СПОСОБ ЗАЩИТЫ КОСМИЧЕСКИХ АППАРАТОВ Российский патент 2014 года по МПК B64G1/56 

Изобретение относится к области космической техники, а именно к методам и средствам защиты космических аппаратов (КА) от столкновения с объектами искусственного происхождения различной массы, а также защиты от средств поражения в случае преднамеренного нападения на космические аппараты с помощью управляемых средств и устройств наблюдения космического базирования.

Известен способ защиты космических объектов, заключающийся в том, что перед космическим объектом на минимально допустимом расстоянии от него развертывают защитный экран в направлении возможного использования средств нападения, перекрывая экраном зону досягаемости космического объекта указанными средствами и сообщая экрану скорость и траекторию полета, близкие к скорости и траектории полета космического объекта, защитный экран в сложенном виде закрепляют краями на поверхности космического объекта, а перед зоной досягаемости средств нападения сообщают этим краям ускорение с составляющими вдоль и в сторону от траектории движения космического объекта, обеспечивая указанное развертывание защитного экрана, который выполняют в виде пространственно разнесенных поражающих элементов, соединенных гибкими средствами крепления на расстояниях, меньших геометрических размеров средств нападения [1].

Недостатками данного способа является низкая эффективность при предотвращении столкновения с группой объектов, обусловленная ограниченным количеством экранов, которые можно разместить на защищаемом объекте. 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. Необходимо отметить сложность и громоздкость упаковки такого экрана на КА, так как такого вида экран должен иметь размеры, сопоставимые с зоной поражения КА. В случае сбоя в работе устройства отделения экрана КА может получить повреждения от поражающих элементов.

Наиболее близким техническим решением к заявляемому способу является способ защиты космических аппаратов (КА), заключающийся в том, что защита космического аппарата осуществляется путем формирования отделяемого защитного экрана. Отделяемый защитный экран формируют перед отделением от КА в виде твердого тела малой плотности путем выдувания газом из полимерного материала с малым временем затвердевания, 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 взрывом фрагментов разрушенного объекта с траектории защищаемого КА, после чего формируют и отделяют в направлении потенциально опасных объектов необходимое количество экранов, требуемой 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 [2].

Недостатками данного способа являются:

- формирование защитного экрана происходит непосредственно перед отделением от КА, что может в случае возникновения неполадок в устройстве формировании и выдувания защитного экрана он останется прикрепленным к КА. Это приведет к нарушению работоспособности КА;

- масса, размер и количество необходимой для защиты КА экранов зависит от точности определения (расчетов) размеров, массы, вида опасных объектов, приближающихся к КА;

- формируемый экран имеет неопределенную конфигурацию с трудно прогнозируемым центром масс, что создает сложность при задании необходимого направления его отделения;

- при длительном функционировании КА на орбите (несколько лет) перед началом формирования экрана для устранения эффекта слеживания требуется «встряхивание» емкости с полимерным материалом;

- защита КА осуществляется только в отношении опасных неуправляемых объектов;

- ударная детонация при контакте защитного экрана с опасным объектом может воздействовать и на защищаемый КА;

- сложность обеспечения необходимого направления на опасный объект сформированного экрана из-за необходимости учета месторасположения объемных внешних конструктивных элементов КА (солнечные батареи, антенны);

- для отделения защитного экрана от КА требуется придать ему импульс движения, что может привести к детонации вещества экрана в непосредственной близости от КА.

Общим недостатком известных способов защиты КА является то, что ни один из них не обеспечивает защиту КА в случае преднамеренного нападения с помощью управляемых средств с устройствами наблюдения.

Целью изобретения являются способ защиты КА, обеспечивающий эффективную защиту космического аппарата от столкновения с потенциально опасными управляемыми объектами или группой объектов, в том числе управляемых.

Указанная цель достигается тем, что в заявляемом способе защитный экран представляет собой объемно-распределенное образование (ОРО) на основе микродисперсных углеродосодержащих частиц. Способ реализуется следующим образом.

На чертеже представлено пояснение способа. При приближении к защищаемому космическому аппарату 1 потенциально опасного управляемого объекта 2 кассету с устройством формирования защитного экрана 3 отстреливают в направлении линии визирования 5. Через фиксированный интервал времени после обнаружения потенциально опасного объекта 2 устройство формирования защитного экрана, к этому моменту времени находящееся вне зоны его возможного воздействия на КА, формирует защитное облако-экран в форме колокола 4 (изображено схематично на чертеже), направленного основанием в сторону потенциально опасного управляемого объекта 2 и имеющего размер, перекрывающий возможные углы наблюдения с опасного объекта при его маневрировании. При этом защитный экран формируют посредством реализации внутренней циклограммы работы кассеты с устройством формирования. В результате формируют зону неопределенности местоположения КА 1, которая превышает возможную зону поражения любыми видами управляемых опасных объектов (чертеж).

Преимуществом заявляемого способа защиты КА являются: возможность формирования защитного экрана вне КА на безопасном расстоянии, в случае маневрирования опасного объекта защита КА осуществляется формированием одного защитного экрана, тогда как в других известных способах для защиты КА требуется формирование последовательно нескольких экранов, отсутствует необходимость предварительного определения массы и размера приближающегося управляемого опасного объекта.

Список использованных источников

1. Патент РФ на изобретение №2294866 «Способ защиты космических объектов». МПК B64G 1/52, B64G 1/56, опубл. 10.03.2007 г., бюл. №7.

2. Патент РФ на изобретение №2374150 «Способ защиты космических аппаратов». МПК B64G 1/52, B64G 1/56, опубл. 27.11.2009 г.

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. Изобретение позволяет повысить защиту КА от управляемых объектов. 3 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Способ защиты космических аппаратов, включающий формирование защитного экрана и направление его в сторону потенциально опасных объектов, отличающийся тем, что защитный экран формируют в виде объемно-распределенного образования путем инжекции микродисперсных углеродосодержащих частиц устройством формирования защитного экрана, причем защитный экран формируют на безопасном расстоянии от защищаемого космического аппарата после отстрела кассеты с устройством формирования защитного экрана вдоль линии визирования в сторону потенциально опасного управляемого объекта.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что защитный экран формируют через заданный интервал времени после обнаружения потенциально управляемого опасного объекта и отстрела кассеты с устройством формирования защитного экрана.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что защитный экран формируют с заданными массо-габаритными параметрами - в виде колокола с основанием, направленным в сторону потенциально опасного управляемого объекта.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что защитный экран формируют компактным отстреливаемым устройством с заданной собственной циклограммой функционирования.