МАЛЫЙ КОСМИЧЕСКИЙ АППАРАТ ДЛЯ РЕГИСТРАЦИИ ЧАСТИЦ КОСМИЧЕСКОГО МУСОРА И МИКРОМЕТЕОРОИДОВ
SMALL SPACECRAFT FOR DETECTION OF SPACE GARBAGE PARTICLES AND MICROMETEOROIDS

Изобретение относится к области космического приборостроения и может быть использовано для сбора данных о параметрах движения космических объектов - частиц космического мусора и микрометеороидов.
Известно устройство (а.с. №1830499, МПК G01E 1/34, опубл. 13.10.2002), включающее в себя плоскую мишень с отверстиями, приемник ионов, блок обработки информации.
Недостатком такого устройства является невозможность использования мишени на большой площади чувствительной поверхности, а следовательно, низкая эффективность использования.
Известно устройство (Diretzel Н., Eihborn e.t.c. The Heos 2 aud Helios micrometeoroid experiments. J. Phys. Sei. Justrum. 1973, 6, 3, p. 209-217), предназначенное для регистрации параметров микрометеороидов и содержащее полусферическую мишень и приемник ионов полусферической формы, блок измерения.
Устройство (патент №2348949, МПК G01T 3/04, опубл. 28.05.2007) предназначено для детектирования микрометеороидных и техногенных частиц, содержит мишень в виде пленочного конденсатора, нанесенного на металлическую пластину, приемник ионов.
Недостатками таких устройств является невозможность использования мишени на большой площади чувствительной поверхности, а следовательно, низкая эффективность использования.
В качестве прототипа выбрано устройство (патент №2456639, МПК G01T 1/04, опубл. 20.07.2012, бюл. №20). Устройство регистрации параметров микрометеороидов и космического мусора содержит мишень в виде четырех панелей солнечных батарей, соединенных между собой пленочной структурой металл-диэлектрик-металл, приемник ионов в виде шара, блок измерения, электромагниты, согласно изобретению электромагниты установлены по четыре штуки на каждую ось устройства, соединены между собой последовательно, приемник ионов выполнен в виде четырех микроканальных пластин, каждая из которых расположена параллельно соответствующей панели солнечной батареи, с внешней стороны приемника ионов установлен датчик Солнца в виде ПЗС-матрицы, соединенный с блоком измерения, на передней поверхности блока управления установлена панель солнечной батареи, на боковых поверхностях установлены фотодиоды, а на обратной стороне его установлен фотодиод и антенна GPS-приемника, причем приемник ионов, пленочные структуры металл-диэлектрик-металл и фотодиоды соединены соответственно с блоками измерения ионов, проводимости пленочных структур и фототоков.
Недостатком прототипа является большие габариты мишени в нераскрытом состоянии спутника.
Поставлена задача - уменьшение габаритов мишени в нераскрытом состоянии.
Поставленная задача достигается тем, что в малом космическом аппарате для регистрации частиц космического мусора и микрометеороидов, состоящем из пленочной структуры металл-диэлектрик-металл, электромагнитов, расположенных по трем взаимно ортогональным осям, приемника ионов, солнечной батареи, согласно изобретению, на каждой оси расположен один электромагнит, соединенный с блоком управления электромагнитами, который соединен с блоком управления системой, дополнительно введен блок регистрации, который соединен с пленочной структурой металл-диэлектрик-металл зонтичной конструкции и блоком управления системой, введен блок формирования питания, соединенный с солнечной батареей и блоком управления системой, добавлен приемопередающий модуль, соединенный с командной антенной, телеметрической антенной и блоком управления системой, введен блок развертки пленочного датчика, который соединен с блоком управления системой, к которой подключены шесть солнечных датчиков, расположенных на каждой из граней малого космического аппарата.
Кроме того, на каждой оси расположено по одному электромагниту.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где на Фиг. 1 (вид справа), Фиг. 2 (вид сверху) изображен малый космический аппарат для регистрации частиц космического мусора и микрометеороидов в нераскрытом состоянии (перед отстыковкой от космического аппарата или ракетоносителя), на Фиг. 3 (вид справа), Фиг. 4 (вид сверху) - малый космический аппарат в раскрытом состоянии.
Малый космический аппарат содержит блок регистрации 1, пленочная структура металл-диэлектрик-металл 2, блок развертки пленочного датчика 3, шесть солнечных датчиков 4, блок формирования питания 5, солнечную батарею 6, блок управления системой 7, приемо-передающий модуль 8, командную антенну 9, телеметрическую антенну 10, блок управления электромагнитами 11, три электромагнита 12, приемник ионов 13.
Малый космический аппарат работает следующим образом. В нераскрытом состоянии свернуты солнечные батареи 6 и пленочная структура металл-диэлектрик-металл 2. При отстыковке данного малого космического аппарата происходит подача управляющего сигнала от блока управления системой 7 на блок развертки пленочного датчика 3. При этом происходит раскрыв пленочной структуры металл-диэлектрик-металл 2 наподобие зонтика. Формирование необходимых напряжений, питание для малого космического аппарата происходит в блоке формирования питания 5, который получает напряжение от солнечной батареи 6. Ориентирование космического аппарата в космическом пространстве происходит с помощью шести солнечных датчиков 4, расположенных на каждой грани космического аппарата, трех электромагнитов 12, расположенных по трем взаимно перпендикулярным осям, и блока управления электромагнитами 11. По солнечным датчикам 4 в блоке управления системой определяется ориентация космического аппарата на Солнце и формируются управляющие команды для блока управления электромагнитами 11, в которых происходит формирование импульса тока с необходимой длительностью и амплитудой для электромагнитных катушек 12.
Обмен информации с наземным пунктом управления космическими аппаратами происходит по двум каналам: командному (по нему посылается команда с наземным пунктом управления космическими аппаратами на космический аппарат) и телеметрическому (по нему происходит передача телеметрической информации с космического аппарата на наземный пункт управления космическими аппаратами). Связь осуществляется с помощью приемо-передающего модуля 8, соединенного с блоком управления системой 7, командной антенной 9 (для передачи команд), телеметрической антенной 10 (для передачи телеметрии).
Регистрация микрометеороидов и частиц космического мусора происходит следующим образом. Между пленочным детектором 2 и приемником ионов 13 создается разность напряжения порядка несколько сот вольт, при этом на собирающем электроде находится отрицательный потенциал относительно пленочного детектора. Пленочный детектор представляет собой трехслойную структуру металл-диэлектрик-металл, на которую от блока регистрации 1 подается напряжение в несколько десятков вольт. При ударе высокоскоростного микрометеороида или частицы космического мусора по пленочной структуре металл-диэлектрик-металл 2 происходит кратковременное замыкание пленочной структуры металл-диэлектрик-металл, которое регистрируется блоком регистрации 1, а также происходит образование ионов, которые собирает приемник ионов 13. Информация с приемника ионов 13 и блока регистрации 1 поступает на блок управления системой 7.