Способ защиты космических аппаратов

Изобретение относится к методам и средствам защиты космических аппаратов (КА) от столкновения с объектами естественного и искусственного происхождения различной массы и степени дисперсности. Способ заключается в том, что в направлении потенциально опасных объектов перед КА направляют экран, который выполняют в виде твердого тела малой плотности. Экран выдувают газом из полимерного материала с малым временем затвердевания в условиях вне защищаемого КА. Полимерный материал или его смесь с указанным газом обладают свойством детонации при столкновении с опасными объектами. Габаритные размеры и массу экрана выбирают достаточными для разрушения указанных объектов и отклонения их фрагментов от КА. В направлении опасных объектов может быть направлено, при необходимости, несколько экранов необходимой массы и габаритных размеров. Экраны могут формироваться непосредственно перед отделением от КА из вспененного полимерного материала или аэрогеля путем вспенивания жидкого полимерного материала или выдувания порошкообразного компонента газом. Техническим результатом изобретения является обеспечение многократной и эффективной защиты КА от столкновений с потенциально опасными объектами и их группами при минимальной массе используемых для этого средств. 4 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

Изобретение относится к области космической техники, а именно к методам и средствам защиты космических аппаратов от столкновения с объектами естественного и искусственного происхождения различной массы и степени дисперсности, в том числе фрагментов разрушенных космических аппаратов («космического мусора»), а также защиты от средств поражения в случае преднамеренного нападения на космические аппараты.

Известны способы защиты космических объектов от столкновения, основанные на развертывании вокруг защищаемого объекта защитного экрана в виде набора тонких пластин, либо на развертывании защитного экрана перед защищаемым объектом на минимальном допустимом расстоянии до него. В последнем случае экран выстреливается перед защищаемым объектом и развертывается в плоскости, перпендикулярной траектории его полета [1].

Недостатком известных способов является их относительно низкая эффективность при обеспечении защиты от объектов естественного и искусственного происхождения различной массы и степени дисперсности, в т.ч. групп объектов, обусловленная достаточно ограниченным количеством экранов, которые можно разместить на защищаемом объекте. Последнее имеет особое значение при отражении преднамеренного нападения на защищаемый объект средствами с разделяющимися или маневрирующими поражающими элементами, а также использующими ложные цели, вызывающие преждевременное срабатывание защиты и расход экранов.

Известен способ защиты космических объектов, заключающийся в том, что экран, развертываемый перед защищаемым объектом на минимальном допустимом расстоянии до него в плоскости, перпендикулярной траектории его полета, выполняют в виде пространственно разнесенных поражающих элементов, соединенных гибкими средствами крепления на расстояниях, меньших геометрических размеров объектов, создающих опасность поражения [1].

Недостатками известного способа также является низкая эффективность при предотвращении столкновения с группой объектов, обусловленная достаточно ограниченным количеством экранов, которые можно разместить на защищаемом объекте.

Кроме того, использование известного способа неэффективно для защиты космических аппаратов от столкновения с объектами, геометрические размеры которых меньше расстояния между поражающими элементами экрана. При этом размеры потенциально опасных объектов предварительно неизвестны.

Последнее может иметь место при угрозе столкновения с такими потенциально опасными объектами, как группа фрагментов метеороидных тел, фрагментов разрушенных космических аппаратов («космического мусора»), а в случае преднамеренного нападения - при использовании малоразмерных поражающих элементов типа картечи.

Характерным недостатком всех известных способов также является относительно большая масса экранов, что увеличивает вес космического аппарата и соответственно стоимость его выведения, а также значительно ограничивает количество возможных срабатываний средств защиты космического аппарата, реализованных известными способами.

Целью изобретение являются способ, обеспечивающий эффективную многократную защиту космического аппарата от столкновения с потенциально опасными объектами и группами объектов, в том числе малоразмерных, при минимальной массе средств защиты.

Указанная цель достигается тем, что отделяемый экран формируют в виде твердого тела малой плотности путем выдувания газом из полимерного материала с малым временем затвердевания в условиях вне защищаемого аппарата таким образом, что полимерный материал или его смесь с применяемым для выдувания экрана газом обладают свойством детонации при столкновении с потенциально опасным объектом. При обнаружении приближения потенциально опасных объектов рассчитывают габаритные размеры и массу экрана, достаточные для разрушения опасного объекта или группы объектов до мелкодисперсного состояния и отклонения фрагментов разрушенного объекта от защищаемого аппарата, после чего формируют и направляют в направлении потенциально опасных объектов необходимое количество экранов, требуемых массы и габаритных размеров. Экраны могут формироваться из вспененного полимерного материала или аэрогеля, путем вспенивания жидкого полимерного материала или выдувания порошкообразного компонента газом, непосредственно перед отделением от защищаемого аппарата.

На чертеже представлен пример технической реализации предлагаемого способа. На чертеже представлены защищаемый космический аппарат 1, экраны 2 и группа потенциально опасных объектов 3.

Для осуществления данного способа на борту космического аппарата устанавливаются средства защиты, выполненные в виде системы обнаружения потенциально опасных объектов, емкостей с газом (или жидкостью, газифицируемой для получения газа непосредственно на борту защищаемого аппарата) и жидким или порошкообразным полимерным компонентом, обладающим свойством контактной ударной детонации, непосредственно («пластиковой взрывчатки») либо приобретающим такие свойства при смешивании с используемым газом, устройства-дозатора для смешивание компонентов, формирования экрана, необходимого размера и массы, и устройства для отделения экрана и его запуска с необходимой скоростью в направлении потенциально опасных объектов.

Способ осуществляется следующим образом.

При реагировании системы обнаружения космического аппарата 1 приближения потенциально опасных объектов 3 этой системой рассчитывается необходимый размер и масса экрана 2. Осуществляется выдувание газом в устройстве-дозаторе из необходимого количества полимерного компонента экрана 2. После затвердевания полимерного компонента во внешней среде за бортом защищаемого аппарата и формирования экрана 2 как твердого тела малой плотности, производится отделение экрана 2 от защищаемого аппарата 1 и его запуск в направлении потенциально опасных объектов 3, например, с использованием давления газа, применяемого для выдувания экрана, или другим способом, исключающим преждевременную детонацию экрана 2.

При столкновении с потенциально опасными объектами 3 экрана 2 происходит его детонация, приводящая к разрушению объектов 3 до состояния мелкодисперсных фрагментов, а также их отклонение взрывом с траектории движения защищаемого объекта 1. Если система обнаружения космического аппарата 1 отмечает, что опасный объект 3 избежал разрушения или ряд его фрагментов продолжают представлять опасность для аппарата 1, формируется следующий экран 2, и процесс продолжается до полного исключения опасности повреждения защищаемого аппарата 1 или до израсходования запаса компонентов для формирования экранов 2.

Предлагаемый способ позволяет экономно расходовать компоненты экрана. Это обеспечивается тем, что потенциально опасные объекты разрушаются за счет энергии взрыва при детонации экрана, а не за счет кинетической энергии столкновения с экраном, а также за счет дозированного изготовления экранов.

Таким образом, способ обеспечивает длительную защиту космического аппарата. Эффективность защиты достигается возможностью многократного применения способа до полного устранения опасности столкновения.

Источники информации

1. Патент РФ RU 2294866 С1. Способ защиты космических объектов. 10.03.2007, Бюл. №7.

1. Способ защиты космических аппаратов, включающий формирование защитного экрана, его отделение от защищаемого аппарата и направление в сторону потенциально опасных объектов, отличающийся тем, что экран формируют в виде твердого тела малой плотности путем выдувания газом из полимерного материала с малым временем затвердевания в условиях вне защищаемого космического аппарата, причем полимерный материал или его смесь с применяемым для выдувания экрана газом обладают свойством детонации при столкновении с потенциально опасным объектом, при этом при обнаружении приближения потенциально опасных объектов рассчитывают габаритные размеры и массу экрана, достаточные для разрушения опасного объекта или группы объектов до мелкодисперсного состояния и отклонения фрагментов разрушенного объекта от защищаемого аппарата.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что защитный экран выполняют из вспененного полимерного материала путем вспенивания жидкого полимерного материала газом с последующей его полимеризацией.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что защитный экран выполняют из аэрогеля путем выдувания порошкообразного компонента газом с последующей его полимеризацией.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что последовательно формируют необходимое количество дополнительных экранов требуемых массы и габаритных размеров до устранения опасности повреждения защищаемого аппарата потенциально опасными объектами или их фрагментами.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что отделение экрана от защищаемого аппарата и направление его в сторону потенциально опасных объектов осуществляют за счет давления газа, применяемого для формирования экрана.