Малый космический аппарат для регистрации частиц космического мусора и микрометеороидов

Полезная модель относится к области космического приборостроения и может быть использована для сбора данных о параметрах движения космических объектов - частиц космического мусора и микрометеороидов.
Известно устройство (а.с. N 1830499, МПК G01E 1/34, опуб. 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) предназначено для регистрации параметров микрометеороидов и содержит полусферическую мишень и приемник ионов полусферической формы, блок измерения.
Устройство (патент №2348949, МПК G01T 3/04, опуб. 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 №2 456 639, МПК G01T 1/04, опуб. 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, что усложняет запуск его в космическое пространство.
Поставлена задача - уменьшение габаритов мишени в нераскрытом состоянии.
Поставленная задача достигается тем, что малый космический аппарат для регистрации частиц космического мусора и микрометеороидов состоит из пленочной структуры металл-диэлектрик-металл, электромагнитов, расположенных по трем взаимно ортогональным осям, приемника ионов, солнечной батареи, согласно изобретению дополнительно введены крепежные секции, которые соединены с четырьмя модулями выдвижных штанг, эти модули соединены с блоком управления системой, соединенной с электромагнитами и приемо-передающим модулем, который соединен с командной антенной и телеметрической антенной, и блоком развертывания солнечных батарей, соединенным с солнечными батареями, и блоком развертки пленочного датчика, соединенным с пленочной структурой металл-диэлектрик-металл.
Кроме того, на одной из крайних крепежных секции расположены датчик Солнца и звездный датчик, соединенные с блоком управления системой, а также модуль стыковки.
Сущность полезной модели поясняется чертежами, где на Фиг. 1 (главный вид), Фиг. 2 (вид слева) изображен малый космический аппарат для регистрации частиц космического мусора и микрометеороидов в нераскрытом состоянии (перед отстыковкой от космического аппарата или ракетоносителя), на Фиг. 3 (главный вид), Фиг. 4 (вид слева) - малый космический аппарат в раскрытом состоянии.
Малый космический аппарат содержит четыре модуля выдвижных штанг 1, электромагниты 2, расположенные по трем взаимно ортогональным осям, блок управления системой 3, приемо-передающий модуль 4, командную антенну 5, телеметрическую антенну 6, блок развертывания солнечных батарей 7, блок развертки пленочного датчика 8, солнечные батареи 9, датчик Солнца 10, звездный датчик 11, модуль стыковки 12, приемники ионов 13, крепежные секции 14, пленочную структуру металл-диэлектрик-металл 15.
Малый космический аппарат работает следующим образом. В нераскрытом состоянии свернуты солнечные батареи 9 и пленочная структура металл-диэлектрик-металл 15. В свернутом состоянии малый космический аппарат присоединен к ракете с помощью модуля стыковки 12. При отстыковке данного малого космического аппарата происходит подача управляющего сигнала от блока управления системой 3 на блок развертывания солнечных батарей 7. После раскрытия солнечных батарей 9, блок управления системой 3 подает команду на четыре модуля выдвижных штанг 1, которые начинают выдвигаться, увеличивая свою длину, также в это время начинает работать блок развертки пленочного датчика 8, который представляет собой катушку, на которую намотана пленочная структура металл-диэлектрик-металл 15. С помощью электромагнитов 2, датчика Солнца 10, звездного датчика 11 происходит ориентирование малого космического аппарата в космосе.
По датчику Солнца 10, звездному датчика 11 в блоке управления системой 3 определяется ориентация космического аппарата в пространстве и блоком управления системой 3 формирует управляющие команды для электромагнитов 2, которые управляются импульсом тока необходимой длительностью и амплитудой.
Обмен информацией 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 каналу (по нему происходит передача телеметрической информации с космического аппарата на наземный пункт управления космическими аппаратами). Связь осуществляется с помощью приемо-передающего модуля 4, соединенного с блоком управления системой 3, командной антенной 5 (для передачи команд), телеметрической антенной 6 (для передачи телеметрии).
Регистрация микрометеороидов и частиц космического мусора происходит следующим образом. Между пленочной структурой металл-диэлектрик-металл 15 и приемником ионов 13 создается разность напряжения порядка несколько сот вольт, при этом на приемнике ионов 13 находится отрицательный потенциал относительно пленочной структуры металл-диэлектрик-металл 15. Пленочная структура металл-диэлектрик-металл 15 представляет собой конденсаторную структуру, на обкладки которого подано напряжение. При ударе высокоскоростного микрометеороида или частицы космического мусора по пленочной структуре металл-диэлектрик-металл 15 происходит кратковременное замыкание пленочной структуры металл-диэлектрик-металл, которое регистрируется блоком управления системой 3, а также происходит образование ионов, которые собирает приемник ионов 13. Информация с приемника ионов 13 поступает в блок управления системой 3.