Способ коррекции орбиты космического объекта

Способ коррекции орбиты космического объекта

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Настоящее изобретение относится к области внеземной транспортировки объектов, преимущественно небесных тел, с использованием нетрадиционных двигательных систем.

Известны различные аналогичные способы коррекции движения космических объектов: летательных аппаратов и небольших небесных тел. В качестве реализованного способа-аналога может служить тот, что использовался на американском космическом корабле "Меркурий". Тормозной импульс этому кораблю-спутнику обеспечивали три твердотопливных реактивных двигателя при тяге каждого - 4,5 кН в течение десяти секунд (см. книгу К.В.Рыжова "Сто великих изобретений", М., 2000, с.473).

Недостатки по торможению у упомянутого мини-объекта в условиях околоземных орбитальных полетов не проявлялись. Однако аналогичный аппарат с такими же двигателями химического типа окажется сверхтяжелым, малоспособным стабилизировать орбитальный полет даже такого небольшого астероида, как марсианский спутник Деймос (поперечник последнего ˜ 15 км).

Он, как известно, при вращении вокруг своего центрального небесного тела постепенно удаляется от "красной планеты". Так же и возможная коррекция орбиты нашей Луны, в случае попытки ее подтормозить применяющимися химическими двигателями, тоже проблематична. Короче говоря, если для далекого Деймоса химические двигатели слишком тяжелы, то здесь, вблизи Земного шара, они станут просто слабы.

Наиболее близким аналогом можно считать способ коррекции движения небесного тела - такого как, например, наша Луна. В частности, речь идет о проекте убыстрения вращения этого небесного тела вокруг своей оси.

Для осуществления подобной коррекции предполагается применение импульсных ядерных реактивных двигателей (в которых, например, последовательно подрываются ядерные заряды). Развивая тягу в плоскости экватора Луны, эти весьма мощные стационарные установки должны работать так, чтобы создавался требуемый вращающий момент (см. книгу С.П.Уманского "Реальная фантастика", М., 1985, с.88, 180, а также книгу Р.Бассарда и Р.Делаура "Ядерные двигатели для самолетов и ракет". М., 1966).

Недостатки способа-прототипа состоят в недостаточно эффективном применении стационарных установок на базе традиционных импульсных ядерных реактивных двигателей, при решении задачи коррекции орбиты массивного космического объекта (малой планеты, спутника, крупного болида и т.п.).

Задачей изобретения является повышение эффективности применения указанных установок, в составе которых могут использоваться ядерные технологии и другие элементы, достаточно проверенные на Земле.

Данная задача решена в предлагаемом изобретении тем, что в известном способе указанные ядерные заряды подрывают в раскрываемых зарядных шахтах, заглубляемых в твердых породах объекта и имеющих выход на его поверхность в виде расширенного оголовка, причем каждому подрыву предшествует операция газонаполнения соответствующей шахты при ее закрытом состоянии за счет сжигания химического топлива в генераторах ракетного типа, расположенных в оголовке.

Сущность изобретения поясняется прилагаемыми графическими материалами.

На фиг.1 представлена стационарная ядерная установка на поверхности объекта (небесного тела).

На фиг.2 приведен термодинамический цикл, по которому работает данная установка.

Заряд ядерный 1 (фиг.1), готовый к подрыву, закреплен на дне камеры 2, что внизу вертикальной шахты 3. Последняя заглублена в твердых породах небесного тела и имеет выход на его поверхность в виде расширенного оголовка, куда тангенциально встроены дюзы 4 твердотопливных газогенераторов 5. Поверх шахты, в ее оголовке, предусмотрена вышибная заглушка 6. Над этой заглушкой при неработающем положении - противометеорный колпак 7. Внутри того бронеколпака находится зарядоподъемник.

В рабочем положении шахты колпак сдвинут, располагаясь поверх монтажного подвального помещения 8. Там готовят ядерный заряд и снаряжают газогенераторы перед транспортировкой их к местам действия. Генераторы при этом располагают "веером" в кольцевом боксе 9 (входной люк "Л" закрыт силой своего веса).

Чтобы оградить поверхность объекта от чрезмерных нагрузок и разрушений, а также обеспечить различные ориентации корректирующих импульсов, предусмотрено несколько, например, четыре шахты. Две из них могут предназначаться для торможения, а две других - для ускорения орбитального движения объекта.

Коррекция исходной орбиты объекта предлагаемым способом начинается с включения газогенераторов 5.

Изначально замкнутый объем шахты 3 быстро заполняется продуктами сгорания химического топлива с возникновением давления горячих газов. Далее производят подрыв заряда 1 ядерной установки. Возникает большой всплеск газового напора по всему объему шахтной полости с образованием высокотемпературной плазмы и мгновенным разрушением заглушки 6 в конце этого изохорного процесса. Происходит гигантский направленный выброс плазменного вещества с гиперзвуковой скоростью, создающий требуемый корректирующий импульс.

В соответствии с задуманной программой (при возможном контроле из обсерваторий разных стран) перечисленные операции могут повторяться. При этом для отслеживания заданного направления импульса могут использоваться соседние шахты.

Каждая из шахт действует по термодинамическому циклу, диаграмма которого дана в координатах "давление Р - объем V" на фиг.2. Она образована пятью линиями: прямая "Н" изображает процесс наполнения пустотной полости шахты, кривая "И" иллюстрирует сжатие горячей газовой среды. Далее следуют: изохорное повышение давления "Д", ударная адиабата "У" с выбросом плазмы и изэнтропическое расширение "Э", совершаемое до состояния вакуума.

Повышение КПД цикла предполагается вести в ходе эксплуатационной подготовки, причем двумя путями. Во-первых, традиционно - за счет подогрева твердого топлива в составе газогенераторов. Прямо в кольцевом боксе 9, например, за полчаса до пуска установки. Второй путь - это предстартовая загрузка вышибной заглушки, например, картечью, засыпаемой сверху. Чем толще картечный слой, тем больше подъем давления газов в шахтной полости перед выбросом плазменного факела.

Способ коррекции орбиты космического объекта, включающий подачу импульсов коррекции при подрыве ядерных зарядов в стационарных установках, отличающийся тем, что указанные ядерные заряды подрывают в раскрываемых зарядных шахтах, заглубляемых в твердых породах объекта и имеющих выход на его поверхность в виде расширенного оголовка, причем каждому подрыву предшествует операция газонаполнения соответствующей шахты при ее закрытом состоянии за счет сжигания химического топлива в генераторах ракетного типа, расположенных в оголовке