Устройство для исследования потоков микрометеороидов и частиц космического мусора
Владельцы патента RU 2610342:
федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Самарский государственный аэрокосмический университет имени академика С.П. Королева (национальный исследовательский университет)" (СГАУ) (RU)
Изобретение относится к области космического приборостроения и касается устройства для исследования потоков микрометеороидов и частиц космического мусора. Устройство включает в себя мишень, крепежный диск, лазер, ПЗС-матрицу, шаговый двигатель, двигатель диска, светодиод, фотодиод, блок управления, блок положения, линзу, разделительную и оптическую призмы. Мишень представляет собой четыре оптических диска, расположенных на крепежном диске, который соединен со светодиодом и шаговым двигателем. Шаговый двигатель соединен с блоком управления, который соединен с двигателем диска, фотодиодом и ПЗС-матрицей. Система считывания информации включает в себя ПЗС-матрицу и лазер, который оптически связан с блоком положения, разделительной призмой, ПЗС-матрицей, линзой и оптической призмой. Технический результат заключается в обеспечении возможности определения размеров кратеров на мишени и возможности использования в качестве мишени оптически непрозрачных материалов. 2 ил.
Устройство относится к области космического приборостроения и может быть использовано для сбора данных о параметрах космических объектов - частиц космического мусора и микрометеороидов.
Известно устройство (а.с. N 1830499, МПК G01E 1/34, опубл. 13.10.2002),включающее в себя плоскую мишень с отверстиями, приемник ионов, блок обработки информации.
Недостатком такого устройства является невозможность оценить размеры кратеров, образованных микрометеороидами и частицами космического мусора.
Известно устройство (Diretzel Н., Eihborn e.t.c. The Heos 2 aud Helios micrometeoroid experiments. J.Phys.Sei. Justrum. 1973, 6, 3, p. 209-217) предназначенное для регистрации параметров микрометеороидов и содержащее полусферическую мишень и приемник ионов полусферической формы, блок измерения.
Устройство (патент №2348949, МПК G01T 3/04, опубл. 28.05.2007) предназначено для детектирования микрометеороидных и техногенных частиц, содержит мишень в виде пленочного конденсатора, нанесенного на металлическую пластину, приемник ионов.
Недостатком такого устройства является невозможность оценить размеры кратеров, образованных микрометеороидами и частицами космического мусора.
В качестве прототипа выбрано устройство (патент №2485548, МПК G01T 1/34, опубл. 10.01.2013, Бюл. №17). Устройство измерения оптических характеристик ударносжатых прозрачных материалов элементов конструкции космического аппарата содержит регистратор параметров частиц в виде двух сеток, усилители ионного тока, мишень. Мишень выполнена в виде диска с прямоугольным вырезом, имеющего несколько исследуемых образцов покрытий и оптических элементов, с внешней стороны диска расположен лазер, с внутренней стороны расположен фотодиод и симметрично относительно диска две ПЗС-матрицы, к диску подсоединен шаговый двигатель, на расстоянии от диска установлены микроканальный вторично-электронный умножитель, элементы солнечной батареи, кварцевые весы и датчик интенсивности Солнца, причем сетки подключены к входу блока измерения скорости и заряда частиц, ПЗС-матрицы подключены к входу блока измерения оптических характеристик, вторично-электронный умножитель подключен к блоку обработки и памяти, а выходы блоков измерения заряда и скорости частиц, оптических характеристик, обработки и памяти, а также датчика интенсивности Солнца подключены к блоку управления и обмена данными с каналом телеметрии.
Недостатком прототипа является применение данного устройства только для мишени из оптических прозрачных материалов.
Поставлена задача - расширить функциональные возможности устройства, а именно, устройство должно иметь возможность оценить размеры кратеров, образованных микрометеороидами и частицами космического мусора, а также использовать в качестве мишени оптически непрозрачные материалы.
Поставленная задача достигается тем, что устройство для исследования потоков микрометеороидов и частиц космического мусора состоит из ПЗС-матрицы, мишени, лазера, шагового двигателя, согласно изобретению мишень представляет собой четыре оптических диска, расположенных на крепежном диске, который соединен со светодиодом и шаговым двигателем, соединенным с блоком управления, соединенным с двигателем диска, фотодиодом и ПЗС-матрицей, которая входит в системы считывания информации с оптического диска, состоящей также из лазера, оптически связанного с блоком положения, разделительной призмой, ПЗС-матрицей, оптической линзой, оптической призмой.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где на Фиг. 1 показан вид сверху, Фиг. 2 - вид сбоку.
Устройство для исследования потоков микрометеороидов и частиц космического мусора содержит мишень 1, крепежный диск 2, шаговый двигатель 3, двигатель диска 4, блок управления 5, светодиод 6, фотодиод 7, блок положения 8, разделительную призму 9, лазер 10, ПЗС-матрицу 11, оптическую линзу 12, оптическую призму 13.
Устройство для исследования потоков микрометеороидов и частиц космического мусора работает следующим образом. Мишень 1 представляет собой четыре оптических диска, установленных на крепежном диске. Один из оптических дисков 1, расположенных на крепежном диске 2, находится вне корпуса устройства и подвергается воздействию микрометеороидов и частиц космического мусора. Это приводит к образованию на поверхности оптического диска 1 кратеров, вызванных высокоскоростным соударением, размеры которого связаны с параметрами ударяющего тела. После заданного заранее времени экспонирования блок управления 5 заставляет шаговый двигатель 3 повернуть крепежный диск таким образом, чтобы оптический диск 1 стал располагаться непосредственно над двигателем диска 4. С помощью светодиода 6 и фотодиода 7 устанавливается однозначное положение крепежного диска 2. С помощью блока положения 8, разделительной призмы 9, лазера 10, ПЗС-матрицы 11, оптической линзы 12, оптической призмы 13 производится считывание информации с оптического диска 1.
Вращая двигателем 4 оптический диск, а с помощью блока положения 8 меняя положение точки облучения лазером оптического диска, можно считать полностью всю поверхность с оптического диска аналогично считыванию CD-дисков в компьютерном оптическом приводе. То есть, считывания диска будет производиться от центра к краю оптического диска концентрическими окружностями. При этом шаг между этими концентрическими окружностями будет определять точность измерения размеров кратеров и зависит от качества лазера 10, блока положения 8 и ПЗС-матрицы 11.
Преимуществом данного устройства по сравнению с другими аналогичными устройствами является то, что устройство позволяет оценить размеры кратеров, образованных микрометеороидами и частицами космического мусора, а также использует в качестве мишени оптически непрозрачные материалы.
Устройство для исследования потоков микрометеороидов и частиц космического мусора, состоящий из ПЗС-матрицы, мишени, лазера, шагового двигателя, отличающееся тем, что мишень представляет собой четыре оптических диска, расположенных на крепежном диске, который соединен со светодиодом и шаговым двигателем, соединенным с блоком управления, соединенным с двигателем диска, фотодиодом и ПЗС-матрицей, которая входит в систему считывания информации с оптического диска, состоящую также из лазера, оптически связанного с блоком положения, разделительной призмой, ПЗС-матрицей, оптической линзой, оптической призмой.
