Способов изменить ориентацию космического аппарата в пространстве не так много, все они хорошо известны в отрасли и давно проверены практикой. А учитывая особенности движения в космосе, кажется, что изобрести что-то новое для выполнения этой задачи практически невозможно. Тем не менее в ближайшие годы на околоземной орбите появится спутник с ранее невиданным механизмом точной ориентации: он будет буквально махать своими солнечными панелями, чтобы повернуться.
На Земле, чтобы изменить свое положение в пространстве, можно оттолкнуться. От чего угодно: поверхности, на которой стоишь, стены рядом, а в случае летательного аппарата — от воздуха. Но в космосе это сделать затруднительно.
На околоземной орбите легким спутникам доступна ориентация по линиям магнитного поля — удобный и энергетически «дешевый» способ. Еще можно сделать аппарат продолговатым, тогда гравитационное поле Земли всегда будет поворачивать его более тяжелым концом ближе к планете.
На низких орбитах доступна аэродинамическая стабилизация за счет пусть и очень разреженной, но все еще ощутимой атмосферы. На более высоких и в открытом космосе можно использовать давление солнечного света и ветра. Это, пожалуй, все возможности для космических аппаратов «отталкиваться» от чего-либо, кроме самих себя, для изменения своей ориентации. Чтобы поворачиваться точнее, быстрее и более контролируемо, требуются сложные устройства: например, двигатели-маховики, а также жидкостные, газовые или электрические реактивные двигатели.
Как правило, на космических аппаратах используются комбинации всех перечисленных методов в различных исполнениях. Но чего-то принципиально нового для систем ориентации в космонавтике не применяли с момента ее зарождения полвека назад. Тем удивительнее быстрый рост ранее неизвестного американского стартапа Samara Aerospace.
Концепция разработки Samara Aerospace следующая:
Малый космический аппарат оснащается симметричными раскладными солнечными панелями, сегменты которых соединены не жесткими шарнирами, а гибкими. Эти гибкие шарниры сделаны из пьезоэлектрического материала. Под воздействием тока он может быстро сокращаться или расслабляться, заставляя сегменты солнечных батарей колебаться относительно центра масс космического аппарата. Принцип работы проиллюстрирован на фото выше.
Концепция разработки Samara Aerospace следующая. Малый космический аппарат оснащается симметричными раскладными солнечными панелями, сегменты которых соединены не жесткими шарнирами, а гибкими. Эти гибкие шарниры сделаны из пьезоэлектрического материала. Под воздействием тока он может быстро сокращаться или расслабляться, заставляя сегменты солнечных батарей колебаться относительно центра масс космического аппарата. Принцип работы проиллюстрирован на видео выше…кликни:
Если такие колебания выполняются с большой частотой, они превращают весь космический аппарат в единый двигатель маховик. Потому что вибрация — это быстрое перемещение объекта на очень небольшое расстояние. Таким образом солнечные панели становятся той самой сохраняющей момент импульса массой, от которой и отталкивается аппарат для изменения ориентации.
Что еще любопытно, по заявлениям Samara Aerospace, вибрация не должна помешать работе высокоточных систем спутника. Даже наоборот — такие актуаторы способны компенсировать паразитные вибрации от других источников.
Технология называется Multifunctional Structures for Attitude Control (MSAC) — «многофункциональные структуры для управления ориентацией». Стартап уже продемонстрировал работу MSAC в лабораторных условиях, и установленный на пневматическом подшипнике прототип прекрасно вращался вокруг своей вертикальной оси. Работы по начальному этапу реализации технологии финансировал акселератор стартапов Techstars, они завершились в начале 2024 года.
После успеха с прототипом стартап сразу же привлек внимание государственных и частных инвесторов. В январе Национальный научный фонд США (NSF) выделил Samara Aerospace 275 тысяч долларов в качестве поддержки для создания летного прототипа. На те же цели, как пишет портал SpaceNews, структура ВВС США под названием SpaceWERX выделила стартапу грант в размере 1,25 миллиона долларов. По условиям контракта, на эти деньги Samara Aerospace должна вступить в партнерство с компанией, занимающейся дистанционным зондированием Земли, и испытать MSAC на одном из ее спутников.
Точные сроки реализации проекта не указаны, но темпы работы Samara Aerospace впечатляют. Путь от основания до демонстрации прототипа стартап прошел за два года.
Сейчас цель компании— не подвести инвесторов и запустить летный прототип. Только тогда Национальный научный фонд профинансирует дальнейшую доводку технологии до коммерческого воплощения — вторая фаза контракта обещает дополнительные полтора миллиона долларов. Деньги не фантастические по меркам аэрокосмической отрасли, но для начинающей компании существенные.
Источник: По теме:
Первый заместитель генерального директора “Роскосмоса” Андрей Ельчанинов рассказал в интервью “Интерфаксу” о финансовой политике госкорпорации, перспективах космодрома Восточный, переходе России к массовой сборке спутников и международном сотрудничестве. В частности, он сообщил, что плановый убыток отрасли в 2022 году прогнозировался на уровне не менее 50 миллиардов рублей. Мы вышли на цифру 17 с небольшим миллиардов. Такая же системная … 2 марта 2019 года на орбиту впервые отправился новейший космический корабль «Дрэгон 2», который сконструировали и построили инженеры частной компании SpaceX, принадлежащей мультимиллиардеру Илону Маску. Его инициативы и проекты давно привлекают внимание мировой общественности, причём публика разделилась на два непримиримых лагеря: активных «болельщиков» и агрессивных «скептиков». Успешный полёт нового корабля показал и тем, и другим, … В 1993 г. Министерством обороны РФ и Российским космическим агентством был объявлен конкурс на разработку нового ракетно-космического носителя «Ангара». В этом конкурсе наряду с ГКНГ1Ц им. М. В. Хруничева приняли участие РКК «Энергия» и ГРЦ «КБ им. В. П. Макеева». В результате к дальнейшей разработке был рекомендован проект ГКНПЦ, основанный на многолетних проектно-изыскательских работах по … Исторически фоторазведку с применением аппаратов для воздухоплавания начали с возникновения фотографий как таковых. 23 октября 1885 года была запатентована система аэростатического фотографирования из гондол летательных аппаратов с целью изучения поверхности земли для картографических потребностей и для слежения за территориями. Таким образом, родился новый метод — фоторазведка. Дальнейшее развитие эта технология получила после запуска первого искусственного … Международная научная лунная станция (МНЛС) — комплекс экспериментально-исследовательских средств, создаваемый на поверхности и/или на орбите вокруг Луны с возможным привлечением других стран, международных организаций и других международных партнеров. Он предназначен для проведения многопрофильных и многоцелевых научно-исследовательских работ, включая исследование и использование Луны, лунные наблюдения, фундаментальные исследовательские эксперименты и проверку технологий, с возможностью длительной беспилотной эксплуатации с перспективой обеспечения присутствия человека. 16 …
Российский сегмент МКС топить нельзя, а поднять его орбиту
Космонавтика мультимиллиардера Илона Маска
История разработки космического ракетного комплекса”Ангара”
Военные спутники СШФ, Советского Союза и России
Международные проекты Госкорпорации «Роскосмос»