RU2583981C2 - Method of moving satellite to given near-earth orbit - Google Patents

Abstract

FIELD: space.

SUBSTANCE: invention relates to launch of satellites to orbit. Method involves placing a satellite in a spacecraft before launching into orbit. After hatching and spacecraft docking with orbital station satellite is placed on outer surface of spacecraft. Opening elements of satellite are taken to operating, while controlling and fixing their opening. Spacecraft with satellite is separated from orbital station, and transferred to a desired orbit, after which satellite is separated from spacecraft.

EFFECT: technical result of invention is improved reliability of launching satellite to desired orbit in working state.

1 cl

Description

Изобретение относится к ракетно-космической технике и может быть использовано для запуска спутников на заданные околоземные орбиты.The invention relates to rocket and space technology and can be used to launch satellites into predetermined near-earth orbits.

В настоящее время существует и совершенствуется много способов выведения спутников на заданные орбиты. Основные технические результаты, на которые направлены предлагаемые способы, связаны с экономией энергетических затрат и точностями выведения спутников на заданные орбиты. Известен, например, способ выведения спутника на высокие орбиты [1] (патент RU 2164880). Согласно изобретению спутник сперва выводят на траекторию облета Луны и совершают гравитационный маневр в ее сфере действия. В этом маневре изменяют плоскость орбиты спутника. На нисходящей ветви траектории облета Луны сначала осуществляют переход спутника на промежуточную орбиту с высотой перицентра не менее 40000 км над поверхностью Земли. Затем с помощью преимущественно двигателей малой тяги (величиной не более 0,001% земного веса спутника) переводят спутник на геостационарную орбиту. Изобретение направлено на увеличение массы выводимого спутника при его запуске с высокоширотного космодрома.Currently, there are many ways to launch satellites into specified orbits. The main technical results, which the proposed methods are aimed at, are associated with saving energy costs and the accuracy of launching satellites into specified orbits. Known, for example, a method of launching a satellite into high orbits [1] (patent RU 2164880). According to the invention, the satellite is first launched onto the trajectory of the Moon’s flight and performs a gravitational maneuver in its sphere of action. In this maneuver, the satellite’s orbit is changed. On the descending branch of the trajectory of the Moon’s flight, the satellite first transitions to an intermediate orbit with a pericenter height of at least 40,000 km above the Earth’s surface. Then, using mainly thrusters (with a value of not more than 0.001% of the satellite’s earth weight), the satellite is transferred to a geostationary orbit. The invention is aimed at increasing the mass of the satellite being launched when it is launched from a high-latitude cosmodrome.

Известны также другие способы выведения спутников с использованием двух- и трехимпульсных переходов, решающих задачу выведения спутника в случае некомпланарности исходной низкой орбиты и геостационарной орбиты [2] (Г.З. Давлетшин. Активно-гравитационные маневры космических аппаратов. М., Машиностроение″, 1980 г.). Однако при больших наклонениях исходной орбиты к плоскости экватора (более сорока градусов) затраты характеристической скорости становятся значительными и масса космического аппарата на конечной орбите уменьшается.There are also other methods of satellite deduction using two- and three-pulse transitions that solve the satellite deduction problem in the case of non-coplanarity of the initial low orbit and geostationary orbit [2] (GZ Davletshin. Active-gravity maneuvers of spacecraft. M., Mechanical Engineering ″, 1980). However, with large inclinations of the initial orbit to the equatorial plane (more than forty degrees), the costs of the characteristic velocity become significant and the mass of the spacecraft in the final orbit decreases.

Одна из проблем успешного выведения спутника на заданные орбиты связана с трудностями в проверке и тестировании его раскрывающихся элементов (антенн, солнечных батарей и т.п.). В результате сравнительно большое количество спутников оказывается неработоспособными или частично неработоспособными из-за нештатных ситуаций при раскрытии элементов конструкции спутника. Причем исправить командами с Земли дефект, связанный с неполным раскрытием элементов конструкции спутника после его отделения, часто не представляется возможным.One of the problems of successfully launching a satellite into predetermined orbits is associated with difficulties in checking and testing its drop-down elements (antennas, solar panels, etc.). As a result, a relatively large number of satellites appear to be inoperative or partially inoperative due to abnormal situations during the disclosure of satellite structural elements. Moreover, it is often not possible to correct a defect caused by incomplete disclosure of satellite structural elements after separation from the Earth teams.

Подобный недостаток присущ и способу выведения спутника на заданную околоземную орбиту, взятому авторами за прототип [3] (Ракетно-космическая корпорация «Энергия» им. С.П. Королева - РКК «Энергия», Королев, 1996). Способ-прототип включает размещение спутника на средстве доставки-носителе, выведение с помощью ракеты на околоземную орбиту и его отделение. К сожалению, при использовании данного способа возникают ситуации, когда радиоантенны, антенны научной аппаратуры, панели солнечных батарей и т.п. не раскрываются частично или полностью после выведения спутника на заданную орбиту и выдачи команды на раскрытие элементов конструкции.A similar drawback is inherent in the method of launching a satellite into a given near-earth orbit, taken by the authors as a prototype [3] (SP Korolev Rocket and Space Corporation Energia - RSC Energia, Korolev, 1996). The prototype method includes placing the satellite on a delivery vehicle, launching with a rocket into near-earth orbit and its separation. Unfortunately, when using this method, situations arise when radio antennas, scientific equipment antennas, solar panels, etc. are not fully or partially disclosed after the satellite has been put into a given orbit and a command has been issued to reveal the structural elements.

Задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение, является надежное выведение спутника на заданную околоземную орбиту с раскрытыми и проверенными элементами конструкции.The problem to which the present invention is directed, is the reliable launch of the satellite into a given near-earth orbit with open and tested structural elements.

Технический результат достигается тем, что в способе выведения спутника на заданную околоземную орбиту, включающем размещение спутника, выведение с помощью ракеты на околоземную орбиту и его отделение, размещают спутник внутри космического корабля перед его выведением на орбиту, после выведения космического корабля ракетой на орбиту и его стыковки с орбитальной станцией размещают спутник на внешней поверхности космического корабля, приводят в рабочее положение раскрывающиеся элементы спутника, контролируют и фиксируют их раскрытие, отделяют космический корабль со спутником от орбитальной станции и переводят его на заданную околоземную орбиту, после чего отделяют спутник от космического корабля.The technical result is achieved by the fact that in the method of launching a satellite into a predetermined near-earth orbit, including placing the satellite, launching with a rocket into near-Earth orbit and its separation, place the satellite inside the spacecraft before putting it into orbit, after launching the spacecraft with a rocket into orbit and its Docking with the orbital station places the satellite on the outer surface of the spacecraft, sets the satellite's opening elements into working position, controls and fixes their opening, the spacecraft with the satellite is separated from the orbital station and transferred to a predetermined near-earth orbit, after which the satellite is separated from the spacecraft.

За счет выполнения предлагаемых действий оказывается возможным надежное выведение спутника на заданную околоземную орбиту с полностью раскрытыми и проверенными элементами конструкции. Достигается это следующим образом. В настоящее время на околоземной орбите постоянно функционирует орбитальная станция - 15 лет Международная космическая станция МКС, а ранее 15 лет ОК «Мир». К орбитальной станции постоянно стартуют и стыкуются с ней космические корабли (например, транспортные грузовые корабли «Прогресс»). В предлагаемом способе в качестве средства доставки используют космические корабли. На Земле спутник со сложенными элементами конструкции может быть размещен внутри космического корабля перед его запуском. После стыковки корабля со станцией спутник может быть перенесен на борт орбитальной станции и во время очередного выхода космонавтов в открытый космос спутник может быть закреплен на внешней поверхности космического корабля (например, корабля «Прогресс»). Это потребует, конечно, создание предварительно перед запуском специального интерфейса для монтажа спутника на корабле. После этого раскрывающиеся элементы конструкции спутника будут приведены в рабочее положение. Это может быть сделано либо космонавтами либо автоматически при контроле их раскрытия космонавтами, находящимися внутри станции. Затем проводится тестирование систем спутника и раскрытых элементов конструкции. При нештатной ситуации с раскрытием элементов конструкции космонавты могут выполнить необходимые ремонтные работы. После тестирования работы спутника космический корабль со спутником отделяется от станции и его переводят на заданную орбиту. Отсутствие атмосферы позволяет выполнить маневр перевода корабля и спутника с раскрытыми элементами конструкции на заданную орбиту. После выведения корабля со спутником на заданную орбиту спутник отделяют от космического корабля, который возвращают на Землю.Due to the implementation of the proposed actions, it is possible to reliably launch the satellite into a given near-Earth orbit with fully disclosed and tested structural elements. This is achieved as follows. At present, in the near-Earth orbit, the orbital station is constantly functioning - the International Space Station ISS for 15 years, and Mir for the previous 15 years. Spaceships are constantly starting and docking with the orbital station (for example, Progress transport cargo ships). In the proposed method, space vehicles are used as a delivery vehicle. On Earth, a satellite with folded structural elements can be placed inside a spacecraft before its launch. After the spacecraft is docked with the station, the satellite can be transferred aboard the orbital station, and during the next astronaut's spacewalk, the satellite can be mounted on the outer surface of the spacecraft (for example, the Progress spacecraft). This will require, of course, the creation of a special interface for installing a satellite on a ship before launching it. After that, the satellite’s expanding structural elements will be brought into working position. This can be done either by astronauts or automatically by monitoring their disclosure by astronauts inside the station. Then testing of satellite systems and disclosed structural elements is carried out. In the event of an emergency with the disclosure of structural elements, the astronauts can perform the necessary repairs. After testing the satellite’s operation, the spacecraft with the satellite is separated from the station and transferred to a given orbit. The lack of atmosphere allows the maneuver of the transfer of the ship and satellite with the disclosed structural elements to a given orbit. After the spacecraft with the satellite is put into a given orbit, the satellite is separated from the spacecraft, which is returned to Earth.

В настоящее время технически все готово для реализации предложенного способа, например, в рамках проекта МКС. Создается серия спутников научного и прикладного назначения, имеющих раскрывающиеся элементы - антенны, панели солнечных батарей и т.д. Причем выведение этих спутников в сложенном состоянии возможно с помощью грузового корабля ТГК «Прогресс». К МКС ежегодно запускается 5-6 ТГК «Прогресс», причем после отстыковки ТГК от станции он имеет еще достаточные ресурсы для выполнения задачи выведения спутника на заданную околоземную орбиту. Операции «Выход» в открытый космос российскими космонавтами МКС также надежно отработаны.Currently, everything is technically ready for the implementation of the proposed method, for example, as part of the ISS project. A series of satellites for scientific and applied purposes is created, having drop-down elements - antennas, solar panels, etc. Moreover, the removal of these satellites in the folded state is possible using the cargo ship TGK Progress. Every year, 5-6 TGCs "Progress" are launched to the ISS, and after undocking the TGCs from the station, it still has sufficient resources to carry out the task of putting the satellite into a given near-Earth orbit. The ISS operations by the Russian cosmonauts of the ISS have also been reliably worked out.

Таким образом, существующая инфраструктура проекта МКС, транспортные грузовые корабли «Прогресс» позволят реализовать предлагаемый способ.Thus, the existing infrastructure of the ISS project, the Progress transport cargo spacecraft will make it possible to implement the proposed method.

Список литературыBibliography

1. Патент RU 2164880.1. Patent RU 2164880.

2. Г.З. Давлетшин. Активно-гравитационные маневры космических аппаратов. М., Машиностроение, 1980 г.2. G.Z. Davletshin. Active-gravity maneuvers of spacecraft. M., Engineering, 1980

3. Ракетно-космическая корпорация «Энергия» им. С.П. Королева РКК «Энергия», Королев, 1996.3. Rocket and space Corporation "Energy" named after S.P. Queen of RSC Energia, Korolev, 1996.

Claims (1)

Способ выведения спутника на заданную околоземную орбиту, включающий размещение спутника, выведение с помощью ракеты на околоземную орбиту и его отделение, отличающийся тем, что размещают спутник внутри космического корабля перед его выведением на орбиту, после выведения космического корабля ракетой на орбиту и его стыковки с орбитальной станцией размещают спутник на внешней поверхности космического корабля, приводят в рабочее положение раскрывающиеся элементы спутника, контролируют и фиксируют их раскрытие, отделяют космический корабль со спутником от орбитальной станции и переводят его на заданную околоземную орбиту, после чего отделяют спутник от космического корабля. A method of putting a satellite into a given near-earth orbit, including placing a satellite, launching it into a near-Earth orbit with a rocket and its separation, characterized in that the satellite is placed inside the spacecraft before it is put into orbit, after the spacecraft has launched a rocket into orbit and docked with the orbit the station places the satellite on the outer surface of the spacecraft, brings into operation the opening elements of the satellite, control and record their disclosure, separate the spacecraft abl from the satellite orbital station and transfer it to a predetermined earth orbit satellite is then separated from the spacecraft.