RU2598927C1 - Device for protecting space vehicles against micrometeoroids - Google Patents

Abstract

FIELD: space.

SUBSTANCE: invention relates to protection from micrometeoroids. Device for space vehicle protection against micrometeoroids consists of metal protective shield, insulating layer, dielectric screen and power supply system to generate a potential difference. Power supply system has two outputs. First output is connected to the electroconductive layer of dielectric screen, and the second - to an barrier. Barrier is has a metal substrate. Second power supply is connected to the metal substrate and metal protective shield. Metal protective shield, electrically conducting layer and metal substrate are divided into sections. Between the metal substrate and the electroconductive layer there are dielectric barriers. Apparatus includes an amplifier; its input is connected to the metal protective shield, its output is connected a micrometeoroid recognition unit.

EFFECT: technical result is reduction of losses of electric energy due to possibility of voltage supply on the screen directly at the moment of micrometeoroid impact.

1 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к исследованиям и освоению космического пространства и может быть использовано в космических объектах для защиты от микрометеороидов.The invention relates to research and development of outer space and can be used in space objects to protect against micrometeoroids.

Известно защитное покрытие космического аппарата от механических воздействий, содержащее прослойку из пористого материала, заполненную водяным льдом или водо-ледяной смесью (патент РФ №2258641, МПК B64G 1/52, B64G 1/56, опубликовано 20.08.2005).Known protective coating of the spacecraft from mechanical stress, containing a layer of porous material filled with water ice or water-ice mixture (RF patent No. 2258641, IPC B64G 1/52, B64G 1/56, published 08/20/2005).

Наиболее близким аналогом является УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ КОСМИЧЕСКОГО АППАРАТА ОТ МЕТЕОРНЫХ ЧАСТИЦ (патент на изобретение №2481256 от 10.05.2013).The closest analogue is a DEVICE FOR PROTECTING A SPACE VEHICLE FROM METEOR PARTICLES (patent for invention No. 2481256 of 05/10/2013).

В этом изобретении устройство для защиты от метеорных частиц содержит преграду, состоящую из металлического защитного экрана и изоляционного слоя и расположенную на расстоянии от корпуса космического аппарата, диэлектрический экран, расположенный на корпусе, и систему энергопитания для создания разности потенциалов, имеющую два выхода, первый из которых соединен с электропроводящим слоем, нанесенным на диэлектрический экран, а второй - с преградой, согласно изобретению преграда снабжена металлической подложкой, к металлической подложке и металлическому защитному экрану подключен второй источник питания, металлический защитный экран, электропроводящий слой и металлическая подложка разделены на секции, между металлической подложкой и электропроводящим слоем расположены диэлектрические преграды.In this invention, the device for protection against meteor particles contains an obstacle consisting of a metal protective shield and an insulating layer located at a distance from the spacecraft’s body, a dielectric screen located on the body, and an energy supply system for creating a potential difference having two outputs, the first of which is connected to an electrically conductive layer deposited on a dielectric screen, and the second to a barrier, according to the invention, the barrier is provided with a metal substrate, to the metal base ke and a metal protective shield connected to the second power source, a metal shield, the electrically conductive layer and the metal substrate is divided into sections between the metal substrate and an electrically conductive layer disposed dielectric barriers.

Однако оно обладает недостатком: необходимо постоянно подавать напряжение на экран, а это может привести к пробоям напряжения и потерям электроэнергии.However, it has a drawback: it is necessary to constantly supply voltage to the screen, and this can lead to voltage breakdowns and energy losses.

Поставлена задача - необходимо подавать напряжение питания на экран только в момент удара микрометеороидов.The task is set - it is necessary to supply voltage to the screen only at the time of impact of micrometeoroids.

Поставленная задача достигается тем, что устройство для защиты космического аппарата от микрометеороидов, содержащее преграду, состоящую из металлического защитного экрана и изоляционного слоя и расположенную на расстоянии от корпуса космического аппарата, диэлектрический экран, расположенный на корпусе, и систему энергопитания для создания разности потенциалов, имеющую два выхода, первый из которых соединен с электропроводящим слоем, нанесенным на диэлектрический экран, а второй - с преградой, при этом преграда снабжена металлической подложкой, к металлической подложке и металлическому защитному экрану подключен второй источник питания, металлический защитный экран, электропроводящий слой и металлическая подложка разделены на секции, между металлической подложкой и электропроводящим слоем расположены диэлектрические преграды, согласно изобретению в устройство введены усилитель, вход которого соединен с металлическим защитным экраном, а выход соединен с блоком распознавания микрометеороидов, соединенного также с блоком управления питанием, который соединен с вторым источником питания и системой энергопитания для создания разности потенциалов.The problem is achieved in that the device for protecting the spacecraft from micrometeoroids, containing an obstacle consisting of a metal protective shield and an insulating layer and located at a distance from the spacecraft’s body, a dielectric screen located on the body, and an energy supply system for creating a potential difference having two outputs, the first of which is connected to the electrically conductive layer deposited on the dielectric screen, and the second to the barrier, while the barrier is provided with a metal the second substrate, a second power source is connected to the metal substrate and the metal shield, the metal shield, the electrically conductive layer and the metal substrate are divided into sections, dielectric barriers are located between the metal substrate and the electrically conductive layer, according to the invention, an amplifier is inserted into the device, the input of which is connected to a metal a protective screen, and the output is connected to a micrometeoroid recognition unit, also connected to a power control unit, which is connected a second power source and the power supply system to generate a potential difference.

Сущность изобретения поясняется чертежом.The invention is illustrated in the drawing.

Устройство для защиты космического аппарата от микрометеороидов содержит преграду, выполненную в виде трехслойной структуры (металлический защитный экран 1, изоляционный слой 2, металлическая подложка 3), к металлической пленке и металлической подложке подключен второй источник питания 4, и расположенную на расстоянии от корпуса космического аппарата, диэлектрический экран 5, нанесенный на корпус 6, поверх которого нанесен электропроводящий слой 7, систему энергопитания для создания разности потенциалов 8, имеющую два выхода, первый из которых соединен с электропроводящим слоем на корпусе, а второй - с преградой, диэлектрические перемычки 9, усилитель 10, блок распознавания микрометеороидов 11, блок управления питанием 12.The device for protecting the spacecraft from micrometeoroids contains a barrier made in the form of a three-layer structure (metal protective shield 1, insulating layer 2, metal substrate 3), a second power source 4 is connected to the metal film and the metal substrate, and located at a distance from the spacecraft’s body , a dielectric screen 5 deposited on the housing 6, over which an electrically conductive layer 7 is applied, an energy supply system for creating a potential difference 8 having two outputs, the first of which oryh connected to the conductive layer on the housing, and the second - a barrier dielectric webs 9, amplifier 10, micrometeoroids recognition unit 11, the power control unit 12.

Устройство работает следующим образом. Микрометеород в процессе полета в космическом пространстве заряжается до некоторого потенциала, в связи с этим микрометеороид представляет собой движущую заряженную частицу. При подлете к металлическому защитному экрану 1 на нем наводится электрический импульс, который через усилитель 10 подается в блок распознавания микрометеороидов 11, где производится необходимая фильтрация сигналов. Блок распознавания микрометеороидов выдает управляющие сигналы для блока управления питанием 12, который включает при наличии микрометеороидов и выключает при их отсутствии второй источник питания 4 и систему энергопитания для создания разности потенциалов 8.The device operates as follows. A micrometeoroid during flight in outer space is charged to a certain potential; in this regard, a micrometeoroid is a moving charged particle. When approaching the metal protective shield 1, an electric pulse is induced on it, which is fed through the amplifier 10 to the micrometeoroid recognition unit 11, where the necessary filtering of signals is performed. The micrometeoroid recognition unit generates control signals for the power control unit 12, which turns on, in the presence of micrometeoroids, and turns off the second power source 4 and the power supply system to create a potential difference 8 in the absence of micrometeoroids.

Микрометеороид с достаточной кинетической энергией при встрече с космическим аппаратом преодолевает преграду (металлический защитный экран 1, изоляционный слой 2, металлическая подложка 3) и образует конгломерат из плазмы, осколков частицы, экрана и изоляционного слоя вследствие неполного своего разрушения и испарения. При продвижении конгломерата по направлению к электропроводящему слою 7 возникает градиент напряженности и происходит пробой электрического поля. Поэтому в ней возникает электрический ток. Скорость пробоя электрического поля по аналогии с искровым разрядом в атмосфере - молнией, до 100 тысяч километров в секунду. Диэлектрические перемычки 9 служат для деления преграды на секции, что позволяет уменьшить время разряда t_разрда, согласно формуле:A micrometeoroid with sufficient kinetic energy, when meeting a spacecraft, overcomes an obstacle (metal protective shield 1, insulating layer 2, metal substrate 3) and forms a conglomerate of plasma, fragments of a particle, screen and insulating layer due to incomplete destruction and evaporation. As the conglomerate advances towards the electrically conductive layer 7, a tension gradient arises and an electric field breakdown occurs. Therefore, an electric current arises in it. The breakdown rate of the electric field, by analogy with a spark discharge in the atmosphere - lightning, up to 100 thousand kilometers per second. Dielectric jumpers 9 are used to divide the barrier into sections, which allows to reduce the discharge time t of the _discharge , according to the formula:

t_разрда≈3·R·C,t _discharge ≈3 · R · C,

где R - сопротивление разрядного канала, С - емкость секции.where R is the resistance of the discharge channel, C is the capacity of the section.

Дополнительное разрушение частиц происходит в первой преграде при разряде второго источника питания, что приводит к Джоулеву нагреву метеорной частицы и частичному разрушению.Additional destruction of particles occurs in the first barrier during the discharge of the second power source, which leads to Joule heating of the meteor particle and partial destruction.

Claims (1)

Устройство для защиты космического аппарата от микрометеороидов, содержащее преграду, состоящую из металлического защитного экрана и изоляционного слоя и расположенную на расстоянии от корпуса космического аппарата, диэлектрический экран, расположенный на корпусе, и систему энергопитания для создания разности потенциалов, имеющую два выхода, первый из которых соединен с электропроводящим слоем, нанесенным на диэлектрический экран, а второй - с преградой, при этом преграда снабжена металлической подложкой, к металлической подложке и металлическому защитному экрану подключен второй источник питания, металлический защитный экран, электропроводящий слой и металлическая подложка разделены на секции, между металлической подложкой и электропроводящим слоем расположены диэлектрические преграды, отличающееся тем, что в устройство введены усилитель, вход которого соединен с металлическим защитным экраном, а выход соединен с блоком распознавания микрометеороидов, соединенного также с блоком управления питанием, который соединен с вторым источником питания и системой энергопитания для создания разности потенциалов. A device for protecting the spacecraft from micrometeoroids, containing an obstacle consisting of a metal protective shield and an insulating layer and located at a distance from the spacecraft’s body, a dielectric screen located on the body, and an energy supply system for creating a potential difference having two outputs, the first of which connected to an electrically conductive layer deposited on a dielectric screen, and the second to a barrier, while the barrier is provided with a metal substrate, to the metal substrate and a second power source is connected to the metal shield, the metal shield, the electrically conductive layer and the metal substrate are divided into sections, dielectric barriers are located between the metal substrate and the electrically conductive layer, characterized in that an amplifier is inserted into the device, the input of which is connected to the metal protective screen, and the output connected to a micrometeoroid recognition unit, also connected to a power control unit, which is connected to a second power source and an energy system rgopitaniya to create a potential difference.

Images