Спосіб очистки космосу від пасивних космічних об`єктів і їх фрагментів

Спосіб очистки космосу від пасивних космічних об'єктів і їх фрагментів, що включає виявлення об'єкта, отримання електромагнітного випромінювання, наведення і випромінювання електромагнітного випромінювання у бік об'єкта і контроль за результатом впливу електромагнітного випромі 3 вання пропонується використовувати ексімерні лазери (активне середовище - збуджені молекули з`єднань інертних газів). Дзеркала пропонувалось встановлювати на спеціальних ШСЗ, причому частину розподілених дзеркал пропонувалось встановлювати на геостаціонарних супутниках. Системи виявлення, стеження і цілевказівки повинні бути встановлені на землі і в космосі. Недоліками відомого способу є складність (велике число супутників), обмежений енергетичний потенціал лазерного проміння, невисока ефективність. Найбільш близьким по технічній сутності до пропонованого способу є спосіб описаний в роботі [Патент №2040448 „Космический аппарат для очистки космоса от мусора", Пухов В.В., Синявский В.В., Масленников А.А., МПК G21H7/00]. Основними операціями відомого способу, взятого в якості прототипу, є виявлення об'єкту, отримання електромагнітного випромінювання (ЕМВ), наведення і випромінювання електромагнітного випромінювання в сторону об'єкту, контроль за результатом впливу ЕМВ на об'єкт. В якості первинного джерела енергії використовується ядерний реактор, а перетворення електричної енергії в електромагнітне когерентне випромінювання здійснюється в лазері (формувач і випромінювач), наведення і виявлення здійснюються апаратурою, яка розміщена в спеціальному відсіку. Недоліками відомого способу, взятого як найближчий аналог, є великі енерговитрати на руйнування і випаровування конструкційних матеріалів, невисока ефективність, велика вага системи реалізації. Вказані недоліки обумовлені наступними причинами. Генерація лазерного випромінювання, перетворення в ньому електричної енергії в електромагнітну здійснюється з невеликим коефіцієнтом корисної дії (одиниці відсотків) [Справочник по лазерной технике /Под ред. Андрушко. - Киев: Техника, 1978 -С.63, 107, 109, 112]. Вплив монохроматичного лазерного випромінювання великої потужності на конструкційні матеріали здійснюється утворенням газового факелу паркого матеріалу, який екранує матеріал від випромінювання [Попов A.M. и др. Функция распределения электронов при оптическом пробое в металлическом паре. - Физика плазмы, 1985. - Т.П. - №12. -С.1528]. Це різко знижає ефективність впливу, приводе до істотного зросту енергії руйнування. В прототипі використовується ядерний реактор для живлення джерела випромінювання, але його коефіцієнт корисної дії низький, його вага велика. Крім того, наведення, стеження і стабілізація відомого технічного рішення вимагає і великих витрат робочого тіла керуючих двигунів. В основу корисної моделі поставлене завдання удосконалити спосіб очистки космосу від пасивних космічних об'єктів і їх фрагментів шляхом використання енергії Сонця, що дозволяє значно зменшити енерговитрати на руйнування і випаровування конструкційних матеріалів, підвищить ефективність способу очистки, знизити вагу всієї системи для очистки космосу від пасивних космічних об'єктів і їх фрагментів. 41407 4 Поставлене завдання вирішується тим, що в способі очистки космосу від пасивних космічних об'єктів і їх фрагментів, що включає виявлення об'єкта, отримання електромагнітного випромінювання, наведення і випромінювання електромагнітного випромінювання в бік об'єкта і контроль за результатом впливу електромагнітного випромінювання на об'єкт, електромагнітне випромінювання отримують за допомогою енергії Сонця, формують електромагнітне випромінювання у вигляді плоскопаралельного багаточастотного світлового променя, причому виявлення об'єкта, наведення електромагнітного випромінювання на об'єкт і контроль за результатом впливу електромагнітного випромінювання на об'єкт здійснюють за допомогою оптичної системи, наприклад, типу лінзової телескопічної системи Максутова, а випромінювання електромагнітного випромінювання в бік об'єкта проводять за допомогою дзеркал або лінз, які попередньо орієнтовані на об'єкт. Таким чином, використання енергії Сонця і формування світлового променя у вигляді плоскопаралельного багаточастотного світлового променя дозволяє значно зменшити енерговитрати на руйнування і випаровування конструкційних матеріалів, підвищити ефективність способу очистки космосу і знизити вагу всієї системи очистки космосу. Сутність корисної моделі пояснюється ілюстрацією, на якій зображено структурну схему пристрою, який реалізує запропонований спосіб. Пристрій для реалізації способу представляє із себе лінзову телескопічну систему 1, яка включає до себе систему виявлення об'єкта, систему формування падаючого випромінювання 2 від Сонця 3 в плоскопаралельний світловий промінь 5. Плоскопаралельний світловий промінь 5 спрямований в систему випромінювання 4, яка виконана у вигляді дзеркал або лінз. Далі світловий промінь 5 спрямовується на об'єкт 6. Реалізуючий спосіб пристрою розміщено на космічному апараті 7. Робота пропонованого способу відбувається так. Після виявлення об'єкта 6 за допомогою лінзової телескопічної системи 1 здійснюють наведення системи 1 на Сонце 3. Сонячні промені 2 попадають на систему 1, де формується плоскопаралельний світловий промінь 5. Цей світловий промінь поступає на систему випромінювання 4, яка попередньо орієнтована на об'єкт 6, і направляється на об'єкт 6. Під впливом світлового променя 5 відбувається руйнування і випаровування об'єкта 6 за рахунок термічного нагріву. Далі здійснюється контроль за результатом впливу світлового променю 5 на об'єкт 6 за допомогою лінзової телескопічної системи 1. Первинним джерелом енергії служить енергія Сонця, яке створює щільність потока енергії порядку 1,5кВт/м2. Лінзова система дозволяє сформувати потік сонячного випромінювання, достатнього для руйнування твердих тіл навіть при малих розмірах лінзи [Слабодецкий И. Задачи по физике. - М.: Наука, 1981. -Вып.5. -С.37]. Багаточастотне випромінювання (світло) більш ефективне діє на матеріал при фазових переходах, що підтверджується застосуванням сонячного випро 5 41407 мінювання для плавки металу, технологічного нагріву та ін. [БСЭ, 1950. - Телескопы; Бакулин П.И. Курс общей астрономии. - М.: Наука, 1970]. Лінзова система також може використовуватися спочатку для виявлення об'єкта, а потім для наведення випромінювання на об'єкт і контролю за результатом впливу [Цесевич В. Что и как наблюдать на небе. - М.: Наука. 1973., Барабанов М.П. Природа небесных тел и их наблюдение. - Харьков. ХГУ, 1969]. Для керівництва світловим потоком в просторі, наведення потоку на об'єкт, на відзнаку від прототипу, не треба змінювати орієнтацію всієї системи, а можна робити це за допомогою дзеркал, призм або світлопроводом [Коржунский М.И. Оптика. Строение атома. Атомное ядро. - М.: ФМ, 1962. -С.133]. Подібна система дозволяє отримати температуру в потоці до 6000°С при збільшенні сумарного потоку в 105 раз [Л.П. Баканина и др.. Сборник задач по физике. М.: Наука, 1970. –С.123, 389), тобто 1,5*105кВт при діаметрі вхідної лінзи в 1м. Динаміка нагріву об'єкта викладена в роботі Л.П. Баканіної на с.123 і с.340. Оцінки показують, що пропонований спосіб дозволяє підвищити ефективність впливу в декілька раз, знизити вагогабаритні параметри реалізуючого способу пристрою більш чим на порядок. Автори провели експериментальні оцінки впливу сфокусованого (а також плоскопаралель Комп’ютерна верстка Л.Литвиненко 6 ного) сонячного випромінювання на різні матеріали. Найбільший розмір вхідної лінзи дорівнював 10см (радіус). При освітленості 80 тисяч люкс (липень 2003р.) за допомогою наявної системи була отримана максимальна температура в потоці світлового випромінювання порядку 720°С. Вплив на конструкційні матеріали (вакуумна резина, оргскло, гетинакс і ін.) дозволили визначити ефективну ентальпію руйнування. Вплив і розплавлювання інших речовин (обшивка зі сплаву Д-16, елементи сонячних батарей) проводились паяльною лампою, а характеристики полум'я вивчались пірометром, електронним термометром з надвисокотемпературною термопарою. Отримані значення ентальпії руйнування менше чим при впливі лазерного випромінювання. Спосіб може бути технічно реалізований з використанням телескопа Максутова з діаметром до 2-х метрів і світлосилою 10-5. Такі телескопи вже працюють в космосі (Хаббл). Додаткове ускладнення телескопу як засобу виявлення і контролю довільно розташованого об'єкту несуттєво і вирішуються в звичайних зорових трубах [Техника молодежи, 1986. - №7.- С.46], де оголошується про здійснення дзеркал з полімерних матеріалів, які при діаметрі 1,32м важать всього 15кг, а його скловий еквівалент має вагу 1000кг. Підписне Тираж 28 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601