Устройство для сбора космического мусора
Изобретение относится к управлению сближением и соединением космического аппарата (КА) с космическим мусором (КМ). Устройство содержит систему фиксации КМ на КА, снабженную постоянным магнитом, притягивающимся к магнитному веществу (например, на поверхности КА), и электромагнитом, отталкивающим (с регулируемым усилием) постоянный магнит в направлении КМ. Постоянный магнит фиксируется на поверхности (например, с магнитными свойствами) КМ, обеспечивая последующее сближение КМ (за счёт притяжения к магнитному веществу) с КА. Скорость сближения может регулироваться электромагнитом. Технический результат состоит в повышении эффективности и безопасности сбора КМ.
Изобретение относится к сфере космической техники и может быть использовано при изготовлении космических аппаратов для сбора космического мусора.
Развитие космонавтики привело к тому, что на околоземных орбитах движется большое количество техногенного космического мусора, присутствие которого в космосе ввиду опасности столкновения с космическими кораблями и аппаратами снижает безопасность космических полетов. Значительная часть космического мусора обладает магнитными свойствами, обусловленными наличием магнитных материалов.
Из уровня техники известно буксирное устройство для космического аппарата на орбите /US 8464983 В2; 18.06.2013/. Космический аппарат при проявлении его дефекта на орбите становится космическим мусором. Буксирное устройство содержит систему фиксации, снабженную постоянным магнитом, который притягивается к поверхности обладающего магнитными свойствами буксировочного космического аппарата. Буксирное устройство размещено на космическом аппарате, который потенциально должен буксироваться, т.е. на потенциальном космическом мусоре. Буксирное устройство содержит также трос, приемник троса и разъединительное устройство, которое выдает управляющий сигнал на выдвижение троса из приемника троса всякий раз, когда при подходе буксировочного космического аппарата происходит сбой в дефектном космическом аппарате. Совокупность приемника троса и разделительного устройства является механическим средством отталкивания космического мусора от постоянного магнита. Постоянный магнит притягивается к поверхности обладающего магнитными свойствами космического объекта, который не является космическим мусором.
Совокупность приемника троса и разделительного устройства в силу механического отталкивания космического мусора от постоянного магнита системы фиксации выдвигающимся тросом не обеспечивает эффективного сбора космического мусора, поскольку отталкивает космический мусор от буксировочного космического аппарата. Кроме того, механическое отталкивание космического мусора с помощью выдвигающегося троса не обеспечивает безопасность космического полета, поскольку упругих сил троса может оказаться недостаточно для предотвращения удара космического мусора о буксировочный космический аппарат, что может привести к повреждению буксировочного космического аппарата.
Притягивание постоянного магнита к поверхности обладающего магнитными свойствами космического объекта, который не является космическим мусором, также снижает эффективность сбора космического мусора, поскольку требует наличия на космическом мусоре постоянного магнита, которым космический мусор чаще всего не снабжен изначально или в силу разрушения на орбите.
Задачей изобретения является повышение эффективности сбора космического мусора и обеспечение безопасности космических полетов.
Указанная задача решена за счет того, что устройство для сбора космического мусора, содержащее систему фиксации, снабженную постоянным магнитом, притягивающимся к поверхности обладающего магнитными свойствами космического объекта, снабжено электромагнитом, отталкивающимся от постоянного магнита системы фиксации, и магнитным веществом, притягивающимся к постоянному магниту системы фиксации, причем постоянный магнит фиксируется на поверхности космического мусора.
Изобретение характеризуется следующей совокупностью существенных отличительных признаков: снабжением устройства для сбора космического мусора электромагнитом, отталкивающимся от постоянного магнита системы фиксации, и магнитным веществом, притягивающимся к постоянному магниту системы фиксации; фиксацией постоянного магнита на поверхности космического мусора.
Указанная совокупность существенных отличительных признаков позволяет повысить эффективность сбора космического мусора и безопасность космических полетов.
Принцип действия изобретения основан на использовании магнитных сил для захвата космического мусора и притягивания его к космическому аппарату. При сближении космического аппарата с космическим мусором включают электромагнит, который отталкивает постоянный магнит системы фиксации и направляет его к обладающему магнитными свойствами космическому мусору, на поверхности которого постоянный магнит фиксируется. Затем электромагнит медленно выключают, например, уменьшая силу тяги путем смещения якоря в катушке, и за счет притяжения магнитного вещества космического аппарата к постоянному магниту системы фиксациикосмический аппарат плавно сближается с космическим мусором, окончательно захватывая его после полного выключения электромагнита. Далее движение космического мусора определяется движением космического аппарата.
Постоянный магнит системы фиксации может быть связан с космическим аппаратом тросами, трансформируемыми стержнями и т.п., которые также могут использоваться для подтягивания космического мусора к космическому аппарату. Источниками тока для электромагнита могут быть солнечные батареи, электрические аккумуляторы, электрохимические генераторы, ядерные батареи и т.п. Космический аппарат может быть снабжен мусоросборной камерой с системами загрузки и выгрузки космического мусора. Мусоросборная камера может быть снабжена постоянным и/или электромагнитом для удержания космического мусора в мусоросборной камере при ее открывании для загрузки последующих объектов космического мусора.
Изобретение осуществляют с помощью известных методов и средств.
Снабжение устройства для сбора космического мусора электромагнитом, отталкивающимся от постоянного магнита системы фиксации, и магнитным веществом, притягивающимся к постоянному магниту системы фиксации, позволяет за счет отталкивания электромагнитом постоянного магнита направить постоянный магнит к космическому мусору, а затем за счет притягивания постоянного магнита магнитным веществом притянуть космический мусор к устройству для сбора космического мусора, и тем самым повысить эффективность сбора космического мусора благодаря тому, что космический мусор при этом перемещается только по направлению к устройству для сбора космического мусора.
Наряду с этим электромагнит, отталкивающийся от постоянного магнита системы фиксации, за счет магнитных сил, отталкивающих электромагнит от постоянного магнита с захваченным космическим мусором, надежно предотвращает удар космического мусора об устройство для сбора космического мусора, определяя возможность плавного сближения, и тем самым обеспечивает безопасность космического полета.
Фиксация постоянного магнита на поверхности космического мусора не требует наличия на космическом мусоре собственного постоянного магнита и тем самым расширяет возможности захвата космического мусора, что также способствует повышению эффективности сбора космического мусора.
Устройство для сбора космического мусора, содержащее систему фиксации, снабженную постоянным магнитом, притягивающимся к поверхности обладающего магнитными свойствами космического объекта, отличающееся тем, что оно снабжено электромагнитом, отталкивающимся от постоянного магнита системы фиксации, и магнитным веществом, притягивающимся к постоянному магниту системы фиксации, причем постоянный магнит фиксируется на поверхности космического мусора.
