Патент недели: каждой планете — по искусственному спутнику
При непосредственном участии Федеральной службы по интеллектуальной собственности («Роспатента») мы решили ввести на сайте рубрику «Патент недели». Еженедельно в России патентуются десятки интересных изобретений и усовершенствований — почему бы не рассказывать о них в числе первых.
Патент: RU 2573695
Авторы: Николай Соколов, Юрий Карцев, Ирина Селезнева, Ольга Владимировна.
Патентообладатель: Федеральное государственное унитарное предприятие «Центральный научно-исследовательский институт машиностроения» (ФГУП ЦНИИмаш).
Существующие способы, которыми космические аппараты — носители могут выводить на орбиты искусственные спутники планет, имеют существенные недостатки. Самым распространённым — им пользовались множество научных миссий — всегда был способ гашения скорости и изменения орбиты космического аппарата — носителя и искусственного спутника с помощью мощных двигателей большой тяги. Для этого на борту аппарата-носителя приходилось закреплять огромные ёмкости с топливом, что всегда делалось в ущерб научной аппаратуре, которую можно было разместить на спутнике.
Другой способ заключается в комбинировании двигателей большой и малой тяги. С его помощью можно было снизить расход топлива, но зато на вывод спутника на орбиту тратилось намного больше времени. А значит, сокращался полезный срок эксплуатации спутника, то драгоценное время, которое можно было потратить на научные исследования в верхних слоях атмосферы далекой планеты: исследовать параметры и их химический состав, уточнять гравитационные характеристики, анализировать космические снимки поверхности планеты, проводить другие исследования.
Наиболее интересный способ вывода на орбиту искусственного спутника был предложен еще в 1985 году. Советские ученые предлагали «торомозить» ракету-носитель с помощью многократного прохождения ею нижних слоев атмосферы планеты, а на орбиту спутника выводить при помощи специального импульса ускорения. С точки зрения энергозатрат, это был наиболее эффективный способ. Но для этого требовалась разработка высокоточных программ управления с непрерывным уточнением, малейшие отклонения от них грозили потерей спутника. Дополнительным риском было многократное прохождение плотных слоев атмосферы, во время которого спутник мог получить повреждения или совсем сгореть.
Согласно решению, которые предложили ученые из ЦНИИмаша, космический аппарат с искусственным спутником на борту проходит только верхние слои атмосферы. Радиус этих орбит должен постепенно сокращаться, что обеспечит пологий вход спутника в нижние слои атмосферы, где на него уже будет действовать сила притяжения. Математические параметры орбит рассчитываются заранее и содержат постоянные величины, что позволяет составить точные программные алгоритмы для управления кораблем-носителем. А сопротивление верхних слоев атмосферы постепенно погасит скорость ракеты носителя без использования дополнительных топливных ресурсов и множества двигателей в ущерб научно-исследовательской аппаратуре.
Посмотреть на математические расчеты авторов изобретения можно здесь.