Устройство для защиты космического аппарата от микрометеороидов

Авторы патента:

B64G1/56 - защита от метеоритов (метеоритные датчики B64G 1/68)

Владельцы патента RU 2598927:

федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Самарский государственный аэрокосмический университет имени академика С.П. Королева (национальный исследовательский университет)" (СГАУ) (RU)

Изобретение относится к защите от микрометеороидов. Устройство для защиты космического аппарата от микрометеороидов состоит из металлического защитного экрана, изоляционного слоя, диэлектрического экрана и системы энергопитания для создания разности потенциалов. Система энергопитания имеет два выхода. Первый выход соединен с электропроводящим слоем диэлектрического экрана, а второй - с преградой. 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. В устройство введен усилитель, вход которого соединен с металлическим защитным экраном, а выход - с блоком распознавания микрометеороидов. Техническим результатом изобретения является снижение потерь электрической энергии за счет возможности подачи напряжения на экран непосредственно в момент удара микрометеороидов. 1 ил.

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.

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_разрда, согласно формуле:

t_разрда≈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.

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, отличающееся тем, что 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.

Изобретение относится к защите космического аппарата от высокоскоростных частиц естественного или техногенного типа. Защитный экран выполнен из композиционного материала в виде эластичного полимерного связующего с внедренными в него частицами по крайней мере одного порошка тяжелого металла.

Устройство уборки космического мусора и способ уборки космического мусора // 2574366

Изобретение относится к космической технике и может быть использовано для уборки космического мусора (КМ). Устройство уборки КМ (УУ КМ), испытывающего беспорядочное кувыркающееся движение, содержит корпус с буферным материалом, фиксирующими лапками, двигательной установкой, устройством захвата с гарпуном, устройством наблюдения за движением КМ и вычисления положения захвата и ориентации захвата, тормозным устройством с проводящим фалом.

Способ оперативной герметизации пробойного отверстия в корпусе пилотируемого космического объекта и устройство для его реализации // 2568514

Группа изобретений относится к защите космического объекта (КО) от высокоскоростных микрометеороидных или техногенных частиц. Способ включает определение предполагаемого места пробоя гермооболочки пилотируемого КО указанными частицами.

Способ изменения траектории полёта объекта в виде крупного метеорита, астероида или ядра кометы, с уводом его в сторону от орбиты земли // 2547315

Изобретение относится к космонавтике и может быть использовано для защиты Земли от космических объектов (КО). Формируют линию воображаемой окружности на поверхности КО и равномерно по поверхности воображаемого купола, опирающегося на эту окружность, устанавливают группы зарядов, воздействуют на КО последовательно серией, согласованной с геометрическими размерами и плотностью КО, взрывов, отделяющихся от космических перехватчиков с системой управления, двигателями коррекции траектории полета, двигателями выравнивания скоростей и устройством наведения на цель, пространственно распределенных групп ядерных или термоядерных зарядов взрывчатых веществ с детонатором, жидкостью и дистанционным устройством одновременного подрыва всех зарядов группы в приповерхностных слоях метеоритно-кометного вещества, при этом в вершине воображаемого купола производят взрыв зарядов большей, или равной, или меньшей мощностей, а остальные взрывы производят зарядами равной мощности.

Способ газодинамического воздействия на опасное космическое тело и устройство для его реализации // 2546025

Изобретение относится к космонавтике и может быть использовано для защиты Земли от опасных космических объектов (КО). Устройство космического аппарата (КА) с зарядом взрывчатого вещества для газодинамического воздействия на опасный КО содержит основной заряд взрывчатого вещества (ВВ), отсек с выпускаемыми блоками с дополнительным зарядом ВВ, систему управления, систему самонаведения, блоки движения и ориентации, систему детонации основного заряда ВВ, блок синхронизации времени, приемо-передающую аппаратуру связи с блоками с дополнительным зарядом ВВ и программой выпуска и построения блоков с дополнительными зарядами ВВ в формацию вокруг КА.

Способ защиты космических аппаратов // 2532003

Изобретение относится к космической технике и может быть использовано для космических аппаратов (КА). Отстреливают кассету с устройством формирования защитного экрана вдоль линии визирования в сторону потенциально опасного управляемого объекта, формируют с заданными интервалом времени, циклограммой функционирования и массогабаритными параметрами в виде колокола с основанием на безопасном расстоянии от КА экран в виде объемно-распределенного образования инжекцией микродисперсных углеродосодержащих частиц.

Способ для очистки от космического мусора // 2524325

Изобретение относится к космонавтике и может быть использовано для очистки космического пространства от космического мусора (КМ). На геоцентрической орбите размещают пространственную область, обладающую большей силой сопротивления (трения, электромагнитная) и плотности, чем сила сопротивления и плотность атмосферы на данной орбите, и сформированную периферийной поверхностью трубчатого тела.

Устройство для защиты космического аппарата от метеорных частиц // 2481256

Изобретение относится к защите космических аппаратов (КА) от внешних потоков высокоскоростных частиц. .

Способ сохранения герметичности космического аппарата при столкновении с высокоскоростными телами и устройство для его реализации (варианты) // 2479470

Изобретение относится к области ракетно-космической техники и может быть использовано для обеспечения безопасности и надежности космических аппаратов при воздействии на них высокоскоростных микрочастиц естественного или искусственного происхождения.

Способ разрушения фрагментов космического мусора // 2474516

Изобретение относится к области защиты космических объектов от космического мусора, метеоритов и других опасных объектов, а также для очистки околоземного космического пространства от прекративших активное существование ИСЗ, их обломков и отходов жизнедеятельности человека.

Устройство для изменения траектории космических объектов // 2604902

Изобретение относится к средствами защиты и предназначено для изменения орбиты массивных космических тел, угрожающих столкновением с Землей. Устройство состоит из корпуса, системы наведения и ориентации, лазерного дальномера. В корпусе расположен термоизолированный контейнер с гидридом металла, полученным электрохимическим способом насыщения или на основе никелевой матрицы, имеющей различные варианты насыщения их водородом. В головной части корпуса в стволе расположен набор из ударных элементов, как правило, от 2 до 5 штук, имеющих свою систему наведения и ориентации. Устройство сближается с космическим телом с третьей космической скоростью. При соударении с космическим объектом ударных элементов высвобождается большая внутренняя энергия и образуется воронка, играющая роль «сопла» для продуктов взрывов указанных элементов. Техническим результатом изобретения является более эффективное изменение траектории полета угрожающего космического тела. 1 ил.

Удаление космического мусора // 2605799

Группа изобретений относится к удалению космического мусора путём его торможения для входа в атмосферу и сгорания в ней. С этой целью на пути движения мусора создают неустойчивое газообразное сферическое (или полусферическое) облако со средней высотой не менее 100 км. Облако образуют расширением Прандтля-Майера газа, истекающего из сопла Лаваля (двух сопел, развёрнутых друг к другу на 180°) с подходящим выходным углом. Газ может включать металлические добавки, тяжелые молекулы с низким показателем адиабаты, высокомолекулярные элементы и галогены. Технический результат группы изобретений направлен на создание относительно простой и надёжной технологии очистки околоземных орбит от мусора. 2 н. и 11 з.п. ф-лы, 10 ил.

Устройство защиты земли от космических объектов // 2607384

Изобретение относится к средствам защиты и предназначено для изменения орбиты массивных космических тел, угрожающих столкновением с Землей. Устройство состоит из корпуса, системы наведения и ориентации, лазерного дальномера. В корпусе расположен термоизолированный составной контейнер, отделяемые части которого содержат твердые парафины и имеют свои системы наведения и ориентации. В головной части корпуса в стволе расположен набор из ударных элементов (от 2 до 5), имеющих свои системы наведения и ориентации. Данные элементы также содержат твердые парафины. Устройство сближается с космическим телом типично со скоростями, равными или большими третьей космической. При соударениях с этим телом ударных элементов и частей контейнера высвобождается большая внутренняя энергии с одновременным образованием заглубленного кратера (воронки). Последний играет роль «сопла» для продуктов взрывов указанных элементов и частей. Технический результат состоит в более эффективном изменении траектории полета угрожающего космического тела. 1 ил.

Устройство для изменения траектории астероида, ядра кометы и других космических объектов // 2608193

Изобретение относится к средствам защиты и предназначено для изменения орбиты массивных космических тел (КТ), угрожающих столкновением с Землей. Устройство состоит из корпуса, системы наведения и ориентации, лазерного дальномера. В корпусе расположен термоизолированный контейнер с гидридом металла, полученным путём электрохимического насыщения водородом. В головной части корпуса на выдвижной штанге расположен ударный элемент из гидрида металла на основе никелевой матрицы, насыщенной водородом. Устройство сближается с КТ со скоростями, равными или большими третьей космической. При соударении ударного элемента с КТ высвобождается большая внутренняя энергия, с образованием заглубленного кратера (воронки). С короткой задержкой (~ 0,0005 с), зависящей от длины штанги, происходит второй взрыв - на дне воронки, играющей роль «сопла» для продуктов взрыва контейнера. Технический результат состоит в более эффективном изменении траектории полета угрожающего КТ. 1 ил.

Автономная спутниковая орбитальная система уклонения от космического мусора // 2608899

Группа изобретений относится к управлению движением искусственных спутников с целью предотвращения их столкновений с фрагментами космического мусора. Бортовая система спутника определяет радиолокационными средствами вероятность таких столкновений со всех направлений внутри сфероида вокруг спутника. При достаточно высокой вероятности система рассчитывает на основе генерируемых ею эфемеридных данных для спутника и фрагментов мусора траекторию уклонения. Последняя реализуется двигателями малой тяги, при выполнении требования минимального изменения орбиты спутника. Техническим результатом группы изобретений является повышение надежности и упрощение процедуры уклонения спутника от столкновений с космическим мусором в автономном или полуавтономном режиме. 2 н. и 30 з.п. ф-лы, 4 ил.

Способ защиты земли от потенциально опасного космического объекта и система для его осуществления // 2623415

Изобретение относится к области космонавтики и касается защиты Земли от потенциально опасных космических объектов (ПОКО) естественного происхождения (астероидов, комет и болидов) путем изменения их орбит за счет внешнего на них воздействия. Для защиты Земли от ПОКО в качестве меры воздействия выбирают непосредственное отклонение ядерным взрывом орбиты полета ПОКО, изменяющего или исключающего пересечение его орбиты с орбитой Земли. После выбора лучших баллистических схем с минимально потребляемыми энергетическими затратами моделируют условия осуществления бортовой навигации при подлете космического средства доставки ядерного заряда до ПОКО и выстраивают схему подлета, по которой обеспечивают медленное сближение и прецизионное наведение на ПОКО и осуществляют безопасный совместный полет вблизи. Выстраивают схему сопровождения полета и наблюдений за ПОКО после взрыва, по которой наземными и бортовыми средствами наблюдения и измерения устанавливают факт изменения его орбиты в результате воздействия ядерного взрыва. После чего проводят качественную и количественную оценку этого изменения. Достигается повышение эффективности защиты Земли от ПОКО. 2 н. и 3 з.п. ф-лы, 5 ил.

Экран для защиты космического аппарата от высокоскоростного ударного воздействия частиц космической среды // 2623782

Изобретение относится к средствам защиты космического аппарата (КА) от высокоскоростного ударного воздействия частиц космической среды. Экран содержит ячеистую конструкцию из гофрированной металлической сетки. Гофры сетки расположены параллельно с шагом, в 2-3 раза большим толщины проволоки сетки. Высота гофров в 3-5 раз превышает миним. характерный размер соударяющихся с КА частиц. Экран м.б. выполнен двухслойным, с ориентацией гофров второго слоя перпендикулярно гофрам первого слоя. Технический результат изобретения состоит в повышении эффективности защиты КА от высокоскоростных частиц путём увеличения степени фрагментации этих частиц без возрастания массы экрана. 1 з.п. ф-лы, 10 ил.

Средство и способ защиты искусственных объектов от воздействия факторов космического пространства // 2624893

Группа изобретений относится к области защиты сооружаемых на Луне объектов от радиации, экстремальных температур и микрометеороидов. Средство защиты содержит оболочку, заполненную реголитом и изготовленную из материала на основе стекловолокна с пределами рабочих температур от -200°C до +550°C и прочностью на уровне 180 ÷ 400 кгс/мм2. Слой реголита имеет плотность 3,0 ± 0,3 г/см3 и толщину δ=0,5 ÷ 0,75 м. Размеры оболочки в форме параллелепипеда составляют δ×2δ×3δ. Согласно способу, обносят защищаемый объект несущей структурой, которую перекрывают металлической сеткой. На поверхность сетки укладывают встык по крайней мере в два слоя оболочки, заполненные реголитом. Стыки между оболочками нижнего слоя перекрывают оболочками верхнего слоя. Техническим результатом, обусловленным применением реголита, является повышение надежности, технологичности и уменьшение материалоемкости средств защиты искусственных объектов. 2 н.п. ф-лы, 8 ил.