СПОСОБ РАЗГОНА КОСМИЧЕСКОГО АППАРАТА В МЕЖЗВЕЗДНОМ ПРОСТРАНСТВЕ ПРИ ПОЛЕТЕ К БЛИЖАЙШИМ ЗВЕЗДНЫМ СИСТЕМАМ Российский патент 2022 года по МПК B64G1/10 B64G1/22 

Описание патента на изобретение RU2782278C1

Изобретение относится к космической технике и может быть применено для исследования межзвездной среды и доставки космического аппарата к ближайшим звездным системам.

Известен способ ускорения космического аппарата (КА) см. [1] В.Ф. Сафранович, Л.М. Эмдин. Маршевые двигатели космических аппаратов. М.: Машиностроение, 1980, с. 17, включающий размещение запаса рабочего тела, например, химически активных веществ, на борту КА, затем нагрев и сжигание в двигателе КА рабочего тела и его истечение с созданием силы воздействия и ускорения КА.

Такой способ прост, универсален и широко используется. Однако здесь используются химические реакции, энергия которых относительно невелика, и существующие химические двигатели обеспечивают сравнительно низкие скорости истечения рабочего тела, что требует использования больших количеств рабочего тела.

Известен способ ускорения космического аппарата, принятый за прототип, включающий отправку микроминиатюрных космических роботов к ближайшей звездной системе α Центавра, см. [2] Лисов И. «До Альфы Центавра при нашей жизни?». Новости космонавтики. 2016. №07. С. 44-45, см. [3] Первушин А. «Познать неведомые дали». Российский космос. 2019. №1-2. С. 50-51.

Согласно предложенному способу в полет к звездной системе α Центавра отправится рой из тысячи микроскопических аппаратов StarChip массой не больше грамма каждый. Зонды будут снабжены легчайшим светоотражающим парусом размером примерно 4×4 метра и толщиной 100 нанометров. Разгонять рой до скорости 20 процентов от световой будет огромный наземный лазер мощностью 100 гигаватт.

Недостатком этого способа является тот факт, что рассеяние на неоднородностях атмосферы ухудшает расходимость луча лазера с 10-9 до 10-5, а предлагаемые авторами решения не позволяют скомпенсировать атмосферные эффекты. Кроме того, мощность облучения космического паруса лазером мощностью 100 ГВт приведет к разрушению любого физического материала, из которого изготовлен сам парус.

Кроме того, если разгонная лазерная установка будет размещена на Земле, хотя бы и в высокогорном районе, сфокусировать ее луч на отражающей поверхности размером в несколько метров не получится за счет искажения, которое вносит атмосфера.

Технический результат предлагаемого изобретения заключается в разгоне космического аппарата, оснащенного световым парусом, в межзвездном пространстве за счет подачи на световой парус импульсов электромагнитной энергии лазерного излучения высокой плотности, генерируемых серией фотодиссоционных квантовых генераторов, последовательно отделяемых от разгонного блока, причем разгонный блок на интервале разгона движется в том же направлении, что и разгоняемый КА.

Указанный технический результат достигается тем, что космический аппарат оснащают разгонным блоком с размещенными на нем отделяемыми модулями с фотодиссоционными квантовыми генераторами, в которых для создания инверсии используется излучение фронта ударной волны, генерируемой в активном газообразном веществе взрывом взрывчатого вещества [4, 5], кроме того, на борту КА размещают световой парус.

Космический аппарат с разгонным блоком транспортируют на околоземную орбиту. Далее разгоняют КА с разгонным блоком при помощи комбинированной двигательной установки ЭРД плюс ЖРД (электрореактивный двигатель плюс жидкостный ракетный двигатель) [6] до третьей космической скорости по траектории к выбранной звезде или звездной системе, например, Альфы Центавра. После выхода КА с разгонным блоком из пределов гелиосферы Солнца в межзвездное пространство при помощи оптических датчиков, размещенных на разгонном блоке и/или КА, осуществляют поиск опорного ориентира системы управления движением КА - звезды или звездной системы. Затем при помощи бортовой вычислительной системы разгонного блока определяют направление смещения и угол рассогласования между направлением на опорный ориентир системы управления движением КА - звезды или звездной системы. При помощи двигателей малой тяги, размещенных на разгонном блоке, осуществляют коррекцию направления движения КА до устранения рассогласования между направлением на опорный ориентир системы управления движением КА - звезды или звездной системы и вектором скорости КА.

После отключения двигателей малой тяги отделяют космический аппарат от разгонного блока с размещенными на нем отделяемыми модулями с фотодиссоционными квантовыми генераторами. Причем разгонный блок на интервале разгона движется в том же направлении, что и разгоняемый КА. Далее измеряют скорость отделения КА и регистрируют в памяти бортовой вычислительной системы разгонного блока время и скорость отделения КА от разгонного блока. Разворачивают световой парус, причем максимум основного лепестка индикатрисы рассеяния светового паруса ориентируют в направлении, противоположном вектору скорости КА. Затем при помощи системы ориентации разгонного блока устанавливают продольную ось разгонного блока с отделяемыми модулями с фотодиссоционными квантовыми генераторами в направлении его вектора скорости. После удаления КА на заданное и безопасное расстояние от разгонного блока с размещенными на нем отделяемыми модулями с фотодиссоционными квантовыми генераторами по команде бортовой вычислительной системы разгонного блока отделяют единичный модуль с фотодиссоционным квантовым генератором в направлении вектора скорости КА. При этом отделяемый модуль с фотодиссоционным квантовым генератором ориентируют таким образом, чтобы пучок лазерного излучения фотонов был направлен на максимум основного лепестка индикатрисы рассеяния светового паруса, причем сохраняют ориентацию при движении отделяемого модуля с фотодиссоционным квантовым генератором к КА. В дальнейшем после временной задержки на безопасном расстоянии от разгонного блока по команде бортовой вычислительной системы разгонного блока осуществляют поджиг заряда фотодиссоционного квантового генератора, генерируют электромагнитную энергию лазерного излучения высокой плотности в направлении максимума основного лепестка индикатрисы рассеяния светового паруса. Облучают поверхность светового паруса, при этом за счет узконаправленной концентрации электромагнитной энергии лазерного излучения фотонов в направлении максимума основного лепестка индикатрисы рассеяния светового паруса придают КА ускорение. Далее отделяют от разгонного блока второй отделяемый модуль с фотодиссоционным квантовым генератором в направлении вектора скорости КА. При этом второй отделяемый модуль с фотодиссоционным квантовым генератором также ориентируют таким образом, чтобы пучок лазерного излучения фотонов был направлен на максимум основного лепестка индикатрисы рассеяния светового паруса, причем также сохраняют ориентацию при движении второго отделяемого модуля с фотодиссоционным квантовым генератором в направлении КА. После временной задержки на безопасном расстоянии от разгонного блока по команде бортовой вычислительной системы разгонного блока осуществляют поджиг заряда второго отделяемого модуля фотодиссоционного квантового генератора, генерируют электромагнитную энергию лазерного излучения в направлении максимума основного лепестка индикатрисы рассеяния светового паруса. Облучают поверхность светового паруса, при этом за счет узконаправленной концентрации электромагнитной энергии лазерного излучения фотонов в направлении максимума основного лепестка индикатрисы рассеяния светового паруса повторно придают КА ускорение в направлении вектора скорости КА. Потом последовательно отделяют от разгонного блока третий, четвертый и все последующие отделяемые модули с фотодиссоционными квантовыми генераторами до израсходования их запаса на борту разгонного блока в направлении вектора скорости КА. Причем также сохраняют ориентацию при движении третьего, четвертого и всех последующих отделяемых модулей с фотодиссоционными квантовыми генераторами в направлении КА. После временной задержки на безопасном расстоянии от разгонного блока по команде БВС разгонного блока осуществляют поджиг заряда третьего, четвертого и всех последующих отделяемых модулей с фотодиссоционными квантовыми генераторами. Последовательно генерируют электромагнитную энергию лазерного излучения от третьего, четвертого и всех последующих отделяемых модулей с фотодиссоционными квантовыми генераторами в направлении максимума основного лепестка индикатрисы рассеяния светового паруса. Последовательно облучают поверхность светового паруса, при этом за счет узконаправленной концентрации электромагнитной энергии лазерного излучения фотонов в направлении максимума основного лепестка индикатрисы рассеяния светового паруса каждый раз придают КА ускорение в направлении вектора скорости КА.

При этом максимум основного лепестка индикатрисы рассеяния светового паруса в течение всего времени разгона КА при помощи системы ориентации КА удерживают в направлении разгонного блока из отделяемых модулей с фотодиссоционными квантовыми генераторами.

Существует вариант, в котором световой парус выполняют в виде экрана-зеркала, отражающего поток лазерного излучения фотонов в сторону, противоположную направлению полета.

Кроме того, световой парус в виде экрана-зеркала изготавливают из материала с низким коэффициентом поглощения, который обеспечивает неразрушающее воздействие лазерного излучения фотодиссоционных квантовых генераторов на отражающую поверхность экрана-зеркала.

Кроме того, разгонный блок оснащают передатчиком дистанционного управления поджигом зарядов отделяемых модулей с фотодиссоционными квантовыми генераторами.

Кроме того, каждый отделяемый модуль с фотодиссоционным квантовым генератором оснащают приемником дистанционного управления для поджига заряда фотодиссоционного квантового генератора.

Кроме того, фотодиссоционные квантовые генераторы выполняют различной мощности.

Кроме того, с увеличением расстояния между разгонным блоком и КА, от разгонного блока последовательно отделяют модули с фотодиссоционными квантовыми генераторами, мощность излучения которых возрастает пропорционально квадрату расстояния от разгонного блока до КА.

Кроме того, мощность лазерного излучения фотодиссоционных квантовых генераторов рассчитывают исходя из неразрушающего воздействия луча лазера на отражающую поверхность светового паруса.

Кроме того, на разгонном блоке размещают N отделяемых модулей с фотодиссоционными квантовыми генераторами с возможностью последовательного отделения каждого модуля от разгонного блока, где N - количество отделяемых модулей с фотодиссоционными квантовыми генераторами.

Кроме того, количество отделяемых модулей N с фотодиссоционными квантовыми генераторами на разгонном блоке устанавливают от нескольких десятков до нескольких тысяч.

Кроме того, после отделения последнего модуля с фотодиссоционным квантовым генератором по команде бортовой вычислительной системы разгонного блока от КА отделяют световой парус.

Существует вариант, в котором отделяемый модуль фотодиссоционного квантового генератора размещают в транспортно-пусковом контейнере.

Существует вариант, в котором транспортно-пусковой контейнер снабжают направляющими отделяемого модуля фотодиссоционного квантового генератора.

Существует вариант, в котором транспортно-пусковой контейнер устанавливают на разгонном блоке таким образом, что продольная ось каждого транспортно-пускового контейнера соосна продольной оси разгонного блока.

Существует вариант, в котором направляющие отделяемого модуля фотодиссоционного квантового генератора располагают под углом к продольной оси транспортно-пускового контейнера и при выходе отделяемого модуля фотодиссоционного квантового генератора из транспортно-пускового контейнера осуществляют его закрутку вокруг продольной оси. Вращение отделяемого модуля фотодиссоционного квантового генератора вокруг своей оси стабилизирует его полет и сохраняет ориентацию.

Предложенный способ реализуется следующим образом. Космический аппарат оснащают разгонным блоком с размещенными на нем отделяемыми модулями с фотодиссоционными квантовыми генераторами [4, 5], кроме того, на борту КА размещают световой парус в транспортном положении.

Космический аппарат с разгонным блоком транспортируют на околоземную орбиту. Далее разгоняют КА с разгонным блоком при помощи комбинированной двигательной установки ЭРД плюс ЖРД (электрореактивный двигатель плюс жидкостный ракетный двигатель) [6] до третьей космической скорости по траектории к выбранной звезде или звездной системе, например, Альфы Центавра. После выхода КА с разгонным блоком из пределов гелиосферы Солнца в межзвездное пространство при помощи оптических датчиков, размещенных на разгонном блоке и/или КА, осуществляют поиск опорного ориентира системы управления движением КА - звезды или звездной системы [7, 8]. Затем при помощи бортовой вычислительной системы разгонного блока определяют направление смещения и угол рассогласования между направлением на опорный ориентир системы управления движением КА - звезды или звездной системы. Далее при помощи двигателей малой тяги, размещенных на разгонном блоке, осуществляют коррекцию направления движения КА до устранения рассогласования между направлением на опорный ориентир системы управления движением КА - звезды или звездной системы и вектором скорости КА.

После отключения двигателей малой тяги отделяют космический аппарат от разгонного блока с размещенными на нем отделяемыми модулями с фотодиссоционными квантовыми генераторами. Причем разгонный блок на интервале разгона движется в том же направлении, что и разгоняемый КА. Далее измеряют скорость отделения КА и регистрируют в памяти бортовой вычислительной системы разгонного блока время и скорость отделения КА от разгонного блока. Данная операция необходима для последующего вычисления текущего расстояния между КА и разгонным блоком с отделяемыми модулями с фотодиссоционными квантовыми генераторами. Затем на КА из транспортного положения разворачивают световой парус, причем максимум основного лепестка индикатрисы рассеяния паруса ориентируют в направлении, противоположном вектору скорости КА. Потом при помощи системы ориентации разгонного блока устанавливают продольную ось разгонного блока с отделяемыми модулями с фотодиссоционными квантовыми генераторами в направлении вектора скорости разгонного блока. После удаления КА на заданное и безопасное расстояние от разгонного блока с размещенными на нем отделяемыми модулями с фотодиссоционными квантовыми генераторами по команде бортовой вычислительной системы разгонного блока отделяют единичный модуль с фотодиссоционным квантовым генератором в направлении вектора скорости КА. При этом отделяемый модуль с фотодиссоционным квантовым генератором ориентируют таким образом, чтобы пучок лазерного излучения фотонов был направлен на максимум основного лепестка индикатрисы рассеяния светового паруса, причем сохраняют данную ориентацию при движении отделяемого модуля с фотодиссоционным квантовым генератором к КА. В дальнейшем после временной задержки на безопасном расстоянии от разгонного блока по команде бортовой вычислительной системы разгонного блока осуществляют поджиг заряда фотодиссоционного квантового генератора, генерируют электромагнитную энергию лазерного излучения в направлении максимума основного лепестка индикатрисы рассеяния светового паруса. Облучают поверхность светового паруса, при этом за счет узконаправленной концентрации электромагнитной энергии лазерного излучения фотонов в направлении максимума основного лепестка индикатрисы рассеяния светового паруса придают КА ускорение. Далее отделяют от разгонного блока второй отделяемый модуль с фотодиссоционным квантовым генератором в направлении вектора скорости КА. При этом второй отделяемый модуль с фотодиссоционным квантовым генератором также ориентируют таким образом, чтобы пучок лазерного излучения фотонов был направлен на максимум основного лепестка индикатрисы рассеяния светового паруса, причем также сохраняют ориентацию при движении второго отделяемого модуля с фотодиссоционным квантовым генератором в направлении КА. После временной задержки на безопасном расстоянии от разгонного блока по команде бортовой вычислительной системы разгонного блока осуществляют поджиг заряда второго отделяемого модуля фотодиссоционного квантового генератора, генерируют электромагнитную энергию лазерного излучения в направлении максимума основного лепестка индикатрисы рассеяния светового паруса. Облучают поверхность светового паруса, при этом за счет узконаправленной концентрации электромагнитной энергии лазерного излучения фотонов в направлении максимума основного лепестка индикатрисы рассеяния светового паруса, повторно придают КА ускорение в направлении вектора скорости КА. Потом последовательно отделяют от разгонного блока третий, четвертый и все последующие отделяемые модули с фотодиссоционными квантовыми генераторами до израсходования их запаса на борту разгонного блока в направлении вектора скорости КА. Причем также сохраняют ориентацию при движении третьего, четвертого и всех последующих отделяемых модулей с фотодиссоционными квантовыми генераторами в направлении КА. После временной задержки на безопасном расстоянии от разгонного блока по команде БВС разгонного блока осуществляют поджиг заряда третьего, четвертого и всех последующих отделяемых модулей с фотодиссоционными квантовыми генераторами. Последовательно генерируют электромагнитную энергию лазерного излучения от третьего, четвертого и всех последующих отделяемых модулей с фотодиссоционными квантовыми генераторами в направлении максимума основного лепестка индикатрисы рассеяния светового паруса. Последовательно облучают поверхность светового паруса, при этом за счет узконаправленной концентрации электромагнитной энергии лазерного излучения фотонов в направлении максимума основного лепестка индикатрисы рассеяния светового паруса каждый раз придают КА ускорение в направлении вектора скорости КА.

При этом максимум основного лепестка индикатрисы рассеяния светового паруса в течение всего времени разгона КА при помощи системы ориентации КА удерживают в направлении разгонного блока из отделяемых модулей с фотодиссоционными квантовыми генераторами.

В итоге тяга, создаваемая в результате взаимодействия мощного лазерного излучения фотонов с поверхностью светового паруса, придает КА ускорение.

Вынесение фотодиссоционных квантовых генераторов в космическое пространство позволяет исключить недостатки разгонной лазерной установки, размещенной на Земле [2, 3]. Во-первых, не требуется гигантская мощность лазера в 100 гигаватт, во-вторых, исключается влияние атмосферы и связанные с этим проблемы с расходимостью луча.

Развитие мощных фотодиссоционных квантовых генераторов позволяют при современном уровне техники создать ряд модулей с фотодиссоционными квантовыми генераторами, генерирующими электромагнитную энергию мощного лазерного излучения [4, 5, 10-14].

Размещение на КА светового паруса в виде экрана-зеркала, отражающего поток лазерного излучения фотонов, которые ударяясь в экран-зеркало и отражаясь в сторону, противоположную направлению полета, сообщают КА дополнительный импульс силы, в результате которого осуществляют разгон космического аппарата в межзвездном пространстве.

Облучение поверхности светового паруса импульсами электромагнитной энергии лазерного излучения высокой плотности, генерируемых серией фотодиссоционных квантовых генераторов количеством от нескольких десятков до нескольких тысяч, последовательно отделяемых от разгонного блока, позволяет придать космическому аппарату нарастающее ускорение.

Пространственное разнесение на интервале разгона разгонного блока с размещенными на нем отделяемыми модулями с фотодиссоционными квантовыми генераторами и космического аппарата позволяет резко уменьшить разгоняемую массу.

При этом относительно небольшое расстояние между КА и отделяемыми модулями с фотодиссоционными квантовыми генераторами, как источниками мощного лазерного излучения фотонов, за счет высокой плотности лазерного пучка, облучающего световой парус, позволит увеличить разгоняемую массу по сравнению с прототипом от граммов до килограммов.

Такие массовые характеристики при современном уровне развития ракетно-космической и вычислительной техники позволяют создать космический аппарат для исследования межзвездной среды и изучения ближайших звездных систем, имеющий на борту системы, необходимые для нормальной работы [3, 9].

Предложенный способ позволяет осуществить разгон КА в межзвездном пространстве и дает возможность провести исследования межзвездной среды, а также осуществить пролет КА у ближайшей звезды или ближайшей звездной системы с целью ее предварительного изучения [15].

Источники информации

1. В.Ф. Сафранович, Л.М. Эмдин. Маршевые двигатели космических аппаратов. М.: Машиностроение. 1980. С. 17.

2. И. Лисов. До Альфы Центавра при нашей жизни? Новости космонавтики. 2016. №07. С. 44-45.

3. А. Первушин. Познать неведомые дали. Российский космос. 2019. №1-2. С. 50-51.

4. Патент РФ на изобретение №2286630 «Способ накачки фотодиссоционного квантового генератора и фотодиссоционный квантовый генератор». Опубл. 27.10.2006. Бюл. №30. 2006.

5. Патент РФ на изобретение №2565847 «Фотодиссоционный квантовый генератор». Опубл. 20.10.2015. Бюл. №29. 2015.

6. А. Ильин. На просторах Солнечной системы. Новости космонавтики. 2014. №03. С. 54.

7. А.Е. Тюлин, В.В. Бетанов, B.C. Юрасов, С.В. Стрельников. Навигационно-баллистическое обеспечение полета ракетно-космических средств. Системный анализ НБО. Кн. 2. М.: Радиотехника. 2018. С. 188-189.

8. Патент РФ на изобретение №2697866 «Способ межзвездной навигации космического корабля». Опубл. 21.08.2019. Бюл. №24. 2019.

9. А.К. Пономарев, А.А. Романов, А.Е. Тюлин. Фотонные технологии в космическом приборостроении. Ракетно-космическое приборостроение и информационные системы. 2016. Том 3. Выпуск 2. С. 4-23.

10. Патент РФ на изобретение №2286631 «Способ накачки фотодиссоционного генератора, фотодиссоционный генератор, способ юстировки фотодиссоционного генератора и устройство для его осуществления, лазерная система на основе фотодиссоционных генераторов, способ управления лазерной системой на основе фотодиссоционных генераторов и устройство для его осуществления». Опубл. 27.10.2006. Бюл. №30. 2006.

11. Патент РФ на изобретение №2279165 «Лазерная система». Опубл. 27.06.2006. Бюл. №18. 2006.

12. Патент РФ на изобретение №2316091 «Способ формирования импульса электромагнитного излучения при его доставке на объект, квантовый генератор, способ управления квантовым генератором и система управления квантовым генератором». Опубл. 27.01.2008. Бюл. №3. 2008.

13. Патент РФ на изобретение №2326478 «Способ формирования импульса электромагнитного излучения при его доставке на объект, лазерная система для его осуществления, способ управления лазерной системой и устройство управления лазерной системой». Опубл. 10.06.2008. Бюл. №16. 2008.

14. Патент РФ на изобретение №2352037 «Фотодиссоционный генератор и система его управления». Опубл. 10.04.2009. Бюл. №10. 2009.

15. А. Ильин. 40-я научная ассамблея COSPAR. Новости космонавтики. 2014. №10. С. 50.

Похожие патенты RU2782278C1

название год авторы номер документа
ЛАЗЕРНОЕ УСТРОЙСТВО КОНТРОЛЯ ОКОЛОЗЕМНОГО КОСМИЧЕСКОГО ПРОСТРАНСТВА 2012
  • Буйко Сергей Анатольевич
  • Гаранин Сергей Григорьевич
  • Григорович Сергей Викторович
  • Качалин Григорий Николаевич
  • Куликов Станислав Михайлович
  • Кундиков Станислав Вячеславович
  • Певный Сергей Николаевич
  • Смирнов Андрей Борисович
  • Смышляев Сергей Петрович
  • Сухарев Станислав Александрович
  • Хохлов Валерий Александрович
RU2502647C1
Прямоточный релятивистский двигатель 2020
  • Сенкевич Александр Павлович
RU2776324C1
СПОСОБ КАЛИБРОВКИ РАДИОЛОКАЦИОННОЙ СТАНЦИИ ПО ВЕЛИЧИНЕ ЭФФЕКТИВНОЙ ПОВЕРХНОСТИ РАССЕЯНИЯ ПРИ ПРОВЕДЕНИИ ДИНАМИЧЕСКИХ ИЗМЕРЕНИЙ ЭФФЕКТИВНОЙ ПОВЕРХНОСТИ РАССЕЯНИЯ ИССЛЕДУЕМЫХ ОБЪЕКТОВ 2011
  • Бодягин Виктор Александрович
  • Егоров Владимир Леонидович
  • Мисник Виктор Порфирьевич
  • Полуян Александр Петрович
RU2477495C1
СПОСОБ ЛАЗЕРНОЙ КОСМИЧЕСКОЙ СВЯЗИ И КОМПЛЕКС ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ 2008
  • Кутаев Юрий Федорович
  • Манкевич Сергей Константинович
  • Носач Олег Юрьевич
  • Орлов Евгений Прохорович
RU2380834C1
КОСМИЧЕСКАЯ СИСТЕМА ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА МАТЕРИАЛОВ В КОСМОСЕ 2011
  • Корнилов Владимир Александрович
  • Тугаенко Вячеслав Юрьевич
  • Лопота Виталий Александрович
  • Легостаев Виктор Павлович
  • Евдокимов Роман Александрович
  • Лобыкин Андрей Александрович
RU2478063C1
ФОТОДИССОЦИОННЫЙ КВАНТОВЫЙ ГЕНЕРАТОР, СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ЛАЗЕРНОЙ СИСТЕМОЙ НА ЕГО ОСНОВЕ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ 2003
  • Багаев С.Н.
  • Бодягин В.А.
  • Земсков Е.М.
  • Мисник В.П.
  • Мурашев В.М.
  • Прокофьев В.С.
RU2240634C1
СПОСОБ НАКАЧКИ ФОТОДИССОЦИОННОГО КВАНТОВОГО ГЕНЕРАТОРА И ФОТОДИССОЦИОННЫЙ КВАНТОВЫЙ ГЕНЕРАТОР 2005
  • Свиридов Константин Николаевич
  • Мурашев Владимир Михайлович
  • Мисник Виктор Порфирьевич
  • Бодягин Виктор Александрович
RU2286630C1
СПОСОБ НАКАЧКИ ФОТОДИССОЦИОННОГО ГЕНЕРАТОРА, ФОТОДИССОЦИОННЫЙ ГЕНЕРАТОР, СПОСОБ ЮСТИРОВКИ ФОТОДИССОЦИОННОГО ГЕНЕРАТОРА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ, ЛАЗЕРНАЯ СИСТЕМА НА ОСНОВЕ ФОТОДИССОЦИОННЫХ ГЕНЕРАТОРОВ, СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ЛАЗЕРНОЙ СИСТЕМОЙ НА ОСНОВЕ ФОТОДИССОЦИОННЫХ ГЕНЕРАТОРОВ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ 2005
  • Свиридов Константин Николаевич
  • Мурашев Владимир Михайлович
  • Мисник Виктор Порфирьевич
  • Бодягин Виктор Александрович
RU2286631C1
СПОСОБ КАЛИБРОВКИ РАДИОЛОКАЦИОННОЙ СТАНЦИИ, РАБОТАЮЩЕЙ НА ВОЛНАХ КРУГОВОЙ ПОЛЯРИЗАЦИИ ПРИ ПАРАЛЛЕЛЬНОМ ПРИЕМЕ ОТРАЖЕННЫХ СИГНАЛОВ, ПО ВЕЛИЧИНЕ ЭФФЕКТИВНОЙ ПОВЕРХНОСТИ РАССЕЯНИЯ ПРИ ДИНАМИЧЕСКИХ ИЗМЕРЕНИЯХ ЭФФЕКТИВНОЙ ПОВЕРХНОСТИ РАССЕЯНИЯ БАЛЛИСТИЧЕСКИХ И КОСМИЧЕСКИХ ОБЪЕКТОВ 2011
  • Бодягин Виктор Александрович
  • Егоров Владимир Леонидович
  • Мисник Виктор Порфирьевич
  • Полуян Александр Петрович
RU2477496C1
ЛАЗЕРНАЯ СИСТЕМА 2005
  • Свиридов Константин Николаевич
  • Мурашев Владимир Михайлович
  • Мисник Виктор Порфирьевич
  • Бодягин Виктор Александрович
RU2279165C1

Реферат патента 2022 года СПОСОБ РАЗГОНА КОСМИЧЕСКОГО АППАРАТА В МЕЖЗВЕЗДНОМ ПРОСТРАНСТВЕ ПРИ ПОЛЕТЕ К БЛИЖАЙШИМ ЗВЕЗДНЫМ СИСТЕМАМ

Изобретение относится к космической технике и может быть применено для исследования межзвездной среды и доставки космического аппарата (КА) к ближайшим звездным системам. Изобретение представляет собой способ разгона космического аппарата с световым парусом и отделяемыми модулями с фотодиссоционными квантовыми генераторами. КА выводят на околоземную орбиту, разгоняют до третьей космической скорости по траектории к выбранной звездной системе. После выхода КА из пределов гелиосферы Солнца, КА отделяют от разгонного блока (РБ) и разворачивают световой парус. Далее последовательно отделяют модули с фотодиссоционными квантовыми генераторами в направлении вектора скорости КА до израсходования запаса отделяемых модулей с генераторами на борту РБ. Далее последовательно осуществляют поджиг заряда фотодиссоционных квантовых генераторов. Генерируют электромагнитную энергию лазерного излучения высокой плотности. Облучают поверхность светового паруса КА. В итоге тяга, создаваемая в результате воздействия мощного излучения фотонов на световой парус, придает КА ускорение. Достигается возможность проведения исследования межзвездной среды, ближайших звезд и звездных систем. 14 з.п. ф-лы.

Формула изобретения RU 2 782 278 C1

1. Способ разгона космического аппарата в межзвездном пространстве при полете к ближайшим звездным системам, отличающийся тем, что космический аппарат (КА) оснащают разгонным блоком с размещенными на нем отделяемыми модулями с фотодиссоционными квантовыми генераторами, кроме того, на борту КА размещают световой парус, сначала космический аппарат с разгонным блоком транспортируют на околоземную орбиту, далее разгоняют КА с разгонным блоком при помощи комбинированной двигательной установки электрореактивный двигатель плюс жидкостный ракетный двигатель до третьей космической скорости по траектории к выбранной звезде или звездной системе, после выхода КА с разгонным блоком из пределов гелиосферы Солнца в межзвездное пространство при помощи оптических датчиков, размещенных на разгонном блоке и/или КА, осуществляют поиск опорного ориентира системы управления движением КА - звезды или звездной системы, затем при помощи бортовой вычислительной системы (БВС) разгонного блока определяют направление смещения и угол рассогласования между направлением на опорный ориентир системы управления движением КА - звезды или звездной системы и при помощи двигателей малой тяги, размещенных на разгонном блоке, осуществляют коррекцию направления движения КА до устранения рассогласования между направлением на опорный ориентир системы управления движением КА - звезды или звездной системы и вектором скорости КА, после отключения двигателей малой тяги отделяют КА от разгонного блока с размещенными на нем отделяемыми модулями с фотодиссоционными квантовыми генераторами, причем разгонный блок на интервале разгона движется в том же направлении, что и разгоняемый КА, измеряют скорость отделения КА и регистрируют в памяти БВС разгонного блока время и скорость отделения КА от разгонного блока, разворачивают световой парус, причем максимум основного лепестка индикатрисы рассеяния светового паруса ориентируют в направлении, противоположном вектору скорости КА, затем при помощи системы ориентации разгонного блока ориентируют его продольную ось в направлении вектора скорости разгонного блока, после удаления КА на заданное расстояние от разгонного блока с размещенными на нем отделяемыми модулями с фотодиссоционными квантовыми генераторами по команде бортовой вычислительной системы разгонного блока отделяют единичный модуль с фотодиссоционным квантовым генератором в направлении вектора скорости КА, при этом отделяемый модуль с фотодиссоционным квантовым генератором ориентируют так, чтобы пучок лазерного излучения фотонов был направлен на максимум основного лепестка индикатрисы рассеяния светового паруса, причем сохраняют данную ориентацию при движении отделяемого модуля с фотодиссоционным квантовым генератором к КА, затем после временной задержки на безопасном расстоянии от разгонного блока по команде БВС разгонного блока осуществляют поджиг заряда фотодиссоционного квантового генератора, генерируют электромагнитную энергию лазерного излучения высокой плотности в направлении максимума основного лепестка индикатрисы рассеяния светового паруса, облучают поверхность светового паруса, при этом за счет узконаправленной концентрации электромагнитной энергии лазерного излучения фотонов в направлении максимума основного лепестка индикатрисы рассеяния светового паруса придают КА ускорение, далее отделяют от разгонного блока второй отделяемый модуль с фотодиссоционным квантовым генератором в направлении вектора скорости КА, при этом второй отделяемый модуль с фотодиссоционным квантовым генератором также ориентируют так, чтобы пучок лазерного излучения фотонов был направлен на максимум основного лепестка индикатрисы рассеяния светового паруса, причем также сохраняют ориентацию при движении второго отделяемого модуля с фотодиссоционным квантовым генератором в направлении КА, после временной задержки на безопасном расстоянии от разгонного блока по команде БВС разгонного блока осуществляют поджиг заряда второго отделяемого модуля фотодиссоционного квантового генератора, генерируют электромагнитную энергию лазерного излучения в направлении максимума основного лепестка индикатрисы рассеяния светового паруса, облучают поверхность светового паруса, при этом за счет узконаправленной концентрации электромагнитной энергии лазерного излучения фотонов в направлении максимума основного лепестка индикатрисы рассеяния светового паруса, повторно придают КА ускорение в направлении вектора скорости КА, потом последовательно отделяют от разгонного блока третий, четвертый и все последующие отделяемые модули с фотодиссоционными квантовыми генераторами до израсходования их запаса на борту разгонного блока в направлении вектора скорости КА, причем также сохраняют ориентацию при движении третьего, четвертого и всех последующих отделяемых модулей с фотодиссоционными квантовыми генераторами в направлении КА, после временной задержки на безопасном расстоянии от разгонного блока по команде БВС разгонного блока осуществляют поджиг заряда третьего, четвертого и всех последующих отделяемых модулей с фотодиссоционными квантовыми генераторами, последовательно генерируют электромагнитную энергию лазерного излучения от третьего, четвертого и всех последующих отделяемых модулей с фотодиссоционными квантовыми генераторами в направлении максимума основного лепестка индикатрисы рассеяния светового паруса, последовательно облучают поверхность светового паруса, при этом за счет узконаправленной концентрации электромагнитной энергии лазерного излучения фотонов в направлении максимума основного лепестка индикатрисы рассеяния светового паруса каждый раз придают КА ускорение в направлении вектора скорости КА, при этом максимум основного лепестка индикатрисы рассеяния светового паруса в течение всего времени разгона КА при помощи системы ориентации КА удерживают в направлении разгонного блока из отделяемых модулей с фотодиссоционными квантовыми генераторами.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что световой парус выполняют в виде экрана-зеркала, отражающего поток лазерного излучения фотонов в сторону, противоположную направлению полета.

3. Способ по п. 2, отличающийся тем, что световой парус в виде экрана-зеркала изготавливают из материала с низким коэффициентом поглощения, который обеспечивает неразрушающее воздействие лазерного излучения фотодиссоционных квантовых генераторов на отражающую поверхность экрана-зеркала.

4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что разгонный блок оснащают передатчиком дистанционного управления поджигом зарядов отделяемых модулей с фотодиссоционными квантовыми генераторами.

5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что каждый отделяемый модуль с фотодиссоционным квантовым генератором оснащают приемником дистанционного управления для поджига заряда фотодиссоционного квантового генератора.

6. Способ по п. 1, отличающийся тем, что фотодиссоционные квантовые генераторы выполняют различной мощности.

7. Способ по п. 6, отличающийся тем, что с увеличением расстояния между разгонным блоком и КА от разгонного блока последовательно отделяют модули с фотодиссоционными квантовыми генераторами, мощность излучения которых возрастает пропорционально квадрату расстояния от разгонного блока до КА.

8. Способ по п. 6, отличающийся тем, что мощность лазерного излучения фотодиссоционных квантовых генераторов рассчитывают исходя из неразрушающего воздействия луча лазера на отражающую поверхность светового паруса.

9. Способ по п. 1, отличающийся тем, что на разгонном блоке размещают N отделяемых модулей с фотодиссоционными квантовыми генераторами с возможностью последовательного отделения каждого модуля от разгонного блока, где N - количество отделяемых модулей с фотодиссоционными квантовыми генераторами.

10. Способ по п. 9, отличающийся тем, что количество отделяемых модулей N с фотодиссоционными квантовыми генераторами на разгонном блоке устанавливают от нескольких десятков до нескольких тысяч.

11. Способ по п. 1, отличающийся тем, что после отделения последнего модуля с фотодиссоционным квантовым генератором по команде бортовой вычислительной системы разгонного блока от КА отделяют световой парус.

12. Способ по п. 1, отличающийся тем, что отделяемый модуль фотодиссоционного квантового генератора размещают в транспортно-пусковом контейнере.

13. Способ по п. 1, отличающийся тем, что транспортно-пусковой контейнер снабжают направляющими отделяемого модуля фотодиссоционного квантового генератора.

14. Способ по п. 12, отличающийся тем, что транспортно-пусковой контейнер устанавливают на разгонном блоке таким образом, что продольная ось каждого транспортно-пускового контейнера соосна продольной оси разгонного блока.

15. Способ по п. 13, отличающийся тем, что направляющие отделяемого модуля фотодиссоционного квантового генератора располагают под углом к продольной оси транспортно-пускового контейнера и при выходе отделяемого модуля фотодиссоционного квантового генератора из транспортно-пускового контейнера осуществляют его закрутку вокруг продольной оси.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2022 года RU2782278C1

СПОСОБ РАЗГОНА КОСМИЧЕСКОГО АППАРАТА С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ СОЛНЕЧНОГО ПАРУСА 1999
  • Базанов В.С.
  • Большаков М.В.
  • Лавренов А.Н.
  • Лебедев Г.В.
  • Постников И.Ю.
RU2209748C2
ЛАЗЕРНАЯ СИСТЕМА 2005
  • Свиридов Константин Николаевич
  • Мурашев Владимир Михайлович
  • Мисник Виктор Порфирьевич
  • Бодягин Виктор Александрович
RU2279165C1
US 4424592 A1, 03.01.1984
ЗВЕЗДОЛЕТ 2011
  • Болотин Николай Борисович
RU2456215C1

RU 2 782 278 C1

Авторы

Полуян Александр Петрович

Даты

2022-10-25Публикация

2022-03-31Подача