Устройство разрушения потенциально опасных космических объектов

Изобретение относится к космической технике. Устройство разрушения потенциально опасных космических объектов предназначено для уничтожения космических объектов естественного происхождения: астероидов и метеоритов, и космических объектов техногенного происхождения: космических аппаратов и объектов космического мусора. Устройство содержит совокупность ядерных боевых частей, связанных между собой тросами и с центральной частью устройства тросовыми системами, центральную часть, включающую в себя систему управления, систему развертывания/свертывания ядерных боевых частей, систему ликвидации устройства разрушения космических объектов и источник питания. Техническим результатом изобретения является повышение вероятности уничтожения потенциально опасных космических объектов за счет их разрушения в космическом пространстве. 3 з.п. ф-лы, 2 ил.

 

Изобретение относится к космонавтике и может быть использовано для защиты Земли от падения на ее поверхность космических объектов (КО) естественного происхождения: астероидов и метеоритов, а также для обеспечения безопасности космических полетов со стороны КО техногенного происхождения: космических аппаратов и объектов космического мусора [1, 2].

Известны устройства защиты Земли от падения на ее поверхность КО, основной недостаток которых состоит в том, что они не учитывают очень высокие скорости движения КО, очень короткие временные интервалы, отводимые для их разрушения и/или увода с орбит, вращения КО, ограниченные маневренные возможности средств поражения и/или увода с орбит КО, что существенным образом влияет на эффективность защиты Земли от падения на ее поверхность КО и обеспечение безопасности космических полетов со стороны КО техногенного происхождения [3, 4].

Известен способ изменения траектории полета КО в виде крупного метеорита, астероида или ядра кометы, с уводом его в сторону от орбиты Земли (Патент №2547315), при котором группы зарядов, воздействуют на КО последовательно серией взрывов, отделяющихся от космических перехватчиков с СУ, 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 [5].

Недостатком этого способа и соответствующего устройства и применения космического перехватчика являются их сложность технической реализации, удовлетворение требований очень высокой оперативности и точности воздействия по КО группой взрывов, а также плохая прогнозируемость траектории движения КО сложной конфигурации после воздействия по нему взрывами, что может привести к его падению на поверхность Земли или засорению космического пространства.

Известен способ защиты Земли от опасных КО в Солнечной системе (Патент: 2551591), включающий посылку к опасному КО космического аппарата с оборудованием для его разрушения и посадку на опасный КО с определением его плотности и последовательного отделения от опасного КО частей контролируемых размеров с их перемещением для обеспечения доступа к остальной массе опасного КО таким образом, чтобы положение частей друг относительно друга ограничивалось так, чтобы не происходило их соединение между собой, но было возможным их удаление друг от друга под действием градиента поля тяготения Земли, заканчиваемого незадолго до его сближения с Землей [6].

Недостатком этого способа и соответствующего устройства и применения космического аппарата являются их сложность технической реализации, значительное время на разрушение опасного КО, а также плохая прогнозируемость траекторий движения отделяемых частей опасного КО, что может привести либо к падению опасного КО или его отделяемых частей на поверхность Земли или к засорению космического пространства.

Известен способ отклонения орбиты астероида (Заявка: 2013109680/11), основанный на том, что в переднюю или боковую сторону каменного, или железобетонного, или металлического астероида запускают несколько ядерных или нейтронных зарядов мощностью, не нарушающей монолитность астероида, последним направляют ядерный, или нейтронный, или термоядерный заряд мощностью, достаточной для разрушения астероида [7].

Недостатком этого способа является необходимость знания мощностей нескольких зарядов, поэтапно запускаемых в астероид, а также сложность в обеспечении высокой оперативности и последовательного точного попадания в астероид нескольких зарядов.

Известен способ разрушения фрагментов космического мусора (Патент: 2462401), заключающийся в последовательном воздействии на этот объект космического мусора серией взрывов с изменяющейся частотой, согласованной с геометрическими размерами и плотностью приповерхностного слоя метеоритно-кометного вещества с использованием последовательно запускаемых к объекту из метеоритно-кометного вещества космических перехватчиков [8].

Недостатком этого способа (устройство) является необходимость знания изменяющейся частоты взрывов, согласованной с геометрическими размерами и плотностью приповерхностного слоя метеоритно-кометного вещества, а также сложность в обеспечении последовательного точного попадания в астероид нескольких зарядов.

Известен способ устойчивого развития и защиты Земли от опасных КО и система для достижения устойчивого развития цивилизации (Заявка: 96116805/28), заключающийся в выведении ядерных зарядов космическими перехватчиками, направляемыми к опасным КО и железосодержащим астероидам и переведением их серией ядерных взрывов в сферу действия Земли с использованием неракетных средств: резонансных систем типа "гравилет" и систем с обменом энергии и импульса (тросовых и роторно-маятниковых) [9].

Недостатком этого способа является необходимость точного выведения космических перехватчиков в астероиды, отсутствием предложений по устройству неракетных средств, а также сложность в обеспечении последовательного точного попадания в астероид нескольких зарядов за минимальное время.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является способ защиты Земли от массивных астероидов (Заявка: 2012141826/11), в котором в сторону астероида запускают последовательно с промежутками времени космические ракеты с бортовыми средствами наведения и ядерными боевыми частями (ЯБЧ), сближают их на возможно близкое расстояние, а затем взрывают ЯБЧ, изменяя скорость и направление полета астероида в сторону от Земли с временными интервалами запусков космических ракет, зависящими от уменьшения массы астероида от предшествующего взрыва, скорости и направления космической ракеты, ожидаемого времени сближения очередной космической ракеты [10]. Основными недостатками предлагаемого способа и устройства его реализации являются: применение космических ракет с бортовыми средствами наведения и ЯБЧ для поражения астероида за очень короткие промежутки времени требует значительных энергетических затрат космических ракет; использование ЯБЧ в космическом пространстве требует точного попадания в астероид, т.к. ее взрыв рядом с астероидом не может вызвать изменения скорости и направление полета астероида; взрыв ЯБЧ на астероиде может привести либо к его непредсказуемому движению, либо разрушению астероида на непрогнозируемые фрагменты с непредсказуемым движением; последовательные применения через определенные промежутки времени космических ракет с бортовыми средствами наведения сопряжены с непредсказуемостью по каким фрагментам или где должно осуществляться поражение астероида; огромные скорости движения астероидов затрудняет оперативное оценивание их параметров движения и нацеливания на них или на их фрагменты космических ракет.

Целью изобретения является повышение вероятности уничтожения КО за счет их разрушения в космическом пространстве.

Поставленная цель достигается тем, что устройство для разрушения (УР) КО содержит совокупность ядерных боевых частей (ЯБЧ) - 1, связанных между собой тросами - 2 и с центральной частью (ЦЧ) - 3, тросовыми системами - 4, ЦЧ, включающую в себя систему управления (СУ) - 5, систему развертывания/свертывания (СРС) ЯБЧ - 6, систему ликвидации (СЛ) УР КО - 7 и источник питания - 8, и может применяться на средствах поражения (СП) КО как наземного (ракеты космического назначения, межконтинентальные баллистические ракеты и т.д.), так и орбитального базирования (космические аппараты-перехватчики) (фиг. 1). СУ, СРС ЯБЧ и СЛ УР КО образуют ЦЧ СП, связанную с ЯБЧ тросовыми системами [1]. ЯБЧ, в свою очередь, связаны между собой тросами (фиг. 2).

СУ обеспечивает формирование и выдачу команд на развертывание УР, идентификацию места попадания КО в развернутое УР, выдачу команд и данных на подтягивание ЯБЧ к месту соударения КО с тросом (тросами) и/или ЯБЧ, выдачу команд на одновременный подрыв ЯБЧ, на свертывание УР в случае промаха по КО, на ликвидацию УР КО.

СРС ЯБЧ представляет собой совокупность тросовых систем (по количеству ЯБЧ), расположенных на одинаковом угловом расстоянии друг от друга по поверхности центральной части и по командам СУ обеспечивающих выбрасывание ЯБЧ на равноудаленные от нее расстояния равномерно по сферической поверхности определенного радиуса при развертывании УР, выдачи в СУ данных о соударении КО в соответствующий трос (тросы) и/или ЯБЧ (части), подтягивание в месту соударения ЯБЧ, подтягивание к ЦЧ ЯБЧ в случае промаха по КО.

СЛ УР КО представляет собой взрывное устройство, обеспечивающее по команде СУ разрушение УР на фрагменты, не представляющие угрозы для Земли, космических полетов и не загрязняющих космическое пространство

Совокупность ЯБЧ, связанных между собой и с ЦЧ тросами, при развертывании УР образуют пространственную сеть сферической конфигурации, при соударении КО с которой и подтягивания ЯБЧ к месту которого осуществляется их одновременный подрыв.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемое УР для СП КО обладает новизной и более широкими возможностями по разрушению КО и использованию на различных СП. Эффект от его создания и применения заключается в повышении вероятности уничтожения потенциально опасных КО за счет их разрушения в космическом пространстве.

Таким образом, заявляемое УР для СП КО соответствует критерию изобретения "новизна". Сравнение заявляемого решения с другими техническими решениями показывает, что вновь введенные в предлагаемое УР для СП КО блоки реализуемы, хорошо известны специалистам в данной области техники и дополнительного творчества, учитывая приведенные пояснения, для их реализации не требуется.

Изобретение может использоваться для оснащения СП КО при решении задач защиты Земли от падения на ее поверхность этих объектов, понижения уровня загрязнения космического пространства и ряда других в Министерстве по чрезвычайным ситуациям, Министерстве обороны Российской Федерации, других министерствах и ведомствах.

Примечание:

Источники информации, принятые при составлении описания и формулы изобретения.

1. Авдуевский B.C., Успенский Г.Р. Космическая индустрия. - М.: Машиностроение, 1989. - 368 с.

2. Иванов В.Л., Меньшиков В.А., Пчелинцев Л.А., Лебедев В.В. Космический мусор. Проблемы и пути ее решения. Т. 1. - М.: Патриот, 1996. - 306 с.

3. Инженерный справочник по космической технике. - М.: Военное издательство Министерства обороны СССР, 1969. - 694 с.

4. Минаков Е.П., Шафигуллин И.Ш., Зубачев A.M. Методы исследования эффективности применения организационно-технических систем космического назначения. - СПб.: ВКА имени А.Ф. Можайского, 2016. - 244 с.

5. RU, патент: 2547315, B64G 99/00, B64G 1/56, 2014.

6. RU, патент: 2551591, B64G 99/00, B64G 1/66, 2014.

7. RU, заявка: 2013109680/11, B64G 99/00, 2013.

8. RU, патент: 2462401, B64G 99/00, B64G 1/56, 2011.

9. RU, заявка: 96116805/28, B64G 9/00, Е21С 51/00, F42B 15/12, F42B 39/00, 1996.

10. RU, заявка: 2012141826/11, B64G 99/00, 2012 (прототип).

1. Устройство разрушения потенциально опасных космических объектов, содержащее ядерные боевые части, систему ликвидации устройства разрушения космических объектов, отличающееся наличием центральной части, совокупности ядерных боевых частей, связанных между собой тросами и являющихся концевыми телами тросовых систем системы развертывания/свертывания ядерных боевых частей, одновременно выбрасываемых по радиальным направлениям из центральной части и одновременно подрываемых при соударении космического объекта либо с ними, либо с соединяющими их тросами, либо с элементами тросовых систем центральной части.

2. Устройство разрушения потенциально опасных космических объектов по п. 1, отличающееся тем, что система развертывания/свертывания ядерных боевых частей оснащена датчиковой аппаратурой, которая обнаруживает и передает в систему управления данные о месте соударения космического объекта с ядерной или ядерными боевыми частями, или соединяющими их тросами, или элементами тросовых систем, которая формирует данные на подтягивание ядерных боевых частей к месту соударения, формирует команду на свертывание тросовых систем с ядерными боевыми частями к месту соударения и выдает ее в систему свертывания/развертывания и только после этого выдает команду на подрыв ядерных боевых частей.

3. Устройство разрушения потенциально опасных космических объектов по п. 1, отличающееся тем, что ядерные боевые части оснащены аппаратурой обнаружения и определения относительного направления движения потенциально опасных космических объектов, аппаратурой позиционирования космической навигационной системы ГЛОНАСС и радиотехническим средством передачи данных о направлении относительного движения потенциально опасных космических объектов и координатах ядерной боевой части на одни и те же моменты времени, центральная часть оснащается аппаратурой приема указанных данных со всех ядерных боевых частей и передачи их в систему управления, а система управления формирует данные на подтягивание ядерных боевых частей к месту прогнозируемого соударения, формирует команду на свертывание тросовых систем с ядерными боевыми частями к этому месту и выдает ее в систему свертывания/развертывания, которая подтягивает ядерные боевые части к прогнозируемому месту соударения до непосредственного соударения космического объекта с развернутым устройством разрушения.

4. Устройство разрушения потенциально опасных космических объектов по п. 1, отличающееся тем, что устройство разрушения потенциально опасных космических объектов представляет собой многослойную конструкцию, в которой ядерные боевые части в неразвернутом и развернутом состояниях устройства разрушения образуют совокупность вложенных сферических слоев.