СПОСОБ СНИЖЕНИЯ ПОСЛЕДСТВИЙ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ КОСМИЧЕСКОГО ОБЪЕКТА С ЗЕМЛЕЙ Российский патент 1999 года по МПК F41H11/02 

Техническое решение относится к катаклизмам, которые возникают при взаимодействии космического объекта с Землей. Примером такого взаимодействия может служить падение Тунгусского метеорита на Землю, что привело к местной катастрофе, которая проявилась в уничтожении лесного массива, всего живого при отсутствии значимых остатков метеорита. До сих пор ведется спор о природе объекта, который столкнулся с Землей. Ученые в своих расчетах утверждают, что сдвиг столкновения в населенную местность Европы привел бы к гибели миллионов людей.

Человечество видит возможность избежать последствий такого столкновения в использовании ядерного заряда, который позволил бы уничтожить метеорит (или другое космическое образование, т.к. споры о характере Тунгусского объекта ведутся до сих пор). Уничтожение космического объекта и устранение опасности взаимодействия с Землей обуславливается тем, что масса объекта будет распылена и ее фрагменты будут малоопасны при падении на Землю.

Недостатками такого способа, который заключается в пуске управляемой ракеты с двигателем и устройством поражения объекта, являются следующие:
1. Масса объекта по сравнению с массой ракеты на много порядков отличается, поэтому их взаимодействие, как масс, не будет играть роли, как и вообще при любом реальном взаимодействии масс. Именно это обстоятельство не устраняет движение объекта в направлении Земли с радиоактивным излучением от активации при ядерном взрыве. Т. е. отклонение траектории не произойдет, составляющая радиоактивная появится.

2. Фрагменты разрушения космического объекта могут иметь сами по себе опасность при столкновении с Землей.

3. Перед космическим объектом создается воздушная зона с повышенным давлением, которое значительно превышает прочностные свойства любых наземных материалов. Зона повышенного давления вызовет ударное бесконтактное взаимодействие с массой Земли, что может привести к смещению траектории движения Земли со всеми последствиями и разрушением всего живого на Земле или, по крайней мере, воздействие, соизмеримое с самыми мощными землетрясениями.

4. При взаимодействии ракеты вне зоны притяжения Земли имеется опасность заражения космического пространства радиоактивным веществом.

Именно эти обстоятельства привели к отказу от использования ядерного заряда для устранения взаимодействия Земли с объектом, и человечество живет, уповая на вероятность, которая говорит, что такое столкновение маловероятно.

Широко известен способ воздействия на объект путем запуска управляемой ракеты с поражающим устройством в головной ее части. Это широко известные ракетные комплексы земля - воздух. Например, комплекс, которым был уничтожен летательный аппарат США (летчик - Пауэрс), или оборонный комплекс, который поставляется Россией на Кипр (ракеты Р300) и многие другие.

Недостатками являются: локальное взаимодействие с объектом, что требует и сложной системы наведения и можно ожидать нулевой эффект из-за разницы масс в десяток порядков. Сам процесс носит взрывной характер с выделением тепловой энергии, что приводит к повышению энергии самого объекта, а во времени процесс протекает в тысячные доли секунды.

Целью технического решения является устранение указанных недостатков, а именно: обеспечение длительного воздействия на объект; отбор внутренней энергии от объекта; устранение последствий воздействия как для космоса, так и для Земли.

Поставленная цель достигается тем, что поражающее устройство выполняют в виде водной массы.

Пояснение к способу. Требуется низкая точность наведения (сравнительно), т.к. опасный объект имеет значительные наблюдаемые размеры. Контакт ракеты с объектом должен осуществляться в зоне давления, которое близко к нулю, и температура будет также близка к нулевой по абсолютной шкале. Скорость движения объекта к Земле в космическом пространстве будет не меньше второй космической, т. е. близкой к 11 км/с. Примерно с такой же скоростью будет двигаться и ракета, т. к. она должна попасть в указанную зону. Все это может быть осуществлено на высоте более 300 км, т.е. даже при радиальном сближении оно займет 15 с. На самом деле гораздо больше, т.к. такое сближение будет происходить по кривой расчетной, зависящей от параметров движения.

Далее процесс будет происходить следующим образом. При контакте ракеты с массой объекта произойдет проникающее взаимодействие, причем со стороны вхождения объекта в плотные слои атмосферы (со стороны Земли). Сила взаимодействия при относительной скорости около 20 км/с приведет к разрушению ракеты и ее фрагменты, включая водную массу, окажутся в пробитом канале. Причем все фрагменты будут удерживаться силами инерции в указанном канале и могут быть даже замурованы в канале остатками двигателя и других видов головной части расположенных устройств. При образовании канала будет выделяться тепловая энергия, которая может привести к частичному испарению воды. Поэтому желательно водную массу заморозить и перед запуском и в процессе движения в космическом пространстве путем сообщения полости воды с окружающей средой. Это может быть выбивная пробка в головной части при падении давления в космосе.

Далее процесс будет развиваться следующим образом. При вхождении объекта в воздушные слои атмосферы будет возникать усилие сопротивления от воздушной массы, повышение температуры с оплавлением поверхности объекта (так же сгорают спутники и другие объекты). Эти приведет к взрывному испарению водной массы с созданием сверхвысокого давления, образованием реактивной струи, которая будет тормозить объект длительное время (относительно) с отбором энергии от объекта, т.к. испарение и образование сверхвысокого давления требует не менее 1000 ккал/кг, т.е. соизмеримо с тротилом. Таких ракет может быть запущено сотни, допустим, до 10 тонн водной массы. Совместное взаимодействие воздушной тормозной среды, реактивной струи пара со сверхвысоким давлением и отбором энергии от объекта (в зависимости от массы объекта) резко снизит усилие взаимодействия и может вообще привести к гашению энергии и объекта.

Таким образом, достигаются все поставленные цели, которые были сформулированы выше.

Расчет к заявке "Способ снижения последствий взаимодействия космического объекта с Землей".

Расчет показывает параметры взаимодействия и реальность осуществления способа без претензий на строгий расчет.

1. Пусть объект входит в слои атмосфера со скоростью 11 км/с = 11•10³ м/с. Тогда удельное сопротивление 1 м² может быть вычислено по формуле , а с учетом линейного изменения скорости движения из-за изменения плотности принимаем формулу

После подстановки получаем 15•10⁵ кг/см². Эта удельная нагрузка многократно превышает прочностные свойства любого наземного материала (растительность). Именно это обстоятельство приводит к выделению энергии тепловой и взрывного нагрева водной массы.

Конечно, происходит рассеивание воздушной массы и это снижает удельное давление, одна, в силу быстротечности процесса, воздушная волна и приводит к разрушению макроструктуры, что и было при падении метеорита Тунгусского.

2. Т. к. масса объекта неизвестна, то можно предположить, что при таких скоростях будет выделяться энергия очень значительная. Рассчитаем энергию на 1 тонну массы, чтобы ориентироваться в порядке параметров.

Формула расчета
Силу принимаем по линейному закону

После подстановки получим 10⁷ ккал/с. Можно испарить 16 тонн.

3. Рассчитаем объем пара после испарения. 1 грамм-моль = 22,4 л. Расчет ведем на 1 тонну = 10⁶ грамм. 1 грамм-моль составляет 18 граммов. Тогда объем после испарения составит: 50 м³.

Расчет соотношения сил торможения от воздушной массы Земли и от тормозного воздействия реактивной составляющей водной массы
Принимает массу объекта 10⁶т=10⁹ кг, среднюю плотность объекта принимаем 4000 кг/м³. Форму объекта, для простоты, принимаем в виде куба. Тогда объем будет составлять а сторона - V=a³=2,5•10⁵м³, . Площадь стороны куба, обращенная к Земле, составит [P₁ = q•F= ] F = 63²≈4000 м². Тогда сила от взаимодействия с воздушной массой составит P₁ = qF = 150•10⁴•4000 = 6•10⁹ кг. 150 ати взято из предыдущего расчета.

Рассчитаем усилие от 10 ракет с водной массой в 10 тонн в каждой и площадью сопла 1 м², плотность принимаем давлению от воздушной массы воздуха перед взаимодействующей с воздухом поверхностью, а скорость принимаем, состоящей из двух составляющих: средней скоростью второй космической и тройной скоростью звука, т.к. раскаленная масса объекта создаст сверхвысокое давление и истечение будет не менее, чем из сопла реактивного летательного аппарата. Формула расчета , n = 10, F = 1 м², γ = 150•10⁴ кг/м³ , V = V₁ + V₂, V₁ ≈ 6•10³ м/с, V₂ = 3•300 м/с ≈ 10³ м/с, V = (6+1)•10³ = 7•10³ м/с,
Конечно, многие параметры взяты произвольно из технических соображений, но порядок и соотношение будут близкими к реальным . Как видно из полученных значений, усилие тормозное от реактивной струи будет много больше тормозного, что позволяет предположить даже отсутствие касаний объекта земной поверхности и возможность распыления объекта на большой высоте без оказания существенного влияния на Землю.

Способ относится к области защиты Земли от космических объектов. Техническим результатом изобретения является обеспечение длительности воздействия на объект и отбор его энергии. Способ заключается в том, что в ракете размещают водную массу, а сама ракета взаимодействует с объектом в космическом пространстве. При вхождении объекта в плотные слои атмосферы водная масса испаряется, создается сверхвысокое давление с образованием реактивной струи в сторону Земли.

Способ снижения последствий взаимодействия космического объекта с Землей, заключающийся в том, что производят запуск по меньшей мере одной управляемой ракеты с двигателем, несущей поражающее устройство и осуществляют ее взаимодействие с космическим объектом, отличающийся тем, что поражающее устройство начиняют водной массой.