СПОСОБ ВЫВЕДЕНИЯ СПУТНИКА НА ЗАДАННУЮ ОКОЛОЗЕМНУЮ ОРБИТУ Российский патент 2016 года по МПК B64G1/10 B64G1/16 

Изобретение относится к ракетно-космической технике и может быть использовано для запуска спутников на заданные околоземные орбиты.

В настоящее время существует и совершенствуется много способов выведения спутников на заданные орбиты. Основные технические результаты, на которые направлены предлагаемые способы, связаны с экономией энергетических затрат и точностями выведения спутников на заданные орбиты. Известен, например, способ выведения спутника на высокие орбиты [1] (патент RU 2164880). Согласно изобретению спутник сперва выводят на траекторию облета Луны и совершают гравитационный маневр в ее сфере действия. В этом маневре изменяют плоскость орбиты спутника. На нисходящей ветви траектории облета Луны сначала осуществляют переход спутника на промежуточную орбиту с высотой перицентра не менее 40000 км над поверхностью Земли. Затем с помощью преимущественно двигателей малой тяги (величиной не более 0,001% земного веса спутника) переводят спутник на геостационарную орбиту. Изобретение направлено на увеличение массы выводимого спутника при его запуске с высокоширотного космодрома.

Известны также другие способы выведения спутников с использованием двух- и трехимпульсных переходов, решающих задачу выведения спутника в случае некомпланарности исходной низкой орбиты и геостационарной орбиты [2] (Г.З. Давлетшин. Активно-гравитационные маневры космических аппаратов. М., Машиностроение″, 1980 г.). Однако при больших наклонениях исходной орбиты к плоскости экватора (более сорока градусов) затраты характеристической скорости становятся значительными и масса космического аппарата на конечной орбите уменьшается.

Одна из проблем успешного выведения спутника на заданные орбиты связана с трудностями в проверке и тестировании его раскрывающихся элементов (антенн, солнечных батарей и т.п.). В результате сравнительно большое количество спутников оказывается неработоспособными или частично неработоспособными из-за нештатных ситуаций при раскрытии элементов конструкции спутника. Причем исправить командами с Земли дефект, связанный с неполным раскрытием элементов конструкции спутника после его отделения, часто не представляется возможным.

Подобный недостаток присущ и способу выведения спутника на заданную околоземную орбиту, взятому авторами за прототип [3] (Ракетно-космическая корпорация «Энергия» им. С.П. Королева - РКК «Энергия», Королев, 1996). Способ-прототип включает размещение спутника на средстве доставки-носителе, выведение с помощью ракеты на околоземную орбиту и его отделение. К сожалению, при использовании данного способа возникают ситуации, когда радиоантенны, антенны научной аппаратуры, панели солнечных батарей и т.п. не раскрываются частично или полностью после выведения спутника на заданную орбиту и выдачи команды на раскрытие элементов конструкции.

Задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение, является надежное выведение спутника на заданную околоземную орбиту с раскрытыми и проверенными элементами конструкции.

Технический результат достигается тем, что в способе выведения спутника на заданную околоземную орбиту, включающем размещение спутника, выведение с помощью ракеты на околоземную орбиту и его отделение, размещают спутник внутри космического корабля перед его выведением на орбиту, после выведения космического корабля ракетой на орбиту и его стыковки с орбитальной станцией размещают спутник на внешней поверхности космического корабля, приводят в рабочее положение раскрывающиеся элементы спутника, контролируют и фиксируют их раскрытие, отделяют космический корабль со спутником от орбитальной станции и переводят его на заданную околоземную орбиту, после чего отделяют спутник от космического корабля.

За счет выполнения предлагаемых действий оказывается возможным надежное выведение спутника на заданную околоземную орбиту с полностью раскрытыми и проверенными элементами конструкции. Достигается это следующим образом. В настоящее время на околоземной орбите постоянно функционирует орбитальная станция - 15 лет Международная космическая станция МКС, а ранее 15 лет ОК «Мир». К орбитальной станции постоянно стартуют и стыкуются с ней космические корабли (например, транспортные грузовые корабли «Прогресс»). В предлагаемом способе в качестве средства доставки используют космические корабли. На Земле спутник со сложенными элементами конструкции может быть размещен внутри космического корабля перед его запуском. После стыковки корабля со станцией спутник может быть перенесен на борт орбитальной станции и во время очередного выхода космонавтов в открытый космос спутник может быть закреплен на внешней поверхности космического корабля (например, корабля «Прогресс»). Это потребует, конечно, создание предварительно перед запуском специального интерфейса для монтажа спутника на корабле. После этого раскрывающиеся элементы конструкции спутника будут приведены в рабочее положение. Это может быть сделано либо космонавтами либо автоматически при контроле их раскрытия космонавтами, находящимися внутри станции. Затем проводится тестирование систем спутника и раскрытых элементов конструкции. При нештатной ситуации с раскрытием элементов конструкции космонавты могут выполнить необходимые ремонтные работы. После тестирования работы спутника космический корабль со спутником отделяется от станции и его переводят на заданную орбиту. Отсутствие атмосферы позволяет выполнить маневр перевода корабля и спутника с раскрытыми элементами конструкции на заданную орбиту. После выведения корабля со спутником на заданную орбиту спутник отделяют от космического корабля, который возвращают на Землю.

В настоящее время технически все готово для реализации предложенного способа, например, в рамках проекта МКС. Создается серия спутников научного и прикладного назначения, имеющих раскрывающиеся элементы - антенны, панели солнечных батарей и т.д. Причем выведение этих спутников в сложенном состоянии возможно с помощью грузового корабля ТГК «Прогресс». К МКС ежегодно запускается 5-6 ТГК «Прогресс», причем после отстыковки ТГК от станции он имеет еще достаточные ресурсы для выполнения задачи выведения спутника на заданную околоземную орбиту. Операции «Выход» в открытый космос российскими космонавтами МКС также надежно отработаны.

Таким образом, существующая инфраструктура проекта МКС, транспортные грузовые корабли «Прогресс» позволят реализовать предлагаемый способ.

Список литературы

1. Патент RU 2164880.

2. Г.З. Давлетшин. Активно-гравитационные маневры космических аппаратов. М., Машиностроение, 1980 г.

3. Ракетно-космическая корпорация «Энергия» им. С.П. Королева РКК «Энергия», Королев, 1996.

Изобретение относится к технологии запуска спутников на орбиту. Способ включает размещение спутника внутри космического корабля (КК) перед его выведением на орбиту. После выведения и стыковки КК с орбитальной станцией размещают спутник на внешней поверхности КК. Приводят в рабочее положение раскрывающиеся элементы спутника, контролируя и фиксируя их раскрытие. Отделяют КК со спутником от орбитальной станции и переводят его на заданную орбиту, после чего отделяют спутник от КК. Технический результат изобретения заключается в повышении надежности выведения спутника на заданную орбиту в рабочем состоянии.

Способ выведения спутника на заданную околоземную орбиту, включающий размещение спутника, выведение с помощью ракеты на околоземную орбиту и его отделение, отличающийся тем, что размещают спутник внутри космического корабля перед его выведением на орбиту, после выведения космического корабля ракетой на орбиту и его стыковки с орбитальной станцией размещают спутник на внешней поверхности космического корабля, приводят в рабочее положение раскрывающиеся элементы спутника, контролируют и фиксируют их раскрытие, отделяют космический корабль со спутником от орбитальной станции и переводят его на заданную околоземную орбиту, после чего отделяют спутник от космического корабля.