Способ идентификации космических аппаратов и их обломков в космическом пространстве Российский патент 2019 года по МПК G01S17/74 

Космическая деятельность, осуществляемая мировым сообществом, приводит к увеличению техногенного засорения околоземного космического пространства (КП) и, как следствие, к снижению безопасности космических полетов.

Несмотря на высокий уровень развития техники наблюдения за обстановкой в космическом пространстве, осуществляемой в радио или оптическом диапазонах, сохраняются трудности наблюдения за объектами находящимися в околоземном космическом пространстве, из-за увеличения численности этих объектов, уменьшения их размеров, а также появления частных спутников. В связи с этим, повышаются требования не только к обнаружению и каталогизации космических объектов (КО), но и к определению их государственной принадлежности.

Предлагаемое изобретение относится к ракетно-космической технике и может быть использовано для определения государственной принадлежности действующих или вышедших из строя космических аппаратов (КА) или крупных фрагментов их разрушения.

Известно защищенное патентом №2442998 от 04.03.2010 изобретение «Способ идентификации космических аппаратов и их обломков в космическом пространстве», суть которого заключается в нанесении на наружную или внутреннюю поверхность корпуса космического аппарата и его солнечные батареи маркирующего покрытия, в состав которого входят светоотражающие элементы. Спектр отражения полученной композицией веществ используют для кодирования технической и правовой информации о данном космическом аппарате, Идентификацию космического аппарата и его обломков осуществляют их лазерным облучением станцией наземного базирования, регистрацией отраженного сигнала, считыванием информации спектрометрическими средствами и ее расшифровке с использованием кодировочных таблиц.

Недостатком изобретения является сложность его реализации в связи со значительными скоростями КА, удаленностью их от наземных средств лазерной локации, регистрацией и выделением отраженного сигнала лазерного излучения от маркирующего покрытия КА, имеющее малые размеры, в сравнении с общей поверхностью КА.

Известно защищенное патентом изобретение - прототип: заявка 2016123557, МПК G01S 17/74 (2006.01) 2016 год «Способ идентификации космических объектов искусственного происхождения в космическом пространстве» (Софьин А.П., Беляев Б.В., Уразин Р.А.) Изобретение относится к ракетно-космической технике. Способ связан с использованием наземной лазерной локации, при котором на наружную поверхность корпуса космического объекта наносят световозвращающее покрытие в виде эквидистантно расположенных полос, а облучение космического объекта для считывания информации осуществляют двумя параллельными лазерными лучами. При этом расстояние между лазерными лучами должно быть меньше ширины полос световозвращающего покрытия и больше расстояния между этими полосами.

Недостатком изобретения является проблематичность его реализации в связи с большими скоростями КА, значительными расстояниями между космическими аппаратами и наземными средствами лазерной локации, а также слабым сигналом лазерного излучения, отраженным от маркирующих покрытий, имеющих малые размеры.

Целью рассматриваемого изобретения является идентификация (определение государственной принадлежности) космических аппаратов или их обломков в космическом пространстве с помощью средств космического мониторинга, включая использование космических аппаратов - инспекторов, оснащенных специальным оборудованием.

Указанная цель достигается следующим образом:

В специально подготовленные технологические отверстия КА помещают капсулы с радиоактивным нуклидом, содержащим информацию о производителе космической техники, причем идентификацию космического аппарата или его обломков осуществляют с помощью регистрации гамма или бета-излучения нуклида во внешнем пространстве с помощью гамма-спектрометра, входящего в состав средств космического мониторинга. Боковая поверхность капсулы хорошо экранируется, как собственным защитным слоем вещества, так и корпусом КА. Для защиты радиоэлектронной аппаратуры от радиационного воздействия нуклида, со стороны обращенной внутрь корпуса КА предусматривают в капсуле специальный защитный слой.

За каждым производителем космической техники следует закрепить определенный нуклид, имеющий фиксированные радиоактивные характеристики. Такую маркировку представляется целесообразным стандартизировать на международном уровне, как для запускаемых государственных космических объектов, так и для частных.

Технический результат при использовании предлагаемого изобретения заключается в том, что данный способ маркировки космических аппаратов нуклидами позволяет повысить заметность и информативность космических объектов для отечественных и международных средств наблюдения и тем самым повышает уровень надежности их идентификации за счет более эффективной регистрации средствами космического мониторинга радиационного излучения нуклида, размещенного на каждом космическом объекте.

Перечень радиоактивных нуклидов для осуществления маркировки КА, достаточно широк, при этом с помощью специальных фильтров можно корректировать в определенных пределах энергию квантов гамма или бета излучения.

В качестве примера могут быть использованы нуклиды представленные в таблице 1.

Для регистрации излучения могут использоваться портативные (для размещения на КА-инспекторах) спектрометры гамма-излучения на основе детектора из ОЧГ (особо чистый германий), гамма-бета-спектрометр МКС-АТ 1315, гамма-спектрометр «Ксения», гамма-спектрометры, описанные в патентах №2550313, 2646542 и др.,

Реализация предлагаемого решения позволит службам наблюдения за КП надежно вести идентификацию КА в режиме полета для отслеживания оперативной обстановки в околоземном космическом пространстве, используя космические средства мониторинга КП, в дополнение к информации о космическом аппарате, полученной при регистрации запусков КА в соответствии с Конвенцией о регистрации объектов, запускаемых в космическое пространство (Конвенция о регистрации, 1975 г.),

Необходимость в этом усиливается при увеличении числа космических объектов в околоземном космическом пространстве и повышении их разнообразия, как по международной принадлежности, так и по изготовителям, собственникам.

Идентификация КА и их обломков - информация, необходимая для расследования возможных конфликтных ситуаций в космическом пространстве, связанных со столкновениями, повреждениями космических спутников. Наблюдение за КА и их обломками, идентификация, определение их собственников особенно необходимы в случаях, которые подпадают под действие Конвенции о международной ответственности за ущерб, причиненный космическими объектами (Конвенция об ответственности, 1972 г.).

Предлагаемое изобретение может служить основой для разработки международного соглашения об опознавательной маркировке космических средств изготовителями космической техники и запускающими государствами с целью повышения уровня доверия и транспарентности в международной космической деятельности. С точки зрения экологии, слабо интенсивное излучение нуклида вряд ли может повлиять на общий радиационный фон Земли, к тому же, рассматривается достаточно большое количество проектов с использованием ядерных энергетических установок в космической технике, представляющих серьезную радиационную угрозу.

Таким образом, техническая возможность реализации заявляемого способа идентификации космических аппаратов и их обломков в космическом пространстве и его практическая значимость не вызывает сомнений.

Изобретение относится к ракетно-космической технике и может быть использовано для идентификации космических аппаратов и их обломков в космическом пространстве с помощью средств космического мониторинга. Способ идентификации космических аппаратов и их обломков в космическом пространстве с использованием средств космического мониторинга содержит этапы, на которых информацию о производителях космической техники кодируют характеристиками радиоактивного излучения, закрепляя за каждым из них определенный нуклид, который в капсулах помещают в специальные технологические отверстия соответствующих космических аппаратов, а принадлежность космического аппарата конкретному производителю космической техники определяют по излучению нуклида, размещенного на этом аппарате. Технический результат – повышение надежности идентификации космических аппаратов и их обломков в космическом пространстве. 1 табл.

Способ идентификации космических аппаратов и их обломков в космическом пространстве с использованием средств космического мониторинга, отличающийся тем, что информацию о производителях космической техники кодируют характеристиками радиоактивного излучения, закрепляя за каждым из них определенный нуклид, который в капсулах помещают в специальные технологические отверстия соответствующих космических аппаратов, а принадлежность космического аппарата конкретному производителю космической техники определяют по излучению нуклида, размещенного на этом аппарате.