УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ ГРАВИТАЦИОННОГО ТЯГАЧА ПРИ БОРЬБЕ С АСТЕРОИДНОЙ ОПАСНОСТЬЮ Российский патент 2015 года по МПК G09B27/02 B64G7/00 

Устройство предназначено для имитации космических условий при обучении управлению космическим аппаратом - гравитационным тягачом.

Устройство служит для лучшего понимания работы гравитационного тягача в образовательных целях.

Специалисты NASA утверждают, что закрепить на астероиде двигатели (для коррекции его орбиты) - очень сложно. В силу малой гравитации надежного соединения не получится. Или нужно бурить. Что тоже - сложно и ненадежно.

Вместо этого астронавты предлагают применять «гравитационный трактор (или тягач)». Это сравнительно крупный автоматический корабль, который по прибытию на место должен неподвижно зависнуть на небольшой высоте над астероидом.

Теперь тягач включает свои двигатели (очевидно - маломощные, но зато чрезвычайно экономичные - ионные) и начинает медленно-медленно ускоряться. Естественно, струи выхлопа нужно направить несколько в сторону от астероида - как лепестки цветка.

Астероид будет смещаться вслед за машиной - просто за счет силы гравитационного притяжения между скалой и космическим аппаратом. Нужно лишь регулировать силу тяги так, чтобы зонд не улетел прочь.

И хотя сила притяжения будет чрезвычайно мала, по расчетам авторов идеи, 20-тонный зонд может увести с опасной траектории 200-метровый астероид всего за один год такой буксировки.

А 200-метровый «камень», при неудачном стечении обстоятельств, вполне может поставить под угрозу всю жизнь на планете (за счет изменения климата) и уж город может уничтожить спокойно (1).

Известен патент РФ №2486115.

Изобретение относится к космонавтике и может быть использовано для защиты Земли от астероидов. В сторону астероида запускают последовательно с промежутками времени космические ракеты (КР) с бортовыми средствами наведения и ядерной боевой частью (БЧ) и сближают на возможно близкое расстояние, затем взрывают БЧ, изменяя скорость и направление полета астероида в сторону от Земли. Временные интервалы запусков КР зависят от уменьшения массы астероида от предшествующего взрыва, скорости и направления КР, ожидаемого времени сближения очередной КР. Изобретение позволяет исключить столкновение астероида с Землей (2).

Данное изобретение ставит задачу по защите Земли от астероидов, но недостаточно конкретно.

Известен патент РФ №2112718.

Изобретение относится к космической энергетике, а также к способам и средствам защиты Земли от опасных космических объектов: астероидов, комет, космического мусора. В предлагаемом способе выводят компоненты ядерных зарядов (сокращаемых в процессе разоружения) на орбиты и используют для оснащения космических перехватчиков, направляемых к опасным объектам и железосодержащим астероидам; последние переводят серией ядерных взрывов в сферу действия Земли, где подвергают дезактивации и переработке с целью строительства из астероидного железа элементов космической энергоиндустриальной инфраструктуры Земли. В эту инфраструктуру входят солнечные отражатели и платформы, причем для напыления отражающего слоя использован материал одноразовых ракет-носителей. Для осуществления межорбитальных транспортных операций в космической системе на последующих этапах ее развития предполагается применение неракетных средств: резонансных систем типа “гравилет” и систем с обменом энергии и импульса (тросовых и роторно-маятниковых) (3).

Упомянутое изобретение может быть выбрано как наиболее близкое по концептуальной сущности.

С учетом поставленной задачи заявителем реализуется технический результат - заявляется достаточно эффективный тренажер для обучения и тренировки по управлению космическим летательным аппаратом, при этом повышается удобство и наглядность его управления и действия.

Предлагаемое устройство для моделирования гравитационного тягача характеризуется тем, что гравитационные силы моделируются магнитными, астероид моделируется подвижным стальным шаром, перемещающимся по круговому желобу, дистанция между шаром и подвижным основанием обеспечивается путем регулирования двигателя в зависимости от показаний лазерного дальномера.

На фигурах 1, 2 обозначено: 1 - стальной шар, имитирующий астероид, 2 - круговой желоб, 3 - лазерный дальномер, 4 - шайба (подвижное основание), на которой установлен лазерный дальномер, солнечные батареи, блок управления и постоянные магниты в трех гнездах, 5 - ось подвижной части и одновременно ротор двигателя, 6 - цапфа, через которую проходят провода для управления двигателем, 7 - цапфа, через которую проходят провода от командной кнопки, размещенной на рукоятке, 8 - рукоятка для установки начального положения и обеспечения ручного режима имитации, 9 - опорная шайба и статор двигателя.

Работает устройство следующим образом.

Предлагаемое устройство состоит из кругового желоба из оргстекла 2, по которому может перемещаться стальной шар 1, который имитирует астероид. Над желобом размещается подвижная часть, состоящая из лазерного дальномера 3, солнечных батарей и сильных постоянных магнитов. Гравитационные силы имитируются магнитными силами. Подвижная часть приводится в движение двигателем 5, 9, который управляется так, чтобы расстояние между стальным шаром (астероидом) и постоянными магнитами было два-три сантиметра. Шар стремится к постоянным магнитам, которые «убегают» и тянут шар за собой без соприкосновения.

В качестве сильных постоянных магнитов можно использовать неодим-железо-бор магниты, производимые российской промышленностью.

Разработанный макет устройства успешно работает.

Источники информации

1. membrana.ru/partical/9361.

2. Патент РФ №2486115, СПОСОБ ЗАЩИТЫ ЗЕМЛИ ОТ МАССИВНЫХ АСТЕРОИДОВ, B64G 99/00, заявл. 01.10.2012.

3. Патент РФ №2112718, СПОСОБ ДОСТИЖЕНИЯ УСТОЙЧИВОГО РАЗВИТИЯ И ЗАЩИТЫ ЗЕМЛИ ОТ ОПАСНЫХ КОСМИЧЕСКИХ ОБЪЕКТОВ И СИСТЕМА ДЛЯ ДОСТИЖЕНИЯ УСТОЙЧИВОГО РАЗВИТИЯ ЦИВИЛИЗАЦИИ, B64G 9/00, E21C 51/00, F42B 15/12, F42B 39/00, заявл. 16.08.1996.

Изобретение относится к учебным пособиям для наглядной имитации движения природных и искусственных небесных тел. Устройство содержит стальной шар (1), имитирующий астероид, круговой желоб (2) и подвижное основание (4), имитирующее космический аппарат (КА). На основании (4) установлены лазерный дальномер (3), солнечные батареи, блок управления и постоянные магниты (не показаны). Для перемещения основания (4) по кругу служит двигатель с ротором (5) и статором (9). Через цапфы (6) и (7) проходят провода, соответственно от блока управления и командной кнопки, размещенной в рукоятке (8). Гравитационное взаимодействие между КА и астероидом имитируется магнитным притяжением шара (1) и указанных постоянных магнитов. Блок управления обеспечивает поддержание расстояния между шаром (1) и магнитами порядка 2 ... 3 см. Техническим результатом изобретения является наглядная демонстрация процесса буксировки КА («гравитационным тягачом») астероида, связанного с КА силой гравитационного притяжения. 2 ил.

Устройство для моделирования гравитационного тягача при борьбе с астероидной опасностью, отличающееся тем, что содержит стальной шар, имитирующий астероид, круговой желоб, шайбу (подвижное основание), на которой установлен лазерный дальномер, солнечные батареи, блок управления и постоянные магниты в гнездах, ось подвижной части и одновременно ротор двигателя, цапфу, через которую проходят провода от блока управления, цапфу, через которую проходят провода от командной кнопки, размещенной в рукоятке, рукоятку для установки начального положения и обеспечения ручного режима имитации, опорную шайбу и статор двигателя, при этом гравитационные силы имитируются магнитными силами, подвижная часть приводится в движение двигателем, который управляется так, чтобы расстояние между стальным шаром (астероидом) и постоянными магнитами было два-три сантиметра.