Космический транспортер Российский патент 2022 года по МПК B64G1/10 

Изобретения относятся к области космонавтики как устройство и способ, предназначенные для очистки космического пространства от отработавших свой срок искусственных спутников Земли, прочих космических объектов, их обломков и перемещения космических объектов между орбитами.

Известен космический аппарат для утилизации космического мусора (Патент на изобретение RU 2040448, заявка RU 5025498/23 от 04.02.1992г.), содержащий энергетическую установку, выполненную в виде термоэмиссионного реактора-преобразователя, систему обнаружения тел, подлежащих уничтожению, устройство генерации и направленной передачи энергии, выполненное в виде лазера, снабженного системой охлаждения, и двигательную установку для маневрирования и коррекции орбиты. Лазер выполнен с ядерной накачкой и встроен в термоэмиссионный реактор-преобразователь, а в качестве рабочего тела лазера выбрана смесь газов СО₂, N₂, Не. Двигательная установка для маневрирования и коррекции орбиты выполнена электрореактивной. Недостатком известного устройства является применение лазера, приводящее к образованию более мелких обломков, а также большая масса космического аппарата с ядерным преобразователем.

Наиболее близким аналогом по технической сущности и достигаемому результату является космический аппарат для утилизации космического мусора с двигателем. Автор(ы): Баркова Мария Евгеньевна, RU 2686415, изобретение относится к средствам очистки околоземного космического пространства от отработавших свой срок искусственных космических объектов и их обломков. Предложенный космический аппарат (КА) включает в себя ловушку для космического мусора (КМ) и систему утилизации КМ. Ловушка состоит из сходящихся и расходящихся куполо- и конусообразной сетей, связанных между собой тросами с возможностью образования замкнутой полости. Недостаток указанного изобретения заключается в сложной маневренности аппарата с риском столкновения самого аппарата с космическим мусором. так как сетка ловушка находится непосредственно сзади самого аппарата для сборки космического мусора.

Решаемая задача заключается в необходимости совершенствования известных устройств и космических аппаратов для устранения указанных их недостатков с достижением заявленными объектами технического результата в отношении повышения надежности и точности.

Решаемой задачей является также создание системы конструкции космического аппарата в виде космического транспортёра, состоящего из нескольких модулей, связанных между собой механизмом стыковки и расстыковки, аппаратным и программным обеспечением, интерфейсом взаимосвязи между модулями для создания ловушки космического мусора.

Космический транспортер снабжен прямоугольной и куполообразной сетью, закрепленной к модулям космического транспортера гибкими амортизирующими тросами сходящихся-расходящихся, друг относительно друга, с возможностью образования замкнутой конусообразная полости. При обнаружении космического мусора сеть автоматически выпускается на тросах из межмодульного блока, с возможностью затягивать тросы обратно внутрь межмодульного блока.

Прямоугольная и куполообразная сеть, соединяясь посредством тросов с модулями космического транспортера, по мере поступления космического мусора на утилизацию методом обратной стыковки модулей космического транспортёра сжимается, образуя замкнутую конусообразная полость.

Достигаемый при реализации изобретения технический результат заключается в сборке космического мусора и отработавших свой срок космических объектов и их обломков из космического пространства и их утилизации посредством его сжигания при входе в атмосферу либо посредством перемещения на другие орбиты, предназначенные для создания меньшой опасности для действующих спутников и космических аппаратов, также для перемещения и транспортировки действующих космических объектов между орбитами.

Решение указанной технической задачи заключается, в частности, в том, что вносятся следующие новые признаки:

- космический транспортер, состоящий из нескольких модулей с гибкими амортизирующими тросами, соединяющие прямоугольную или куполообразную сеть для утилизации и ликвидации космического мусора, космических аппаратов с истекшим сроком годности, мелких астероидов, которые могут создать угрозу действующим космическим аппаратам на орбите космоса;

- космический транспортер для перемещения и транспортировки

космических объектов;

- связь модулей осуществляется посредством систем космической связи и

систем стыковки и расстыковки космических аппаратов;

- космический транспортер снабжен веерообразными солнечными панелями и солнечными панелями на корпусе.

Существенное отличие заявляемого технического решения от ранее известных заключается также в наличии в конструкции комплекта космических аппаратов с интерактивным управлением их работой, с конструкторской и технологической возможностью изменять их направление и расстояние между ними с помощью программированного автоматического управления от портативного компьютера и дистанционного управления через диспетчера, находящегося в управляющем центре на Земле, с одновременным отражением передаваемой информации с камер, установленных на космическом транспортере, на экраны в управляющем центре, с возможностью утилизации и ликвидации космического мусора, космических аппаратов с истекшим сроком годности, мелких астероидов, которые могут создать угрозу действующим космическим аппаратам на орбите космоса.

Таким образом, предложенные улучшения космических аппаратов, вместе с новым принципом их работы приводят к качественно новому техническому результату по сравнению с известными аналогами. Детально целесообразно описать преимущественно отличительные от известных существенные особенности выполнения признаков предложенного изобретения.

Указанные отличия в совокупности позволяют принципиально улучшить качество работы космических аппаратов в целях очищения космоса от инородных объектов и перемещения космических объектов.

Таким образом, предложенный улучшенный космический транспортёр с несколькими модулями, тросами, прямоугольной и куполообразной сетью, вместе с новым принципом их работы приводят к качественно новому техническому результату по сравнению с известными аналогами.

При описании изобретения нецелесообразно детально останавливаться на известных из опубликованных источников и имеющейся общеизвестной практике выполнения его признаков, в частности, конкретного выполнения космического аппарата, систем космической связи, технология стыковки и расстыковки космических аппаратов. Детально целесообразно описать преимущественно отличительные от известных существенные особенности выполнения признаков предложенного изобретения.

В целом указанные технические результаты целенаправленно достигаются следующей совокупностью существенных признаков, отраженных в заявленной формуле изобретения, в том числе с помощью космического транспортера, содержащего несколько модулей космического транспортера.

Кроме того, востребованными являются модификации космического транспортёра, в котором могут быть объединены нескольких модулей разного вида и размера, также разной длины тросы, сеть разных размеров, форм и количества, в зависимости от поставленной задачи по ликвидации и перемещению космических объектов.

Сущность изобретения целесообразно пояснить с помощью следующих фигур схематических чертежей:

На фиг. 1 представлена схема космического транспортера 1, где видны два состыкованные модули космического транспортера 2, тяговые двигатели 3, межмодульный блок для хранении сети и тросов 4, солнечные панели 5, двигатели ориентации 8.

На фиг. 2 представлена схема космического транспортера 1, где видны два расстыкованные модули космического транспортера 2, тяговые двигатели 3, солнечные панели 5, тросы 6, сеть 7, двигатели ориентации 8.

На фиг. 3 представлена схема космического транспортера 1 фронтальный вид, где видны два модуля космического транспортера 2 в расстыкованном положении, солнечные панели 5, тросы 6, сеть 7.

На фиг. 4 представлена схема космического транспортера 1 фронтальный вид, где видены четыре модуля космического транспортера 2 в расстыкованном положении, солнечные панели 5, тросы 6, сеть 7.

На фиг. 5 представлена схема космического транспортера 1, где видны два состыкованные модули космического транспортера 2, тяговые двигатели 3, межмодульный блок для сети и тросов 4, солнечные панели 5, тросы 6, сеть 7, двигатели ориентации 8.

На фиг. 6 представлена схема расстыковки модуля космического транспортера 2, входящего в атмосферу планеты Земля 11 по заданному курсу 9, трос 6, сеть 7, космический транспортер 1, околоземная орбита 10.

Достигаемый технический результат изобретения обеспечивают с помощью предложенного космического транспортера 1 (фиг.1, фиг.2, фиг.3, фиг.4, фиг.5, фиг.6), включающий использование нескольких модулей космического транспортера 2 (фиг.1, фиг.2, фиг.3, фиг.4, фиг.5, фиг.6) и разнонаправленных тяговых двигателей 3 (фиг.1, фиг.2, фиг.5), двигателей ориентации и стабилизации космического транспортёра 8 (фиг.1, фиг.2, фиг.5), межмодульного блока 4 (фиг.1, фиг.5) для размещения сети 7 (фиг.2, фиг.3, фиг.4, фиг.5, фиг.6) и тросов 6 (фиг.2, фиг.3, фиг.4, фиг.5, фиг.6), солнечных панелей 5 (фиг.1, фиг.2, фиг.3, фиг.4, фиг.5).

Достигаемый технический результат изобретения обеспечивается также тем, что после того, как ракета-носитель выводит комический транспортер 1 на нужную орбиту, в расчетное место скопления обломков, космического мусора или к действующим и недействующим космическим объектам или к опасным создающим угрозу астроидам, космический транспортер 1 с помощью роботизированной системы поиска либо с помощью диспетчера управляющего центра находит местоположение нужных объектов, подлежащих утилизации либо транспортировки и далее с помощью тяговых двигателей 3, работающих на топливе, находящемся в баке внутри каждого из модулей, комический транспортёр 1 отслеживает нужный объект, меняя свое направление, так космический транспортер 1 может менять направление движения с помощью двух разнонаправленных тяговых двигателей 3 и с помощью нескольких крутящихся вокруг своей оси двигателей ориентации и стабилизации 8, находящихся на всех сторонах корпуса каждого модуля космического транспортера 2, после этого происходит расстыковка модулей космического транспортера 2 (фиг.2, фиг.3, фиг.4) и отделение их друг от друга в заданной позиции с помощью двигателей ориентации 8, после этого автоматически происходит разблокировка блока размещения тросов и сети 4 и проводится развёртывание сети 7 и тросов 6 (фиг.2, фиг.3, фиг.4), закрепленных на модули, для сбора нужных объектов, далее нужные объекты собираются в сеть 7 и перенаправляются на другую орбиту либо перемещаются на другую траекторию, при необходимости ликвидации объекта, модули космического транспортера 2 стыкуются обратно и буксируют сеть 7, которая выполнена из прочных материалов, с помощью гибких амортизирующих тросов 6 (фиг.5), после отбуксировки на назначенное место автоматически отсоединяются тросы и сеть с космического транспортера 1 в места хранения космических объектов либо космический транспортер 1 или один из его модулей направится в атмосферу Земли для сжигания ненужных объектов.

Технический результат изобретения достигается также с помощью нескольких модулей космического транспортера 2, где используются несколько модулей, так как после сбора ненужных объектов, таких как обломки либо отработанные космические материалы и спутники, отстыкуется всего лишь один модуль и он удаляется от космического транспортера 1 в заданном направлении (фиг.6) к примеру по курсу 9 в атмосферу планеты Земля 11 и далее космический транспортер 1 может продолжать выполнять другие задачи в околоземной орбите 10 по утилизации и перемещению космических объектов с помощью других модулей космического транспортера, имеющих запасы тросов 6 и сети 7.

Технический результат изобретения достигается также предлагаемым способом утилизации и транспортировки космических объектов так, что после использования определенного количества модулей космического транспортера с Земли направляют дополнительные модули для стыковки с космическим транспортером 1, находящимся на космической орбите, изменяют направления и расстояния между модулями космического транспортёра с помощью программированного автоматического управления от портативного компьютера или дистанционного управления через диспетчера, находящегося в управляющем центре на Земле, с одновременным контролем передаваемой информации, причем модулями управляют, осуществляя отстыковку одного из модулей от космического транспортера, его удаления от других модулей в заданном направлении для последующего сжигания космического мусора в атмосфере.

Технический результат изобретения достигается также с помощью повторного использования модулей космического транспортера 2, так после выполнения задачи по ликвидации космических объектов в атмосфере Земли, они не сгорают, в связи с тем, что выполнены из особо прочного материала выдерживающего высокие температуры и снабжены парашютом и маяком для его обнаружения после приземления, таким образом, модуль можно использовать еще раз повторно, направив его обратно в космос для стыковки с космическим транспортером.

Следует отметить, что сеть 7 выполнена для разных задач, одна модификация предназначена для сжигания космического мусора в атмосфере Земли, другая модификация выполнена из особо прочных материалов выдерживающих высокие температуры, которую можно использовать для перемещения космических объектов обратно на Землю для их переработки, при этом сеть снабжена изолирующим прочным материалом выдерживающим высокие температуры, дополнительным парашютом и маяком для отслеживания.

Вышеизложенного достаточно для понимания сущности достижения технического результата с помощью заявленного космического транспортера. Также, вышеизложенным наглядно показано, что достижение указанного технического результата может быть обеспечено только неразрывно взаимосвязанной совокупностью всех существенных признаков заявленных объектов, отраженных в формуле изобретения.

Для практического создания изобретения космического транспортера с несколькими модулями космического транспортёра применяют известные элементы, узлы и программное обеспечение, и космические аппараты, соответствующие современному уровню науки и техники, в частности, в области космонавтики, и возможные для производства. Поэтому данное техническое решение является пригодным для промышленного применения. В известных источниках патентной и иной научно-технической информации не выявлено космические транспортёры с несколькими модулями с указанной в предложении всей совокупностью существенных признаков, поэтому данное техническое решение соответствует критерию «новизна».

Сравнительный анализ предложенного технического решения с известными аналогичными изобретениями, показал, что наличие набора модулей космического транспортера с интерактивным управлением их работой, приводит к появлению новых технических качеств, в частности, таких:

- усовершенствование конструкции космических аппаратов, достигаемое благодаря использованию вместо одного модульного аппарата целого набора модульных аппаратов, а именно двух и более, меняющих направления полета и космической орбиты, для получения более эффективного результата по утилизации и транспортировки космических объектов;

- усовершенствование конструкции, достигаемое благодаря использованию космического транспортера с несколькими модулями, имеющими возможности стыковки и расстыковки;

- расширение функциональных возможностей, достигаемое благодаря возможности охвата разных размеров космических объектов от мелких до самых крупных;

- создание космического транспортера из прочных материалов, выдерживающих высокие температуры для повторного их использования после возврата на Землю;

- создание космического транспортера с особо прочной сетью, выдерживающей высокие температуры для возврата на Землю нужных комических объектов.

Вышеуказанные свойства космического транспортера неочевидны и не вытекают явным образом из существующего уровня техники, на основании чего необходимо сделать вывод о соответствии предложенного технического решения критерию «изобретательский уровень».

На основе предлагаемых космического транспортера с несколькими модулями и способа утилизации и транспортировки космических объектов возможны многочисленные модификации, в частности, по размерам, форме, количеству, качеству, виду, пространственной ориентации модулей. Варианты модификации зависят от особенностей сферы использования предлагаемой технологии: при проведении утилизации космического мусора, транспортировки космических объектов и спутников между орбитами, однако все модификации находятся в рамках предложенного технического решения.

Группа изобретений относится к средствам и методам перемещения космических объектов (КО) между орбитами, главным образом для очистки околоземного пространства от космического мусора (КМ). Предлагаемый космический транспортёр (КТ) (1) содержит несколько модулей (2) с солнечными панелями (5), связанных между собой механизмами стыковки и расстыковки. Для создания ловушки КМ используется развертываемая из межмодульного блока сеть (7) (прямоугольной и куполообразной формы), связанная с модулями (2) амортизационными тросами (6). КТ может стыковаться с дополнительными модулями, с последующей отстыковкой одного из них от КТ для дальнейшего сжигания в атмосфере собранного им КМ. Технический результат состоит в повышении универсальности и надежности КТ, а также точности отработки им операций по захвату и транспортировке КО и КМ. 2 н.п. ф-лы, 6 ил.

1. Космический транспортёр, содержащий системы космического аппарата для утилизации и транспортировки космических объектов в космическом пространстве, отличающийся тем, что он содержит:

несколько модулей космического транспортёра, связанных между собой механизмами стыковки и расстыковки и снабженных аппаратным и программным обеспечением,

систему космической связи для обмена информацией с управляющим центром, включающую камеры, установленные на космическом транспортере,

по два разнонаправленных тяговых двигателя на каждом из указанных модулей с топливными баками и несколько вращающихся вокруг своих осей двигателей ориентации и стабилизации, размещенных на всех сторонах корпуса каждого из модулей,

установленные на модулях веерообразные солнечные панели и солнечные панели на корпусах модулей,

межмодульный блок для размещения гибких амортизирующих тросов и сети, обеспечивающий их автоматический выпуск при расстыковке указанных модулей и удалении модулей друг от друга в заданную позицию с помощью двигателей ориентации, с образованием ловушки, состоящей из сходящихся и расходящихся друг относительно друга прямоугольной и куполообразной сетей, прикрепленных к модулям космического транспортера указанными тросами так, что при повторной стыковке указанных модулей происходит сжатие сетки с образованием замкнутой конусообразной полости,

парашют и маяк для обнаружения модулей, осуществляющих приземление.

2. Способ утилизации и транспортировки космических объектов с помощью космического транспортёра по п.1, включающий направление дополнительных модулей для стыковки с космическим транспортером, находящимся на космической орбите, изменение направления и расстояния между модулями космического транспортёра с помощью программированного автоматического управления от портативного компьютера или дистанционного управления через диспетчера, находящегося в управляющем центре на Земле, с одновременным контролем передаваемой информации, причем модулями управляют, осуществляя отстыковку одного из модулей от космического транспортера, его удаления от других модулей в заданном направлении для последующего сжигания космического мусора в атмосфере.