УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ КОСМИЧЕСКОГО АППАРАТА ОТ МИКРОМЕТЕОРОИДОВ
DEVICE FOR PROTECTING SPACE VEHICLES AGAINST MICROMETEOROIDS

Изобретение относится к исследованиям и освоению космического пространства и может быть использовано в космических объектах для защиты от микрометеороидов.
Известно защитное покрытие космического аппарата от механических воздействий, содержащее прослойку из пористого материала, заполненную водяным льдом или водо-ледяной смесью (патент РФ №2258641, МПК B64G 1/52, B64G 1/56, опубликовано 20.08.2005).
Наиболее близким аналогом является УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ КОСМИЧЕСКОГО АППАРАТА ОТ МЕТЕОРНЫХ ЧАСТИЦ (патент на изобретение №2481256 от 10.05.2013).
В этом изобретении устройство для защиты от метеорных частиц содержит преграду, состоящую из металлического защитного экрана и изоляционного слоя и расположенную на расстоянии от корпуса космического аппарата, диэлектрический экран, расположенный на корпусе, и систему энергопитания для создания разности потенциалов, имеющую два выхода, первый из которых соединен с электропроводящим слоем, нанесенным на диэлектрический экран, а второй - с преградой, согласно изобретению преграда снабжена металлической подложкой, к металлической подложке и металлическому защитному экрану подключен второй источник питания, металлический защитный экран, электропроводящий слой и металлическая подложка разделены на секции, между металлической подложкой и электропроводящим слоем расположены диэлектрические преграды.
Однако оно обладает недостатком: необходимо постоянно подавать напряжение на экран, а это может привести к пробоям напряжения и потерям электроэнергии.
Поставлена задача - необходимо подавать напряжение питания на экран только в момент удара микрометеороидов.
Поставленная задача достигается тем, что устройство для защиты космического аппарата от микрометеороидов, содержащее преграду, состоящую из металлического защитного экрана и изоляционного слоя и расположенную на расстоянии от корпуса космического аппарата, диэлектрический экран, расположенный на корпусе, и систему энергопитания для создания разности потенциалов, имеющую два выхода, первый из которых соединен с электропроводящим слоем, нанесенным на диэлектрический экран, а второй - с преградой, при этом преграда снабжена металлической подложкой, к металлической подложке и металлическому защитному экрану подключен второй источник питания, металлический защитный экран, электропроводящий слой и металлическая подложка разделены на секции, между металлической подложкой и электропроводящим слоем расположены диэлектрические преграды, согласно изобретению в устройство введены усилитель, вход которого соединен с металлическим защитным экраном, а выход соединен с блоком распознавания микрометеороидов, соединенного также с блоком управления питанием, который соединен с вторым источником питания и системой энергопитания для создания разности потенциалов.
Сущность изобретения поясняется чертежом.
Устройство для защиты космического аппарата от микрометеороидов содержит преграду, выполненную в виде трехслойной структуры (металлический защитный экран 1, изоляционный слой 2, металлическая подложка 3), к металлической пленке и металлической подложке подключен второй источник питания 4, и расположенную на расстоянии от корпуса космического аппарата, диэлектрический экран 5, нанесенный на корпус 6, поверх которого нанесен электропроводящий слой 7, систему энергопитания для создания разности потенциалов 8, имеющую два выхода, первый из которых соединен с электропроводящим слоем на корпусе, а второй - с преградой, диэлектрические перемычки 9, усилитель 10, блок распознавания микрометеороидов 11, блок управления питанием 12.
Устройство работает следующим образом. Микрометеород в процессе полета в космическом пространстве заряжается до некоторого потенциала, в связи с этим микрометеороид представляет собой движущую заряженную частицу. При подлете к металлическому защитному экрану 1 на нем наводится электрический импульс, который через усилитель 10 подается в блок распознавания микрометеороидов 11, где производится необходимая фильтрация сигналов. Блок распознавания микрометеороидов выдает управляющие сигналы для блока управления питанием 12, который включает при наличии микрометеороидов и выключает при их отсутствии второй источник питания 4 и систему энергопитания для создания разности потенциалов 8.
разрда
Микрометеороид с достаточной кинетической энергией при встрече с космическим аппаратом преодолевает преграду (металлический защитный экран 1, изоляционный слой 2, металлическая подложка 3) и образует конгломерат из плазмы, осколков частицы, экрана и изоляционного слоя вследствие неполного своего разрушения и испарения. При продвижении конгломерата по направлению к электропроводящему слою 7 возникает градиент напряженности и происходит пробой электрического поля. Поэтому в ней возникает электрический ток. Скорость пробоя электрического поля по аналогии с искровым разрядом в атмосфере - молнией, до 100 тысяч километров в секунду. Диэлектрические перемычки 9 служат для деления преграды на секции, что позволяет уменьшить время разряда t, согласно формуле:
разрда
t≈3·R·C,
где R - сопротивление разрядного канала, С - емкость секции.
Дополнительное разрушение частиц происходит в первой преграде при разряде второго источника питания, что приводит к Джоулеву нагреву метеорной частицы и частичному разрушению.