассеянных частиц с поверхности облучаемого объекта

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2688561C1 true RU2688561C1 (ru) 2019-05-21

Family

ID=66636640

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2018132380A RU2688561C1 (ru) 2018-09-11 2018-09-11 Устройство защиты космического аппарата обслуживания от рассеянных частиц с поверхности облучаемого объекта

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2688561C1 (ru)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4846425A (en) * 1985-10-29 1989-07-11 Hughes Aircraft Company Method and apparatus for atomic beam irradiation
RU2010107956A (ru) * 2007-09-14 2011-10-20 СМАРТ Текнолоджиз ЮЭлСи (CA) Портативная интерактивная система для медиапрезентаций
RU2568960C1 (ru) * 2014-08-25 2015-11-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет)" Способ бесконтактной транспортировки космических объектов
RU2629461C2 (ru) * 2015-11-09 2017-08-29 Алексей Геннадьевич Ребеко Способ создания электростатической защиты от метеоритов и заряженных частиц космической радиации

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4846425A (en) * 1985-10-29 1989-07-11 Hughes Aircraft Company Method and apparatus for atomic beam irradiation
RU2010107956A (ru) * 2007-09-14 2011-10-20 СМАРТ Текнолоджиз ЮЭлСи (CA) Портативная интерактивная система для медиапрезентаций
RU2568960C1 (ru) * 2014-08-25 2015-11-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет)" Способ бесконтактной транспортировки космических объектов
RU2629461C2 (ru) * 2015-11-09 2017-08-29 Алексей Геннадьевич Ребеко Способ создания электростатической защиты от метеоритов и заряженных частиц космической радиации

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3321190B1 (en) Spacecraft for space debris removal
JP5505829B2 (ja) 宇宙デブリ低減装置
US9694919B2 (en) Apparatus for spacecraft
US20110302906A1 (en) Laser Tractor Beam
EP3276298A1 (en) Electromagnetic pulse irradiation method and electromagnetic pulse irradiation system
WO2018154603A1 (en) Ultra-thin wires as drag-enhancing system for space craft, method of deployment
JP2015199379A (ja) デブリ除去装置及びデブリ除去システム
US9617017B1 (en) Apparatus and methods for orbital debris removal
US20230415923A1 (en) Capture system adapted to capture space objects, in particular for recovery or deorbiting purposes
Schall Laser radiation for cleaning space debris from lower earth orbits
Kaplan et al. Engineering issues for all major modes of in situ space debris capture
EP0250455B1 (en) Method and apparatus for atomic beam irradiation
RU2688561C1 (ru) Устройство защиты космического аппарата обслуживания от рассеянных частиц с поверхности облучаемого объекта
GR20200100176A (el) Συστημα μηχανικης συνδεσης μεταξυ δορυφορων για επεκταση της ωφελιμης ζωης ή για τροποποιηση της τροχιας, συμπεριλαμβανομενης της δορυφορικης εκτροπης απο την τροχια και σχετικη μεθοδος ελεγχου μηχανικης συνδεσης μεταξυ δορυφορων
US20130001365A1 (en) Orbital debris mitigation using high density plasma
Cotton et al. On-orbit results from the CanX-7 drag sail deorbit mission
Shugarov et al. System of observation of day-time asteroids (SODA)
RU2092409C1 (ru) Способ очистки околоземного космического пространства от космических объектов и мелких частиц путем их разрушения и устройство для его осуществления
Hinkel et al. Rendezvous and docking strategy for crewed segment of the asteroid redirect mission
CN108945533A (zh) 基于返回式卫星的轨道卫星回收航天器装置
RU93052084A (ru) Способ очистки околоземного пространства и устройство для его реализации
Monroe Space debris removal using high-power ground-based laser
Kato et al. Debris Mitigation Strategies, Standards and Best Practices With Sample Application to CubeSats
Schall Laser requirements for the removal of space debris from orbit
Kaushik et al. Space debris elimination techniques