RU2745378C1 - Method for changing the trajectory of a dangerous space object - Google Patents

Method for changing the trajectory of a dangerous space object Download PDF

Info

Publication number
RU2745378C1
RU2745378C1 RU2019141819A RU2019141819A RU2745378C1 RU 2745378 C1 RU2745378 C1 RU 2745378C1 RU 2019141819 A RU2019141819 A RU 2019141819A RU 2019141819 A RU2019141819 A RU 2019141819A RU 2745378 C1 RU2745378 C1 RU 2745378C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
spacecraft
space
detected
dangerous
parameters
Prior art date
Application number
RU2019141819A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Юрий Викторович Максимов
Сергей Васильевич Стрельников
Галина Геннадьевна Родионова
Владимир Александрович Поливанов
Игорь Александрович Лобанов
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем управления им. В.А. Трапезникова Российской академии наук
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 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем управления им. В.А. Трапезникова Российской академии наук filed Critical Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем управления им. В.А. Трапезникова Российской академии наук
Priority to RU2019141819A priority Critical patent/RU2745378C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2745378C1 publication Critical patent/RU2745378C1/en

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64GCOSMONAUTICS; VEHICLES OR EQUIPMENT THEREFOR
    • B64G1/00Cosmonautic vehicles
    • B64G1/22Parts of, or equipment specially adapted for fitting in or to, cosmonautic vehicles
    • B64G1/52Protection, safety or emergency devices; Survival aids
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64GCOSMONAUTICS; VEHICLES OR EQUIPMENT THEREFOR
    • B64G1/00Cosmonautic vehicles
    • B64G1/22Parts of, or equipment specially adapted for fitting in or to, cosmonautic vehicles
    • B64G1/52Protection, safety or emergency devices; Survival aids
    • B64G1/56Protection against meteoroids or space debris

Abstract

FIELD: spacecraft protection.SUBSTANCE: invention relates to methods and means of protecting spacecraft (SC) from collision with objects of natural or artificial origin in the interests of increasing the duration of the spacecraft operation, as well as methods of protecting against means of destruction in the event of a hypothetical intentional or unintentional impact on the spacecraft. The technical result consists in ensuring the possibility of using the spacecraft according to its functional purpose and simultaneously performing actions that ensure the protection of the spacecraft when approaching a potentially dangerous object. The method does not lead to the formation of additional debris in outer space. To do this, in accordance with the method, a small spacecraft (SSC) and onboard space radars are placed on board the spacecraft, radar of the surrounding space is performed in orbital flight, a space object (SO) is detected near the spacecraft, and then the parameters of the relative motion of the spacecraft are measured, the orbit parameters of the detected spacecraft are determined, trajectory section identified as well as the flight time interval at which a dangerous approach of the small spacecraft and the spacecraft is possible; if the dangerous approach space is present, SSC is separated from SC, performed are orbital maneuring of SSC, then the approach and capturing of the SO detected, reactive jet propelling device of SSC is activated, the trajectory of the dangerous spacecraft is changed and protection of the spacecraft from collision provided.EFFECT: spacecraft used according to purpose and protection ensured.1 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к методам и средствам защиты космических аппаратов (КА) от столкновения с объектами естественного или искусственного происхождения в интересах увеличения сроков функционирования КА, а также способам защиты от средств поражения в случае гипотетического преднамеренного или непреднамеренного воздействия на КА.The invention relates to methods and means of protecting spacecraft (SC) from collision with objects of natural or artificial origin in the interests of increasing the duration of the spacecraft, as well as methods of protecting against means of destruction in the event of a hypothetical intentional or unintentional impact on the spacecraft.

Известен способ защиты космических объектов (КО) от средств нападения (RU 2294866 С1, 10.03.2007), рекомендованный к использованию преимущественно перед входом объекта в верхние слои атмосферы [1].There is a known method of protecting space objects (SO) from means of attack (RU 2294866 C1, 10.03.2007), recommended for use mainly before the object enters the upper atmosphere [1].

Способ предусматривает, что перед космическим объектом на минимально допустимом расстоянии от него развертывают защитный экран в направлении возможного использования средств нападения, перекрывая экраном зону досягаемости космического объекта средствами нападения и сообщая экрану скорость и траекторию полета, близкие к скорости и траектории полета КО, закрепляют защитный экран в сложенном виде краями на поверхности КО. Перед зоной досягаемости средств нападения сообщают этим краям ускорение с составляющими вдоль и в сторону от траектории движения КО, обеспечивая развертывание защитного экрана, который выполняют в виде разнесенных в пространстве поражающих элементов, соединенных гибкими средствами крепления на расстояниях, меньших геометрических размеров средств нападения. Изобретение относится к области космических летательных аппаратов, в частности многоразовых космических кораблей, гиперзвуковых самолетов, головных частей ракет, спускаемых космических аппаратов и других средств, используемых в ближнем космосе, и может быть использовано при организации их защиты от средств поражения перед входом в верхние слои атмосферы.The method provides that a protective screen is deployed in front of the space object at the minimum allowable distance from it in the direction of the possible use of attack means, blocking the reach of the space object with the attack means with the screen and informing the screen of the speed and flight trajectory close to the speed and flight trajectory of the spacecraft, fix the protective screen folded edges on the surface of the KO. In front of the reach zone of the attack means, these edges are imparted with acceleration with components along and away from the trajectory of the KO, ensuring the deployment of a protective screen, which is performed in the form of spaced-apart striking elements connected by flexible attachment means at distances smaller than the geometric dimensions of the attack means. The invention relates to the field of spacecraft, in particular reusable spacecraft, hypersonic aircraft, missile warheads, descent spacecraft and other means used in near space, and can be used to organize their protection from weapons before entering the upper atmosphere ...

Недостатками способа являются:The disadvantages of this method are:

- высокая вероятность поражения защищаемого КА фрагментами, образованными при взаимодействии экрана и средства нападения;- high probability of destruction of the protected spacecraft by fragments formed during the interaction of the screen and the means of attack;

- неэффективность применения способа в орбитальном полете КО в связи с необходимостью изменения ориентации КО в пространстве для обеспечения развертывания экрана в направлении средства нападения, что приводит к ограничению целевого применения КА, выведенного на орбиту для выполнения функциональных задач;- the ineffectiveness of using the method in the orbital flight of the spacecraft due to the need to change the orientation of the spacecraft in space to ensure the deployment of the screen in the direction of the attack vehicle, which leads to the limitation of the targeted use of the spacecraft launched into orbit to perform functional tasks;

- изменение динамических характеристик движения КО относительно центра масс при отделении экрана от объекта и в связи с этим необходимостью учета дополнительных требований для управления угловой стабилизацией положения объекта в пространстве при проектировании системы управления угловым движением;- change in the dynamic characteristics of the spacecraft motion relative to the center of mass when the screen is separated from the object and, in connection with this, the need to take into account additional requirements for controlling the angular stabilization of the object's position in space when designing a control system for angular motion;

- отсутствие достоверных сведений о направлении появления средств нападения, что не позволяет обеспечить надежную защиту КО;- the lack of reliable information about the direction of the appearance of the means of attack, which does not allow to ensure reliable protection of the KO;

- необходимость управления поступательным движением защитного экрана для выполнения указанных в способе требований к развертыванию, необходимых для эффективного применения экрана;- the need to control the translational movement of the protective shield to meet the deployment requirements specified in the method, necessary for the effective use of the shield;

- образование дополнительного мусора в космическом пространстве при реализации способа.- the formation of additional debris in outer space during the implementation of the method.

Известен способ защиты КА (RU 2374150 С1, 27.11.2009), включающий формирование защитного экрана, его отделение от защищаемого аппарата и направление экрана в сторону потенциально опасного объекта (ПОО) [2].There is a known method of protecting spacecraft (RU 2374150 C1, 27.11.2009), including the formation of a protective screen, its separation from the protected device and the direction of the screen towards a potentially dangerous object (PO) [2].

Экран формируют в виде твердого тела малой плотности путем выдувания газом из полимерного материала с малым временем затвердевания вне защищаемого КА, причем полимерный материал или его смесь с применяемым для выдувания экрана газом обладают свойством детонации при столкновении с ПОО, при этом при обнаружении приближения ПОО рассчитывают габаритные размеры и массу экрана, достаточные для разрушения ПОО или группы объектов до мелкодисперсного состояния и отклонения фрагментов разрушенного объекта от защищаемого аппарата. Способ предусматривает формирование нескольких дополнительных экранов требуемой массы и габаритных размеров до устранения опасности повреждения защищаемого аппарата ПОО или их фрагментами, образованными при столкновении КА и ПОО.The screen is formed in the form of a low-density solid by blowing gas from a polymer material with a short solidification time outside the protected spacecraft, and the polymer material or its mixture with the gas used for blowing the screen has the property of detonation when it collides with the POC, while when an approximation of the POC is detected, the overall dimensions and mass of the screen, sufficient for the destruction of a POO or a group of objects to a finely dispersed state and deflection of fragments of the destroyed object from the protected device. The method provides for the formation of several additional screens of the required mass and overall dimensions until the danger of damage to the protected device of the VET or their fragments formed during the collision of the spacecraft and the VET is eliminated.

Недостатками способа являются:The disadvantages of this method are:

- сложность достоверной оценки размеров и массы первого и дополнительных экранов достаточных для разрушения ПОО и фрагментов в связи с отсутствием устройств и действий, обеспечивающих получение сведений о конструкции ПОО искусственного происхождения или иных необходимых характеристиках ПОО;- the complexity of a reliable assessment of the size and weight of the first and additional screens sufficient for the destruction of VET and fragments due to the lack of devices and actions that provide information about the design of VET of artificial origin or other necessary characteristics of VET;

- отсутствие возможности надежной защиты КА при реализации способа, иначе говоря, вероятностный характер успешного применения способа защиты в связи с отсутствием достоверных способов определения размеров и массы экранов, гарантирующих разрушение ПОО;- the lack of the possibility of reliable protection of the spacecraft during the implementation of the method, in other words, the probabilistic nature of the successful application of the protection method due to the lack of reliable methods for determining the size and mass of the screens that guarantee the destruction of the FET;

- возможность поражения КА фрагментами, образованными при взаимодействии экрана и ПОО объекта;- the possibility of hitting the spacecraft by fragments formed during the interaction of the screen and the object's POT;

- образование дополнительного мусора в космическом пространстве при реализации способа.- the formation of additional debris in outer space during the implementation of the method.

Описание способа не содержит сведений о том, каким образом обнаруживают приближение ПОО и расчет габаритного размера и массы экрана, достаточных для разрушения ПОО.The description of the method does not contain information on how the approximation of the LET is detected and the calculation of the overall size and mass of the screen, sufficient for the destruction of the LET.

Характерными недостатками способов, предусматривающих применение защитных экранов, является необходимость применения экранов больших размеров для обеспечения надежной защиты КА, в связи со сложностью точного определения точки встречи КА и ПОО, что увеличивает массу КА и стоимость его выведения.The characteristic disadvantages of the methods involving the use of protective screens is the need to use large screens to ensure reliable protection of the spacecraft, due to the complexity of accurately determining the point of meeting between the spacecraft and the POC, which increases the spacecraft mass and the cost of launching it.

В качестве аналогов предлагаемого изобретения следует рассматривать технические решения, предложенные для уборки космического мусора:As analogues of the proposed invention, technical solutions proposed for cleaning up space debris should be considered:

- «Космический аппарат для очистки космоса от пассивных КА и их фрагментов» - RU 2141436 С1, 20.11.1999;- "Spacecraft for cleaning space from passive spacecraft and their fragments" - RU 2141436 C1, 20.11.1999;

- «Способ удаления с геостационарной орбиты нефункционирующего КА» - RU 2559392 С1, 10.08.2015.- "Method for removing a non-functioning spacecraft from the geostationary orbit" - RU 2559392 C1, 08/10/2015.

В соответствии с патентом RU 2141436 космический аппарат для очистки космоса от пассивных КА и их фрагментов должен содержать энергетическую установку, электроракетные двигатели, систему хранения и подачи рабочего тела, приборно-агрегатный отсек с системой управления, систему фиксации и хранения крупных объектов космического мусора, автоматический манипулятор, систему ориентации и сближения на основе двигателей большой тяги. Способ предусматривает, что в составе бортового оборудования находится автономный КА с системой управления, системой фиксации пассивных КА и узлами стыковки, взаимодействующими с соответствующими узлами стыковки основного аппарата, манипулятором и системой ориентации и сближения на основе ракетных двигателей большой тяги. Причем автономный КА соединен тросовой системой с основным КА.In accordance with patent RU 2141436, a spacecraft for clearing space from passive spacecraft and their fragments must contain a power plant, electric rocket engines, a storage and supply system for a working fluid, an instrument and assembly compartment with a control system, a system for fixing and storing large objects of space debris, automatic manipulator, orientation and approach system based on high-thrust engines. The method provides that the onboard equipment includes an autonomous spacecraft with a control system, a passive spacecraft fixation system and docking units interacting with the corresponding docking units of the main vehicle, a manipulator and an attitude and rendezvous system based on high-thrust rocket engines. Moreover, the autonomous spacecraft is connected by a tether system to the main spacecraft.

Из описания способа следует, что «автономный КА» в составе основного КА, по существу, не является полностью автономным, так как эти КА механическим образом соединены с помощью тросов. Поэтому применение «автономного КА» влияет на орбитальное движение центра масс основного КА и его пространственную ориентацию. Таким образом, недостатком описанного способа является изменение орбитальной траектории и пространственной ориентации основного КА при реализации способа, что препятствует его применению для выполнения других задач, возлагаемых на орбитальные космические средства.From the description of the method it follows that the "autonomous spacecraft" as part of the main spacecraft, in essence, is not completely autonomous, since these spacecraft are mechanically connected by means of ropes. Therefore, the use of "autonomous spacecraft" affects the orbital motion of the center of mass of the main spacecraft and its spatial orientation. Thus, the disadvantage of the described method is the change in the orbital trajectory and spatial orientation of the main spacecraft during the implementation of the method, which prevents its use for performing other tasks assigned to orbital space vehicles.

Известен способ удаления с геостационарной орбиты нефункционирующего КА (RU 2559392 С1, 10.08.2015, прототип) путем захвата его и увода на орбиту захоронения с использованием другого КА, у которого закончился срок активного существования. Способ предусматривает, что на орбиту выводят КА, оснащенный средством наблюдения и захвата нефункционирующего КА, дополнительным запасом компонентов топлива. После окончания срока активного существования переводят КА в точку стояния на геостационарной орбите нефункционирующего аппарата, осуществляют ориентацию КА относительно нефункционирующего КА и наведение на него, после чего производят захват нефункционирующего КА, включают двигатель КА и переводят связку КА на орбиту захоронения.There is a known method for removing a non-functioning spacecraft from a geostationary orbit (RU 2559392 C1, 08/10/2015, prototype) by capturing it and transporting it to a disposal orbit using another spacecraft, which has expired. The method provides that a spacecraft equipped with a means of observing and capturing a non-functioning spacecraft, with an additional supply of propellant components, is put into orbit. After the end of the active life, the spacecraft is transferred to a stationary position in the geostationary orbit of the non-functioning vehicle, the spacecraft is oriented relative to the non-functioning spacecraft and guidance to it, after which the non-functioning spacecraft is captured, the spacecraft engine is turned on, and the spacecraft bundle is transferred to the disposal orbit.

Недостатком способа является невозможность воздействия на космический объект при использовании КА по функциональному назначению. Способ не обеспечивает выполнение действий, обеспечивающих защиту КА при сближении с потенциально опасными объектами и одновременно целевого применения КА.The disadvantage of this method is the impossibility of influencing a space object when using the spacecraft for its functional purpose. The method does not provide the performance of actions that ensure the protection of the spacecraft when approaching potentially dangerous objects and at the same time the targeted use of the spacecraft.

Приоритетная задача, на решение которой направлено заявленное изобретение, состоит в обеспечении защиты КА от потенциально опасного объекта таким образом, чтобы сохранить возможность применения КА для выполнения функциональных задач его целевого применения.The priority task to be solved by the claimed invention is to ensure the protection of the spacecraft from a potentially dangerous object in such a way as to preserve the possibility of using the spacecraft to perform the functional tasks of its intended use.

Технический результат, достигаемый заявленным изобретением, заключается в расширении функциональных возможностей КА путем одновременного выполнения действий, обеспечивающих защиту КА при сближении с потенциально опасным объектом при сохранении возможности применения КА по функциональному назначению. Реализация способа не требует изменения угловой ориентации КА, программы работы бортовой аппаратуры, применяемой для выполнения целевых задач орбитального полета. Способ не приводит к образованию дополнительного мусора в космическом пространстве.The technical result achieved by the claimed invention consists in expanding the functionality of the spacecraft by simultaneously performing actions that ensure the protection of the spacecraft when approaching a potentially dangerous object while maintaining the possibility of using the spacecraft for its functional purpose. The implementation of the method does not require a change in the angular orientation of the spacecraft, the program of operation of the onboard equipment used to perform the target tasks of the orbital flight. The method does not lead to the formation of additional debris in outer space.

Технический результат способа изменения траектории опасного космического объекта путем использования малого космического аппарата и средств радиолокации космического пространства, достигается тем, что в орбитальном полете осуществляют радиолокацию окружающего пространства бортовыми средствами, обнаруживают в окружающем космическом пространстве вблизи космического аппарата космический объект, средствами радиолокации измеряют параметры относительного движения космического объекта, определяют параметры орбиты обнаруженного космического объекта по параметрам относительного движения объекта и параметрам орбиты космического аппарата, выявляют участок траектории и временной интервал полета, на котором возможно опасное сближение обнаруженного космического объекта и космического аппарата, и при наличии участка опасного сближения отделяют малый космический аппарат от космического аппарата, выполняют орбитальное маневрирование малым космическим аппаратом, сближение и захват обнаруженного космического объекта, включают реактивную двигательную установку малого космического аппарата, изменяют траекторию движения опасного объекта и обеспечивают защиту космического аппарата от столкновения с космическим объектом.The technical result of the method for changing the trajectory of a dangerous space object by using a small spacecraft and means of radar of outer space is achieved by the fact that in orbital flight, radar of the surrounding space is carried out by onboard means, a space object is detected in the surrounding space near the spacecraft, the parameters of relative motion are measured by means of radar space object, determine the parameters of the orbit of the detected space object according to the parameters of the relative motion of the object and the parameters of the orbit of the spacecraft, identify the trajectory segment and the flight time interval at which a dangerous approach of the detected space object and the spacecraft is possible, and in the presence of a dangerous approach area, separate the small spacecraft from the spacecraft, perform orbital maneuvering by a small spacecraft, approach and capture the detected spacecraft objects, include the jet propulsion system of a small spacecraft, change the trajectory of a dangerous object and provide protection of the spacecraft from collision with a space object.

Из описания предложенного способа следует, что он обеспечивает возможность упреждающего перехвата опасного КО.From the description of the proposed method, it follows that it provides the possibility of proactive interception of a dangerous SO.

Существенные признаки, характеризующие изобретение, и обеспечивающие получение технического результата.Essential features that characterize the invention and provide a technical result.

1. Размещение на борту КА, предназначенного для выполнения специальных целевых задач, соответствующих функциональному назначению КА, следующих дополнительных средств:1. Placement on board the spacecraft designed to perform special target tasks corresponding to the functional purpose of the spacecraft, the following additional means:

а) средств радиолокации окружающего космического пространства, обеспечивающихa) means of radar of the surrounding outer space, providing

- обнаружение космического объекта, находящегося вблизи КА;- detection of a space object located near the spacecraft;

- измерение параметров движения обнаруженного объекта относительно КА;- measurement of motion parameters of the detected object relative to the spacecraft;

б) средств определения параметров орбиты обнаруженного космического объекта, прогнозирования траекторий движения КА и обнаруженного объекта, выявления участка траектории и временного интервала полета, на котором возможно опасное сближение КА и обнаруженного объекта;b) means for determining the parameters of the orbit of the detected space object, predicting the trajectories of the spacecraft and the detected object, identifying the trajectory section and the flight time interval, in which a dangerous approach of the spacecraft and the detected object is possible;

в) малый космический аппарат, оснащенныйc) small spacecraft equipped

- средствами орбитального маневрирования и сближения с космическим объектом, находящимся вблизи КА;- means of orbital maneuvering and rendezvous with a space object located near the spacecraft;

- средствами захвата обнаруженного КО;- by means of capture of the detected KO;

- реактивной двигательной установкой.- a jet propulsion system.

2. Выполнение следующей совокупности последовательных действий: - радиолокация окружающего космического пространства бортовыми средствами КА, обнаружение объекта, находящегося вблизи КА;2. Implementation of the following set of sequential actions: - radar of the surrounding space by onboard spacecraft means, detection of an object located near the spacecraft;

- измерение радиолокационными средствами параметров движения объекта относительно КА;- measurement of the parameters of the object motion relative to the spacecraft by radar means;

- определение параметров орбиты КО, по результатам измерения параметров относительного движения и параметрам орбиты КА;- determination of the parameters of the spacecraft orbit, based on the results of measuring the parameters of the relative motion and parameters of the spacecraft orbit;

- прогнозирование траекторий движения КА и КО, обнаруженного вблизи КА;- prediction of the trajectories of the spacecraft and spacecraft detected near the spacecraft;

- выявление по результатам прогнозирования движения КА и КО участка и временного интервала полета, на котором возможно опасное сближение КА и обнаруженного объекта;- based on the results of predicting the movement of the spacecraft and the spacecraft, the segment and the time interval of the flight, during which a dangerous approach of the spacecraft and the detected object is possible;

- расчет программы орбитального маневрирования МКА, обеспечивающей сближение с КО при условии выявления участка полета, на котором возможно опасное сближение КА и КО;- calculation of the orbital maneuvering program for the small spacecraft, which ensures the rendezvous with the spacecraft, provided that a flight segment is identified where a dangerous approach of spacecraft and spacecraft is possible;

- передача программы орбитального маневрирования МКА в бортовую систему управления МКА;- transfer of the orbital maneuvering program of the small spacecraft to the onboard control system of the small spacecraft;

- отделение МКА от КА;- separation of the small spacecraft from the spacecraft;

- выполнение МКА орбитального маневрирования и сближения с КО;- performance of small spacecraft for orbital maneuvering and rendezvous with spacecraft;

- захват малым космическим аппаратом обнаруженного объекта;- capture of the detected object by a small spacecraft;

- включение реактивной двигательной установки, находящейся на МКА, для изменения траектории движения обнаруженного объекта;- turning on the jet propulsion system located on the small spacecraft to change the trajectory of the detected object;

Из приведенной последовательности видно, что предложенный способ защиты не требует изменения порядка и программы работы эксплуатируемого КА, применяемого для выполнения целевых задач. Сохранение возможности использования КА по функциональному назначению является основным достоинством предложенного способа защиты от опасного КО. Для определения орбиты КО по результатам измерения средствами радиолокации параметров движения КО относительно КА может быть в принципе использован способ, изложенный в описании патента RU 2520714. В качестве параметров относительного движения КО и КА могут в принципе использоваться значения радиальной скорости движения КО относительно КА или расстояния между КО и КА.It can be seen from the given sequence that the proposed protection method does not require changing the order and program of operation of the operated spacecraft used to perform the target tasks. Preservation of the possibility of using the spacecraft according to their functional purpose is the main advantage of the proposed method of protection against dangerous SC. To determine the orbit of the spacecraft based on the results of measuring the parameters of the spacecraft motion relative to the spacecraft by means of radar, the method described in the description of patent RU 2520714 can in principle be used. As the parameters of the relative motion of the spacecraft and spacecraft, the values of the radial velocity of movement of the spacecraft relative to the spacecraft or the distance between KO and KA.

В качестве средства захвата малым космическим аппаратом обнаруженного КО могут быть в принципе использованы разработанные технические средства, предназначенные для захвата космического мусора. Известным техническим решением является специальный гарпун - патент на полезную модель №133096. Захват космического объекта осуществляют при приближении к нему путем выстрела гарпуна с заданной силой.In principle, the developed technical means designed to capture space debris can be used as a means of capturing the detected SC by a small spacecraft. A well-known technical solution is a special harpoon - utility model patent No. 133096. The capture of a space object is carried out when approaching it by firing a harpoon with a given force.

Кроме того, для захвата космического объекта могут применяться: -металлические сети, разработанные компанией "NittoSeimo" по заданию Японского космического агентства (JAXA);In addition, the following can be used to capture a space object: -metal nets developed by the "NittoSeimo" company on the instructions of the Japanese Space Agency (JAXA);

- конструкция, аналогичная конструкции «космического паруса», на основе легких, гибких мембранных материалов.- a structure similar to that of a "space sail", based on lightweight, flexible membrane materials.

Достоинствами сетей и паруса являются:The advantages of nets and sails are:

- высокое соотношение полезной площади в развернутом состоянии к площади в сложенном состоянии и за счет это высокая вероятность захвата малым космическим аппаратов КО при их сближении;- a high ratio of the useful area in the deployed state to the area in the folded state and due to this there is a high probability of capture by small spacecraft of the KO when they approach;

- простота конструкции и технологической реализуемости;- simplicity of design and technological feasibility;

- возможность захвата без образования дополнительного космического мусора;- the ability to capture without the formation of additional space debris;

- малые масса и объем в сложенном состоянии;- small weight and volume when folded;

- возможность установки таких средств захвата на малых космических аппаратах различных типов.- the possibility of installing such capture devices on small spacecraft of various types.

Предпосылкой возможности применения заявленного способа защиты является высокий уровень современных технологий космического приборостроения в ряде областей:A prerequisite for the possibility of using the claimed protection method is a high level of modern technologies of space instrumentation in a number of areas:

- создания малогабаритных КА, обладающих возможностями орбитального маневрирования;- creation of small spacecraft with orbital maneuvering capabilities;

- развития технологий высокоточного наведения и сближения автономно функционирующего КА с орбитальными объектами- development of technologies for high-precision guidance and rendezvous of an autonomously functioning spacecraft with orbital objects

- создания надежных бортовых управляющих комплексов, обеспечивающих возможность выполнение сложных технологических операций КА, находящемся в длительном автономном полете.- creation of reliable on-board control systems that provide the ability to perform complex technological operations of a spacecraft in a long-term autonomous flight.

На чертеже представлена блок-схема устройства, реализующего предложенный способ.The drawing shows a block diagram of a device that implements the proposed method.

Космический аппарат 1 содержит средства радиолокации окружающего пространства 2, навигационную аппаратуру потребителя (НАП) навигационной системы ГЛОНАСС 3, блок определения параметров орбиты обнаруженного космического объекта и выявления участка траектории и временного интервала полета, на котором возможно опасное сближение обнаруженного объекта и КА 4, бортовую цифровую вычислительную машину (БЦВМ) 5, устройства отделения МКА от КА 6, малый космический аппарат 7, который содержит БЦВМ 8, устройство орбитального маневрирования и сближения 9, устройство захвата обнаруженного объекта 10, двигательную установку 11.The spacecraft 1 contains the means of radar of the surrounding space 2, the user navigation equipment (NAP) of the GLONASS 3 navigation system, the unit for determining the orbit parameters of the detected space object and identifying the trajectory section and the flight time interval at which a dangerous approach of the detected object and spacecraft 4 is possible, onboard digital computing machine (BTsVM) 5, devices for separating small spacecraft from spacecraft 6, small spacecraft 7, which contains onsite 8, orbital maneuvering and rendezvous device 9, device for capturing the detected object 10, propulsion system 11.

Причем первый вход БЦВМ 5 соединен с выходом средств радиолокации 2, второй вход соединен с выходом НАП 3, третий вход соединен с выходом блока 4, первый выход БЦВМ 5 соединен со входом средств радиолокации 2, второй выход БЦВМ 5 соединен со входом устройства отделения 6, третий выход БЦВМ 5 соединен с первым входом БЦВМ 8, четвертый выход БЦВМ 5 соединен со входом блока 4, первый выход БЦВМ 8 соединен со входом устройство орбитального маневрирования 9, второй выход БЦВМ 8 соединен со входом устройства захвата 10, третий выход БЦВМ 8 соединен с двигательной установкой 11, второй вход БЦВМ 8 соединен с выходом устройства захвата 10.Moreover, the first input of the on-board computer 5 is connected to the output of the radar 2, the second input is connected to the output of the NAP 3, the third input is connected to the output of block 4, the first output of the on-board computer 5 is connected to the input of the radar 2, the second output of the on-board computer 5 is connected to the input of the separation device 6, the third output of the on-board computer 5 is connected to the first input of the on-board computer 8, the fourth output of the on-board computer 5 is connected to the input of block 4, the first output of the on-board computer 8 is connected to the input of the orbital maneuvering device 9, the second output of the on-board computer 8 is connected to the input of the capture device 10, the third output of the on-board computer 8 is connected to propulsion system 11, the second input of the onboard computer 8 is connected to the output of the capture device 10.

Устройство работает следующим образом.The device works as follows.

Средства радиолокации 2 осуществляют радиолокацию окружающего КА космического пространства, и передают результаты радиолокации в БЦВМ 5. При обнаружении космического объекта вблизи КА БЦВМ 5 передает в блок средств радиолокации 2 команду на проведение измерений параметров движения обнаруженного объекта относительно КА. Результаты измерения параметров относительного движения поступают в БЦВМ 5, которая передает в блок 4, во-первых, параметры относительного движения обнаруженного объекта, включающие расстояние до объекта и скорость изменения расстояния, во-вторых, параметры орбиты КА, поступающие от НАП 3. В блоке 4 осуществляют, во-первых, определение орбиты обнаруженного объекта, во-вторых, прогнозирование КА, обнаруженного КО и выявление участка траектории и временного интервала полета, на котором возможно опасное сближение обнаруженного КО и КА. При наличии участка опасного сближения из блока 4 передают в БЦВМ 5, во-первых, параметры орбиты обнаруженного объекта, во-вторых, временной интервал полета, на котором возможно опасное сближение обнаруженного КО и КА. В БЦВМ 5 при получении из блока 4 интервала полета на котором возможно опасное сближение обнаруженного КО и КА, рассчитывают программу орбитального маневрирования и сближения для МКА, и передают программу в БЦВМ 8, затем передают от БЦВМ 5 в устройство 6 команду на отделение МКА от КА. После отделения малого космического аппарата БЦВМ 8 передает программу орбитального маневрирования в устройство 9, которое осуществляет маневрирование и сближение МКА с обнаруженным КО, а при соприкосновении МКА с объектом с помощью устройства 10 выполняют захват обнаруженного КО, затем передают сигнал о завершении захвата от устройства 10 в БЦВМ 8, которая после получения сигнала передает команду на включение двигательной установки 11. Работа двигательной установки 11 обеспечивает изменение траектории движения обнаруженного объекта, в результате которого обеспечивают уклонение защищаемого КА от столкновения с обнаруженным объектом.Radar means 2 carry out radar of the outer space surrounding the spacecraft, and transmit the results of the radar to the on-board computer 5. When a space object is detected near the spacecraft, the on-board computer 5 transmits a command to the unit of radar means 2 to measure the motion parameters of the detected object relative to the spacecraft. The results of measuring the parameters of the relative motion are fed to the onboard computer 5, which transmits to block 4, firstly, the parameters of the relative motion of the detected object, including the distance to the object and the rate of change in the distance, and secondly, the parameters of the spacecraft orbit coming from the NAP 3. In the block 4, firstly, the orbit of the detected object is determined, and secondly, the prediction of the spacecraft, the detected spacecraft and the identification of the trajectory section and the flight time interval, in which a dangerous approach of the detected spacecraft and spacecraft is possible. In the presence of a dangerous approach section, block 4 transfers to on-board computer 5, firstly, the parameters of the detected object's orbit, and secondly, the flight time interval at which a dangerous approach of the detected spacecraft and spacecraft is possible. In onboard computer 5, upon receipt from block 4 of the flight interval at which a dangerous approach of the detected spacecraft and spacecraft is possible, the program of orbital maneuvering and rendezvous for the small spacecraft is calculated, and the program is transmitted to the onboard computer 8, then a command is sent from the onboard computer 5 to device 6 to separate the spacecraft from the spacecraft ... After separation of the small spacecraft, the onboard digital computer 8 transmits the orbital maneuvering program to device 9, which maneuvers and approaches the small spacecraft with the detected SO, and when the small spacecraft comes into contact with the object, the device 10 captures the detected SO, then transmits a signal about the completion of the capture from the device 10 to Onboard computer 8, which, after receiving a signal, transmits a command to turn on the propulsion system 11. The operation of the propulsion system 11 provides a change in the trajectory of the detected object, as a result of which the protected spacecraft evade from colliding with the detected object.

Ключевой технический результат, достигаемый заявленным изобретением, заключается в возможности применения КА по функциональному назначению и одновременного выполнения действий, обеспечивающих защиту КА при сближении с потенциально опасными объектами. Результат достигается за счет размещения в составе бортового оборудования малого КА и использования малого КА для предотвращения столкновения с потенциально опасным космическим объектом.The key technical result achieved by the claimed invention consists in the possibility of using the spacecraft for their functional purpose and simultaneously performing actions that ensure the protection of the spacecraft when approaching potentially dangerous objects. The result is achieved by placing a small spacecraft in the onboard equipment and using a small spacecraft to prevent a collision with a potentially dangerous space object.

Достоинствами заявленного изобретения, имеющими значение для решения практических задач, являются:The advantages of the claimed invention that are important for solving practical problems are:

- отсутствие необходимости изменения пространственной ориентации КА и программы работы бортовой аппаратуры, применяемой для выполнения целевых функциональных задач при реализации способа;- no need to change the spatial orientation of the spacecraft and the work program of the onboard equipment used to perform target functional tasks when implementing the method;

- отсутствие образования дополнительного мусора в космическом пространстве. Из последовательности действий, необходимой для осуществления способа,- the absence of the formation of additional debris in outer space. From the sequence of actions required to implement the method,

следует, что заявленный способ может быть использован для защиты КА от потенциально опасного объекта и многократно воспроизведен в различного рода сходных условиях применения по назначению [7-9].it follows that the claimed method can be used to protect the spacecraft from a potentially dangerous object and repeatedly reproduced in various kinds of similar conditions of use as intended [7-9].

Способ сориентирован на перспективную реализацию в интересах оригинального проекта "Анализ и синтез методов координации для децентрализованного управления гетерогенными группировками автономных агентов" программы Президиума РАН No 7 (30) "Теория и технологии многоуровневого децентрализованного группового управления в условиях конфликта и кооперации" (моделирование и оценивание возможностей методов координации); - при частичной поддержке РФФИ, научный проект No 19-29-09030 мк (исследование новых технологий выделения и распознавания объектов на базе специализированных средств).The method is focused on promising implementation in the interests of the original project "Analysis and synthesis of coordination methods for decentralized management of heterogeneous groups of autonomous agents" of the Presidium of the Russian Academy of Sciences program No. 7 (30) "Theory and technologies of multi-level decentralized group management in conflict and cooperation" (modeling and assessment of opportunities methods of coordination); - with the partial support of the Russian Foundation for Basic Research, scientific project No. 19-29-09030 MK (research of new technologies for the selection and recognition of objects based on specialized tools).

Источники информацииSources of information

1. Патент РФ RU 2294866. МПК B64G 1/52, B64G 1/56. Способ защиты космических объектов. Анисимов В.Ю., Борисов Э.В., Ролдугин В.Д., Пономарев С.А., опубл. 10.03.2007.1. RF patent RU 2294866. IPC B64G 1/52, B64G 1/56. Method of protecting space objects. Anisimov V.Yu., Borisov E.V., Roldugin V.D., Ponomarev S.A., publ. 10.03.2007.

2. Патент РФ RU 2374150. МПК B64G 1/52, B64G 1/56. Способ защиты космических объектов. Новосельцев Д.Α., опубл. 27.11.2009.2. RF patent RU 2374150. IPC B64G 1/52, B64G 1/56. Method of protecting space objects. Novoseltsev D.Y., publ. 11/27/2009.

3. Патент РФ RU 2141436. МПК B64G 1/00, B64G 1/22. Космический аппарат для очистки космоса от пассивных КА и их фрагментов. Масленников А.А., опубл. 20.11.1999.3. RF patent RU 2141436. IPC B64G 1/00, B64G 1/22. Spacecraft for cleaning space from passive spacecraft and their fragments. Maslennikov A.A., publ. 20.11.1999.

4. Патент РФ RU 2559392 С1, МПК B64G 1/00, B64G 1/22. Способ удаления с геостационарной орбиты нефункционирующего КА. Сергеев В.Е., Бурдаев М.Н., Головко А.В. опубл. 18.04.2014.4. RF patent RU 2559392 C1, IPC B64G 1/00, B64G 1/22. Method for removing a non-functioning spacecraft from the geostationary orbit. Sergeev V.E., Burdaev M.N., Golovko A.V. publ. 04/18/2014.

5. Патент РФ RU 2520714. МПК B64G 3/00. Способ определения орбиты космического аппарата. Стрельников СВ., Бубнов В.И., Родионова Г.Г., опубл. 27.06.2014.5. RF patent RU 2520714. IPC B64G 3/00. A method for determining the orbit of a spacecraft. Strelnikov SV., Bubnov V.I., Rodionova G.G., publ. 06/27/2014.

6. Патент на полезную модель №133096. Устройство захвата космических объектов. Иванов В.М., Соколов Н.Л., Козлов В.Г., Захаров П.А., Карцев Ю.А. опубл. 10.10.2013.6. Patent for utility model No. 133096. Device for capturing space objects. Ivanov V.M., Sokolov N.L., Kozlov V.G., Zakharov P.A., Kartsev Yu.A. publ. 10.10.2013.

7. Рожнов А.В. Информационно-аналитическое обеспечение комплексных исследований гетерогенных и групповых беспилотных платформ в условиях их существенной целевой рассогласованности / Труды Международной конференции «Управление развитием крупномасштабных систем» (MLSD'2019, Москва). - М.: ИПУ РАН, 2019 (в печати).7. Rozhnov A.V. Information and analytical support of complex studies of heterogeneous and group unmanned platforms in the conditions of their significant target mismatch / Proceedings of the International Conference "Management of Large-Scale Systems Development" (MLSD'2019, Moscow). - M .: IPU RAN, 2019 (in press).

8. Achievement of a uniform interpretation of the right of self-defence in conformity with the Charter of the United Nations as applied to outer space as a factor in maintaining outer space as a safe and conflict-free environment and promoting the long-term sustainability of outer space activities / Committee on the Peaceful Uses of Outer Space, Fifty-eighth session, Vienna, 10-19 June 2015. - (A/AC.105/C.1/2015/CRP.22).8. Achievement of a uniform interpretation of the right of self-defense in conformity with the Charter of the United Nations as applied to outer space as a factor in maintaining outer space as a safe and conflict-free environment and promoting the long-term sustainability of outer space activities / Committee on the Peaceful Uses of Outer Space, Fifty-eighth session, Vienna, 10-19 June 2015. - (A / AC.105 / C.1 / 2015 / CRP.22).

9. Рожнов A.B., Карпов B.B. Разработка предложений по созданию единых технологий с перспективными источниками энергии в космической отрасли / Труды Международной конференции «Управление развитием крупномасштабных систем» (MLSD'2016, Москва). - М.: ИПУ РАН, 2016. Том П. С.150-154.9. Rozhnov A.B., Karpov B.B. Development of proposals for the creation of unified technologies with promising energy sources in the space industry / Proceedings of the International conference "Management of the development of large-scale systems" (MLSD'2016, Moscow). - M .: IPU RAN, 2016.Vol. P. S. 150-154.

Claims (1)

Способ изменения траектории опасного космического объекта путем использования малого космического аппарата и средств радиолокации космического пространства, отличающийся тем, что в орбитальном полете осуществляют радиолокацию окружающего пространства бортовыми средствами, обнаруживают в окружающем космическом пространстве вблизи космического аппарата космический объект, средствами радиолокации измеряют параметры относительного движения космического объекта, определяют параметры орбиты обнаруженного космического объекта по параметрам относительного движения объекта и параметрам орбиты космического аппарата, выявляют участок траектории и временной интервал полета, на котором возможно опасное сближение обнаруженного космического объекта и космического аппарата, выполняют орбитальное маневрирование малым космическим аппаратом, сближение и захват обнаруженного космического аппарата, включают реактивную двигательную установку малого космического аппарата, изменяют траекторию движения опасного объекта и обеспечивают защиту космического аппарата от столкновения с космическим объектом.A method of changing the trajectory of a dangerous space object by using a small spacecraft and means of radar of outer space, characterized in that in orbital flight, radar of the surrounding space is carried out by onboard means, a space object is detected in the surrounding space near the spacecraft, the parameters of the relative motion of a space object are measured by means of radar , determine the parameters of the orbit of the detected space object according to the parameters of the relative motion of the object and the parameters of the orbit of the spacecraft, identify the trajectory segment and the time interval of the flight, in which a dangerous convergence of the detected space object and the spacecraft is possible, perform orbital maneuvering with a small spacecraft, approach and capture the detected spacecraft apparatus, include the jet propulsion system of a small spacecraft, change the trajectory of the dangerous about the object and provide protection of the spacecraft from collision with a space object.
RU2019141819A 2019-12-17 2019-12-17 Method for changing the trajectory of a dangerous space object RU2745378C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019141819A RU2745378C1 (en) 2019-12-17 2019-12-17 Method for changing the trajectory of a dangerous space object

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019141819A RU2745378C1 (en) 2019-12-17 2019-12-17 Method for changing the trajectory of a dangerous space object

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2745378C1 true RU2745378C1 (en) 2021-03-24

Family

ID=75159297

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2019141819A RU2745378C1 (en) 2019-12-17 2019-12-17 Method for changing the trajectory of a dangerous space object

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2745378C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115402540A (en) * 2022-11-02 2022-11-29 哈尔滨工业大学 Adaptation device for assisting rail transfer and rail transfer method
RU2812227C1 (en) * 2023-06-28 2024-01-25 Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военная академия Ракетных войск стратегического назначения имени Петра Великого" МО РФ Method for correcting trajectory of dangerous space object

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2141436C1 (en) * 1998-10-14 1999-11-20 Открытое акционерное общество "Ракетно-космическая корпорация "Энергия" им.С.П.Королева" Space vehicle for cleaning space from passive space vehicles and their fragments
RU2172709C2 (en) * 1999-09-23 2001-08-27 Открытое акционерное общество "Ракетно-космическая корпорация "Энергия" им. С.П. Королева" Stand for thermal tests of space objects
RU2016124177A (en) * 2016-06-17 2017-12-21 Дмитрий Вячеславович Федотов Thermodynamic bench for modeling aerodynamic heating
CN109625343A (en) * 2018-12-10 2019-04-16 上海卫星装备研究所 Edge compensation formula Orbital heat flux simulator

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2141436C1 (en) * 1998-10-14 1999-11-20 Открытое акционерное общество "Ракетно-космическая корпорация "Энергия" им.С.П.Королева" Space vehicle for cleaning space from passive space vehicles and their fragments
RU2172709C2 (en) * 1999-09-23 2001-08-27 Открытое акционерное общество "Ракетно-космическая корпорация "Энергия" им. С.П. Королева" Stand for thermal tests of space objects
RU2016124177A (en) * 2016-06-17 2017-12-21 Дмитрий Вячеславович Федотов Thermodynamic bench for modeling aerodynamic heating
CN109625343A (en) * 2018-12-10 2019-04-16 上海卫星装备研究所 Edge compensation formula Orbital heat flux simulator

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115402540A (en) * 2022-11-02 2022-11-29 哈尔滨工业大学 Adaptation device for assisting rail transfer and rail transfer method
CN115402540B (en) * 2022-11-02 2023-02-28 哈尔滨工业大学 Adaptation device for assisting in orbital transfer and orbital transfer method
RU2812227C1 (en) * 2023-06-28 2024-01-25 Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военная академия Ракетных войск стратегического назначения имени Петра Великого" МО РФ Method for correcting trajectory of dangerous space object

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11161610B2 (en) Systems and methods for countering an unmanned air vehicle
RU2505461C1 (en) Stabilisation of unstable fragments of space garbage
US7631833B1 (en) Smart counter asymmetric threat micromunition with autonomous target selection and homing
Yun et al. Modeling the impact of high energy laser weapon on the mission effectiveness of unmanned combat aerial vehicles
Kaplan et al. Engineering issues for all major modes of in situ space debris capture
US20200284566A1 (en) Search and protect device for airborne targets
RU2745378C1 (en) Method for changing the trajectory of a dangerous space object
Yang et al. Dynamics and design of space nets for orbital capture
Thompson A Space debris primer
Fletcher The technologies for ballistic missile defense
RU157041U1 (en) SMALL SPACE DEVICE FOR OBSERVING THE ORBITAL STATION
Mironov et al. Retrospective of the Space Debris Problem. Part 1. Technogenic Clogging of Space and Means of Its Control
Jenkins et al. Sea mine neutralization using the AN/AWS-2 rapid airborne mine clearance system
Dong et al. An integrated scheme of a smart net capturer for MUAVs
KR102279584B1 (en) Method and apparatus for explosion
Zaitsev et al. Possibilities for hypervelocity impact experiments in frames of demonstration project “Space Patrol”
RU2685597C1 (en) Method of intercepting aircraft by self-guided electric propellers
Fedaravičius et al. External Ballistics Simplified Model of the “RT-400” Rocket Aerial Target
Peters et al. „Architecture and First Achievements of a Simulation for the Approach to an Uncooperative Target,“
RU2561655C2 (en) Space vehicle
Pidvysotskyi SPACE MICRO-ROBOTS
JP3052531B2 (en) How to protect the space station from debris
Maccone Description of a NASA Study to Deflect Hazardous Asteroids
HANDBOOK GUIDED MISSILE TERMINOLOGY
Ma et al. Design of Maneuvering-Net Space Robot System