RU2720606C1 - Способ управления сервисным космическим аппаратом при бесконтактном удалении фрагментов космического мусора - Google Patents
Способ управления сервисным космическим аппаратом при бесконтактном удалении фрагментов космического мусора Download PDFInfo
- Publication number
- RU2720606C1 RU2720606C1 RU2019135700A RU2019135700A RU2720606C1 RU 2720606 C1 RU2720606 C1 RU 2720606C1 RU 2019135700 A RU2019135700 A RU 2019135700A RU 2019135700 A RU2019135700 A RU 2019135700A RU 2720606 C1 RU2720606 C1 RU 2720606C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- spacecraft
- space debris
- sdf
- reference points
- fragment
- Prior art date
Links
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
- B64G1/24—Guiding or controlling apparatus, e.g. for attitude control
- B64G1/242—Orbits and trajectories
-
- 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
- B64G1/66—Arrangements or adaptations of apparatus or instruments, not otherwise provided for
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Control Of Position, Course, Altitude, Or Attitude Of Moving Bodies (AREA)
Abstract
Изобретение относится к управлению движением космических аппаратов (КА), в частности, при удалении крупногабаритных фрагментов космического мусора (ФКМ) из области рабочих орбит КА в зону захоронения. Способ включает облучение ФКМ с борта КА пучком ускоренных ионов в направлении увода ФКМ. Пучок направляют в область отрезка между выбранными реперными точками на изображении (силуэте) ФКМ и изменяют направление пучка до получения неизменной по времени длины данного отрезка. Затем вращение КА может быть синхронизировано с вращением отрезка во фронтальной плоскости, а максимум пучка направлен в середину отрезка. При увеличении расстояния между другими выбранными реперными точками операции повторяются. Технический результат состоит в повышении надёжности синхронизации угловых движений КА и ФКМ при бесконтактном удалении последнего с орбиты.
Description
Изобретение относится к области управления движением космических аппаратов (КА) и может быть использовано для управления сервисным космическим аппаратом при бесконтактном удалении фрагментов космического мусора.
Известно защищенное патентом изобретение - аналог: патент №2090463, заявка №4542963/11, МПК B64G 1/24, 1991 год «Система стабилизации космического аппарата» (Гришин В.Н., Дубчак B.C., Климов В.А., Охапкин В.А., Папков О.В). Система стабилизации КА содержит каналы управления по тангажу и рысканью из последовательно соединенных датчика отклонения углового ускорения и угловой скорости, суммирующего усилителя и рулевой машинки, датчика отклонения линейного ускорения и линейной скорости, двигательной установки, камера сгорания которой установлена с возможностью линейного перемещения вдоль поперечной оси КА. Данная система обеспечивает автономное управление КА безотносительно его движения по сравнению с другими космическими объектами и поэтому является неэффективной для проведения операций орбитального обслуживания.
Известно защищенное патентом изобретение - аналог: заявка №2012125987/11, МПК B64G 1/24, B64G 1/26, 2010 год «Стабилизация движения неустойчивых фрагментов космического мусора» (Поулос Деннис, США). Предложенный способ относится к управлению движением космических объектов и обеспечивает стабилизацию относительного движения фрагментов космического мусора (вокруг собственного центра масс). Способ стабилизации движения указанных фрагментов включает приложение силы к фрагменту в определенных расчетных точках. Силу, воздействующую на фрагмент, создают с использованием пневматического действия газового факела, генерируемого на борту находящегося рядом КА. Газовый факел может создаваться устройствами типа ракетных двигателей разного рода. При этом возможно одновременное изменение орбиты фрагмента космического мусора. К недостаткам способа следует отнести сложность позиционирования ракетных двигателей КА относительно фрагмента космического мусора, а также необходимость компенсации импульса, создаваемого этими ракетными двигателями, для удержания КА в требуемой орбитальной позиции.
Известно защищенное патентом изобретение - аналог: заявка №2012136164/11, МПК B64G 1/64, 2012 год «Способ стыковки космических аппаратов и устройство для его реализации» (Трушляков В.И., Юткин Е.А., Макаров Ю.Н., Олейников И.И., Шатров Я.Т.). Согласно способу выполняют стыковку двух КА, один из которых пассивный (ПКА), а другой, сближающийся с ним - активный (АКА). Способ включает использование самонаводящегося космического микробуксира (КМБ) для доставки троса, выпускаемого с АКА при сближении с ПКА на минимальное расстояние и оснащенного стыковочным штырем. Далее выполняют стягивание ПКА и АКА с помощью троса. Способ отличается тем, что в качестве устройства зацепления на ПКА используют сопло маршевого двигателя, вводят стыковочный штырь в камеру двигателя и при проходе критического сечения двигателя, достигнув передней стенки камеры сгорания, последовательно задействуют устройства фиксации и стягивания, установленные на стыковочном штыре. В процессе стягивания синхронизируют угловые скорости связки (КМБ + ПКА) и АКА, совмещают продольные оси АКА и связки (КМБ + ПКА) с направлением линии, соединяющей их центры масс, осуществляют стабилизацию углового положения, с помощью продольных ускорений, развиваемых двигателями АКА и КМБ, осуществляют снижение натяжения троса до минимального. После касания связки (КМБ + ПКА) с посадочным местом на АКА осуществляют фиксацию связки с помощью системы, установленной на АКА. Недостатком способа является механическое повреждение двигательной установки ПКА устройством фиксации, что исключает возможность дальнейшего использования ПКА при проведении операций орбитального обслуживания.
Известно защищенное патентом изобретение - аналог: патент №2568960, МПК B64G 1/26, 2014 год «Способ бесконтактной транспортировки космических объектов» (Обухов В.А., Петухов В.Г., Покрышкин А.И., Попов Г.А.), согласно которому выводят на исходную расчетную орбиту космический аппарат (КА) с ионной пушкой с газоразрядной камерой с плоским индуктором для возбуждения индукционного высокочастотного электрического разряда, двигательной установкой в виде электрического ракетного двигателя (ЭРД), шарнирным механизмом со штангами и шарнирами или виде карданного шарнира для перемещения ЭРД в плоскости, ортогональной оси, проходящей через центр масс КА в направлении вектора тяги ионной пушки, сближают и ориентируют КА относительно транспортируемого КО с помощью изменения направления вектора тяги и точки приложения вектора тяги перемещаемого ЭРД, измеряют координаты транспортируемого КО и расстояние между КА и транспортируемым КО, воздействуют на поверхность транспортируемого КО квазинейтральным ионным пучком с помощью ионной пушки, производят динамическую компенсацию возмущающих сил и моментов, действующих на КА, производят динамическую ориентацию КА относительно транспортируемого КО, перемещают транспортируемый КО на орбиту захоронения, осуществляют перемещение КА по спиральной траектории на орбиту следующего транспортируемого КО. Недостатком способа - прототипа является сложность управления космическим аппаратом с ионной пушкой для поддержания требуемых положения и ориентации относительно транспортируемого КО.
Известно защищенное патентом изобретение - прототип: патент №2603301, МПК B64G 1/64, 2015 год «Способ синхронизации угловых скоростей активного космического аппарата с пассивным космическим аппаратом» (Яковлев М.В. и др.), согласно которому управляют угловыми скоростями активного космического аппарата по данным наблюдения пассивного космического аппарата. Наблюдают фигуру треугольника, вершинами которого являются изображения трех отражающих элементов, установленных на пассивном космическом аппарате и расположенных на максимальном удалении от его центра тяжести, а управление угловыми скоростями выполняют до момента регистрации неподвижной фигуры треугольника. Недостатком способа - прототипа является невозможность синхронизации угловых скоростей активного космического аппарата с пассивным космическим аппаратом при отсутствии светоотражающих элементов на борту пассивного космического аппарата.
Целью предлагаемого изобретения является управление сервисным космическим аппаратом при бесконтактном удалении фрагментов космического мусора.
Указанная цель достигается в заявляемом способе управления сервисным космическим аппаратом бесконтактного удаления ионным пучком крупногабаритных фрагментов космического мусора, согласно которому управляют угловыми скоростями космического аппарата и положением ионного пучка по данным наблюдения фрагмента космического мусора, причем положение космического аппарата и ориентацию инжектора ионного пучка поддерживают вдоль линии на удаляемый фрагмент в заданном направлении удаления, положением максимума интенсивности ионного пучка управляют до получения неподвижного изображения удаляемого фрагмента на экране регистратора.
Обоснование практической реализуемости заявляемого способа заключается в следующем. Расположение космического аппарата и ориентация инжектора ионного пучка вдоль линии на удаляемый фрагмент в заданном направлении удаления от момента начала экспозиции до момента ее завершения обеспечивают перевод крупногабаритного фрагмента космического мусора в заданную зону захоронения. Условие неподвижного изображения удаляемого фрагмента на экране регистратора отвечает режиму наиболее эффективного использования ионного пучка для решения задачи по удалению космического мусора, поскольку в данном случае энергия ускоренных ионов не преобразуется в энергию вращательного движения удаляемого фрагмента.
Алгоритм управления положением максимума интенсивности ионного пучка до получения неподвижного изображения удаляемого фрагмента на экране регистратора сводится к следующему. Произвольное угловое движение удаляемого фрагмента вызывает изменение плоской фигуры контура его изображения на экране регистратора. В процессе наблюдения фиксируют две наиболее удаленные друг от друга точки на контуре изображения и перемещают максимум интенсивности ионного пучка вдоль соединяющего их отрезка прямой линии, добиваясь условия постоянства длины этого отрезка. Если при дальнейшем наблюдении появляются две новые точки с большим удалением друг от друга, максимум интенсивности пучка перемещают вдоль нового соединяющего их отрезка. Постоянная длина выделенного отрезка означает, что удаляемый фрагмент вращается вокруг оси, совпадающей с положением выделенного отрезка и/или в плоскости, ортогональной направлению удаления фрагмента. Первый тип вращения компенсируется переносом положения максимума интенсивности ионного пучка вдоль линии, ортогональной выделенному отрезку и проходящей через его середину. Второй тип вращения компенсируется за счет сообщения космическому аппарату вращения вокруг собственной оси. При этом ориентация инжектора сохраняется, а управление пучком может осуществляться за счет действия электромагнитных полей. Перечисленные операции могут выполняться в итерационном (повторном) режиме до получения устойчивого неподвижного изображения удаляемого фрагмента на экране регистратора.
Таким образом, возможность реализации и практическая значимость заявляемого способа управления сервисным космическим аппаратом бесконтактного удаления ионным пучком крупногабаритных фрагментов космического мусора не вызывает сомнений.
Claims (1)
- Способ управления сервисным космическим аппаратом при бесконтактном удалении фрагментов космического мусора, заключающийся в изменении угловых скоростей космического аппарата при сближении с фрагментом космического мусора и регистрации его изображения на экране регистратора, отличающийся тем, что на указанном изображении выбирают максимально удалённые друг от друга реперные точки и воздействуют на фрагмент космического мусора пучком ускоренных ионов, перемещая область максимальной интенсивности пучка по отрезку, соединяющему выбранные реперные точки, обеспечивая движение фрагмента космического мусора в заданном направлении, при этом управление перемещением области максимальной интенсивности пучка ускоренных ионов и величинами угловых скоростей космического аппарата осуществляют до момента регистрации неподвижного состояния изображения удаляемого фрагмента космического мусора, а в случае изменения положения перемещаемого фрагмента космического мусора относительно космического аппарата, при котором расстояние между другими реперными точками на экране регистратора превышает длину вышеуказанного отрезка, управление пучком ускоренных ионов и движением космического аппарата производят в прежнем режиме, используя новую пару реперных точек.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2019135700A RU2720606C1 (ru) | 2019-11-07 | 2019-11-07 | Способ управления сервисным космическим аппаратом при бесконтактном удалении фрагментов космического мусора |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2019135700A RU2720606C1 (ru) | 2019-11-07 | 2019-11-07 | Способ управления сервисным космическим аппаратом при бесконтактном удалении фрагментов космического мусора |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2720606C1 true RU2720606C1 (ru) | 2020-05-12 |
Family
ID=70735087
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2019135700A RU2720606C1 (ru) | 2019-11-07 | 2019-11-07 | Способ управления сервисным космическим аппаратом при бесконтактном удалении фрагментов космического мусора |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2720606C1 (ru) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2759026C1 (ru) * | 2020-07-16 | 2021-11-08 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана (национальный исследовательский университет)" (МГТУ им. Н.Э. Баумана) | Способ определения последовательности перелётов между объектами космического мусора в окрестности геостационарной орбиты |
RU2784740C1 (ru) * | 2022-03-18 | 2022-11-29 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет)" | Космический аппарат для очистки околоземного космического пространства от космического мусора |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4260187A (en) * | 1979-03-23 | 1981-04-07 | Nasa | Terminal guidance sensor system |
JPH01305312A (ja) * | 1988-06-03 | 1989-12-08 | Nec Corp | ランデブドッキング用近接センサ |
US5119305A (en) * | 1989-09-14 | 1992-06-02 | Aerospatiale Societe Nationale Indust. | Process and system for remotely controlling an assembly of a first and a second object |
RU2505461C1 (ru) * | 2009-11-25 | 2014-01-27 | Поулос Эйр Энд Спейс | Стабилизация движения неустойчивых фрагментов космического мусора |
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 |
RU2603301C1 (ru) * | 2015-07-20 | 2016-11-27 | Михаил Викторович Яковлев | Способ синхронизации угловых скоростей движения активного космического аппарата с пассивным космическим аппаратом |
-
2019
- 2019-11-07 RU RU2019135700A patent/RU2720606C1/ru active
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4260187A (en) * | 1979-03-23 | 1981-04-07 | Nasa | Terminal guidance sensor system |
JPH01305312A (ja) * | 1988-06-03 | 1989-12-08 | Nec Corp | ランデブドッキング用近接センサ |
US5119305A (en) * | 1989-09-14 | 1992-06-02 | Aerospatiale Societe Nationale Indust. | Process and system for remotely controlling an assembly of a first and a second object |
RU2505461C1 (ru) * | 2009-11-25 | 2014-01-27 | Поулос Эйр Энд Спейс | Стабилизация движения неустойчивых фрагментов космического мусора |
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 |
RU2603301C1 (ru) * | 2015-07-20 | 2016-11-27 | Михаил Викторович Яковлев | Способ синхронизации угловых скоростей движения активного космического аппарата с пассивным космическим аппаратом |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2759026C1 (ru) * | 2020-07-16 | 2021-11-08 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана (национальный исследовательский университет)" (МГТУ им. Н.Э. Баумана) | Способ определения последовательности перелётов между объектами космического мусора в окрестности геостационарной орбиты |
RU2784740C1 (ru) * | 2022-03-18 | 2022-11-29 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет)" | Космический аппарат для очистки околоземного космического пространства от космического мусора |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN102781781B (zh) | 不稳定空间碎片的稳定 | |
RU2603301C1 (ru) | Способ синхронизации угловых скоростей движения активного космического аппарата с пассивным космическим аппаратом | |
JP6019044B2 (ja) | 宇宙空間を自由に飛行している物体の回収・制動装置 | |
Briggs et al. | Tails in biomimetic design: Analysis, simulation, and experiment | |
RU2720606C1 (ru) | Способ управления сервисным космическим аппаратом при бесконтактном удалении фрагментов космического мусора | |
Vetrisano et al. | Asteroid rotation and orbit control via laser ablation | |
RU2568960C1 (ru) | Способ бесконтактной транспортировки космических объектов | |
Obukhov et al. | Problematic issues of spacecraft development for contactless removal of space debris by ion beam | |
US20180222604A1 (en) | Satellite propelled by laser ablation | |
Pomares et al. | Concurrent image-based visual servoing with adaptive zooming for non-cooperative rendezvous maneuvers | |
Aslanov et al. | Fuel costs estimation for ion beam assisted space debris removal mission with and without attitude control | |
RU2684022C1 (ru) | Способ стабилизации углового движения некооперируемого объекта при бесконтактной транспортировке | |
CN109592080B (zh) | 一种系绳-电磁协同控制的微纳星柔性回收方法及装置 | |
Scharring et al. | Beam-Riding of a Parabolic Laser Lightcraft. | |
RU2662318C1 (ru) | Способ синхронизации угловых скоростей активного космического аппарата с пассивным космическим аппаратом | |
Aslanov et al. | Dynamics and control of space debris during its contactless ion beam assisted removal | |
Wang et al. | A novel guidance scheme for close range operation in active debris removal | |
Lagno et al. | Parameters design of autonomous docking module and the choice of suitable target and primary payload for ADR | |
Sato et al. | High-speed flyby observation of small asteroid by destiny+ | |
RU2750077C2 (ru) | Способ синхронизации угловой скорости вращения активного космического аппарата с пассивным космическим аппаратом при выполнении операции обслуживания | |
Cong et al. | Preimpact configuration analysis of a dual-arm space manipulator with a prismatic joint for capturing an object | |
Yoo et al. | Spacecraft formation flying for Earth-crossing object deflections using a power limited laser ablating | |
RU2658070C2 (ru) | Комбинированная гравитационная система ориентации малого космического аппарата | |
Baranov et al. | Controlling the motion of a spacecraft when approaching a large object of space debris | |
RU2205139C2 (ru) | Способ управления пилотируемым космическим аппаратом, отстыкованным от находящегося на околокруговой орбите неориентированного космического объекта |