Ионно-лучевой пастырь

Пастырь ионного луча ( IBS ) — это концепция, в которой орбита и/или положение космического корабля или обычного орбитального тела изменяются за счет воздействия луча квазинейтральной плазмы на его поверхность, создавая силу и/или крутящий момент на цели. Ионные и плазменные двигатели, обычно используемые для приведения в движение космических кораблей, могут использоваться для создания коллимированного пучка плазмы/ионов и направления его на тело. Тот факт, что луч может быть сгенерирован на космическом корабле «пастух», размещенном вблизи цели без физической связи с последней, обеспечивает интересное решение для космических приложений, таких как удаление космического мусора, отклонение астероидов и космическая транспортировка в целом. Технический университет Мадрида (UPM) изучает эту концепцию. ^{[ 1 ]} путем разработки моделей аналитического и числового управления в сотрудничестве с группой перспективных концепций Европейского космического агентства. Эта концепция также была независимо предложена JAXA и CNES .

Как это работает

Сила и крутящий момент, передаваемые цели, возникают из-за импульса, передаваемого ионами плазмы (обычно ксенона), которые ускоряются до нескольких десятков километров в секунду ионным или плазменным двигателем. Ионы, достигающие поверхности мишени, теряют свою энергию в результате ядерного столкновения в подложке из материала мишени. Чтобы поддерживать постоянное расстояние между целью и космическим кораблем-пастухом, последний должен иметь вторичную двигательную установку (например, другой ионный или плазменный двигатель), компенсирующую силу реакции, создаваемую целевым ионным пучком.

Приложения

Концепция была предложена как возможное решение для активного удаления космического мусора. ^{[ 2 ]}^{[ 3 ]}^{[ 4 ]}^{[ 5 ]} а также для точного отклонения угрожающих Земле астероидов. ^{[ 6 ]} В дальнейшем эта концепция может сыграть важную роль в таких областях, как космическая мобильность, транспортировка, сборка крупных орбитальных инфраструктур и захват небольших астероидов на околоземной орбите.

Контроль

Углы расхождения лучей ионных и плазменных двигателей, обычно превышающие 10 градусов, делают необходимым, чтобы «Пастух» летал на расстоянии не более нескольких диаметров цели, если необходимо достичь эффективного перекрытия лучей. Наведение и контроль полета на бесконтактном формировании ^{[ 7 ]} а также предотвращение столкновений являются одними из наиболее важных технологических задач концепции.

Ссылки

^ К. Бомбарделли и Х. Пелаес, «Система изменения положения и ориентации тел на орбите с помощью спутников наведения», номер патента P201030354. Представлено в Патентном ведомстве Испании 11 марта 2010 г. Заявка на патент PCT PCT/ES2011/000011.
^ К. Бомбарделли и Х. Пелаес, «Пастырь ионного луча для бесконтактного удаления космического мусора», Журнал наведения, контроля и динамики, Vol. 34, № 3, май – июнь 2011 г., стр. 916–920. http://sdg.aero.upm.es/PUBLICATIONS/PDF/2011/AIAA-51832-628.pdf
^ С. Китамура «Станок для возврата на орбиту большого космического мусора с использованием ионно-лучевого облучения», 61-й Международный астронавтический конгресс, Прага, Чехия, документ IAC-10.A6.4.8, сентябрь 2010 г.).
^ К. Боннал, Ж. М. Руо, П. Бултел и М. К. Дежан, «Требования высокого уровня к действующему устройству для спуска космического мусора», 61-й Международный астронавтический конгресс, Прага, Чешская Республика, документ IAC-10.A6.4.5, сентябрь 2010 г. ).
^ В. С. Асланов, А. С. Ледков, «Уклонное движение цилиндрического космического мусора при его удалении ионным пучком», Математические проблемы техники, вып. 2017, номер статьи 1986374, 7 страниц, https://www.hindawi.com/journals/mpe/2017/1986374/
^ К. Бомбарделли и Дж. Пелаес, «Пастырь ионного луча для отклонения астероидов», Журнал наведения, управления и динамики, Vol. 34, № 4, июль – август 2011 г., стр. 1270–1272, http://sdg.aero.upm.es/PUBLICATIONS/PDF/2011/AIAA-51640-157.pdf.
^ А. Алпатов, С. Хорошилов и К. Бомбарделли «Относительное управление ионно-лучевым спутником Shepherd с использованием двигателя с импульсной компенсацией», Acta Astronautica, Vol. 151, 2018, стр. 543–554.

Внешние ссылки

http://www.aero.upm.es/ Мадридский политехнический университет (UPM)
http://sdg.aero.upm.es/ Группа космической динамики в UPM
https://web.archive.org/web/20120426091458/http://web.fmetsia.upm.es/ep2/page.php?page=index&lang=en Группа космических двигателей и плазмы (UPM)
http://www.esa.int/act , Группа передовых концепций ЕКА
http://leosweep.upm.es/en , проект LEOSWEEP

[1] К. Бомбарделли и Х. Пелаес, «Система изменения положения и ориентации тел на орбите с помощью спутников наведения», номер патента P201030354. Представлено в Патентном ведомстве Испании 11 марта 2010 г. Заявка на патент PCT PCT/ES2011/000011.

[2] К. Бомбарделли и Х. Пелаес, «Пастырь ионного луча для бесконтактного удаления космического мусора», Журнал наведения, контроля и динамики, Vol. 34, № 3, май – июнь 2011 г., стр. 916–920. http://sdg.aero.upm.es/PUBLICATIONS/PDF/2011/AIAA-51832-628.pdf

[3] С. Китамура «Станок для возврата на орбиту большого космического мусора с использованием ионно-лучевого облучения», 61-й Международный астронавтический конгресс, Прага, Чехия, документ IAC-10.A6.4.8, сентябрь 2010 г.).

[4] К. Боннал, Ж. М. Руо, П. Бултел и М. К. Дежан, «Требования высокого уровня к действующему устройству для спуска космического мусора», 61-й Международный астронавтический конгресс, Прага, Чешская Республика, документ IAC-10.A6.4.5, сентябрь 2010 г. ).

[5] В. С. Асланов, А. С. Ледков, «Уклонное движение цилиндрического космического мусора при его удалении ионным пучком», Математические проблемы техники, вып. 2017, номер статьи 1986374, 7 страниц, https://www.hindawi.com/journals/mpe/2017/1986374/

[6] К. Бомбарделли и Дж. Пелаес, «Пастырь ионного луча для отклонения астероидов», Журнал наведения, управления и динамики, Vol. 34, № 4, июль – август 2011 г., стр. 1270–1272, http://sdg.aero.upm.es/PUBLICATIONS/PDF/2011/AIAA-51640-157.pdf.

[7] А. Алпатов, С. Хорошилов и К. Бомбарделли «Относительное управление ионно-лучевым спутником Shepherd с использованием двигателя с импульсной компенсацией», Acta Astronautica, Vol. 151, 2018, стр. 543–554.

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]

[ 4 ]

[ 5 ]

[ 6 ]

[ 7 ]

v т и Планетарная защита
Основные темы	Астероид Гоночный автомобиль Огненный шар, касающийся земли Ударное событие Метеоритный воздушный взрыв Метеоритное шествие Метеоритный дождь Метеорит Метеороид Околоземный объект Потенциально опасный объект
Оборона	Предотвращение столкновения с астероидом Лазерная абляция астероидов Гравитационный трактор Ионно-лучевой пастырь Астероид близко приближается Малые планеты, пересекающие Землю Масштаб урона Лестница Палермо Туринская лестница
Космические зонды	Рассвет Глубокий удар МОЛОТОК АИДА Гера ДАРТ Галлей Армада Хаябуса Хаябуса2 ТАЛИСМАН РЯДОВЫЙ Сапожник Разведчик АЯЭ Новые горизонты ОСИРИС-РЕкс ПРОЦИОН Розетта Филе Звездная пыль
НЕО отслеживание	АТЛАС Обзор неба Каталины ЛИНЕЙНЫЙ ЛОНЕОС АККУРАТНЫЙ НЕОДИС НЕО Сюрвейер НЕОССат Телескоп ОГС Орбита@дома Пан-СТАРРС СКАП Космический телескоп Сентинел Часовой Космические часы МУДРЫЙ
Организации	Фонд B612 Японская ассоциация космических стражей Метеоритическое общество НЕОЩит Космический страж Фонд Космической стражи Программа осведомленности о космической ситуации Координационный офис планетарной защиты
Потенциальные угрозы	1950 год нашей эры 101955 Решимость 2010 РФ ₁₂ 99942 Апофис
Связанные категории	Влияние событий Фантастика о метеороидах Художественная литература об ударных событиях