Способ инспекции космических аппаратов в области низких околоземных круговых орбит Российский патент 2020 года по МПК B64G3/00 B64G1/24 

Изобретение относится к области средств наблюдения или слежения за полетом космических аппаратов (КА) и может быть использовано для инспекции космического аппарата. Примером таких ситуаций может служить сближение с космическим аппаратом с целью выявления его предназначения, оценки технических характеристик или поиска новых технологических решений.

Известно защищенное патентом изобретение - аналог: патент №2494415, МПК B64G 1/64, 2011 год «Способ обнаружения пассивного космического объекта при сближении с ним активного космического аппарата» (Старовойтов Е.И., Афонин В.В.). Изобретение относится к лазерным локационным системам (ЛЛС), используемым, в частности, в процессе стыковки космических аппаратов (КА). Способ включает сканирование пространства путем разворота активного КА с жестко установленной на нем ЛЛС по каналу тангажа или курса до обнаружения пассивного КА. Ширина диаграммы направленности зондирующего излучения ЛЛС в направлении сканирования минимальна, а в перпендикулярном направлении угол ее расходимости равен угловому размеру зоны обзора. Обнаружение пассивного КА осуществляют в мгновенном поле зрения многоэлементного приемника излучения ЛЛС. Это поле совпадает с диаграммой направленности ЛЛС. Техническим результатом изобретения является повышение надежности за счет исключения оптико-механического сканирования с использованием движущихся деталей. К недостаткам способа следует отнести возможность обнаружения инспекции КА при воздействии на КА лазерного локационного излучения.

Известно защищенное патентом изобретение - аналог: патент №2124462, МПК B64G 9/00, 1999 год «Способ идентификации движущихся объектов» (Атнашев А.Б., Докукин В.Ф., Землянов А.Б., Левин А.К., Саунин В.Г.). Предлагаемый способ может быть использован для обнаружения с борта летательного аппарата, например космической станции, объектов, движущихся по траекториям, опасным при сближении. Способ позволяет по нескольким последовательным результатам измерения пеленга на объект при условии установки границ диапазона селекции по скорости в соответствии с текущим значением угла пеленгования и при постоянстве измеренного угла пеленга идентифицировать космический объект как представляющий опасность в результате столкновения. Повышается оперативность и надежность идентификации при минимальном составе приборного оборудования и уменьшенном объеме вычислений. К недостаткам способа следует отнести возможность обнаружения инспекции КА при воздействии на КА радиоизлучения пеленгатора.

Известно защищенное патентом изобретение - аналог: патент №2601522, МПК B64G 1/64, 2015 год «Космический аппарат обслуживания на орбите автоматического космического аппарата и способ стыковки космического аппарата обслуживания с неисправным вращающимся космическим аппаратом» (Леонов А.Г., Ефремов Г.А., Палкин М.В., Благов А.В., Матвеев В.Ф., Шило В.К.). КА обслуживания (КАО) содержит узел стыковки с КА, двигательную установку, манипулятор для захвата КА, манипулятор захвата, перемещения и замены (МПЗ) блоков аппаратуры КА и КАО, средства дозаправки КА, запасные блоки аппаратуры для ремонта КА. МПЗ выполнен перемещаемым по корпусу КАО, а его оконечность оснащена устройством диагностики блоков аппаратуры КА. Манипулятор захвата КА выполнен на поворотной платформе. На корпусе КАО может быть, размещена аппаратура диагностики параметров закрутки неисправного КА. При стыковке КАО с вращающимся обслуживаемым КА совмещают их продольные оси. Закручивают поворотную платформу с манипулятором захвата КА до угловой скорости вращения КА, производят захват КА, тормозят относительное вращение КА и КАО средствами платформы и двигательной установки КАО. Прекращают захват КА и перемещают КАО до сближения и стыковки с использованием штатного узла стыковки. Технический результат группы изобретений состоит в расширении возможностей по обслуживанию КА с разными видами отказов и повышении эффективности группировки КА на орбите. К недостаткам способа следует отнести отсутствие на борту КАО средств обнаружения и пассивного наблюдения обслуживаемого КА, обеспечивающих автономное сближение перед началом диагностики состояния обслуживаемого КА.

Известно защищенное патентом изобретение - аналог: патент №2668140, МПК B64G 1/64, 2017 год «Способ определения времени до встречи активного объекта с космическим аппаратом при параллельном сближении» (Яковлев М.В., Яковлев Д.М.). Изобретение относится к управлению движением космических аппаратов (КА), в частности для предотвращения сближения КА с активным объектом (АО). Согласно способу излучаемые приближающимся АО сигналы регистрируют на борту КА детекторами плоской формы, расположенными на поверхности сферической оболочки. Эти сигналы запоминают и обрабатывают, определяя текущее направление на АО по радиус-вектору детектора с максимальной амплитудой сигнала. Регистрируют направления на АО в различные моменты времени и одновременно измеряют мощность принимаемых сигналов. Сравнивают зарегистрированные направления на АО и при их совпадении определяют время до встречи по интервалу между последовательными измерениями и соотношению мощностей сигналов в моменты измерений. Техническим результатом является заблаговременное определение момента встречи АО с КА сравнительно простыми средствами. К недостаткам способа следует отнести возможность обнаружения инспекции КА при воздействии на КА лазерного локационного излучения.

Известно защищенное патентом изобретение - аналог: патент №2629644, МПК B64G 1/12, 2016 год «Способ управления космическим кораблем при сближении с кооперируемым космическим аппаратом» (Муртазин Р.Ф., Борисенко Ю.Н., Борисенко Н.Ю.). Изобретение относится к операциям сближения и стыковки космических аппаратов (КА) на околокруговой орбите, например, грузового космического корабля в качестве КА и международной космической станции в качестве кооперируемого КА (ККА). После выведения КА на опорную орбиту определяют параметры импульсов сближения по параметрам орбиты ККА, измеренным до выведения КА. При отсутствии информации о фактической орбите ККА выполняют корректирующий импульс средствами ККА. Этот импульс направлен вдоль орбиты и рассчитан так, чтобы к моменту встречи скорректировать аргумент широты ККА до значения аргумента широты КА. Техническим результатом изобретения является возможность сближения КА с ККА при отсутствии информации на борту КА о фактической орбите ККА. При автономном сближении КА с кооперируемым ККА до положения стыковки реализуются традиционные методы радиоуправления по данным контроля взаимного положения объектов оптическими приборами. Указанное обстоятельство обеспечивает возможность обнаружения приближающегося КА в случае инспекции, что является недостатком способа - прототипа.

Целью настоящего изобретения является исключение возможности обнаружения приближающегося космического аппарата-инспектора.

Указанная цель достигается в заявляемом способе инспекции космических аппаратов в области околокруговых орбит, согласно которому космический аппарат-инспектор (КАИ) выводят на опорную орбиту, корректируют положение КАИ до совпадения аргументов широты КАИ и инспектируемого космического аппарата (ИКА), выполняют автономное сближение КАИ с ИКА и осуществляют инспекцию, причем опорную орбиту выбирают в плоскости и ниже орбиты ИКА, автономное сближение выполняют при наблюдении ИКА в пассивном режиме из положения в зенит.

Реализуемость заявляемого способа инспекции космических аппаратов в области околокруговых орбит и его практическая значимость подтверждаются следующим образом. Выбор опорной орбиты из условия расположения КАИ в плоскости и ниже орбиты ИКА при достаточно близких значениях радиусов орбит и совпадении их аргументов широты обеспечивает возможность наблюдения ИКА из положения в зенит. При этом повышается достоверность выделения изображения ИКА на фоне звезд и других возможных объектов в силу различия скорости перемещения их изображения на экране регистратора. Наблюдение ИКА выполняется в пассивном режиме за счет регистрации отраженного солнечного излучения, или ИК-излучения нагретой конструкции ИКА. Для ИКА, не оборудованных специальными высокочувствительными средствами наблюдения, собственное излучение КАИ остается незаметным. Тем более, для обнаружения КАИ требуется решить проблему ориентации детекторов. Поэтому применение заявляемого способа исключает возможность обнаружения КАИ к инспектируемым КА.

Таким образом, возможность технической реализации заявляемого способа инспекции космических аппаратов в области околокруговых орбит и его практическая значимость не вызывают сомнений.

Изобретение относится к управлению движением космических аппаратов (КА), производящих инспекцию других КА на орбите. Способ включает выведение КА-инспектора на опорную орбиту, аргумент широты которой совпадает с аргументом широты инспектируемого КА. При этом данную опорную орбиту располагают в плоскости и ниже близкой к ней орбиты инспектируемого КА, обеспечивая возможность наблюдения инспектируемого КА по направлению в зенит. Технический результат состоит в улучшении условий наблюдения инспектируемого КА с борта КА-инспектора в процессе сближения КА и уменьшения вероятности обнаружения КА-инспектора с борта инспектируемого КА.

Способ инспекции космических аппаратов в области низких околоземных круговых орбит, заключающийся в выведении космического аппарата-инспектора на опорную орбиту, проведении коррекции его положения для обеспечения совпадения значений его аргумента широты с аргументом широты инспектируемого космического аппарата для проведения инспекции, отличающийся тем, что опорную орбиту космического аппарата-инспектора располагают в плоскости и ниже орбиты инспектируемого космического аппарата, а его автономное сближение выполняют при наблюдении инспектируемого космического аппарата в пассивном режиме по направлению в зенит.