Устройство для защиты космического аппарата от столкновения с активно сближающимся объектом

Изобретение относится к области обеспечения долговременной устойчивости космической деятельности и может быть использовано для защиты космического аппарата от столкновения с активным сближающимся объектом.

Известно защищенное патентом изобретение - аналог: заявка №95115874/11, МПК B64G 9/00, 1995 год «Способ селекции космических объектов» (Атнашев А.Б., Атнашев В.Б., Докукин В.Ф., Землянов А.Б., Чуев В.И.), предназначенное для селекции пассивных космических объектов и обнаружения с борта космической станции (КС) фрагментов частиц, движущихся по траекториям опасного сближения. Сущность изобретения заключается в том, что проводят пеленгацию космических объектов, находящихся вблизи КС (в зоне действия пеленгатора). При этом измеряют два параметра: текущее взаимное положение КС и пеленгуемого объекта, а также относительную радиальную скорость. На основании этих данных осуществляют идентификацию космического объекта. К недостаткам способа следует отнести необходимость применения радиолокационной аппаратуры на борту КС, что приводит к увеличению массы, габаритных размеров и бортовой энергетики КС, а также отсутствие возможности его использования для защиты КА от воздействия приближающихся объектов.

Известно защищенное патентом изобретение - аналог: заявка №2011131723/11, МПК B64G 1/00, B64G 1/56, 2011 год «Способ разрушения фрагментов космического мусора» (Мирошников С.Ю., Сорокин С.В., Хмельщиков М.В., Тимофеев Ю.Т.), которое предназначено для защиты от космического мусора, метеоритов и других опасных объектов, а также для очистки околоземного космического пространства от КА, прекративших активное существование, и их обломков. Предложенный способ может быть использован, например, для предотвращения столкновения крупных фрагментов космического мусора с Землей. Способ разрушения космического мусора заключается в воздействии на опасный объект взрывами взрывчатых веществ в приповерхностных слоях вещества с использованием последовательно запускаемых к опасному объекту космических перехватчиков. Взрывы производят последовательно серией с изменяющейся частотой, согласованной с геометрическими размерами и плотностью опасного объекта, в том числе метеоритно-кометного происхождения. Необходимую информацию о свойствах опасного объекта получают с использованием дистанционного зондирования и спектрографических исследований. Взрывы последовательно увеличиваются по мощности. Достигается повышение производительности и эффективности разрушения фрагментов космического мусора с широким спектром их характеристик. К недостаткам способа относится необходимость предварительного дистанционного зондирования и проведения спектрографических исследований, что выполняется с использованием наземных средств контроля космического пространства.

Известно защищенное патентом изобретение - аналог: заявка №2008108324/11, МПК B64G 1/52, B64G 1/56, 2008 год «Способ защиты космических аппаратов» (Новосельцев Д.А.), которое предназначено для защиты космических аппаратов от столкновения с объектами естественного и искусственного происхождения различной массы и степени дисперсности. Способ заключается в том, что в направлении потенциально опасных объектов перед КА направляют экран, который выполняют в виде твердого тела малой плотности. Экран выдувают газом из полимерного материала с малым временем затвердевания в условиях вне защищаемого КА. Полимерный материал или его смесь с указанным газом обладают свойством детонации при столкновении с опасными объектами. Габаритные размеры и массу экрана выбирают достаточными для разрушения указанных объектов и отклонения их фрагментов от КА. В направлении опасных объектов может быть направлено, при необходимости, несколько экранов необходимой массы и габаритных размеров. Экраны могут формироваться непосредственно перед отделением от КА из вспененного полимерного материала или аэрогеля путем вспенивания жидкого полимерного материала или выдувания порошкообразного компонента газом. Техническим результатом изобретения является обеспечение многократной и эффективной защиты КА от столкновений с потенциально опасными объектами и их группами при минимальной массе используемых для этого средств. Данный способ требует использования наземных средств контроля космического пространства, которые не обладают достаточной эффективностью при работе в области высоких орбит и геостационарной орбиты, особенно в случае малых размеров космических объектов, сближающихся с космическим аппаратом и представляющих опасность. Помимо сложности обнаружения опасных объектов малой размерности дополнительным недостатком способа-прототипа является задержка выдачи команды на отделение защитного экрана за счет использования наземного контура управления, что повышает вероятность столкновения космического аппарата с приближающимся активным объектом.

Известно защищенное патентом изобретение - аналог: заявка №2016112622/11(019908), B64G 1/00, 2016 год, (Решение о выдаче патента на изобретение от 07.07.2017 г.) «Способ защиты космического аппарата от столкновения с преднамеренно сближающимся активным объектом» (авторы: Яковлев М.В., Яковлева Т.М., Яковлев Д.М.), согласно которому выпускают защитный экран в направлении активного объекта, причем экран выпускают при обнаружении непрерывной последовательности сигналов с нарастающей амплитудой, а направление движения экрана определяют по данным о пространственной ориентации детекторов с максимальными показаниями амплитуды регистрируемых сигналов среди набора плоских детекторов, расположенных на поверхности двух сферических оболочек, которые устанавливают на защищаемом космическом аппарате и на малом космическом аппарате, сопровождающем защищаемый космический аппарат. Недостатком изобретения - прототипа является необходимость применения достаточно массивных защитных экранов для исключения попадания механических частиц, образующихся при столкновении активного объекта с экраном, в защищаемый космический аппарат.

Целью предлагаемого изобретения является предотвращения столкновения космического аппарата с активно сближающимся объектом с помощью подвижного экрана.

Указанная цель достигается с помощью устройства выполненного в виде раздвижной рамки, снабженной двигателями малой тяги, расположенными в ее углах, при чем, наружная поверхность рамки покрыта полимерной металлизированной пленкой.

Защита космического аппарата от столкновения с активно сближающимся объектом, осуществляется по регистрации непрерывной последовательности сигналов с нарастающей амплитудой в оптическом диапазоне спектра, что позволяет определить пространственную ориентацию активно сближающегося объекта по максимальным показаниям амплитуды, регистрируемых сигналов детекторами, расположенными на поверхности сферической оболочки, которую устанавливают на защищаемом космическом аппарате, и направляют защитный экран, выполненный в виде раздвижной рамки, снабженной двигателями малой тяги, расположенными в ее углах, при чем, наружная поверхность рамки покрыта полимерной металлизированной пленкой, хорошо отражающей излучение в оптическом диапазоне спектра, что позволяет ориентировать рамку с помощью двигателей малой тяги по нормали к направлению на приближающийся активный объект.

Все операции выполняются автономно без подключения наземного контура управления. Это обеспечивает высокую надежность идентификации потенциально опасных ситуаций и повышает оперативность выполнения защитных мероприятий.

Таким образом, реализуемость и эффективность заявляемого устройства не вызывают сомнений.