Способ доставки на поверхность космического объекта модуля длительно действующей базы и космический корабль
Владельцы патента RU 2509689:
Открытое акционерное общество "Военно-промышленная корпорация "Научно-производственное объединение машиностроения" (RU)
Изобретение относится к космической технике, а именно к колонизации космических объектов (КО). Космический корабль (КК) содержит посадочный (модуль длительно действующей базы (ДДБ)) (ПМ) и взлётный модули (ВМ). ПМ содержит посадочные устройства, гермоотсек с системой обеспечения экипажа, исследовательским оборудованием и устройствами автономного или буксировочного перемещения по поверхности КО, герметичный отсек с системой стыковки и перевода взлётного модуля в стартовое положение, топливные баки для дозаправки взлётного модуля, средства стыковки с ДДБ. ВМ содержит поворотные ЖРД. ВМ и ПМ соединены переливными топливными магистралями. Производят мягкую посадку в ручном или автоматическом режиме КК на КО в горизонтальном положении с помощью бортовой ЖРД ПМ с использованием топлива ВМ, и двигателей ВМ, дозаправляют ВМ топливом из ПМ, переводят ВМ в стартовое положение, производят отлёт ВМ, вводят ПМ в состав ДДБ. Изобретение позволяет расширить эксплуатационные возможности ПМ. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 3 ил.
Изобретение относится к ракетно-космической технике и может быть применено для реализации программы освоения Луны и других космических тел.
Известны способ и устройство, использовавшиеся в американской программе «Аполлон», когда лунный корабль выводился на орбиту вокруг Луны в плоскости, близкой к экваториальной, от него отделялся посадочный лунный модуль, состоявший из посадочного отсека, взлетной ступени, лунной кабины. После завершения экспедиции лунная кабина с космонавтами с помощью взлетной ступени стартовала с посадочного отсека, который оставался неиспользуемым на поверхности Луны.
Ближайшим аналогом предлагаемого технического решения является проект лунной экспедиции УР700-ЛК700, в котором для обеспечения возможности исследования практически всей поверхности видимого диска Луны была выбрана схема прилунения без формирования переходной орбиты. В этом проекте на поверхность Луны должен был садиться корабль в составе посадочного модуля и взлетного модуля с возвращаемым аппаратом для экипажа.
Недостатком данного технического решения также является невозможность дальнейшего использования посадочного модуля после отлета взлетного модуля с поверхности космического объекта.
Целью предлагаемого изобретения является создание способа доставки на поверхность космического объекта модуля длительно действующей базы и устройства на его основе, обеспечивающего, по сравнению с аналогами, дальнейшее использование посадочного модуля космического корабля (например, в качестве исследовательской лаборатории длительно действующей базы) после отлета взлетного модуля.
Указанная цель достигается тем, что в предлагаемом способе доставки на поверхность космического объекта модуля длительно действующей базы, включающем полет космического корабля в составе посадочного и взлетного модулей, мягкую посадку на поверхность космического объекта с помощью бортовой жидкостной реактивной двигательной установки посадочного модуля и отлет взлетного модуля после окончания экспедиции, мягкую посадку производят в горизонтальном положении корабля в ручном или автоматическом режиме на посадочные устройства посадочного модуля с дополнительным задействованием топлива и двигателей взлетного модуля, далее производят дозаправку баков взлетного модуля топливом из баков посадочного модуля, переводят взлетный модуль в стартовое положение, осуществляют отлет взлетного модуля, затем посадочный модуль вводят в состав длительно действующей базы.
В устройстве космического корабля для доставки на поверхность космического объекта модуля длительно действующей базы, содержащем посадочный и взлетный модули, в отличие от известных, взлетный модуль оснащен поворотными жидкостными реактивными двигателями, модули соединены переливными топливными магистралями, разделяемыми при старте взлетного модуля с сохранением герметичности их составных частей, топливные баки посадочного модуля имеют объем, обеспечивающий дозаправку топливом взлетного модуля.
Посадочный модуль космического корабля снабжен гермоотсеком с системой жизнеобеспечения экипажа и исследовательским оборудованием, герметичным отсеком с системой стыковки и поворота взлетного модуля в стартовое положение, устройствами автономного либо буксировочного перемещения по поверхности космического объекта и средствами стыковки по герметичному контуру с длительно действующей базой.
Принципиальная схема работы и устройства космического корабля по предлагаемому техническому решению представлена на фиг.1, фиг.2.
На фиг.3 показан посадочный модуль после отделения от него взлетного модуля.
Приняты обозначения:
1- посадочный модуль;
2 - взлетный модуль;
3 - поворотные жидкостные реактивные двигатели взлетного модуля;
4 - жидкостные реактивные двигатели посадочного модуля;
5 - герметичный рабочий отсек посадочного модуля;
6 - баки с топливом посадочного модуля;
7 - баки с топливом взлетного модуля;
8 - переливные топливные магистрали;
9 - поворотное устройство взлетного модуля;
10 - универсальное стыковочное устройство;
11 - посадочные устройства посадочного модуля.
При подлете к выбранному району посадки космического тела корабль поворачивается продольной осью параллельно поверхности планеты (фиг.1), ориентирует реактивные жидкостные двигатели поз.3 с изменяемым вектором тяги взлетного модуля поз.2 в вертикальное положение по отношению к поверхности приземления, начинает уменьшать скорость.
В пилотируемом варианте, перед выбором места посадки корабля экипаж переходит в герметичный отсек поз.5 посадочного модуля.
Посадка осуществляется в ручном или автоматическом режиме, при одновременной работе двигателей и расходе топлива из баков как посадочного, так и взлетного модулей. Посадка осуществляется на посадочные устройства поз.11 посадочного модуля.
Перед отлетом взлетного модуля с поверхности космического тела производится дозаправка баков взлетного модуля поз.7 топливом из баков посадочного модуля поз.6 с помощью предусмотренных для этого переливных топливных магистралей поз.8 и расстыковка топливных магистралей, поворот взлетного модуля с помощью поворотного устройства поз.9 на требуемый угол относительно продольной оси посадочного модуля (в стартовое положение; на фиг.2 этот угол равен 90 градусов) и поворот двигательной установки взлетного модуля для ориентации вектора тяги перпендикулярно поверхности космического объекта.
Особенности конструкции космического корабля позволяют в автоматическом режиме или с помощью космонавтов, с использованием предусмотренных на посадочном устройстве механизмов перемещения по поверхности космического тела, например гусеничного типа, присоединять доставленный посадочный модуль с помощью универсального стыковочного устройства поз.10 к долговременно действующей базе для улучшения среды обитания ее жителей.
Предлагаемое техническое решение по сравнению с известными способами организации космических экспедиций позволяет обеспечить дальнейшее использование доставленного на поверхность космического тела оборудования, а также возможность более рациональной компоновки полезного груза космического корабля, тем самым улучшая показатель «эффективность-стоимость» для космической техники.
1. Способ доставки на поверхность космического объекта модуля длительно действующей базы, включающий полет космического корабля в составе посадочного и взлетного модулей, мягкую посадку на поверхность космического объекта с помощью бортовой жидкостной реактивной двигательной установки посадочного модуля, отлет взлетного модуля после окончания экспедиции, отличающийся тем, что мягкую посадку производят в горизонтальном положении корабля в ручном или автоматическом режиме на посадочные устройства посадочного модуля с дополнительным задействованием топлива и двигателей взлетного модуля, производят дозаправку баков взлетного модуля топливом из баков посадочного модуля, переводят взлетный модуль в стартовое положение, осуществляют отлет взлетного модуля, посадочный модуль вводят в состав длительно действующей базы.
2. Космический корабль для доставки на поверхность космического объекта модуля длительно действующей базы, содержащий посадочный и взлетный модули, отличающийся тем, что взлетный модуль оснащен поворотными жидкостными реактивными двигателями, модули соединены переливными топливными магистралями, разделяемыми при старте взлетного модуля с сохранением герметичности их составных частей, топливные баки посадочного модуля имеют объем, обеспечивающий дозаправку топливом взлетного модуля.
3. Космический корабль по п.2, отличающийся тем, что посадочный модуль снабжен гермоотсеком с системой жизнеобеспечения экипажа и исследовательским оборудованием, оборудован устройствами автономного либо буксировочного перемещения по поверхности космического объекта и средствами стыковки по герметичному контуру с длительно действующей базой.
4. Космический корабль по п.2, отличающийся тем, что посадочный модуль оборудован герметичным отсеком с системой стыковки и перевода взлетного модуля в стартовое положение.
