RU2693434C1 - Ядерная энергетическая установка космического аппарата - Google Patents
Ядерная энергетическая установка космического аппарата Download PDFInfo
- Publication number
- RU2693434C1 RU2693434C1 RU2018134891A RU2018134891A RU2693434C1 RU 2693434 C1 RU2693434 C1 RU 2693434C1 RU 2018134891 A RU2018134891 A RU 2018134891A RU 2018134891 A RU2018134891 A RU 2018134891A RU 2693434 C1 RU2693434 C1 RU 2693434C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- spacecraft
- nuclear power
- power plant
- radiation
- nuclear reactor
- Prior art date
Links
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims abstract description 32
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 claims abstract description 6
- 239000002245 particle Substances 0.000 abstract description 9
- 239000000428 dust Substances 0.000 abstract description 7
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 6
- 230000005865 ionizing radiation Effects 0.000 abstract description 5
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 3
- 238000006386 neutralization reaction Methods 0.000 abstract 1
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 5
- 230000009471 action Effects 0.000 description 2
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 2
- 238000002242 deionisation method Methods 0.000 description 2
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 2
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 2
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 239000004035 construction material Substances 0.000 description 1
- 230000009849 deactivation Effects 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000004992 fission Effects 0.000 description 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 230000003472 neutralizing effect Effects 0.000 description 1
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 description 1
- 230000002285 radioactive effect Effects 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
- B64G—COSMONAUTICS; VEHICLES OR EQUIPMENT THEREFOR
- B64G1/00—Cosmonautic vehicles
- B64G1/22—Parts of, or equipment specially adapted for fitting in or to, cosmonautic vehicles
- B64G1/42—Arrangements or adaptations of power supply systems
- B64G1/421—Non-solar power generation
- B64G1/422—Nuclear power generation
-
- 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
- B64G1/54—Protection against radiation
- B64G1/546—Protection against radiation shielding electronic equipment
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Critical Care (AREA)
- Emergency Medicine (AREA)
- Toxicology (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- High Energy & Nuclear Physics (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Elimination Of Static Electricity (AREA)
Abstract
Изобретение относится к энергоснабжению и защите космических аппаратов (КА) от ионизирующих излучений. Ядерная энергоустановка (ЯЭУ) КА содержит ядерный реактор, удалённый от КА посредством раскладной рамы, и положительно заряженный развёртываемый защитный экран, установленный между реактором и модулем служебных систем КА. На экране и на модуле размещены термоэмиссионные источники электронов, осуществляющие нейтрализацию среды вокруг КА. Технический результат состоит в снижении влияния ионизированных частиц и активированных ядер газопылевого окружения КА, вызывающих наведенную радиацию, на функционирование бортовой аппаратуры КА. 1 ил.
Description
Изобретение относится к космической технике и преимущественно может быть использовано в конструкциях космических аппаратов с ядерными энергетическими установками в качестве источников электроснабжения.
Одной из основных проблем при создании космических аппаратов с ядерными энергетическими установками является предотвращение влияния ионизирующего излучения ядерной энергетической установки на бортовую аппаратуру космического аппарата, осуществляемую за счет активации ядер атомов собственной внешней атмосферы с образованием радионуклидов, перемещающихся в область приборного отсека вокруг блока радиационной защиты, и вследствие реакций расщепления радиоактивных ядер, сопровождающихся излучениями проникающей радиации, производящих радиационное облучение электронного оборудования и конструкционных материалов.
Снижение влияния ионизирующего излучения ядерной энергетической установки на бортовую аппаратуру космического аппарата обеспечивается использованием блока радиационной защиты, устанавливаемого между ядерным реактором и защищаемой конструкцией космического аппарата, а также такого устройства, которое позволяет после выведения аппарата на заданную орбиту отодвинуть ядерную энергетическую установку от приборного отсека с бортовой аппаратурой и другими чувствительными к радиации устройствами.
Так, например, известны ядерные энергетические установки космических аппаратов (SU 1828632 A3, 1996; RU 2058916 C1, 1996), которые в общей для них части содержат ядерный реактор, радиационную защиту, систему охлаждения и кабель-трос заданной длины, связывающий ядерную энергетическую установку с приборно-агрегатным отсеком космического аппарата.
Известны также ядерные энергетические установки космических аппаратов (RU 2141436 С1, 1999; RU 2225809 С2, 2004; RU 2461495 С1, 2012; RU 2507617 С1, 2014), которые в общей для них части содержат ядерный реактор, радиационную защиту, систему охлаждения и систему развертывания из стартового положения в орбитальное в виде стержневой рамы, которая прикреплена к космическому аппарату и выполнена с возможностью развертывания после вывода космического аппарата на орбиту из сложенного состояния в развернутое.
Наиболее близкой по технической сущности к заявляемому изобретению является известная ядерная энергетическая установка космического аппарата (RU 2248312 С2, 2005), которая содержит ядерный реактор, радиационную защиту, холодильник-излучатель и систему развертывания из стартового положения в орбитальное в виде стержневой рамы, которая прикреплена к космическому аппарату и выполнена на основе шарнирно соединенных балок с возможностью развертывания после вывода космического аппарата на орбиту из сложенного состояния в развернутое.
Конструкция ядерной энергетической установки космического аппарата, являющейся ближайшим аналогом, как и конструкции всех рассмотренных выше аналогов, обеспечивают возможность запуска на орбиту функционирования космического аппарата при сложенном состоянии системы развертывания, позволяя разместить космический аппарат с ядерной энергетической установкой под головным обтекателем ракеты космического назначения, и после вывода космического аппарата на орбиту функционирования - перевода системы развертывания в развернутое состояние, что обеспечивается отодвижением ядерной энергетической установки от приборно-агрегатного отсека космического аппарата и снижение влияния испускаемого ею радиационного излучения на бортовую аппаратуру.
Вместе с тем, излучение ядерного реактора ионизирует и активирует атомы веществ окружающего космический аппарат газопылевого окружения, которые, приобретая в результате ионизации положительный заряд и способность генерировать наведенную радиацию, циркулируя в пространстве вокруг космического аппарата, оказывают отрицательное влияние на функционирование бортовой аппаратуры, находящейся в его приборно-агрегатном отсеке.
Задачей настоящего изобретения явилось создание ядерной энергетической установки космического аппарата, которая обеспечивает достижение технического результата, заключающегося в снижении влияния ионизированных и радиационно-активированных частиц газопылевого окружения космического аппарата, на функционирование его бортовых систем.
Поставленная задача решена и технический результат достигнут, согласно настоящему изобретению, тем, что ядерная энергетическая установка космического аппарата, содержащая, в соответствии с ближайшим аналогом, ядерный реактор, радиационную защиту, холодильник-излучатель и систему развертывания защитного экрана, прикрепленного к космическому аппарату с возможностью развертывания после вывода космического аппарата на орбиту из сложенного состояния в развернутое, отличается от ближайшего аналога тем, что она снабжена экраном, который расположен у ядерного реактора. Экран выполняет функцию разделяющего элемента, препятствующего циркуляции вокруг космического аппарата в продольном направлении ионизированных частиц и активированных атомов через собственную внешнюю атмосферу из области, в которой находится ядерный реактор, в область, окружающую остальную конструкцию КА. Для разделения собственной внешней атмосферы (СВА) КА экран заряжен положительно, тем самым отталкивая потоки продольно перемещающихся положительно заряженных частиц, образованных в СВА КА при действии прямого излучения ядерной энергетической установки (ЯЭУ). Для деионизации ядер СВА КА в области ЯЭУ на экране установлен как минимум один термоэмиссионный источник электронов с расположением диаграммы направленности излучения в направлении ядерного реактора. Снабжение экрана термоэмиссионным источником электронов, установленным с расположением диаграммы направленности излучения в направлении ядерного реактора, позволяет осуществлять облучение потоком электронов газопылевого окружения ядерного реактора, и в результате этого, нейтрализовать положительный заряд его ионизированных излучением ядерного реактора частиц, что предотвратит их циркуляцию вокруг космического аппарата и не приведет к отрицательному влиянию на функционирование бортовой аппаратуры, находящейся в его приборно-агрегатном отсеке.
Снабжение ядерной энергетической установки космического аппарата экраном позволяет предотвратить движение в продольном направлении явления наведенной радиации из области, в которой находится ядерный реактор, в область окружающую остальную конструкцию КА. Конструкция экрана разделит среды СВА на околореакторную зону и приборную, создав тем самым преграду для циркуляции активированных ядер и ионизированных частиц от ЯЭУ и не приведет к отрицательному влиянию на функционирование бортовой аппаратуры, находящейся в его приборно-агрегатном отсеке. Термоэмиссионный источник электронов, установленный с расположением диаграммы направленности излучения в направлении ядерного реактора, осуществляет нейтрализацию положительного заряда его ионизированных излучением ядерного реактора частиц, что предотвращает их циркуляцию вокруг космического аппарата и не приводит к отрицательному влиянию на функционирование бортовой аппаратуры и конструкцию КА.
Прямое ионизирующее излучение ядерной энергетической установки (ЯЭУ), действующее за пределами области тени, продолжит процесс активации ядер и ионизации атомов газопылевого окружения (СВА) КА в области приборного отсека, поскольку экран защищает только от продольного перемещения активированных ядер через СВА КА (явление наведенной радиации). Активация ядер и ионизация атомов СВА под действием прямого ионизирующего излучения ЯЭУ в районе приборного отсека приведет к возникновению наведенной радиации на бортовую аппаратуру КА. Для предотвращения этого, на приборный отсек устанавливается термоэмиссионный источник электронов с расположением диаграммы направленности излучения вдоль нормали от корпуса КА, который осуществляет нейтрализацию положительного заряда ионизованных излучением ядерного реактора частиц в области приборного отсека, что предотвращает возникновение явления наведенной радиации и не приводит к отрицательному влиянию на функционирование бортовой аппаратуры КА. В случае отсутствия прямой инжекции, поступление электронов происходит за счет диффузии с прилегающих областей с последующей деактивацией и деионизацией состава СВА КА.
Изложенное свидетельствует о решении декларированной выше задачи настоящего изобретения и достижении сформулированного технического результата благодаря наличию у заявляемой ядерной энергетической установки космического аппарата перечисленных выше отличительных признаков.
На эскизе показана компоновка заявляемой ядерной энергетической установки космического аппарата, где 7 - рассеивающийся нейтрализованный газопылевой поток из области интенсивной активации ядер веществ атмосферы; 8 - продольные потоки нейтрализованной плазмы с активированными ядрами веществ; 1 - термоэмиссионный источник электронов; 6 - активная зона ядерного реактора с блоком радиационной защиты; 3 - защитный экран; 2 - собственная внешняя атмосфера КА в областях модулей специальных и служебных систем; 5 - телесный угол теневой радиационной защиты; 4 - модуль специальных и служебных систем; 9 - процесс вторичного излучения, которое вызывает наведенную радиацию на конструкцию и приборный отсек КА.
Конструкция системы развертывания защитного экрана 3 может быть выполнена по аналогии со стержневой рамой RU 2248312 С2, 2005 или в соответствии с другими известными техническими решениями (RU 2028971 С1, 1995; RU 2136549 С1, 1999; RU 2141436 С1, 1999; RU 2225809 С2, 2004; RU 2461495 С1, 2012; RU 2507617 С1, 2014).
При запуске космического аппарата с ядерной энергетической установкой на орбиту функционирования экран 3 с термоэмиссионным источником электронов 1 находится в сложенном состоянии, что позволяет разместить космический аппарат с ядерной энергетической установкой под головным обтекателем ракеты космического назначения. После вывода космического аппарата на орбиту функционирования в результате срабатывания пиротехнических средств происходит освобождение элементов конструкции, в результате чего экран приводится в рабочее положение, как это показано на эскизе, обеспечивая снижение влияния излучения, испускаемого ядерным реактором 6 на бортовую аппаратуру космического аппарата 4.
Таким образом, настоящее изобретение обеспечивает достижение технического результата, заключающегося в снижении влияния ионизированных частиц газопылевого окружения космического аппарата на функционирование его бортовой аппаратуры.
Claims (1)
- Ядерная энергетическая установка космического аппарата, содержащая ядерный реактор, радиационную защиту, холодильник-излучатель и систему развертывания в виде стержневой рамы, прикрепленной к космическому аппарату и выполненной на основе шарнирно соединенных балок с возможностью развертывания после вывода космического аппарата на орбиту из сложенного состояния в развернутое, отличающаяся тем, что снабжена положительно заряженным защитным экраном, выполненным с возможностью развертывания после вывода космического аппарата на орбиту из сложенного состояния в развернутое и установленным на стержневой раме между ядерным реактором и космическим аппаратом, и по меньшей мере одним термоэмиссионным источником электронов, установленным на защитном экране с расположением диаграммы направленности излучения в направлении ядерного реактора.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018134891A RU2693434C1 (ru) | 2018-10-02 | 2018-10-02 | Ядерная энергетическая установка космического аппарата |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018134891A RU2693434C1 (ru) | 2018-10-02 | 2018-10-02 | Ядерная энергетическая установка космического аппарата |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2693434C1 true RU2693434C1 (ru) | 2019-07-02 |
Family
ID=67252187
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2018134891A RU2693434C1 (ru) | 2018-10-02 | 2018-10-02 | Ядерная энергетическая установка космического аппарата |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2693434C1 (ru) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2741134C1 (ru) * | 2020-06-05 | 2021-01-22 | Вячеслав Сергеевич Перфильев | Система защитного материала космического аппарата со слоем грибковой плесени |
| RU2743117C1 (ru) * | 2020-02-07 | 2021-02-15 | Владимир Владимирович Кудинов | Ядерный реактор для космического аппарата |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5818060A (en) * | 1996-12-13 | 1998-10-06 | Nec Corporation | Apparatus for shielding against charged particles |
| RU2136549C1 (ru) * | 1997-08-05 | 1999-09-10 | Государственное предприятие "Красная звезда" | Устройство для выдвижения рабочих модулей космического аппарата |
| RU2137684C1 (ru) * | 1998-02-03 | 1999-09-20 | Государственное предприятие "Красная звезда" | Устройство для развертывания космической ядерной энергетической установки |
| RU2248312C2 (ru) * | 2001-06-19 | 2005-03-20 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Красная звезда" | Ядерная энергетическая установка космического аппарата |
| RU2406661C2 (ru) * | 2008-07-28 | 2010-12-20 | Алексей Геннадьевич Ребеко | Способ защиты от заряженных частиц космической радиации |
-
2018
- 2018-10-02 RU RU2018134891A patent/RU2693434C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5818060A (en) * | 1996-12-13 | 1998-10-06 | Nec Corporation | Apparatus for shielding against charged particles |
| RU2136549C1 (ru) * | 1997-08-05 | 1999-09-10 | Государственное предприятие "Красная звезда" | Устройство для выдвижения рабочих модулей космического аппарата |
| RU2137684C1 (ru) * | 1998-02-03 | 1999-09-20 | Государственное предприятие "Красная звезда" | Устройство для развертывания космической ядерной энергетической установки |
| RU2248312C2 (ru) * | 2001-06-19 | 2005-03-20 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Красная звезда" | Ядерная энергетическая установка космического аппарата |
| RU2406661C2 (ru) * | 2008-07-28 | 2010-12-20 | Алексей Геннадьевич Ребеко | Способ защиты от заряженных частиц космической радиации |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2743117C1 (ru) * | 2020-02-07 | 2021-02-15 | Владимир Владимирович Кудинов | Ядерный реактор для космического аппарата |
| RU2741134C1 (ru) * | 2020-06-05 | 2021-01-22 | Вячеслав Сергеевич Перфильев | Система защитного материала космического аппарата со слоем грибковой плесени |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2693434C1 (ru) | Ядерная энергетическая установка космического аппарата | |
| Leach | Failures and anomalies attributed to spacecraft charging | |
| Baker | Space debris: legal and policy implications | |
| Vampola | Thick dielectric charging on high-altitude spacecraft | |
| Townsend | Overview of active methods for shielding spacecraft from energetic space radiation | |
| Valinia et al. | Safe human expeditions beyond low Earth orbit (LEO) | |
| RU2677420C1 (ru) | Ядерная энергетическая установка космического аппарата | |
| Rust | Solar flares, proton showers, and the space shuttle | |
| KR101687363B1 (ko) | X선관에서 방사되는 x선 차폐를 위한 방호 장치 | |
| Pryzby et al. | Landsat 9 Micrometeoroid and Orbital Debris (MMOD) Mission Success Approach | |
| Lubomudrov et al. | Electromagnetic interference generated in a spacecraft during static charge accumulation | |
| Potocki et al. | Solar Probe engineering concept | |
| Beck et al. | Evaluation of space radiation doses received within a typical spacecraft | |
| RU2812988C1 (ru) | Способ очистки околоземного космического пространства от космического мусора потоками лунной пыли | |
| Diehl | Gamma-ray production and absorption processes | |
| Atwell | Radiation environments for deep-space missions and exposure estimates | |
| Tribble | Spacecraft interactions with the space environment | |
| Elliot | The van allen particles | |
| Hartung | Equilibrium radiative heating tables for aerobraking in the Martian atmosphere | |
| Baring et al. | Multiwavelength Probes of the Environs of Relativistic Shocks in Blazar Jets | |
| Harland et al. | Environmental failures | |
| UA147673U (uk) | Спосіб екранізування планети земля і/або планети земної групи | |
| Shaojie et al. | Spacecraft Environment Impact Analysis | |
| Murad | Electrophysical Means in Space Research and Applications | |
| Koontz et al. | Estimating the effects of astronaut career ionizing radiation dose limits on manned interplanetary flight programs |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20210402 |
|
| TK4A | Correction to the publication in the bulletin (patent) |
Free format text: CORRECTION TO CHAPTER -MM4A- IN JOURNAL 24-2021 |
|
| NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20210903 |
|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20201003 |