Как обстоят дела с космическими телескопами: анализ российских патентов03.11.2023 12:31

Мы продолжаем серию публикаций, посвященных отечественным патентам в сфере освоения космоса. В предыдущей статье на Хабре мы затронули тему освоения Марса. В этот раз мы поговорим о космических телескопах и отечественных патентах на них. 

Известно, чтотелескоп, вынесенный за пределы земной атмосферы, значительно превосходит по техническим возможностям те, что стоят на Земле, даже в горах, где искажающее воздействие земной атмосферы снижено. Проекты вывода телескопов на околоземную орбиту начались после успешных запусков искусственных спутников Земли. Так, в 1966–1972 гг. американское космическое агентство NASA реализовало серию из четырех спутников ОАО (Orbiting Astronomical Observatory), снабжённых детекторами и телескопами в ультрафиолетовом, рентгеновском и гамма-излучении. В 1990 г. США в партнерстве с Евросоюзом вывели на околоземную орбиту на высоту 500 км мощный телескоп «Хаббл». Несколько раз его ремонтировали прямо на орбите, меняли инфракрасную камеру, гироскопы, бортовой компьютер, аккумуляторы, солнечные батареи, различные датчики, даже чинили изоляцию. Телескопом «Хаббл» сделаны потрясающе фотографии дальних объектов нашей вселенной, получившие образные названия «Столпы мироздания», «Бабочка», «Голова лошади» и др. 

Сегодня на околоземных орбитах находится несколько десятков телескопов, запущенных разными странами  и агентствами. В данном материале речь пойдет об отечественных разработках.  

Среди мощных устройств стоит отметить «Спектр-Рентген-Гамма» («Спектр-РГ»), российско-германскую рентгеновскую обсерваторию. Она оснащена двумя рентгеновскими зеркальными телескопами ART-XC им. М.Н. Павлинского (ИКИ РАН, Россия) и eROSITA (MPE, Германия), действующими по принципу рентгеновской оптики косого падения. Телескопы установлены на космической платформе «Навигатор» (НПО им. Лавочкина, Россия). Основная цель телескопа — построение карты всего неба в мягком (0.3–8 кэВ) и жестком (4–20 кэВ) диапазонах рентгеновского спектра с беспрецедентной чувствительностью. Каждый день данные этой космической обсерватории принимаются крупнейшими антеннами Российской сети дальнего космоса, расположенными в Медвежьих Озерах и близ Уссурийска.

В России патентовались работы в направлении космической телескопии широким фронтом, причем местами размещения мыслились не только околоземные орбиты, а задачами виделись не только вопросы астрономии. Отбор охранных документов РФ производился по базе ФИПС по ключевым словам «телескоп космический», «телескоп орбитальный», «обсерватория космическая». Динамика по годам представлена в табл. 1. 

Рисунок 1: «Столпы Творения» — скопления межзвездного газа и пыли в туманности Орёл в 7000 световых лет от Земли

https://ink-project.ru/sites/1-ink-project/photoalbums/10385.jpg

Таблица 1: Динамика выдачи охранных документов по космическим телескопам в РФ в 2004–2023 гг., ед.

Источник: подсчет автора по базе ФИПС

Примечание: учтены только действующие патенты, игнорировались документы по наземным телескопам, например Сибирского солнечного радиотелескопа, Якутского спектрографа космических лучей им. А.И. Кузьмина, аэростатным телескопам типа ОЛИМПО и т.д. 

Видно, что выдача охранных документов прошла пик в 2017–2018 гг. (по 13 единиц) Большинство составили патенты РФ на изобретения (67 штук). На втором месте патенты на полезные модели (22 штуки), на третьем —  программы для ЭВМ в количестве всего 6 единиц. 

Баз данных не обнаружено, что странно, учитывая колоссальный объем данных, полученных нашими специалистами благодаря космическим телескопам. 

Из общего количества 95 документов большая часть патентов и свидетельств принадлежит резидентам РФ (и 3 организациям из Республики Беларусь,). 

Шесть патентов выданы представителям ныне недружественных стран: три французским компаниям Ажанс Спасьяль Эропеен (например, №2225629), Сафран Эркрафт (№2529084) и Таль (№2502099); два США — Американ Сайенс энд инжиниринг (№2606698) и Университет Флориды (№2683820) и один японской патент корпорации Мицубиси хеви индастриз (№2223523).

Патенты на изобретения

Правообладателями большинства из патентов на изобретения являются крупные отечественные компании оптико-космического профиля, как-то:

• ПАО  «Красногорский завод им. С.А. Зверева» — 8 штук (рекорд в этом деле);

• Государственный научно-производственный ракетно-космический центр  «ЦСКБ-ПРОГРЕСС» — 5 штук;

• Научно-производственное объединение им. С.А. Лавочкина (всего 5, в т. ч. №2505843);

• АО «Информационные спутниковые системы» имени академика М.Ф. Решетнева» — 3 штуки;  

• АО «Корпорация «Комета» — 3 штуки, в частности №2517800;

• АО «Ломо» — 3 штуки (№2609443 и др.);

• Обнинское научно-производственное предприятие «Технология» — 3 штуки (например, №2468968);

• ФГУП «РФЯЦ-ВНИИЭФ» — 3 штуки, например №2610070;

• ПАО «Ракетно-космическая корпорация «Энергия» имени С.П. Королёва» — два патента №2614461 и №2621783;

• «Роскосмос» — два патента, например №2673447.

Несколько патентов принадлежит вузам, например №2619155 — Самарский государственный аэрокосмический университет имени академика С.П. Королева; №2746041 у МГУ, а Удмуртский государственный университет имеет патент №2753200.

Схема из патента №2619155

Все патенты РФ на изобретения в области космических телескопов отнесены к нескольким группам МПК (табл. 2).

Таблица 2: Распределение патентов РФ за 2004–2023 гг. в области космических телескопов по разделам МПК, ед.

Источник: подсчет автора по базе ФИПС

Видно, что с большим отрывом лидирует раздел G02B «Оптические элементы, системы или приборы», что ожидаемо. Значим раздел B64G «Космонавтика; космические корабли и их оборудование» что естественно. Заметен раздел G01C «Измерение расстояний, горизонтов или азимутов; топография, навигация; гироскопические приборы; фотограмметрия или видеограмметрия».

Содержательный анализ показывает, что помимо дальнего космоса изобретения РФ затрагивают наблюдения за солнцем, опасными астероидами и кометами, а также микрометеоритами в нашем, земном околотке, а также за состоянием земной атмосферы. 

При этом больше всего патентов посвящено конструкциям космических телескопов, их узлам и агрегатам, например каркасу (№2673535), зеркалам (№2677036), в том числе развертываемым на орбите зеркалам (№2468479), объективам (№2769088), светофильтрам (№2698077), механическим противовесам для устойчивости (№2223523), системе охлаждения (№2529084), узлам для крепления и расфиксации подвижных элементов (№2677118), устройствам гидирования (№2801636 и №2803762) и юстировки (№2712780) и прочим-прочим скучным и очевидным устройствам.

Иллюстрация из патента №2769088

Треть патентов на изобретение, о которых шла речь выше, прекратило свое действие. 

Полезные модели

Здесь опять-таки те же организации, что представлены в списке выше: АО «Ломо», «Роскосмос», Самарский государственный аэрокосмический университет, МГУ. 

Схема из патента №175582

Единственно, добавились партнёры из белорусского ОАО «Пеленг» (Минск). Почти все полезные модели посвящены конструкциях или их элементам — рефлекторам (№221061), гиперспектральным блокам (№175582), креплениям зеркал (№180328), объективам (№58231), оптико-электронная камерам (№202056), терморегулирующим покрытиям (№102120), юстировке (№148812) и т.п.

Программы для ЭВМ

Шесть программ касаются в основном тонкостей управления телескопами, фильтрация шумов на смазанных и дефокусированных изображениях, управления узлами электроприводов зеркал, внешнего и внутреннего ориентирования изображения от космических телескопов.

Например, программа для ЭВМ из №2014616398 предназначена для фильтрации шумов на смазанных или дефокусированных изображениях и может применяться для восстановления изображений, повышая качество фотоснимков, изображений космических объектов, наблюдаемых в телескоп.

Суть программы №2015611350 «Управление узлом электропривода вторичного зеркала» ясна из названия. 

Программный комплекс (№2023618233) предназначен для моделирования процесса наблюдений с помощью космического оптического телескопа и может использоваться как для выполнения наблюдений с борта космического аппарата, так и на наземных телескопах.

Заключение

В шутливом кинофильме «Блондинка за углом» главный герой — астрофизик, главный по тарелочкам (в исполнении Андрея Миронова) вынужден был подрабатывать грузчиком в заштатном продуктовом магазинчике. Это отражало потребность общества в фундаментальных астрофизических исследованиях дальнего космоса.

В наше прагматичное время космические телескопы нужны, используя философскую формулировку Жан-Поля Сартра для «бытие-в-себе» (см. «Бытие и ничто. Опыт феноменологической онтологии»). 

А если отбросить в сторону философские аллюзии, то, как видно из представленных выше цифр, работа в сфере космических телескопов ведется, и иногда довольно интенсивная. Уже лет 10 в России разрабатывается Аэрокосмическая система глобального мониторинга с включением космических телескопов. Нам всем необходимо знать о грозящих чрезвычайных ситуациях природного и техногенного характера.  Отрадно, что активно развиваются как национальные, так и корпоративные космические системы мониторинга и обеспечения безопасности, которые включают в свой состав многоцелевые многоспутниковые космические системы дистанционного зондирования земли, связи и ретрансляции данных, навигационного, гидрометеорологического и топогеодезического обеспечения, а также технологического назначения. 

Полезное от Онлайн Патент:

→ Бесплатный онлайн-поиск по базам данных Роспатента и Мадридской системы (доступно после регистрации).

→ Как стартапу защитить свою интеллектуальную собственность?

→ Как IT-компаниям сохранить нулевой НДС и попасть в Реестр отечественного ПО

→ Как запатентовать технологию?

© Habrahabr.ru