Способ выведения искусственных спутников в качестве основной и попутной полезных нагрузок на геостационарную орбиту и устройство для его осуществления

Изобретение относится к ракетно-космической технике и может быть использовано в научной, коммерческой и других областях. Предлагаемый способ включает размещение полезных нагрузок (ПН) на средстве выведения (СВ), запуск ракеты-носителя (РН) со СВ, отделение СВ от РН и выведение СВ на геостационарную орбиту, где от СВ отделяют указанные ПН. При этом основную ПН устанавливают на СВ непосредственно на корпус попутной ПН. Этот корпус совмещает свои функции с функциями основного силового элемента переходной системы для установки основной ПН. После отделения СВ от РН осуществляют доразгон СВ и его выведение на опорную орбиту, а затем переводят СВ на геостационарную орбиту, где отделяют основную и попутную ПН. Причем попутную ПН отделяют от СВ после ухода основной ПН на безопасное расстояние, не дожидаясь полного развертывания этой основной ПН. В устройстве для выведения искусственных спутников на геостационарную орбиту космические аппараты последовательно установлены на СВ, начиная с нижнего. При этом основная ПН в виде одного или более космических аппаратов установлена через устройство отделения на корпус указанного нижнего космического аппарата. Корпус последнего совмещает свои функции с функциями силового элемента переходника для установки основной ПН. Технический результат изобретения состоит в более высокой массовой отдаче РН и средства выведения, а также в расширении арсенала соответствующих технических средств. 2 н.п. ф-лы. 2 ил.

 

Изобретения относятся к ракетно-космической технике и, в частности, к способам выведения нескольких искусственных спутников или космических аппаратов на геостационарную орбиту, и могут быть использованы в гражданской, научной или коммерческой областях.

Известны способы выведения искусственных спутников на геостационарную орбиту. В частности, например, известен способ выведения искусственных спутников в качестве основной и попутной нагрузок на геостационарную орбиту, заключающийся в том, что устанавливают на средство выведения полезную нагрузку, включающую несколько искусственных спутников, осуществляют запуск космического транспортного средства со средством выведения, выводят средство выведения с полезными нагрузками поэтапно на геостационарную орбиту, где от него затем эти полезные нагрузки отделяют (см., например, патент РФ №2196080, B 64 G 1/10 от 26.06.2001 г.).

Известны и устройства для выведения космических аппаратов на заданную орбиту. В частности, например, известно устройство для выведения искусственных спутников в качестве основной и попутной полезных нагрузок на геостационарную орбиту, выполненное в виде ракетно-космической системы, содержащей средства выведения полезных нагрузок, устанавливаемое на ракете-носителе в качестве космического транспортного средства, и последовательно установленные вдоль продольной оси средства выведения искусственные спутники в виде космических аппаратов, начиная с нижнего, установленного на средство выведения с механизмом отделения от него (см., например, патент РФ №2109658, кл. В 64 G 1/00 от 20.04.1990 г.).

В качестве недостатков известных способа и устройства можно отметить недостаточно полное и эффективное использование транспортного средства и средства выведения по его (их) мощности и условиям выведения. Например, для вывода в космос на заданную, например, геостационарную орбиту часто используются в качестве транспортного средства ракеты-носители (РН) "Протон" и "Протон-М" с разгонным блоком в качестве последней ступени выведения "Бриз-М". Для полного использования возможностей РН, РБ имеет смысл выводить одновременно одну (или несколько) основную полезную нагрузку (ПН), а при наличии резерва веса предусмотреть выведение дополнительно попутной ПН и при этом предусмотреть способы максимального увеличения ее массы для обеспечения наибольшей эффективности (например, если речь идет о КА связи, то увеличение массы попутной полезной нагрузки на 20-30 кг уже значительно расширяет функциональные возможности КА связи и его диапазон).

Таким образом, задачей данных изобретений является разработка такой схемы выведения и создание устройства, которые бы позволяли достичь повышенного технического и экономического результата в виде, в частности, увеличенной массовой отдачи ракетно-космического транспортного средства системы и средства выведения, используемых для вывода основной полезной нагрузки или нескольких полезных нагрузок и попутной полезной нагрузки.

И, кроме того, техническим результатом здесь является также расширение арсенала технических средств, используемых в ракетной и смежных областях техники.

Данная задача решается тем, что в способе выведения искусственных спутников в качестве основной и попутной нагрузок на геостационарную орбиту, заключающемся в том, что устанавливают на средство выведения полезную нагрузку, включающую несколько искусственных спутников, осуществляют запуск космического транспортного средства со средством выведения, выводят средства выведения с полезными нагрузками поэтапно на геостационарную орбиту, где от него затем эти полезные нагрузки отделяют, в соответствии с изобретением основную полезную нагрузку устанавливают на средство выведения непосредственно на корпус попутной нагрузки, совмещающий функции корпуса попутной нагрузки и основного силового элемента переходной системы для установки основной полезной нагрузки, после отделения средства выведения с полезной нагрузкой от космического транспортного средства придают двигательной установкой средства выведения импульс доразгона средству выведения на опорную орбиту, и затем переводят его на геостационарную орбиту, где отделяют основную полезную нагрузку, а затем отделяют от средства выведения попутную полезную нагрузку после ухода основной полезной нагрузки на безопасное расстояние, не дожидаясь полного развертывания основной полезной нагрузки.

Задача решается также тем, что в устройстве для выведения искусственных спутников в качестве основной и попутной полезных нагрузок на геостационарную орбиту, выполненном в виде ракетно-космической системы, содержащей средство выведения полезных нагрузок, устанавливаемое на ракете-носителе в качестве космического транспортного средства, и последовательно установленные вдоль продольной оси средства выведения искусственные спутники в виде космических аппаратов, начиная с нижнего, установленного на средство выведения с механизмом отделения от него, в соответствии с изобретением основная полезная нагрузка в виде одного и более космических аппаратов установлена на корпус нижнего космического аппарата через устройство отделения от него, при этом корпус нижнего космического аппарата выполнен с возможностью реализации одновременно функций корпуса космического аппарата и функции силового элемента переходной системы для установки верхней полезной нагрузки.

Далее предлагаемые способ и устройство более подробно поясняются с использованием прилагаемых графических материалов, где на фиг.1 представлено схематично устройство для осуществления заявленного способа, а на фиг.2 - схема выведения искусственных спутников на геостационарную орбиту.

Устройство, используемое для выведения искусственных спутников на геостационарную орбиту, выполнено в виде ракетно-космической системы, содержащей средство выведения - поз.1, в качестве которого может служить, например, разгонный блок (РБ) "Бриз-М" и РН "Протон-М" в качестве космического транспортного средства - поз.2. На средство выведения устанавливается последовательно несколько полезных нагрузок, в качестве которых могут служить или космические аппараты - нижний (поз.3) как попутная полезная нагрузка и верхний или верхние (поз.4 и 5), например КА "Экспресс-АМ" - как основная полезная нагрузка. При этом нижний КА (или попутная полезная нагрузка), который имеет свое устройство отделения, устанавливается на средство выведения (РБ) через механизм отделения от него - поз.6, а верхний КА (или верхние КА) как основная полезная нагрузка устанавливается со своими средствами отделения - поз.7 непосредственно на корпус нижнего КА, без какой-либо специальной переходной системы (адаптера), в силу особого конструктивного выполнения корпуса, нижнего или попутного КА. Т.е. корпус нижнего КА выполнен с возможностью реализации одновременно функции корпуса космического аппарата и функции силового элемента адаптера для установки верхней полезной нагрузки. А именно, корпус нижнего КА несет свою непосредственную функциональную (по КА) нагрузку - является силовой конструкцией и имеет панели для монтажа в нем и на нем аппаратуры КА и силовую нагрузку от основного КА, т.е. выполняет функцию переходного элемента - адаптера - крепления верхней нагрузки к средству выведения, в то время, как в прототипе, такой переходной элемент - переходник, состоящий из двух частей, имеется. Имеется он и в прототипе по способу - в виде капсулы. Однако вес капсулы или переходного устройства (адаптера) является значительной величиной, уменьшающей общий вес и объем и выводимых ПН или КА и увеличивающей стоимость и сложность всей ракетно-космической системы.

Таким образом, в соответствии с вышеизложенным графическим пояснением, реализацию заявленного способа можно описать следующим образом.

На стартовой позиции на средство выведения РБ - поз.1 (фиг.1) устанавливают полезную нагрузку, т.е. сначала вдоль продольной оси РБ через механизм, отделения - поз.6 устанавливают нижнюю попутную полезную нагрузку - нижний КА - поз.3, а затем, непосредственно на корпус нижнего КА через устройство отделения от него - поз.7 - устанавливают основную полезную нагрузку - один или более космических аппаратов - поз.4, 5, например. При этом корпус попутной нагрузки совмещает функции корпуса попутной нагрузки и основного силового элемента переходной системы для установки основной полезной нагрузки.

После установки всех полезных нагрузок осуществляют запуск космического транспортного средства с пристыкованным к нему РБ и полезной нагрузкой на борту. После прохождения плотных слоев атмосферы отделяют головной обтекатель - поз.8, затем и РН, придают РБ собственной двигательной установкой импульс доразгона - поз.9 фиг.2 на опорную орбиту, переводит его поэтапно на геостационарную орбиту, в точку отделения (поз.10), где отделяют основную полезную нагрузку (точка - поз.11). После отделения верхней ПН на средстве выведения остается только нижний КА и никакого дополнительно элемента - адаптера не остается, т.е. никакого отдельного дополнительного средства крепления верхнего КА к средству выведения не остается. Затем от средства выведения отделяют попутную полезную нагрузку (точка - поз.12) после ухода основной полезной нагрузки на безопасное расстояние, не дожидаясь полного развертывания основной полезной нагрузки. Период ухода основной ПН на безопасное расстояние обеспечивает "несоударение" отделяемых КА и составляет десятки и сотни секунд. Период же развертывания основной ПН необходим для приведения служебных и целевых систем основной ПН в рабочее состояние КА и достигает нескольких суток. Полное развертывание целевых систем проводится в точке "стояния" на ГСО, которая не совпадает с точкой отделения. После ухода основной полезной нагрузки на безопасное расстояние и после отделения попутной ПН уводят РБ (точка 13) с геостационарной орбиты (поз.14). Отделение ПН - поз.10, 11, 12 на фиг.2 условно разнесены.

Таким образом, предлагаемый способ выведения искусственных спутников в качестве основной и попутной полезных нагрузок на геостационарную орбиту и устройство для его осуществления позволяют:

1) повысить вес выводимой полезной нагрузки; более эффективно выводить дополнительно два и более КА;

2) полнее использовать объем под головным обтекателем;

3) уменьшить стоимость запуска.

1. Способ выведения искусственных спутников в качестве основной и попутной полезных нагрузок на геостационарную орбиту, заключающийся в том, что устанавливают на средстве выведения полезные нагрузки, включающие несколько искусственных спутников, осуществляют запуск космического транспортного средства со средством выведения, отделяют средство выведения от космического транспортного средства и выводят средство выведения поэтапно на геостационарную орбиту, где отделяют от него указанные полезные нагрузки, отличающийся тем, что основную полезную нагрузку устанавливают на средстве выведения непосредственно на корпус попутной полезной нагрузки, совмещающий функции корпуса попутной полезной нагрузки и основного силового элемента переходной системы для установки основной полезной нагрузки, после отделения средства выведения от космического транспортного средства придают этому средству выведения его двигательной установкой импульс доразгона на опорную орбиту, затем переводят средство выведения на геостационарную орбиту, где отделяют основную полезную нагрузку, а затем попутную, причем попутную полезную нагрузку отделяют от средства выведения после ухода основной полезной нагрузки на безопасное расстояние, не дожидаясь полного развертывания основной полезной нагрузки.

2. Устройство для выведения искусственных спутников в качестве основной и попутной полезных нагрузок на геостационарную орбиту, выполненное в виде ракетно-космической системы, содержащей средство выведения полезных нагрузок на геостационарную орбиту, устанавливаемое на космическом транспортном средстве в виде ракеты-носителя, и последовательно установленные вдоль продольной оси средства выведения искусственные спутники в виде космических аппаратов, начиная с нижнего, установленного на средство выведения и снабженного механизмом отделения от него, отличающееся тем, что основная полезная нагрузка в виде одного или более космических аппаратов установлена через устройство отделения на корпус указанного нижнего космического аппарата, выполненный совмещающим функции этого корпуса и силового элемента переходной системы для установки основной полезной нагрузки.