Способ доставки небесного тела к планете назначения и космическое транспортное средство для его осуществления - RU2026243C1

Чертежи

Описание

Изобретение относится к освоению космического пространства и может быть использовано при создании массивных спутников Земли.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ доставки небесного тела к планете назначения [1], включающий доставку к небесному телу космических транспортных средств, снабженных реактивными двигателями, посадку и закрепление средств на поверхности небесного тела с взаимно противоположных сторон по отношению к плоскостям, проходящим через центр масс небесного тела, приложение к небесному телу с помощью реактивных двигателей управляющих воздействий для поддержания его заданной ориентации в пространстве и тяги для перевода тела с исходной орбиты в заданную область вблизи планеты назначения.

Известно также соответствующее космическое транспортное средство для доставки небесного тела к планете назначения [1], содержащее корпус с размещенными в нем запасом топлива и служебными средствами, связанные с корпусом реактивные двигатели и устройства для посадки и закрепления на поверхности небесного тела.

Недостатком известных способа и устройства являются повышенные затраты массы и энергетики по доставке небесного тела, так как используется большее число ракет, что может быть нерациональным при транспортировке астероидов малых размеров. Кроме того, не предусмотрены операции по обеспечению оптимальных режимов доставки небесного тела.

Целью изобретения является экономия затрат по доставке небесного тела.

Это достигается тем, что в известном способе, включающем доставку к небесному телу космических транспортных средств, снабженных реактивными двигателями, посадку и закрепление транспортных средств на поверхности небесного тела с возможностью противоположных сторон по отношению к плоскостям, проходящим через центр масс небесного тела, приложение к небесному телу с помощью реактивных двигателей управляющих воздействий для поддержания его заданной ориентации в пространстве и тяги для перевода тела с исходной орбиты в заданную область вблизи планеты назначения [1], посадку транспортных средств, закрепляемых попарно с взаимно противоположных сторон, производят вдоль траекторий сближения, симметричных относительно центра масс небесного тела, с обеспечением одновременного достижения ими поверхности тела, а тягу прикладывают по касательной к траектории перевода тела в заданную область вблизи планеты назначения, используя при этом реактивный двигатель по меньшей мере одного из двух взаимно противоположных закрепленных транспортных средств и ориентируя вектор тяги вдоль прямой, проходящей через центр масс небесного тела.

При этом закрепление космических транспортных средств может производиться путем бурения скважин в поверхности небесного тела и фиксации в них буров, связанных с транспортными средствами, посредством твердеющих материалов. Кроме того, в космическом транспортном средстве для доставки небесного тела к планете назначения, содержащем корпус с размещенными в нем запасом топлива и служебными системами, связанные с корпусом реактивные двигатели и устройства для подсаки и закрепления на поверхности небесного тела [1], устройство для посадки выполнено в виде платформы, снабженной по меньшей мере одним тормозным двигателем и шарнирно связанной с корпусом, причем реактивные двигатели установлены со стороны, противоположной связи корпуса с платформой, а корпус снабжен механизмом его выставки в заданное угловое положение относительно платформы.

При этом устройство для закрепления на поверхности небесного тела может быть выполнено в виде размещенной на платформе буровой установки с элементами для хранения, подготовки и подачи в скважину твердеющих материалов для фиксации в ней бура.

Кроме того, космическое транспортное средство может быть снабжено дополнительными реактивными двигателями для создания поперечной тяги, установленными на платформе.

На фиг. 1 показаны операции по предлагаемому способу; на фиг.2 - основные элементы космического транспортного средства, реализующего способ.

Космическое транспортное средство содержит корпус 1 с отсеками рабочих материалов, маршневые двигатели 2, головную часть 3 с кабиной, платформу 4, тормозные двигатели 5, сферическую опору 6, раскосы-домкраты, выполненные в виде винта 7, продетого через гайку 8 (фиг.2), выполненную вместе с шестерней 9, которая зацеплена с другой шестерней 10, редуктора привода 11. Винт связан с корпусом универсальным шарниром 12, не имеющим возможность осевого перемещения, а с платформой - посредством сферического шарнира 13. Содержит также поперечные двигатели 14, опоры-тяги 15, телескопические колонки - шасси 16, выполненные в виде ряда пневмоцилиндров-поршней одностороннего действия, так как возврат цилиндров в исходное положение может не потребоваться, полости которых соединены с пневмосистемой транспортного средства при помощи шланга. На каждом конце поршня 16 выполнена посадочная пята. На платформе 4 установлены трубопроводы 17, резервуары 18 и буровые установки со штангами 19, содержащие стакан 20 с квадратным отверстием, на конце штанги выполнен полый бур 21 с окнами 22 для свободного выхода керна. Бур выполнен с перфорацией 23 и внутренней рубашкой 24. Кольцевая полость между буром и рубашкой соединена с коллектором 25, соединенным с резервуаром этими каналами.

Буровая установка смонтирована на подвесном основании 26, выполненном на платформе, шарнирами 27 с одной стороны основания, на другой стороне которой закреплен также шарнирно винт 28, продетый через гайку 29, выполненную с шестернями 30, 31, редуктора привода 32. Гайка соединена с основанием 26 сферическим шарниром 33. Привод 34 буровой установки соединен шестерней 35 своего редуктора с шестерней 36, выполненной на стакане 20, свободно сидящем в основании 26 на подшипнике. В верхнем конце штанги 19 установлена шейка, на которую посажен вертлюг 37 с гайкой 38 и направляющей 39. Гайка навернута на ходовой винт 40, выполненный с приводом 41, соединенным с системой управления. Ракета-корректировщик 42 может входить в комплекс системы при недостаточности или отсутствии автоматического управления общим процессом.

С помощью описанных транспортных средств предлагаемый способ осуществляется следующим образом.

Небесное тело движется по исходной орбите, вращаясь вокруг собственного центра масс (ЦМ) по стрелке m.

В заданной области небесное тело сопровождают две группы космических транспортных средств с взаимно противоположных сторон числом не менее одного с каждой стороны тела под общей командой, передаваемой с ракеты-корректировщика 42, постепенно переходя во вращательное движение вокруг центра масс, в плоскости, совпадающей с плоскостью вращения тела. Так как направление вращения транспортных средств и тела одно и то же (по стрелке m) одновременное сближение обеих групп по симметричным траекториям (корректируя их двигателями 2, 14 и 5 на оси сближения каждой пары) обеспечивают мягкую посадку на пяты 15 без ударов, толчков и возмущения орбиты небесного тела. При этом система "транспортные средства - небесное тело" продолжает вращаться вокруг общего центра масс (по стрелке m). Для исключения этого вращения выравнивают и закрепляют транспортные средства на небесном теле, используя телескопические стойки-шасси 16 (подачей масла) и поджимая транспортное средство к поверхности небесного тела работой двигателя 2 при малой мощности. Затем выравнивают платформу и запирают подачу масла золотником, питающим гидроцилиндры 16, выравнивают ось транспортного средства включением двигателя 11, приводящим во вращение шестерни 10 и 9, изменяют длину винта раскоса 7. Затем поводят буровые установки, включая двигатель 32, вращая шестерни 30 и 31 с гайкой 29, перемещают винт 28 и вместе с ним подвижное основание 26 вокруг шарнира 27. Включая двигатель 34, вращают шестерни 35, 36 стакан 20 с квадратным отверстием и сидящую в нем такого же сечения штангу 19, выполненную на конце полого бура 21. Поступательное движение бура обеспечивается двигателем 41, винтом 40 и гайкой 38, которая соединена с направляющей 39 и с вертлюгом 37. Образующийся при бурении керн удаляется в окно 22. По достижении заданной глубины бурения приводы 41 и 34 отключают. Затем подается твердеющий материал, который приготовлен заранее из резервуара 18 трубопроводом 17 через коллектор 25 во внутреннюю рубашку 24 бура и через перфорацию 23 в скважину. После закрепления буров в скважине приступают к гашению вращения (по стрелке n) системы действием двигателей 14, а после гашения этого вращения приступают к коррекции вектора тяги маршевых двигателей относительно центра масс тела, для чего включают привод 11, шестерни 10 и 9, вращают гайку 8, та перемещает винт 7 и в нужном направлении в шарнире 12, поворачивая при этом корпус 1 космического средства в заданное положение вместе с двигателем 2. После этого выстраивают систему по касательной к траектории перевода тела в заданную область вблизи планеты назначения, используя при этом реактивный двигатель по меньшей мере одного из двух взаимно противоположно закрепленных транспортных средств, и ориентируя вектор тяги вдоль прямой, проходящей через центр масс небесного тела, осуществляют доставку тела по некоторой траектории к планете назначения (Земле).

Реферат

Использование: освоение космического пространства (внеземных ресурсов), создание крупных ИСЗ и орбитальных производственных комплексов. Сущность изобретения: в окрестность выбранного небесного тела (астероида) выводят космические транспортные средства (КТС), осуществляют одновременную посадку КТС - с взаимнопротивоположных сторон небесного тела по симметричным траекториям и их фиксацию на поверхности тела, после чего отрабатывают межорбитальный маневр по доставке тела к планете назначения (Земле), используя маршевые реактивные двигатели КТС. тягу которых ориентируют по касательной к траектории перелета к планете назначения. КТС снабжены посадочными платформами, где размещены средства для бурения скважин в поверхности небесного тела, хранения и подачи в скважины твердеющих материалов для фиксации буров, а также вспомогательные реактивные двигатели для коррекции орбитального и относительного движения доставляемого небесного тела. 2 с. и 3 з.п. ф-лы, 2 ил.

Формула