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.
Наиболее близкой по технической сущности к предложенной является устройство для увода космического мусора с орбит полезных нагрузок [RU 138497, U1, B64G 4/00, B64G 99/00, 20.03.2014], содержащее 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, причем, 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.
Особенностями наиболее близкого технического решения является то, что, сетка-захват выполнена в развернутом состоянии в форме полусферы, а что число узлов развертывания сетки-захвата равно, по крайней мере, трем.
Недостатком наиболее близкого технического решения является относительно низкая надежность увода космического мусора с орбит полезных нагрузок в околоземном космическом пространстве, обусловленная необходимостью зацепления крючками сетки в случае попадания в сетку космического мусора, что трудно обеспечить в условиях космического пространства.
Задача, на решение которой направлена предложенная полезная модель, заключается в создании устройства, обладающего более высокой надежностью 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, в устройство увода космического мусора с орбит полезных нагрузок, выполненное в виде сетки-захвата, оснащенной узлом развертывания и имеющей в развернутом состоянии форму поверхности объемной геометрической фигуры, выполненной с возможностью соединения через тросовую систему с отделяемой частью ступени ракеты-носителя - разгонным блоком с ракетной двигательной установкой, оснащенной средствами управления тросовой системой и аппаратурой обнаружения космического мусора и самонаведения, согласно предложенной полезной модели, сетка-захват в развернутом состоянии выполнена в форме боковых граней пирамиды, вершина которой выполнена с возможностью крепления к тросовой системе, а узел развертывания сетки-захвата размещен в основании пирамиды и состоит из телескопически выдвигающихся цилиндров, основания которых объединены, а концы которых прикреплены к краям сетки-захвата в точках, соответствующих углам основания пирамиды, причем, телескопически выдвигающиеся цилиндры выполнены с возможностью приема сигнала управления через тросовую систему, а оси их срабатывания ориентированы равномерно через равные углы 360°/n, где n - число углов основания пирамиды.
На чертеже представлено устройство для увода космического мусора с орбит полезных нагрузок совместно с отделяемой частью ступени ракеты-носителя - разгонным блоком с ракетной двигательной установкой, оснащенной средствами управления тросовой системой и аппаратурой обнаружения космического мусора и самонаведения, тросовой системой и космическим мусором.
На чертеже обозначены:
1 - отделяемая часть ступени ракеты-носителя - разгонным блоком с ракетной двигательной установкой, оснащенной средствами управления тросовой системой и аппаратурой обнаружения космического мусора и самонаведения;
2 - тросовая система;
3 - сетка-захват;
4 - узел развертывания сетки-захвата;
5 - космический мусор;
6 - телескопически выдвигающиеся цилиндры.
Устройство для увода космического мусора с орбит полезных нагрузок содержит сетку-захват 3, оснащенную узлом 4 развертывания и имеющей в развернутом состоянии форму поверхности объемной геометрической фигуры, выполненной с возможностью соединения через тросовую систему 2 с отделяемой частью ступени ракеты-носителя - разгонным блоком 1 с ракетной двигательной установкой, оснащенной средствами управления тросовой системой и аппаратурой обнаружения космического мусора и самонаведения.
При этом, сетка-захват 3 в развернутом состоянии выполнена в форме боковых граней пирамиды, вершина которой выполнена с возможностью крепления к тросовой системе 2, а узел 4 развертывания сетки-захвата размещен в основании пирамиды и состоит их телескопически выдвигающихся цилиндров 6, основания которых объединены, а концы которых прикреплены к краям сетки-захвата 3 в точках, соответствующих углам основания пирамиды, причем, телескопически выдвигающиеся цилиндры 6 выполнены с возможностью приема сигнала управления через тросовую систему 2, а оси их срабатывания ориентированы равномерно через равные углы 360°/n, где n - число углов основания пирамиды.
Число n телескопически выдвигающихся цилиндров 6 должно быть не менее трех. На чертеже представлен пример, когда их четыре.
Телескопически выдвигающиеся цилиндры могут быть выполнены в виде технического решения, представленного в [RU 146257, U1, B64G 1/22, B66F 19/00, Е04Н 12/00, 10.10.2014].
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 и длиной телескопически выдвигающихся цилиндров 6 в выдвинутом состоянии. 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 в развернутом виде выполнена в форме пирамиды. Из узла 4 развертывания сетки-захвата выдвигаются телескопически выдвигающиеся цилиндры 6. Для равномерного развертывания сетки-захвата необходимо, по крайней мере, три телескопически выдвигающихся цилиндра 6, но, преимущественно, число должно быть четным и без особого усложнения может быть использовано четыре.
Для раскрытия сетки-захвата 3 осуществляется одновременное выдвижение телескопически выдвигающихся цилиндров 6 по команде управления, поступающей через тросовую систему 2 от управления тросовой системой, размещенной на отделяемой части ступени ракеты-носителя -разгонном блоке с ракетной двигательной установкой. Выдвижение телескопических цилиндров 6 обеспечивает раскрытие сетки-захвата 3 при ее движение по направлению к захватываемому космическому мусору 5. При попадании космического мусора 5 в сетку-захват 3 телескопические цилиндры 6 приводятся в исходное состояние и, таким образом, основание сетки-захвата 3 закрывается, что позволяет надежно удерживать космический мусор 5 в сетке-захвате 3. После захвата космического мусора 5 отделяемая часть ступени ракеты-носителя - разгонный блок 1 обеспечивает либо дальнейший маневр для изменения с орбиты, либо по схода с 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.