СВЕТОЗАЩИТНОЕ УСТРОЙСТВО КОСМИЧЕСКОГО ТЕЛЕСКОПА Российский патент 1997 года по МПК G02B23/16 B64G4/00 

Изобретение относится к области космической техники, а именно к устройствам для защиты космических телескопов и аппаратуры наблюдения космических аппаратов от засветок датчиков излучения солнечным светом. Это устройство также может быть использовано и для защиты отдельных конструкций космического аппарата, например радиаторов системы терморегулирования, требующих для нормальной работы затенения от падающего солнечного излучения.

Эффективность работы светозащитных устройств такого назначения, в основном, определяется величиной угла засветки. Уменьшение угла засветки приводит к увеличению продолжительности наблюдения, т.е. к увеличению диапазона рабочих углов аппаратуры наблюдения.

Известно устройство для защиты объектива телескопа (см. а.с. СССР N 1552145, кл. С 02 В 23-16, 1985), содержащее тубус и экран в виде сферического сегмента, связанный через механическую связь с приводом. Механическая связь выполнена в виде шарнира с осью поворота, перпендикулярной оси тубуса. Экран установлен снаружи тубуса и выполнен в виде одной створки. С помощью привода экран переводится из положения, закрывающего входное отверстие телескопа, в положение с открытым входным отверстием.

Недостатком данного технического решения является то, что при его использовании на космическом аппарате необходимо прерывать рабочий сеанс наблюдения, когда Солнце находится в передней полусфере относительно космического телескопа.

Известно светозащитное устройство проекта космического аппарата "Ломоносов" ("Космический астрометрический эксперимент "Ломоносов" Под ред. В.В.Нестерова и др. Изд-во Московского университета, 1992, с. 16), представляющее собой светозащитный экран, выполненный в виде цилиндрической оболочки с косым срезом, установленный соосно тубусу, на внешнем торце которого шарнирно установлена крышка, снабженная приводом, обеспечивающим открытие и закрытие тубуса телескопа. Угол засветки аппаратуры в данном случае определяется углом среза цилиндрической оболочки, при этом необходима также ориентация всего космического аппарата относительно Солнца таким образом, чтобы срез оболочки был противоположен направлению на Солнце. Реализация такой конструкции приводит к большим углам засветки, а также к неэффективному использованию прямоугольного поля зрения аппаратуры при проведении наблюдений удлиненного района и отслеживании всем космическим аппаратом направления на Солнце. Кроме того, проворот района относительно поля зрения может привести к смазыванию изображения.

Известно солнцезащитное устройство (прототип) для геостационарного спутника ( заявка Франции N 2605287, кл. B 64 G 1/58, опубл. 22.04.1988), содержащее тубус и экран, выполненный в виде цилиндрической оболочки с косым срезом и соединенный с приводом для ориентации экрана в направлении Солнца. Возможность поворота экрана относительно продольной оси тубуса не требует ориентации определенным образом космического аппарата на Солнце, однако угол засветки, определяемый углом среза цилиндрической оболочки, остается достаточно большим. При нахождении Солнца на границе угла засветки появляется необходимость перерывов в наблюдении. Для обеспечения же непрерывного наблюдения заданного района (например, с целью обнаружения лесных пожаров) необходимо увеличивать количество космических аппаратов, что приводит к удорожанию процесса наблюдения.

Технической задачей, решаемой предлагаемым изобретением, является разработка светозащитного устройства космического телескопа, обеспечивающего расширение диапазона рабочих углов при наблюдении заданных источников на небесной сфере или заданных районов Земли за счет уменьшения угла засветки.

Указанная задача решается следующим образом.

В светозащитном устройстве космического телескопа, содержащем тубус и экран, соединенный с приводом, новым является то, что привод выполнен двухстепенным с осями вращения, перпендикулярными друг другу и продольной оси тубуса, а экран соединен с приводом с помощью выносного механизма.

В светозащитном устройстве выносной механизм может быть выполнен в виде раздвижной штанги, снабженной приводом для изменения ее длины.

Выносной механизм может быть также выполнен в виде двух или нескольких шарнирно соединенных звеньев и снабжен для изменения угла между ними.

В светозащитном устройстве двухстепенной привод установлен так, что узел крепления его к выносному механизму находится в центре тубуса. Двухстепенной привод может быть установлен и так, что узел крепления его к выносному механизму находится на внешнем торце тубуса.

Использование изобретения позволяет получить следующий технический результат. Выполнение выносного механизма с возможностью изменения расстояния между экраном и узлом крепления ее к двухстепенному приводу с осями вращения, перпендикулярными друг другу и продольной оси тубуса, позволяет помещать экран в любой сегмент передней полусферы неба на удалении от торца тубуса и непрерывно отслеживать перемещение Солнца в передней полусфере.

Предложенная конструкция позволяет существенно расширить диапазон рабочих углов при проведении наблюдений за счет уменьшения угла засветки телескопа, так как экран может быть размещен на значительном расстоянии от торца тубуса.

Предложенная конструкция солнцезащитного устройства позволяет проводить наблюдения при частичном виньетировании экраном поля зрения телескопа. При значительном удалении экрана от торца тубуса величина виньетирования, определяемая отношением площади экрана к площади сечения поля зрения в месте нахождения экрана (даже при расположении экрана на визирной оси телескопа), не велика и позволяет проводить наблюдения. Частичное виньетирование может компенсировать благоприятными условиями наблюдения. Так, при проведении наблюдения лесных пожаров виньетирование возможно, когда Солнце и район наблюдения Земли находится на близком угловом расстоянии, т.е. наблюдение проводится на фоне ночной Земли. Условия наблюдения дневной Земли возникают при больших углах Солнцем и районом наблюдения Земли, когда экран уходит из поля зрения телескопа.

Увеличение диапазона рабочих углов телескопа приводит к сокращению количества космических аппаратов в орбитальной группировке при обеспечении непрерывного наблюдения заданных районов Земли, что дает значительный экономический эффект.

В сложенном положении конструкция солнцезащитного устройства может компактно размещаться под головным обтекателем ракетоносителя, ее габариты определяются практически только габаритами тубуса.

На фиг. 1 представлено солнцезащитное устройство с выносным механизмом, выполненным в виде раздвижной штанги; на фиг. 2 солнцезащитное устройство с выносным механизмом, выполненным в виде двух шарнирно соединенных звеньев; на фиг. 3 солнцезащитное устройство с приводом, расположенным на внешнем торце тубуса; на фиг. 4 расположение экрана для случая, когда Солнце и район наблюдения Земли находится на близком угловом расстоянии, положение I экран расположен вне поля зрения, положение II экран расположен в поле зрения.

Солнцезащитное устройство содержит тубус телескопа 1, экран 2, соединенный с приводом 3 с помощью выносного механизма 4. Экран светозащитного устройства может быть выполнен в виде конусной оболочки или сферического сегмента. Размер экрана определяется размерами входного отверстия тубуса. Привод 3 выполнен двухстепенным с осями вращения, перпендикулярными друг другу и продольной оси 5 тубуса. Выносной механизм 4 выполнен с возможностью изменения расстояния между экраном 2 и узлом крепления ее к двухстепенному приводу 3.

На фиг. 1 изображено выполнение светозащитного устройства с выносным механизмом, выполненным в виде раздвижной штанги. Она снабжена дополнительным приводом 6, предназначенным для изменения длины штанги и соответственно расстояния между экраном и узлом крепления штанги к приводу 3.

На фиг. 2 изображено выполнение светозащитного устройства с выносным механизмом, выполненным в виде двух звеньев 7, соединенных с помощью шарнира 8, который обеспечивает изменение углового расстояния между звеньями.

На фиг. 1 и 2 показано выполнение светозащитного устройства с размещением двухстепенного привода в центре тубуса телескопа. На фиг. 3 показано выполнение светозащитного устройства с размещением двухстепенного привода на внешнем торце тубуса.

Предлагаемое устройство работает следующим образом.

На этапе выведения космического аппарата на орбиту светозащитное устройство находится в сложенном положении. На фиг. 1 экран в сложенном положении закрывает входное отверстие тубуса телескопа, при этом внешняя поверхность экрана помещена снаружи телескопа. На фиг. 3 показано транспортное положение экрана, при котором экран также закрывает входное отверстие телескопа, при этом внешняя поверхность его обращена внутрь. На фиг. 2 экран в транспортном положении сложен и зачекован у внешнего торца тубуса телескопа. После выведения космического аппарата на ОИСЗ проводится перевод экрана в рабочее положение. Это осуществляется в варианте светозащитного устройства по фиг. 1 с помощью дополнительного привода 6, с помощью которого путем изменения расстояния между экраном и точкой крепления штанги к двухстепенному приводу происходит выдвижение экрана в пространстве перед входным отверстием телескопа. В варианте светозащитного устройства по фиг. 2 и 3 по команде с Земли или по заложенной на борт космического аппарата программе происходит расчековка шарнира 8: ломанное состояние штанги меняется на прямолинейное.

Наблюдение астрофизических источников излучения или заданных районов на поверхности Земли проводится по заранее намеченной программе. Учитывая взаимное положение Солнца относительно космического аппарата и наблюдения объекта. При этом заранее прогнозируются временные интервалы, при которых Солнце 9 занимает критическое положение относительно входного зрачка телескопа (см. фиг. 4, положение 1). С помощью двухстепенного привода экран по командам системы управления или с Земли перемещается в такое положение в передней полусфере телескопа, при котором экран отсекает падающий поток солнечного излучения. При проведении длительных сеансов наблюдения, в которых Солнце меняет положение относительно космического аппарата, с помощью привода осуществляется отслеживание движения Солнца экраном светозащитного устройства. Это осуществляется путем подачи команд Земли или системы управления космического аппарата на двухстепенной привод. В случае непредвиденных обстоятельств, например проведения коррекции, требующих экстренного закрытия входного отверстия тубуса телескопа, закрытие входного отверстия тубуса осуществляется с помощью дополнительного привода 6 светозащитного устройства на фиг. 1 или шарнира на фиг. 3.

Использование: в области космической техники, в устройствах для защиты космических телескопов (КТ) и аппаратуры наблюдения космических аппаратов от засветок солнечным светом и для защиты отдельных элементов конструкции: радиатор систем терморегулирования и других, требующих затенения от солнечного излучения. Сущность изобретения: светозащитное устройство КТ содержит тубус и экран, соединенный с приводом, при этом привод выполнен двухстепенным с осями вращения, перпендикулярными друг другу и продольной оси тубуса, а экран соединен с приводом при помощи выносного механизма, который может быть выполнен в виде раздвижной штанги или в виде нескольких шарнирно соединенных звеньев. 2 с. и 3 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Светозащитное устройство космического телескопа, содержащее тубус и экран, соединенный с приводом, отличающееся тем, что привод выполнен двустепенным с осями вращения, перпендикулярными одна другой и продольной оси тубуса, а экран соединен с приводом посредством выносного механизма. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что выносной механизм выполнен в виде раздвижной штанги, снабженной приводом для изменения ее длины. 3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что выносной механизм выполнен в виде шарнирно соединенных звеньев и снабжен приводом для изменения угла между ними. 4. Устройство по любому из пп.1 3, отличающееся тем, что выносной механизм соединен с двустепенным приводом посредством узла крепления, расположенного внутри оболочки тубуса. 5. Устройство по любому из пп.1 3, отличающееся тем, что выносной механизм соединен с двустепенным приводом посредством узла крепления, расположенного на внешнем торце тубуса.