УСТРОЙСТВО ДЛЯ УВОДА КОСМИЧЕСКОГО МУСОРА С ОРБИТ ПОЛЕЗНЫХ НАГРУЗОК

Полезная модель относятся к области космической техники и может быть использована для очистки орбит полезных нагрузок в околоземном космическом пространстве от космического мусора - прекративших активное существование космических аппаратов, их обломков, отделившихся частей последних ступеней ракет-носителей и разгонных блоков и т.д.
Известны устройства для очистки околоземного космического пространства от космического мусора.
В частности, известно устройство для очистки околоземного космического пространства от космического мусора [RU 2141436, C1, B64G 1/00, B64G 1/22, B64G 9/00, 20.11.1999], содержащий 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 ракетных двигателей большой тяги, а также автономный космический аппарат с системой управления, системой фиксации пассивных космических аппаратов и узлами стыковки, взаимодействующими с соответствующими узлами стыковки основного аппарата, при этом, манипулятор и система ориентации и сближения на основе ракетных двигателей большой тяги размещены на автономном космическом аппарате, соединенном тросовой системой с основным космическим аппаратом.
Недостатком устройства является его относительно высокая сложность.
Известна также система космических объектов для удаления космического мусора [RU 2053943, C1, B64G 9/00, 10.02.1996], работающая на основе осуществления искусственного солнечного затмения, содержащая космический аппарат, диск, взаимодействующий с приводом вращения, установленным на космическом аппарате, и связанный с ним посредством замкового устройства, при этом, диск выполнен из мягкого материала, установлен на оси и снабжен грузами, равномерно закрепленными по периметру диска.
Недостатком этой системы также является ее относительно высокая сложность.
К известным относится также устройство [RU 2053943, C1, B64G 9/00, 20.10.1995], содержащее космический аппарат и связанный с ним экран, взаимодействующий с внешней средой, при этом, экран выполнен в виде двух поверхностей из гибкой пленки, размещенных по разные стороны от космического аппарата и связанных с ним посредством тросов регулируемой длины, причем, тросы ориентированы в пространстве вдоль местной вертикали, на свободном конце каждого троса закреплен ориентированный вдоль него контейнер для сбора мусора, внутренний торец которого выполнен в виде воронки, связанной с примыкающим к ней краем пленки, а его внешний по отношению к космическому аппарату торец снабжен люком.
Этому устройству также присуще относительно высокая сложность.
max
max
сближ
троса
сближ
max
max
троса
Наиболее близкой по технической сущности к предложенной является устройство, содержащее отделяемую часть ступени ракеты-носителя -разгонный блок с ракетной двигательной установкой, тросовую систему с управляемым приводом тросового барабана, жестко связанную с отделяемой частью ступени ракеты-носителя - разгонным блоком с ракетной двигательной установкой, малогабаритный космический буксир с аппаратурой обнаружения космического мусора и самонаведения и устройством стыковки, при этом, малогабаритный космический буксир связан с отделяемой частью ступени ракеты-носителя - разгонным блоком с ракетной двигательной установкой через тросовую систему, а параметры тросовой системы и малогабаритного космического буксира определены из условий начального взаимного положения отделяемой части ступени ракеты-носителя-разгонного блока с ракетной двигательной установкой и космического мусора на орбите, точности отработки импульсов дальнего наведения с помощью двигательной установки отделяемой части ступени ракеты-носителя-разгонного блока с ракетной двигательной установкой: D+δV·T≤L, где T - время этапа ближнего наведения малогабаритного космического буксира на выбранный космический мусор; D, δV - начальные промахи по дальности и скорости, полученные на этапе дальнего наведения, соответственно; L - длина троса.
Недостатком наиболее близкого технического решения является относительно низкая надежность увода космического мусора с орбит полезных нагрузок в околоземном космическом пространстве, обусловленная необходимостью относительно высокой точности наведения малогабаритного космического буксира на космический мусор, которую трудно обеспечить в условиях космического пространства.
Задача, на решение которой направлена предложенная полезная модель, заключается в повышении надежности увода космического мусора с орбит полезных нагрузок в околоземном космическом пространстве.
Требуемый технический результат заключается в повышении надежности увода космического мусора с орбит полезных нагрузок в околоземном космическом пространстве.
Поставленная задача решается, а требуемый технический результат достигается тем, что, устройстве, содержащем отделяемую часть ступени ракеты-носителя - разгонный блок с ракетной двигательной установкой, тросовую систему, оснащенную управляемым приводом тросового барабана, малогабаритный космический буксир и аппаратуру обнаружения космического мусора и самонаведения, при этом, малогабаритный космический буксир связан с отделяемой частью ступени ракеты-носителя - разгонным блоком с ракетной двигательной установкой через тросовую систему, согласно предложенной полезной модели, малогабаритный космический буксир выполнен в виде сетки-захвата, имеющей в развернутом состоянии форму сегмента сферы, к вершине которой прикреплена тросовая система, и узлов развертывания сетки-захвата, которые состоят из равномерно закрепленных вдоль края сетки-захвата отрезков сетки, имеющих в плане вид круговых сегментов с дугообразной секущей, которая имеет форму края сетки-захвата, а к вершинам отрезков сетки прикреплены соответствующие им тросы, вдоль которых размещены крючки сцепления, а на концах установлены элементы развертывания, выполненные в виде пиропатронов, причем, аппаратура обнаружения космического мусора и самонаведения размещена на отделяемой части ступени ракеты-носителя - разгонном блоке с ракетной двигательной установкой.
Кроме того, требуемый технический результат достигается тем, что, сетка-захват выполнена в развернутом состоянии в форме полусферы.
Кроме того, требуемый технический результат достигается тем, что, число узлов развертывания сетки-захвата равно, по крайней мере, трем.
На чертеже представлено устройство для увода космического мусора с орбит полезных нагрузок и элемент космического мусора.
Устройство для увода космического мусора с орбит полезных нагрузок содержит отделяемую часть 1 ступени ракеты-носителя-разгонный блок с ракетной двигательной установкой, на которой размещена аппаратура обнаружения космического мусора и самонаведения.
Кроме того, устройство для увода космического мусора с орбит полезных нагрузок содержит тросовую систему 2 с управляемым приводом тросового барабана, жестко связанную с отделяемой частью 1 ступени ракеты-носителя - разгонным блоком с ракетной двигательной установкой, а также малогабаритный космический буксир, связанный с отделяемой частью 1 ступени ракеты-носителя - разгонным блоком с ракетной двигательной установкой через тросовую систему 2 и выполненный в виде сетки-захвата 3, имеющей в развернутом состоянии форму сегмента сферы, преимущественно полусферы, к вершине которой прикреплена тросовая система 2, и узлов 4 развертывания сетки-захвата, обеспечивающие охват космического мусора 5 и его последующее удержание в сетке-захвате 3.
При этом, узлы 4 развертывания сетки-захвата состоят из равномерно закрепленных вдоль края сетки-захвата 3 отрезков сетки, имеющих в плане вид круговых сегментов с дугообразной секущей, которая имеет форму края сетки-захвата 3, а к вершинам отрезков сетки прикреплены соответствующие им тросы 6, на концах установлены элементы развертывания 7, выполненные в виде пиропатронов, а вдоль тросов 6 размещены крючки 8 сцепления. Для равномерного развертывания сетки-захвата 3 необходимо, по крайней мере, три узла 4 развертывания сетки-захвата, но преимущественно, число узлов 4 должно быть четным и без особого усложнения устройства наилучшее число узлов 4 равно шести.
Устройство для увода космического мусора с орбит полезных нагрузок работает следующим образом.
Для осуществления захвата космического мусора отделяемая часть 1 ступени ракеты-носителя - разгонный блок с ракетной двигательной установкой выводится на орбиту, близкую к орбите захватываемого космического мусора. Близость орбит определяется длиной тросовой системы 2. При приближении отделяемой части 1 ступени ракеты-носителя - разгонного блока с ракетной двигательной установкой к космическому мусору 5 на расстояние досягаемости тросовой системы 2, осуществляется прицеливание для захвата космического мусора сеткой-захватом 3, которая выполнена, преимущественно, в форме полусферы, по краям которой закреплены узлы 4 развертывания сетки-захвата, которые состоят из равномерно закрепленных вдоль края сетки-захвата отрезков сетки, имеющих в плане вид круговых сегментов с дугообразной секущей, которая имеет форму края сетки-захвата 3, а к вершинам отрезков сетки прикреплены соответствующие им тросы 6, на концах установлены элементы развертывания 7, выполненные в виде пиропатронов, а вдоль - размещены крючки 6 сцепления. Для равномерного развертывания сетки-захвата необходимо, по крайней мере, три узла 4 развертывания сетки-захвата, но преимущественно, число узлов 4 должно быть четным и без особого усложнения устройства наилучшее число узлов 4 равно шести.
Для раскрытия сетки-захвата 3 осуществляется одновременное срабатывание элементов 7 (подрыв пиропатронов), по команде системы автономного управления, размещенной в отделяемой части 1 и управляющей приводом тросового барабана (на чертеже не показан). Подрыв пиропатронов обеспечивает раскрытие сетки-захвата 3 и ее движение по направлению к захватываемому космическому мусору 5. При попадании космического мусора 5 в сетку-захват 3 происходит изменение векторов скорости ее участков. Те участки, которые соприкасаются с космическим мусором 5, не могут осуществлять такое же поступательное движение, которое было определенно при разведении сетки-захвата 3. Их вектор скорости будет корректироваться вектором скорости космического мусора 5. В типичной ситуации участки сетки-захвата 3, соприкасающиеся с космическим мусором 5, будут иметь скорость, близкую к нулю. За счет механической связи другие участки сетки-захвата 3, не соприкасающиеся с космическим мусором 5, а также узлы 4 развертывания сетки-захвата со своими тросами 6 будут осуществлять движение, охватывающее космический мусор 5. Наличие крючков 8, расположенных вдоль тросов 6, позволяет достаточно надежно «завернуть» и закрепить космический мусор 5 в сетке-захвате 3. После завершения обмотки космического мусора 5 отделяемая часть ступени ракеты-носителя - разгонный блок 1 обеспечивает либо сближение с космическим мусором с целью дальнейших маневров для схода с орбиты, либо при достаточно прочной тросовой системе непосредственно осуществлять маневр по изменению орбиты вплоть до обеспечения входа в плотные слои атмосферы.
Таким образом, благодаря усовершенствованиям известного устройства обеспечивается достижение требуемого технического результата, заключающегося в повышении надежности увода космического мусора с орбит полезных нагрузок в околоземном космическом пространстве, поскольку малогабаритный космический буксир, выполнен в виде сетки-захвата, имеющей значительно большую зону захвата, что снижает требования к точности наведения и, следовательно, повышает надежность увода космического мусора с орбит полезных нагрузок в околоземном космическом пространстве.