СПОСОБ ИССЛЕДОВАНИЯ ВЕРХНИХ СЛОЕВ АТМОСФЕРЫ Советский патент 1995 года по МПК G01W1/08 

Изобретение относится к способам исследования околоземного космического пространства (ОКП) или верхних слоев атмосферы (ВСА) путем создания искусственных образований (ИО) и может быть использовано в геофизических и метеорологических исследованиях.

Известны способы исследования верхних слоев атмосферы, основанные на совместном выведении в исследуемую область пространства двух летательных аппаратов, их разделение, создание ИО.

Основным недостатком этих способов является невысокая эффективность проводимых исследований, так как ИО создается в них практически мгновенным одноразовым импульсом. ИО, созданное таким образом, просуществует недолго и измерение характеристик КСП или ВСА через ИО непродолжительны, только до момента входа носителя в ИО или только до момента прекращения его существования. Данных, полученных таким путем, недостаточно, хотя затраты на исследования значительные.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ исследования верхней атмосферы с помощью ракет, включающий выведение в зону исследований стабилизированной вращением ракеты с генератором реагента для создания искусственной среды (ИС), отделение этого генератора в заданной точке траектории полета, после чего сообщают генератору дополнительную скорость в направлении, отличном от вектора скорости ракеты, в момент разделения, инициирование реагента в окружающую среду, измерение характеристик ВСА до и после создания ИО.

Эффективность исследований таким способом невелика, т.к. отделение генератора от ракеты в направлении, отличном от вектора скорости ракеты, приведет к несовпадению по фазе периода процессии самого носителя и генератора, создающего ИО и, как следствие, вероятность периодического непопадания ИО в поле зрения исследовательской аппаратуры, установленной на носителе. Кроме того, так как искусственное образование создается одноразовым импульсом инициированного реагента за очень короткий период времени, практически мгновенно, ИО, созданное таким образом, просуществует недолго и данные измерения характеристик ОКП или ВСА через ИО поступают в течение малого времени, определяемого как сумма времени существования ИО и времени полета носителя с измерительной аппаратурой в ИО, после чего измеряют уже характеристики самого ИО.

Целью изобретения является повышение информативности исследований.

Для этого в способе исследования верхних слоев атмосферы, включающем выведение в зону исследований стабилизированной вращением ракеты по баллистической траектории с генератором реагента для создания искусственного образования и носителем измерительных приборов с углом обзора Θ отделение генератора, инициирование реагента и измерение характеристик верхних слоев атмосферы до и после создания искусственного образования, до отделения генератора с реагентом раскручивают ракету относительно ее продольной оси с угловой скоростью, обеспечивающей угол процессии β≅Θ, реагент инициируют из генератора в направлении, параллельном направлению его отделения, а расстояние между носителем и генератором поддерживают постоянным.

На фиг. 1 изображена технология проведения эксперимента; на фиг. 2 схема устройства для осуществления способа; на фиг. 3 графики зависимости угла процессии ракеты от угла поворота (установки) элеронов и скорости вращения; на фиг. 4 график зависимости изменения угла процессии отделенного модуля при различной скорости вращения модуля; на фиг. 5 пространственное положение ракеты при различных режимах вращения. При этом 1 (фиг. 1) запуск и закрутка ракеты, 2 сброс защитных створок, 3 отделение генератора и его закрутка, 4-6 инициирование реагента, изменение относительной скорости и регистрация измеряемых параметров, 7-8 переход носителя на нисходящую ветвь траектории и падения ракеты, 9 (фиг. 2) носовой обтекатель, установленный на плате 10, на которой закреплены датчики 11 измерительных приборов и генератор реагента 12, носовой обтекатель 9 соединен с корпусом 13, в котором размещены электронные блоки 14 и блоки автоматики 15. Нижней частью корпус 13 стыкуется с приборным отсеком 16, где расположена штатная аппаратура ракеты. Буквенные обозначения на графиках означают: на фиг. 3 -δ эл.(град) угол поворота элеронов; ϕ(1/c) скорость вращения ракеты, β (град) угол процессии ракеты; на фиг. 4 γ (град) угол процессии отделяемого модуля, Т(с) время полета ракеты; на фиг. 5 α₁ и α₂ угол процессии при различных режимах вращения, β₁ и β₂ угол между продольной осью и вектором скорости ракеты, угол Θ угол обзора приборов на ракете. I и II режимы экспериментов, определяемые изменения прецесионных характеристик ракеты.

Способ осуществляют следующим образом.

В назначенный момент производится запуск научно-исследовательской ракеты с генератором реагента и измерительной аппаратурой на борту. Условиями эксперимента определяется угол обзора приборов. Этот угол можно обеспечить, устанавливая соответствие между заданным углом обзора Θ приборов и углом прецессии ракеты β который можно получить, вращая ее со скоростью ϕ обеспечивая угол прецессии, соответствующий углу обзора приборов (см. фиг. 3).

Это можно сделать, изменив угол установки элеронов δ (см. фиг. 3). Таким образом, обеспечивается непрерывное измерение характеристик ИО и атмосферы, так как в поле зрения приборов оно будет при всех отклонениях ракеты. Кроме того, чтобы в поле зрения приборов ИО находилось постоянно, необходимо, чтобы и генератор реагента при отделении имел бы такой же угол прецессии β Для этого генератор закручивают со скоростью, обеспечивающей этот угол прецессии (см. фиг. 4: 1 отделяемый модуль без возмущений, 2-5 угловая скорость вращения 20, 40, 50, 60 раб/с соответственно).

При достижении генератором реагента заданной области начинается инициирование реагента, которое продолжается до тех пор, пока генератор находится на восходящей ветви траектории (фиг. 5), и одновременно при этом изменяют относительную скорость полета ракеты так, чтобы расстояние между ракетой и генератором не менялось.

Пример конкретного использования по результатам эксперимента по исследованию верхних слоев атмосферы путем создания ИО из порошкообразного вещества.

Условиями эксперимента было установлено, что угол обзора приборов должен быть 5-6^о. Чтобы угол прецессии ракеты соответствовал этой величине, определяем по известным зависимостям скорость раскрутки ракеты ϕ или по графической зависимости (см. фиг. 3). Если β угол прецессии 5-6^о, то скорость вращения ϕ должна быть до 25 1/c. Такую скорость можно обеспечить, установив элероны под углом δ в пределах 6-7^о.

Условиями эксперимента было определено, что реагент нужно инициировать на высоте 100-120 км. Генератор отделяют от ракеты и механизмом отделения его закручивают так, чтобы обеспечить ему тот же угол прецессии. Исходя из габаритов генератора было определено, что для обеспечения угла прецессии генератора β 5^о необходима скорость его вращения ϕ- 50 1/с, которая и обеспечит постоянное нахождение ИО в поле зрения приборов.

На высоте 100-120 км начинается инициирование реагента вперед вдоль оси генератора до тех пор, пока генератор и ракета находятся на восходящей ветви траектории беспрерывно, то есть до высоты 150 км, после чего ракета и генератор переходят на нисходящую ветвь, носитель с приборами переворачивается. При этом одновременно с началом инициирования изменяют относительную скорость полета ракеты, например увеличивают тягу так, чтобы расстояние между ракетой и генератором не менялось.

Использование: в геофизических и метеорологических исследованиях. Сущность изобретения: осуществляется выведение в зону исследований стабилизированной вращением ракеты с генератором реагента, ориентируя ее ось в пределах угла прецессии, не превышающего угла обзора приборов, установленных на ней, генератор с реагентом раскручивают со скоростью, обеспечивающей такой же угол прецессии. Реагент инициируют беспрерывно на восходящей ветви траектории полета генератора, постоянно стабилизируя при этом расстояние между ракетой и генератором. 5 ил.

СПОСОБ ИССЛЕДОВАНИЯ ВЕРХНИХ СЛОЕВ АТМОСФЕРЫ, включающий выведение в зону исследований стабилизированной вращением ракеты по баллистической траектории с генератором реагента для создания искуственного образования и носителем измерительных приборов с углом обзора θ отделение генератора, инициирование реагента и измерение характеристик верхних слоев атмосферы до и после создания искусственного образования, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, до отделения генератора с реагентом раскручивают ракету относительно ее продольной оси с угловой скоростью, обеспечивающей угол процессии b≅ θ, после отделения генератора его дополнительно раскручивают со скоростью, обеспечивающей угол процессии β, реагент инициируют из генератора в направлении, параллельном направлению его отделения между носителем и генератором поддерживают постоянным.